一种耐烧型阻火装置

技术领域

本发明属于阻火抑爆技术领域，具体涉及一种耐烧型阻火装置。

背景技术

阻火器是一种防止和减轻火灾、爆炸事故发生和扩展的有效安全保护措施，是石油化工企业重要的安全措施之一，具有广泛的应用。阻火器通常安装在装置的进出口或气体管道上，介质可以流通，但能够熄灭火焰，从而内容能够够防止火焰和爆炸的蔓延。阻火器在石油石化企业罐区气相连通系统、VOCs处理设施、焚烧炉系统、火炬系统、放空系统等得具有广泛的应用。

阻火器需阻止火焰传播到保护侧，目前阻火器大多可阻爆燃或爆轰火焰传播。但当有可燃气体持续向非保护侧流动时，阻火器处将产生持续燃烧。此时，火焰不断加热阻火器，使其温度升高，发生回火事故。为此，对于可能有可燃气体持续排放的场景，需安装长时间耐烧型阻火器。如API2000及ISO28300等标准规定，对于氮封级别1级及以下的储罐，其呼吸阀应设置长时间耐烧型阻火器。然而，目前现有的阻火器大多无法实现耐长时间燃烧，当存在持续可燃气源时，可能发生回火闪爆事故。

因此，亟需一种结构简单、性能可靠的长时间耐烧型阻火装置。

发明内容

针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种耐烧型阻火装置，该耐烧型阻火装置能够对阻火耐烧单元进行降温，从而能够抑制燃烧，以使火焰熄灭，并能够实现燃烧阻火盘径向传热，使燃烧侧阻火盘中心温度向外侧传播，并能够形成轴向隔热，阻止燃烧空间内燃烧产生的热量向阀体的内腔传递。

为此，根据本发明提供了一种耐烧型阻火装置，包括：阀体，所述阀体的上下两端分别形成为出口端和入口端；布置在所述出口端的阻火耐烧单元；设置在所述阻火耐烧单元的上方的防雨罩，在所述防雨罩与所述阻火耐烧单元之间形成有燃烧空间，在所述阻火耐烧单元与所述防雨罩的周向边缘形成气体排放通道；设置在所述阀体内部的吹扫机构，所述吹扫机构包括正对着所述阻火耐烧单元的吹扫单元、与所述吹扫单元连通的吹扫气管道，以及设置在所述吹扫气管道上的控制阀；以及设置在所述防雨罩上的温度监测元件，所述温度监测元件与所述控制阀信号连接；其中，所述温度监测元件能够在监测到所述燃烧空间的温度达到预定温度时自动开启所述控制阀，以使所述吹扫单元向所述阻火耐烧单元喷射惰性气体，所述防雨罩构造成能够在所述燃烧空间发生持续燃烧并达到预定熔点时自动弹开，所述阻火耐烧单元构造成能够使所述燃烧空间燃烧产生的热量沿径向向外传递，并能够形成轴向隔热，从而阻止所述燃烧空间内燃烧产生的热量向所述阀体的内腔传递。

在一个实施例中，所述吹扫单元构造成包括多个由中心沿径向向外延伸的喷管，多个所述喷管在周向上均匀间隔开分布，所述喷管的上端面构造成平面，在各所述喷管的上端面上均匀间隔开设有多个对准所述阻火耐烧单元的喷孔。

在一个实施例中，所述吹扫气管道的一端连接在所述吹扫单元的下端中心位置，并与各所述喷管形成连通，所述吹扫气管道的另一端穿过所述阀体向外延伸，所述控制阀设置在所述阀体的外部。

在一个实施例中，所述喷孔的中心轴线与所述吹扫单元的上端面的夹角θ为20-90°。

在一个实施例中，所述阀体构造成包括直管段和连接在所述直管段的上端的扩径段，所述扩径段的直径从入口端向出口端递增，所述扩径段的下端截面直径与上端截面直径之比为1：1.1至1：3的范围内。

在一个实施例中，所述阻火耐烧单元通过支撑板固定安装在所述阀体的出口端，且在所述阻火耐烧单元的上端设有压板。

在一个实施例中，所述支撑板和所述压板均构造成包括外环形本体和形成于所述外环形本体的内侧的镂空体。

在一个实施例中，在所述阀体的外侧设有固定板，所述防雨罩的中部通过易熔栓与所述压板固定连接，所述防雨罩的周向边缘构造成向下翻折并通过弹性复位件与所述固定板形成连接，所述易熔栓在达到预定熔点时熔断，使得所述防雨罩能够在所述弹性复位件的作用下弹至所述阀体的侧面位置。

