火花熄滅器的應(yīng)用、設(shè)計(jì)與認(rèn)證
為什么要安裝排氣火花(火星)熄滅器。
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行,排氣管道必定會(huì)積碳,而炭塊、碳粒脫落后遇到高溫氣體,會(huì)燃燒并產(chǎn)生火花從排氣管飛出。如果設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)存在可燃?xì)怏w、物體或有機(jī)粉塵,就會(huì)引起火災(zāi)或爆炸等導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。
所以危險(xiǎn)區(qū)域(如:棉花收運(yùn)、糧食加工、煤礦動(dòng)力、石油開(kāi)采、石油化工、油氣儲(chǔ)運(yùn)...)內(nèi)運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣出口必須安裝火花(火星)熄滅器(非石油管道阻火器)。另外工程應(yīng)用還分移動(dòng)設(shè)備的臨時(shí)用途還是固定安裝的設(shè)備。若是臨時(shí)用途的設(shè)備可以選用合格的阻火帽,并按有關(guān)安全管理的規(guī)定:例如汽車(chē)不超過(guò)5公里時(shí)速,并輕負(fù)載行駛。而固定安裝或必須全負(fù)荷運(yùn)行的移動(dòng)(例如棉花收割機(jī))設(shè)備則不能采用必須頻繁清洗、插入損耗(功率)大而且阻隔率低(重載下不能有效滅火)的阻火帽。
以上圖片使市面上常見(jiàn)的阻火器、阻火帽。產(chǎn)品大多都是為小馬力的移動(dòng)設(shè)備(如汽車(chē))在短時(shí)間內(nèi)使用(如出入油庫(kù))而設(shè)計(jì)。所以產(chǎn)品必須體積小,重量輕,而且可以快速安裝在設(shè)備的排氣口。因受安裝條件的限制,產(chǎn)品只能采用簡(jiǎn)單的阻隔性設(shè)計(jì)(阻力較大、必須經(jīng)常清理,且不能保證 100%的火星熄滅,所以只允許設(shè)備輕負(fù)載運(yùn)行)。
目前不少設(shè)計(jì)文件(以往的設(shè)計(jì)院,特別是石化行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)模板)、技術(shù)規(guī)格書(shū),均要求柴油機(jī)的排氣管道上(室內(nèi)或室外)必須安裝“阻火器”(誤導(dǎo)了用戶(hù)或安裝公司錯(cuò)誤的配置了石油管道排氣阻火器),而不是內(nèi)燃機(jī)行業(yè)規(guī)定的火花熄滅器, “阻火器”的通徑雖大,但流通間隙很?。ń^對(duì)不允許有顆粒、殘油通過(guò)),非常容易被柴油機(jī)含油污、碳粒的尾氣所堵塞而導(dǎo)致柴油機(jī)的功率大幅度下降并使排氣管高溫?zé)t而引發(fā)安全事故。
行業(yè)現(xiàn)狀及普遍性存在的問(wèn)題:
1. 設(shè)計(jì)要求與規(guī)范依據(jù) 設(shè)計(jì)院在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí),通常會(huì)提出配置 “阻火器”的要求,這主要是基于石化行業(yè)的特殊環(huán)境的需求,例如 SHT 3219-2022《石油化工消防泵房設(shè)計(jì)規(guī)范》的條文說(shuō)明 P24 9.2.8 “應(yīng)在柴油機(jī)排氣管道上設(shè)置阻火器”;
2. 設(shè)備成套與安裝環(huán)節(jié) 設(shè)備成套廠和設(shè)備安裝企業(yè)在執(zhí)行設(shè)計(jì)文件時(shí),往往不會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行重新審核,而是直接按照設(shè)計(jì)院提供的技術(shù)規(guī)格書(shū)或設(shè)計(jì)要求進(jìn)行配置和安裝調(diào)試。這種做法雖然在流程上看似合規(guī),但卻忽視了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用條件的復(fù)雜性;
3. 柴油機(jī)生產(chǎn)廠的局限性 大多數(shù)的柴油機(jī)生產(chǎn)廠對(duì)設(shè)備的具體應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)情況并不了解,因此,在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中,只要沒(méi)有出現(xiàn)大事故,他們通常也不會(huì)對(duì)阻火器的配置提出異議。此外,柴油機(jī)排氣管道上設(shè)置阻火器,短時(shí)間的運(yùn)行(合格的阻火器有效流通面積大于標(biāo)稱(chēng)通徑的截面積)無(wú)異常,在阻火器未堵塞之前,潛在問(wèn)題難以發(fā)現(xiàn);
