為什么要安裝排氣火星熄滅器。
柴油發動機經過一段時間的運行,排氣管道必定會積碳,而炭塊、碳粒脫落后遇到高溫氣體,會燃燒并產生火花從排氣管飛出。如果設備運行現場存在可燃氣體、物體或有機粉塵,就會引起火災或爆炸等導致嚴重的安全事故。
所以危險區域(如:棉花收運、糧食加工、煤礦動力、石油開采、石油化工、油氣儲運... )內運行的發動機排氣出口必須安裝火星熄滅器(非石油管道阻火器)。另外工程應用還分移動設備的臨時用途還是固定安裝的設備。若是臨時用途的設備可以選用合格的阻火帽,并按有關安全管理的規定:例如汽車不超過5公里時速,并輕負載行駛。而固定安裝或必須全負荷運行的移動(例如棉花收割機)設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的阻火器、阻火帽。產品大多都是為小馬力的移動設備(如汽車)在短時間內使用(如出入油庫)而設計。所以產品必須體積小,重量輕,而且可以快速安裝在設備的排氣口。因受安裝條件的限制,產品只能采用簡單的阻隔性設計(阻力較大、必須經常清理,且不能保證 100%的火星熄滅,所以只允許設備輕負載運行)。
目前不少設計文件(以往的設計院,特別是石化行業的標準設計模板)、技術規格書,均要求柴油機的排氣管道上(室內或室外)必須安裝“阻火器”(誤導了用戶或安裝公司錯誤的配置了石油管道排氣阻火器),而不是內燃機行業規定的火花熄滅器, “阻火器”的通徑雖大,但流通間隙很小(絕對不允許有顆粒、殘油通過),非常容易被柴油機含油污、碳粒的尾氣所堵塞而導致柴油機的功率大幅度下降并使排氣管高溫燒紅而引發安全事故。
行業現狀及普遍性存在的問題:
1. 設計要求與規范依據 設計院在進行相關設計時,通常會提出配置 “阻火器”的要求,這主要是基于石化行業的特殊環境的需求,例如 SHT 3219-2022《石油化工消防泵房 設計規范》的條文說明 P24 9.2.8 “應在柴油機排氣管道上設置阻火器”;
2. 設備成套與安裝環節 設備成套廠和設備安裝企業在執行設計文件時,往往不會對設計文件進行重新審核,而是直接按照設計院提供的技術規格書或設計要求進行配置和安裝調試。這種做法雖然在流程上看似合規,但卻忽視了現場實際應用條件的復雜性;
3. 柴油機生產廠的局限性 大多數的柴油機生產廠對設備的具體應用現場情況并不了解,因此,在設備運行過程中,只要沒有出現大事故,他們通常也不會對阻火器的配置提出異議。此外,柴油機排氣管道上設置阻火器,短時間的運行(合格的阻火器有效流通面積大于標稱通徑的截面積)無異常,在阻火器未堵塞之前,潛在問題難以發現;
4. 錯誤配置及其潛在危害 目前,在消防與應急行業中,已安裝并投入運行的設備中,有不少柴油機動力設備的排氣管道錯誤的配置了“石油儲罐排氣阻火器”,這些“阻火器”對應急投入使用的柴油機動力是災難性的。而且有些這類型的阻火器不是安裝在可以檢修的管道末端(見下圖 3 A,連拆下來檢修的機會都沒有)。
5. 行業規范化的緊迫性 鑒于上述問題的嚴重性和普遍性,這一領域值得我們行業給予重點關注。否則,一旦火災發生,不僅會造成巨大的經濟損失,還可能導致人員傷亡和嚴重的社會影響。因此,對阻火器的設計、選型、安裝和維護進行嚴格管理,是確保設備安全運行、防范火災事故的當務之急。
6. 柴油機消防泵的特殊要求 柴油機消防泵原則上是屬于馬力較大且固定安裝的設備,必須滿足較長時間的持續運行。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的。所以,熄滅器應采用離心碎滅式(通過離心力將有機會形成火花的較大顆粒碎滅并排出)而不能采用阻隔性的設計。
7. 常見柴油機尾氣火花熄滅器類型及特點:
7.1 水基型-采用水對煙氣進行過濾,特點:適用于固定安裝的設備,成本較低。但運行時需要耗費大量的水源并且須不間斷的清潔維護。另外由于排氣增加阻力(20~50kPa 視水位設置)較大而導致發動機的輸出功率明顯下降。
7.2 捕集型-通過離心分離的方式收捕質量較大的碳粒,碳粒(能著火的碳粒相對較重)被收捕,火花自然就不會產生。特點:成本較低,流通阻力(≤4kPa)較低,但需要經常清潔維護,應安裝在便于清潔維護的地方。
7.3 熄滅型-通過氣流渦旋裝置,使廢氣高速旋轉而產生離心力,廢氣中較重的碳顆粒與裝置的內壁反復碰撞,在此過程中顆粒被粉碎,火花的熱能也被損耗并熄滅。特點:成本較高,但流通阻力(≤6kPa )低、免維護并適合長期、重負荷運行的柴油機。
8. 火花熄滅器的插入損耗:
目前主流的工業用柴油機均達成共識:柴油機的背壓(包括火花熄滅器、消聲器、排氣管道)一般不能超過 10kPa (見下面的曲線圖 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大幅度增加)。如果是柴油機消防泵,建議火花熄滅 + 消聲器不要超過 8kPa (預留管道阻力的增量)
9、產品認證與標識要求
火花熄滅器屬于消防產品并納入強制性認證。其產品標準和技術要求依據為 GB 13365-2005。
綜上所述,當前行業內存在的阻火器配置問題亟待解決。通過規范設計、安裝和使用流程,才能從根本上提升設備的安全性和可靠性,為行業的可持續發展提供有力保障。同時,針對不同應用場景,合理選擇火星熄滅器的類型,平衡成本、維護需求和運行效率,是確保設備長期穩定運行的關鍵。