在一个实施例中，所述易熔栓的熔点为100-300℃。

在一个实施例中，所述阻火耐烧单元包括至少2个阻火元件和设置在相邻的所述阻火元件之间的分隔元件，相邻的所述阻火元件之间的距离h

在一个实施例中，所述分隔元件构造成包括多个相互连接的分隔连杆，多个所述分隔连杆设置成沿周向均匀间隔开分布且从中心沿径向向外延伸，或多个所述分隔连杆设置成相互交叉分布而形成网状。

在一个实施例中，所述分隔元件的周向边缘设有环形框架，所述环形框架的内侧与各所述分隔连杆的自由端固定连接。

在一个实施例中，所述分隔元件的上端与相应的所述阻火元件形成面面接触或线面接触，所述分隔元件的下端与相应的所述阻火元件形成线面接触。

在一个实施例中，所述阻火元件构造成具有多个狭缝的圆柱形，所述阻火元件的厚度为8-50mm，所述狭缝采用直钢带与波纹钢带交替缠绕形成，所述狭缝的高度h

与现有技术相比，本申请的优点之处在于：

根据本发明的耐烧型阻火装置通过温度监测元件能够实时监测燃烧空间的温度，当监测到燃烧空间的温度达到预定温度(预先设定值)时，控制阀能够自动开启，吹扫气体由吹扫气管道进入吹扫单元，并通过各喷孔喷出，一方面能够对阻火耐烧单元进行有效降温，另一方面能够抑制燃烧，便于使火焰熄灭。同时，耐烧型阻火装置能够实现阻火盘间轴向隔热，防止热量沿阻火盘向保护侧传播，并能够实现燃烧阻火盘径向传热，使燃烧侧阻火盘中心温度向外侧传播，使阻火盘温度均匀，防止出现中心过热，从而显著增强了耐烧型阻火装置的长时间耐烧性能。防雨帽能够在燃烧空间发生持续燃烧并达到预定熔点时自动弹开至阀体的侧面位置，从而使得阻火耐烧单元的上侧完全通向大气，以避免火焰在阻火耐烧单元处燃烧，同时增加向大气散热，进一步增强了耐烧型阻火装置的长时间耐烧性能。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行说明。

图1示意性地显示了根据本发明的耐烧型阻火装置的结构。

图2示意性地显示了图1所示耐烧型阻火装置中的防雨帽弹开的状态。

图3a和3b示意性地显示了不同实施例的吹扫单元的结构。

图4示意性地显示了吹扫单元中的喷孔的结构。

图5a和5b示意性地显示了不同实施例的压板的结构。

图6a和6b示意性地显示了不同实施例的阻火耐烧单元的结构。

图7是图6a中A区域的放大图。

图8和图9示意性地显示了阻火耐烧单元中不同实施例的分隔元件的结构。

图10a到图10c示意性地显示了分隔元件中分隔连杆的截面形状。

图11示意性地显示了阻火耐烧单元中的阻火元件的结构。

图12是图11中B区域的放大图。

其中，上述各个附图中的附图标记分别为：

1-阀体；

2-连接件；

3-气体通道；

4-直管段；

5-扩径段；

6-支撑板；

61-环形本体；

62-镂空体；

7-压板；

8-防雨帽；

9-固定螺母；

10-定位螺母；

11-易熔栓；

12-气体排放通道；

13-弹性复位件；

14-固定板；

15-阻火耐烧单元；

16-阻火元件；

160-直钢带；

160-波纹钢带；

17-分隔元件；

170-分隔连杆；

171-环形框架；

18-温度监测元件；

19-吹扫单元；

191-喷管；

192-喷孔；

20-吹扫气管道；

21-吹扫气入口；

22-控制阀；

100-耐烧型阻火装置。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

以下通过附图来对本发明进行介绍。需要说明的是，这些介绍仅为出于说明本发明的原理而提供，并不因此而限制了本发明的范围。

在本申请中，需要说明的是，本申请中使用的方向性用语或限定词“上”、“下”、等均是针对所参照的附图1而言，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