4. 錯(cuò)誤配置及其潛在危害 目前,在消防與應(yīng)急行業(yè)中,已安裝并投入運(yùn)行的設(shè)備中,有不少柴油機(jī)動(dòng)力設(shè)備的排氣管道錯(cuò)誤的配置了“石油儲(chǔ)罐排氣阻火器”,這些“阻火器”對(duì)應(yīng)急投入使用的柴油機(jī)動(dòng)力是災(zāi)難性的。而且有些這類(lèi)型的阻火器不是安裝在可以檢修的管道末端(見(jiàn)下圖 3 A,連拆下來(lái)檢修的機(jī)會(huì)都沒(méi)有)。
5. 行業(yè)規(guī)范化的緊迫性 鑒于上述問(wèn)題的嚴(yán)重性和普遍性,這一領(lǐng)域值得我們行業(yè)給予重點(diǎn)關(guān)注。否則,一旦火災(zāi)發(fā)生,不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,還可能導(dǎo)致人員傷亡和嚴(yán)重的社會(huì)影響。因此,對(duì)阻火器的設(shè)計(jì)、選型、安裝和維護(hù)進(jìn)行嚴(yán)格管理,是確保設(shè)備安全運(yùn)行、防范火災(zāi)事故的當(dāng)務(wù)之急。
6. 柴油機(jī)消防泵的特殊要求 柴油機(jī)消防泵原則上是屬于馬力較大且固定安裝的設(shè)備,必須滿(mǎn)足較長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)運(yùn)行。如果安裝條件要求火星熄滅器(或火星熄滅消聲器)安裝在排氣管道中間(非室外的 圖 3 B 末端)段,那么,火星熄滅器還必須是免維護(hù)的。所以,熄滅器應(yīng)采用離心碎滅式(通過(guò)離心力將有機(jī)會(huì)形成火花的較大顆粒碎滅并排出)而不能采用阻隔性的設(shè)計(jì)。
7. 常見(jiàn)柴油機(jī)尾氣火花熄滅器類(lèi)型及特點(diǎn):
7.1 水基型-采用水對(duì)煙氣進(jìn)行過(guò)濾,特點(diǎn):適用于固定安裝的設(shè)備,成本較低。但運(yùn)行時(shí)需要耗費(fèi)大量的水源并且須不間斷的清潔維護(hù)。另外由于排氣增加阻力(20~50kPa視水位設(shè)置)較大而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率明顯下降。
7.2 捕集型-通過(guò)離心分離的方式收捕質(zhì)量較大的碳粒,碳粒(能著火的碳粒相對(duì)較重)被收捕,火花自然就不會(huì)產(chǎn)生。特點(diǎn):成本較低,流通阻力(≤4kPa)較低,但需要經(jīng)常清潔維護(hù),應(yīng)安裝在便于清潔維護(hù)的地方。
7.3 熄滅型-通過(guò)氣流渦旋裝置,使廢氣高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生離心力,廢氣中較重的碳顆粒與裝置的內(nèi)壁反復(fù)碰撞,在此過(guò)程中顆粒被粉碎,火花的熱能也被損耗并熄滅。特點(diǎn):成本較高,但流通阻力(≤6kPa)低、免維護(hù)并適合長(zhǎng)期、重負(fù)荷運(yùn)行的柴油機(jī)。
8. 火花熄滅器的插入損耗:
目前主流的工業(yè)用柴油機(jī)均達(dá)成共識(shí):柴油機(jī)的背壓(包括火花熄滅器、消聲器、排氣管道)一般不能超過(guò) 10kPa(見(jiàn)下面的曲線圖 5:功率下降 1%,油耗增加 0.8%)。但特殊情況下:如添加除塵裝置、安裝住宅型的消聲器、國(guó)五排放的后處理器…等允許增加到20~35kPa(但功率損耗及油耗將會(huì)大幅度增加)。如果是柴油機(jī)消防泵,建議火花熄滅+消聲器不要超過(guò) 8kPa(預(yù)留管道阻力的增量)
9、產(chǎn)品認(rèn)證與標(biāo)識(shí)要求
火花熄滅器屬于消防產(chǎn)品并納入強(qiáng)制性認(rèn)證。其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求依據(jù)為 GB 13365-2005。
綜上所述,當(dāng)前行業(yè)內(nèi)存在的阻火器配置問(wèn)題亟待解決。通過(guò)規(guī)范設(shè)計(jì)、安裝和使用流程,才能從根本上提升設(shè)備的安全性和可靠性,為行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力保障。同時(shí),針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景,合理選擇火星熄滅器的類(lèi)型,平衡成本、維護(hù)需求和運(yùn)行效率,是確保設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。
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