阻火器性能测试方法研究及阻火机理分析

阻火器是用来阻止在装置运行过程中发生火灾等意外情况下火焰向源头传播而引起爆炸的安全装置，近年来已被广泛应用在石油化工、天然气等工业领域。随着现代社会的发展，人们对于安全问题越来越重视，因此，对于阻火器的性能测试就显得必不可少。由于我国在阻火器型式试验研究方向起步较晚，目前国内阻火器性能测试方法也不完善，降低了阻火器在使用过程中的可靠性。

国外阻火器研究开展的较早，理论与检测方法也很完善。上个世纪60年代开始，Palmer和Tonkin较早研究了丙烷-空气爆燃火焰通过波纹板阻火器时的淬熄规律,并给出了火焰传播速度与阻火芯厚度及三角形孔径关系的计算公式。Palmer和Rogowski对石油贮罐用的呼吸阀阻火器的安全阻火性能作了实验研究。Rogowski和Ames研究了波纹板阻火器表面的驻定火焰燃烧现象,即阻火器的耐烧实验,给出了在一定燃气流量下阻火芯表面温升与时间的关系。Rogowski对各类阻火器及其测试方法、测试程序作了较好的综述。Thomas和Oakley对于应用英国标准BS7244来测试阻火器方面遇到的技术上和理论上的困难作了研究,并提出了测试方法上的改进意见。欧洲标准EN 12874、国际标准ISO 16852对阻火器的型式试验要求更加细致准确了。

国内阻火器相关研究开展得较晚。研究主要集中在一些高校和科研院所，如：中国科技大学、大连理工大学、公安部天津消防研究所等单位都对对可燃性气体爆炸特性的测试做了大量研究。但在阻火器测试标准上与国外差距很大。相对于国外标准而然，国内标准技术滞后，更新的周期长，体系不完善不配套，甚至有的还自相矛盾。国内标准多是阻爆燃或者阻爆轰的管道管端阻火器。

目前阻火器阻火机理的解释主要是：传热作用和器壁效应，而实际的火焰及燃烧波(包括爆燃冲击波和爆轰波)在阻火单元上的传播是一个复杂的过程，爆炸过程伴随有火焰和冲击波(爆轰波)的传播，很多时候由于燃烧波通过阻火单元，造成火焰重燃，因此阻火器的阻火过程不单纯是阻火的问题，还包括降低燃烧波能力的过程。阻火模型如图1所示。

图1 阻火器阻火模型示意图