图1示意性地显示了根据本发明的耐烧型阻火装置100的结构。如图1所示，耐烧型阻火装置100包括阀体1、阻火耐烧单元15和防雨帽8、吹扫机构，以及温度监测元件18。阀体1的上下两端分别形成为出口端和入口端。入口端形成为气体通道3。阻火耐烧单元15布置在阀体1的出口端。防雨帽8设置在阻火耐烧单元15的上方，在防雨帽8与阻火耐烧单元15之间形成有燃烧空间，在阻火耐烧单元15与防雨帽8的周向边缘形成气体排放通道12，燃烧空间通过气体排放通道12与外界大气连通。吹扫机构设置在阀体的内部，吹扫机构包括正对着阻火耐烧单元15的吹扫单元19、与吹扫单元19连通的吹扫气管道20，以及设置在吹扫气管道20上的控制阀22。温度监测元件18设置在防雨罩8上，温度监测元件18伸入燃烧空间内，用于实时监测燃烧空间内的温度，温度监测元件18与控制阀22信号连接。温度监测元件18能够在监测到燃烧空间的温度达到预定温度时自动开启控制阀22，以使吹扫机构通过吹扫单元19向阻火耐烧单元15喷射惰性气体，由此能够对阻火耐烧单元15进行降温，从而能够抑制燃烧，以使火焰熄灭。防雨帽8构造成能够在燃烧空间发生持续燃烧并达到预定熔点时自动弹开。图2示意性地显示了防雨帽8的弹开状态。阻火耐烧单元15构造成能够沿径向向外传递热量，并能够形成轴向隔热，阻止燃烧空间内燃烧产生的热量向阀体1的内腔传递。

吹扫单元19喷射的惰性气体例如可以为氮气、水蒸气、二氧化碳等能够抑制燃烧去惰性气体。

根据本发明，如图1所示，阀体1构造成包括直管段4和连接在直管段4的上端的扩径段5。扩径段5的直径设置成从入口端向出口端递增。扩径段5的下端截面直径与上端截面直径之比为1：1.1至1：3的范围内。优选地，直管段4和扩径段5构造为一体。

在本实施例中，直管段4的下端设有连接件2。优选地，连接件2构造为连接法兰，用于将耐烧型阻火装置100与可燃气泄放管道末端、装置或阀门出口、呼吸阀呼阀出口等连接。由此，使得耐烧型阻火装置100能够广泛应用于可燃气泄放管道末端、装置或阀门出口、呼吸阀呼阀出口等，特别适用于可能有可燃气体持续排放的场景。

如图2和图3所示，吹扫单元19构造成包括多个由中心沿径向向外延伸的喷管191，多个喷管191在周向上均匀间隔开分布。在图2和图3所示实施例中，吹扫单元19分别构造为十字型和米字型。当然，吹扫单元19可以包括更多个喷管191均匀间隔开交叉形成。喷管191的上端面构造成平面，在各喷管191的上端面上均匀间隔开设有多个能够对准阻火耐烧单元15的喷孔192。

根据本发明，吹扫气管道20的一端连接在吹扫单元19的下端中心位置，并与各喷管191形成连通，吹扫气管道20的另一端穿过阀体1的侧壁而向外延伸。控制阀22设置在吹扫气管道20对应处于阀体1的外部的管道上，正常工况时，控制阀22处于关闭状态。在吹扫气管道20的末端形成吹扫气入口21，用于通入吹扫气体。

如图4所示，喷孔192的中心轴线与吹扫单元19的上端面的夹角θ设置成处于20-90°的范围内。这能够增强吹扫单元19对阻火耐烧单元15的降温效果，有效抑制燃烧，有利于促进火焰熄灭。

根据本发明，如图1所示，阻火耐烧单元15通过支撑板6固定安装在阀体1的出口端，且在阻火耐烧单元15的上端设有压板7。支撑板6和压板7共同对阻火耐烧单元15形成固定安装，并能够保证阻火耐烧单元15的安装稳定性。

在一个实施例中，压板7和支撑板6可以为相同的结构。支撑板6和压板7均构造成包括外环形本体61和形成于外环形本体61的内侧的镂空体62。

如图5a所示，镂空体62可以为一字型连杆。

如图5b所示，镂空体62＇可以为十字型连杆。

当然，镂空体也可以构造为米字型等其他连杆交叉形成的结构。

在一个优选的实施例中，在支撑板6与压板7相应的外环形本体61上分别开有多个周向均布圆孔(未示出)，支撑板6与压板7上的圆孔能够一一对应，在圆孔中对应安装螺栓可将支撑板6与压板7固定为一体。

