一种逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器

本发明涉及管道输送可燃气体的爆燃阻断，特别是涉及一种逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器。

背景技术：

1、在石油化工、油气储运、矿山通风及燃气供应等工业领域，涉及可燃气体或粉尘的管道输送系统广泛存在。这些系统在正常运行中，管道内可能形成可燃混合物，一旦遭遇意外点火便可能引发燃烧甚至爆炸。爆炸一旦在管道中发生，其发展往往极为猛烈：爆炸压力波与火焰前锋先后沿管道轴向传播，前驱的压力波会对未燃混合物进行预压缩和诱导湍流，显著提高其起始温度和压力，促使火焰加速传播。在足够长的管道中，这种加速过程可能使燃烧波从亚音速的爆燃转变为超音速的爆轰，可能对下游设备、储罐及人员安全构成毁灭性威胁。

2、现有管道防火防爆技术主要分为被动式和主动式两类。被动式阻火装置通常依靠多孔介质或狭缝通道的器壁效应和散热作用来淬熄火焰。这类装置结构简单、无需外部能源，但对高速传播的爆燃和爆轰波阻隔效果有限；主动式抑爆装置则通过传感器检测火焰或压力信号，触发抑爆粉体喷射，试图在火焰到达前形成抑制屏障。然而，现有主动抑爆装置多采用单向喷射方式，喷射方向与火焰传播方向相同，对火焰前锋的减速和阻隔作用不够充分，导致抑爆粉体的化学抑制效果与物理阻隔的协同作用无法充分发挥出来。

3、因此，亟需一种逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有主动抑爆装置多采用单向喷射方式，喷射方向与火焰传播方向相同，对火焰前锋的减速和阻隔作用不够充分，导致抑爆粉体的化学抑制效果与物理阻隔的协同作用无法充分发挥出来的问题。

2、为此目的，本发明提供一种逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器，包括：

3、管道组件，包括管道和压力传感器，所述压力传感器安装在管道上，所述压力传感器一侧的所述管道上沿着输送方向依次开设有爆破片口和射流出口，所述射流出口的个数为多个且沿圆周方向均匀分布；

4、逆流阻流件，包括爆破片、气流腔、顺流管和逆流管，所述爆破片覆盖在所述爆破片口处并与管道固定连接，用于将爆破片口封堵住，所述气流腔呈环状空腔结构并以套设方式固定在管道外侧，且将爆破片和爆破片口封装在气流腔内部，所述气流腔背对压力传感器的环形侧壁上沿着圆周方向间隔布置有多个与气流腔内部连通的所述顺流管，所述逆流管为弯管且其个数与所述顺流管和射流出口的个数相同并一一对应，所述逆流管的一端与所述顺流管的出口连接，所述逆流管的另一端与所述射流出口连接，在爆破情况下，从爆破片口进入所述气流腔内的气流通过所述顺流管向前输送以进入逆流管内，所述逆流管设置为能够将经过所述顺流管流出的气流导向为与之流动方向相反的射流，并经所述射流出口喷出以对管道内的气流进行阻流；

5、引射抑爆件，设置为能够根据压力传感器检测的压力信号来控制含有抑爆粉体的混合射流是否喷入逆流管内并与逆流管内反向的气流共同从射流出口喷射至管道内进行抑爆。

6、在上述逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器的具体实施方式中，所述气流腔的最外侧壁处于与管道轴线呈锐角的向上倾斜状态，所述顺流管的内部流道方向与所述气流腔的最外侧壁面方向相切布置。

7、在上述逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器的具体实施方式中，所述爆破片口为沿着管道圆周方向开设的环形贯通开口，所述爆破片为环形筒状结构以将整个环形贯通开口封闭。

8、在上述逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器的具体实施方式中，所述顺流管的中心轴线与管道的中心轴线之间的夹角为10°～20°，所述逆流管与射流出口连接的部位的中心轴线与管道的中心轴线之间的夹角为25°～35°。

9、在上述逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器的具体实施方式中，所述引射抑爆件包括气流输送模块、输送管、抑爆粉仓和喷嘴，所述气流输送模块位于逆流阻流件远离压力传感器的一侧，所述输送管的个数与所述逆流管的个数相同并一一对应，所述输送管的一端与所述气流输送模块连接，所述输送管的另一端延伸至对应的逆流管内靠近射流出口的部位，且其上安装有喷嘴，所述抑爆粉仓的出口与所述输送管内部连通，所述压力传感器与所述气流输送模块通信连接，所述气流输送模块设置为能够根据压力传感器检测的压力信号控制是否向输送管内输送高压气流。

10、在上述逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器的具体实施方式中，所述气流输送模块包括气流分配室、流入管和气流输送系统，所述气流分配室为中空的圆环形结构，所述气流分配室套设在输送管远离逆流阻流件一侧的管道上，所述输送管的一端与所述气流分配室固定连接并处于连通状态，所述流入管的一端与所述气流分配室远离输送管的环形侧壁连接，所述流入管的另一端与气流输送系统连接，以根据压力传感器检测的压力信号控制通过流入管向气流分配室内输送高压惰性气体。