根据本发明，如图1和图2所示，在阀体1的外侧设有固定板14。优选地，固定板14设置在扩径段5的靠近出口端的周向外侧，且固定在扩径段5的外壁面上。防雨帽8的中部通过易熔栓11与压板7的中心固定连接。防雨帽8的周向边缘构造成向下翻折并通过弹性复位件13与固定板14形成连接。在一个实施例中，弹性复位件13采用扭力弹簧。易熔栓11在达到预定熔点时熔断，扭力弹簧能够将防雨帽8弹至阀体1侧面位置。

如图1所示，易熔栓11的一端通过固定螺母9和定位螺母10与防雨帽8的中部位置固定连接，易熔栓11的另一端与压板7的中心位置固定连接。由此，将防雨帽8布置到阻火耐烧单元15的正上方，并且防雨帽8与阻火耐烧单元15之间保持有一段距离，以在防雨帽8与阻火耐烧单元15之间形成燃烧空间，并保证在阻火耐烧单元15与防雨帽8的周向边缘形成气体排放通道12。

根据本发明，易熔栓11采用易熔金属或易熔非金属材质制成，易熔栓11熔点为100-300℃，优选为180-220℃。当在阻火耐烧单元15上侧的燃烧空间发生持续燃烧时，易熔栓11受热熔断，弹性复位件13自动将防雨帽8弹至阀体1的侧面位置，从而使得阻火耐烧单元15的上侧完全通向大气，以避免火焰在阻火耐烧单元15处燃烧，同时增加向大气散热，非常有利于增强耐烧型阻火装置100的长时间耐烧性能。

根据本发明，阻火耐烧单元15包括至少2个阻火元件16和设置在相邻的阻火元件16之间的分隔元件17。相邻的两个阻火元件16之间的距离h1(见图7)设置为0.0-5mm。优选设置为0.2-2mm。

如图6a所示，阻火耐烧单元15可以设置为包括2个阻火元件16，分隔元件17设置在2个阻火元件16之间。

如图6b所示，阻火耐烧单元15＇可以设置为包括3个阻火元件16，分隔元件17设置在相邻的2个阻火元件16之间。

当然，阻火耐烧单元也可以设置为包括更多个阻火元件16。

根据本发明，分隔元件17构造成包括多个相互连接的分隔连杆170。多个分隔连杆170优选设置成交叉分布。并且，分隔元件17的上端与相应的阻火元件16紧贴，两者之间形成面面接触或线面接触，而分隔元件17的下端与相应的阻火元件16之间形成线面接触。

在一个实施例中，如图8a和8b所示，多个分隔连杆170可以设置成沿周向均匀间隔开分布且从中心沿径向向外延伸。例如，分隔元件17形成为十字型、米字型等结构。

在另一个实施例中，如图8c和8d所示，多个分隔连杆170可以设置成相互交叉分布而形成网状。优选地，多个分隔连杆170呈90度交叉分布，当然也可以呈其他角度交叉分布。

根据本发明，如图9a至图9d所示，在分隔元件17的周向边缘还可以设有环形框架171，环形框架171的内侧与各分隔连杆170的自由端固定连接。

根据本发明，如图10a至图10c所示，分隔连杆170(170＇、170＂)的截面形状可以设置成上表面为平面的三角形、上表面为平面的圆弧形或圆形。同时，环形框架171的截面形状与分隔连杆170相似，也可以设置成上表面为平面的三角形、上表面为平面的圆弧形或圆形。由此，使得分隔元件17的上端与相应的阻火元件16之间形成面面接触或线面接触，而分隔元件17的下端与相应的阻火元件16之间形成线面接触，这能够减少分隔元件17与下方的阻火元件15之的接触面积，从而显著减少燃烧侧热量向非燃烧侧阻火元件传递。

优选地，如图10a和图10b所示，分隔连杆170和环形框架171的截面形状构造为上部为平面的三角形或上部为平面的圆弧，从而使分隔元件17的上端面与相应的阻火元件16之间形成面面接触。这样，一方面，使得分隔元件17能够通过面面接触与上方相应的阻火元件16充分接触，从而增强上侧阻火元件径向热量传达，强化了径向导热，使阻火元件温度均匀分布，以避免局部过热。由此能够使燃烧空间内燃烧产生的热量沿阻火耐烧单元15的径向均匀传导，非常有利于径向散热。另一方面，通过线面接触，减少了分隔元件17与下方相应的阻火元件16的接触面积，降低上侧(燃烧侧)阻火元件向下侧(保护侧)阻火元件热传导，非常有利于增强耐烧型阻火装置100的长时间耐烧性能。

根据本发明，如图11所示，阻火元件16构造成具有多个狭缝的圆柱形。单个阻火元件16的厚度为8-50mm。在一个实施例中，如图12所示，狭缝可以采用直钢带160与波纹钢带161交替缠绕形成的三角形狭缝。并且，三角形狭缝的高度h

根据本发明的耐烧型阻火装置100在实际工作过程中，控制阀22在正常工况时处于关闭状态。当燃烧空间发生燃烧时，温度监测元件18能够实时监测燃烧空间的温度，当监测到燃烧空间的温度达到预定温度(预先设定值)时，控制阀22自动开启，吹扫气体由吹扫气管道20进入吹扫单元19，并通过各喷孔192喷出，一方面能够对阻火耐烧单元15进行有效降温，另一方面能够抑制燃烧，便于使火焰熄灭。进一步地，当燃烧空间持续燃烧至使易熔栓11受热熔断时，扭力弹簧13将防雨帽8弹至阀体1的侧面位置，从而使得燃烧空间完全通向大气，以避免火焰在阻火耐烧单元15处燃烧，同时增加向大气散热，增强了耐烧型阻火装置100的耐烧性能。

根据本发明的耐烧型阻火装置100可以单独安装在管道末端、储罐及设备排放管道上，也可以与呼吸阀、单呼阀等阀门组合使用。

下面以具体实施例介绍根据本发明的耐烧型阻火装置100。

实施例1：

阀体1的扩径段5的下端截面直径与上端截面直径之比为1：1.5。

吹扫单元19构造为多个由中心沿径向向外延伸的米字型结构。喷孔192的中心轴与吹扫单元19的上端平面的夹角θ为60°。吹扫单元19喷射的惰性气体采用氮气。

易熔栓11的熔点为200℃。

阻火耐烧单元15包括1个阻火元件16。支撑板6外侧为环形，内侧为十字型结构。压板7外侧为环形，内侧为十字型结构。阻火元件16为有多个狭缝的圆柱形结构。

在本实施例中，耐烧型阻火装置100的设计阻火等级为IIA，阻火元件16形成的三角狭缝的高h

实施例2：

阻火耐烧单元15包括2个阻火元件16，在2个阻火元件16之间设有分隔元件17。2个阻火元件16之间的距离h

实施例3：

分隔元件17的截面构造成上部为平面的三角形，一方面使得分隔元件17与上方阻火元件16能够充分接触，强化径向导热，使阻火元件16的温度分布均匀，避免局部过热，另一方面，减少与下方阻火元件16的接触面积，有利于轴向隔热。其他同实施例2。

实施例4：

分隔元件17的截面构造成上部为平面的圆弧形，一方面使得分隔元件17与上方阻火元件16充分接触，强化径向导热，使阻火元件16的温度分布均匀，避免局部过热。另一方面，减少与下方阻火元件16的接触面积，有利于轴向隔热。其他同实施例2。

实施例5：

阻火耐烧单元15包括3个阻火元件16，其他同实施例4。

在实际实用中，在一个实施例中，可以将实施例2中的耐烧型阻火装置的下方通过连接件2与单呼阀组成一个耐烧型阻火单呼阀。

在一个实施例中，还可以将实施例5中的耐烧型阻火装置的下方通过连接件2与呼吸阀组成一个耐烧型阻火呼吸阀。

根据本发明的耐烧型阻火装置100通过温度监测元件18能够实时监测燃烧空间的温度，当监测到燃烧空间的温度达到预定温度(预先设定值)时，控制阀22能够自动开启，吹扫气体由吹扫气管道20进入吹扫单元19，并通过各喷孔192喷出，一方面能够对阻火耐烧单元15进行有效降温，另一方面能够抑制燃烧，便于使火焰熄灭。同时，耐烧型阻火装置100能够实现阻火盘间轴向隔热，防止热量沿阻火盘向保护侧传播，并能够实现燃烧阻火盘径向传热，使燃烧侧阻火盘中心温度向外侧传播，使阻火盘温度均匀，防止出现中心过热，从而显著增强了耐烧型阻火装置100的长时间耐烧性能。防雨帽8能够在燃烧空间发生持续燃烧并达到预定熔点时自动弹开至阀体1的侧面位置，从而使得阻火耐烧单元15的上侧完全通向大气，以避免火焰在阻火耐烧单元15处燃烧，同时增加向大气散热，进一步增强了耐烧型阻火装置100的长时间耐烧性能。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。