11、在上述逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器的具体实施方式中，所述气流分配室内与流入管正对应的部位固定有分配片，所述分配片为扇形平板结构，所述分配片的外弧面固定于所述气流分配室内壁的大直径壁面处，内弧面与所述气流分配室内壁的小直径壁面处存在间隙用于气流通过。

12、在上述逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器的具体实施方式中，所述气流分配室为具有矩形截面的圆环形结构，所述分配片的圆心角为气流分配室圆心角的十分之一。

13、在上述逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器的具体实施方式中，所述输送管包括相互连接在一起的倾斜管和轴向管，所述轴向管远离倾斜管的一端与所述气流分配室连通，所述轴向管的中心轴线与管道的中心轴线平行，所述倾斜管远离轴向管的一端延伸至逆流管内并以同轴方式安装所述喷嘴，所述倾斜管和所述喷嘴的中心轴线与所述逆流管中与射流出口连接的部位的中心轴线重合。

14、在上述逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器的具体实施方式中，所述抑爆粉仓为具有锥形漏斗截面的环形腔室，所述抑爆粉仓套设在轴向管的外侧，所述抑爆粉仓的内侧壁上沿着圆周方向固定有与输送管个数相同并一一对应的输料管，所述输料管与轴向管垂直固定连通。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、1、火焰阻断效果好：一方面由于位于管道内部的气流流动方向为由左至右，而由逆流管内部喷出的高速射流方向为由右至左，高速对向射流的气流将很大程度上阻隔火焰及爆燃向管道下游传播，与此同时，由逆流管内部高速喷出的气流，主要为惰性的氮气及抑爆粉体，将中断燃烧及爆燃过程中的化学链式反应，达到阻断反应进程的目的。

17、2、具有响应迅速的优势：结合压力传感器的快速反馈、逆流高速射流阻流、惰性气体及抑爆粉体的协同作用，能够实现对火焰及爆燃事故的快速响应和抑爆效果，防止爆炸事故发生及大范围传播。

1.一种逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器，其特征在于，所述气流腔的最外侧壁处于与管道轴线呈锐角的向上倾斜状态，所述顺流管的内部流道方向与所述气流腔的最外侧壁面方向相切布置。

3.根据权利要求1所述的逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器，其特征在于，所述爆破片口为沿着管道圆周方向开设的环形贯通开口，所述爆破片为环形筒状结构以将整个环形贯通开口封闭。

4.根据权利要求1所述的逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器，其特征在于，所述顺流管的中心轴线与管道的中心轴线之间的夹角为10°～20°，所述逆流管与射流出口连接的部位的中心轴线与管道的中心轴线之间的夹角为25°～35°。

5.根据权利要求1所述的逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器，其特征在于，所述引射抑爆件包括气流输送模块、输送管、抑爆粉仓和喷嘴，所述气流输送模块位于逆流阻流件远离压力传感器的一侧，所述输送管的个数与所述逆流管的个数相同并一一对应，所述输送管的一端与所述气流输送模块连接，所述输送管的另一端延伸至对应的逆流管内靠近射流出口的部位，且其上安装有喷嘴，所述抑爆粉仓的出口与所述输送管内部连通，所述压力传感器与所述气流输送模块通信连接，所述气流输送模块设置为能够根据压力传感器检测的压力信号控制是否向输送管内输送高压气流。

6.根据权利要求5所述的逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器，其特征在于，所述气流输送模块包括气流分配室、流入管和气流输送系统，所述气流分配室为中空的圆环形结构，所述气流分配室套设在输送管远离逆流阻流件一侧的管道上，所述输送管的一端与所述气流分配室固定连接并处于连通状态，所述流入管的一端与所述气流分配室远离输送管的环形侧壁连接，所述流入管的另一端与气流输送系统连接，以根据压力传感器检测的压力信号控制通过流入管向气流分配室内输送高压惰性气体。

7.根据权利要求6所述的逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器，其特征在于，所述气流分配室内与流入管正对应的部位固定有分配片，所述分配片为扇形平板结构，所述分配片的外弧面固定于所述气流分配室内壁的大直径壁面处，内弧面与所述气流分配室内壁的小直径壁面处存在间隙用于气流通过。

8.根据权利要求7所述的逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器，其特征在于，所述气流分配室为具有矩形截面的圆环形结构，所述分配片的圆心角为气流分配室圆心角的十分之一。

9.根据权利要求5所述的逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器，其特征在于，所述输送管包括相互连接在一起的倾斜管和轴向管，所述轴向管远离倾斜管的一端与所述气流分配室连通，所述轴向管的中心轴线与管道的中心轴线平行，所述倾斜管远离轴向管的一端延伸至逆流管内并以同轴方式安装所述喷嘴，所述倾斜管和所述喷嘴的中心轴线与所述逆流管中与射流出口连接的部位的中心轴线重合。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的逆流阻流式管道爆燃火焰阻断器，其特征在于，所述抑爆粉仓为具有锥形漏斗截面的环形腔室，所述抑爆粉仓套设在轴向管的外侧，所述抑爆粉仓的内侧壁上沿着圆周方向固定有与输送管个数相同并一一对应的输料管，所述输料管与轴向管垂直固定连通。