防火阀工作原理

防火阀工作原理、作用以及安装要求
防火阀用在通风、空调系统的送、回风管路上，平时呈开启状态，当火灾一旦发生，管道内气体温度达到70℃时即自行关闭，并在一定时间内能满足耐火稳定性和耐火完整性要求，起隔烟阻火作用。

排烟阀用在排烟系统管道上或排烟风机的吸入口处，平时呈关闭状态，当火灾发生时，通过火灾报警信号手动或自动开启阀门，根据系统功能配合排烟，当管道内烟气温度达到280℃时自动关闭，并能在一定时间内满足耐火稳定性和耐火完整性要求，起隔烟阻火作用. 一、规范依据1《GB50016-2006建筑设计防火规范》对防火阀的设置规定如下：
下列情况之一的通风、空气调节系统的风管上应设置防火阀：
1 穿越防火分区处；
2 穿越通风、空气调节机房的房间隔墙和楼板处；
3 穿越重要的或火灾危险性大的房间隔墙和楼板处；
二、规范依据2《通风与空调工程质量施工质量验收规范GB50243-2002》对防火阀的设置规定如下：
防火阀、排烟阀(口)的安装方向、位置应正确。

防火分区隔墙两侧的防火阀，距墙表面不应大于200mm。

三、综合考虑
1、防火阀的“防火分区设置位置”与“距墙200mm的距离”要求，可以知晓防火阀的安装位置是确定的；
2、空调机房的空间大小决定了消声器是否可以安装于空调机房内，当然从消声减噪角度来说，消声器置于空调机房内是最理想的。

1 概述
顾名思义，防火阀就是用来阻断来自火灾区烟气及火焰，并一定时间内能满足耐火稳定性和耐火完整性要求阀门。

建筑物发生火灾时，大火沿通风、空调系统管道迅速蔓延，造成重大损失案例是很多。

将火灾引起损失减少到最小程度，就必须采取有效防火、防排烟措施，以控制火势蔓延，而防火阀通风、空调及防排烟系统中合理设置，则起到了重要作用。

，很多设计工程中，防火阀选型错误，设置位置不合理现象屡见不鲜。

2 防火阀结构和工作原理
防火阀结构如图1所示，主要由阀体和执行机构组成。

阀体由壳体、法兰、叶片及叶片联动机构等组成。

执行机构由外壳、叶片调节机构、离合器、温度熔断器等组成。

防火阀执行机构是金属易熔片和离合器机构来控制叶片转动。

当管道内所输送气体温度达到易熔金属片熔化温度时，易熔片熔断，其芯轴上压缩弹簧和弹簧销钉迅速打下离合器垫板，这时，离合器和叶片调节机构脱开，阀体上装有两个扭
转弹簧，使叶片受到扭力而发生转动。

由此可见，防火阀执行机构采用机械传动原理，不需电、气及其它能源，可保证任何情况下均能起到防火作用。

防火阀通断系统要求，系统停用与正常运行时是位于开启状态，如管内输送气体温度低于所选定金属易熔片熔点时，属正常运行状态，阀门是敞开。

当运行工况超过正常使用状态，阀门才自动关闭，达到保安作用。

3 防火阀种类及其性能
表2 名称应用范围功能特点配用操作装置
防火阀安装通风空调系统风管内，防止火势沿风管蔓延
1.70℃自动关闭，风机停机 FD
2.手动关闭，风机停机
3.输出关闭电讯号
防火调节阀安装通风空调系统风管内，防止火势沿风管蔓延 1.70℃自动关闭，风机停机 FVD
2.手动关闭，风机停机
3.阀门0°~90°内五档调节风量
4.输出关闭电讯号
防烟防火调节阀安装有防烟防火要求通风空调系统管道上1.靠烟感器控制动作，用电讯号电磁铁关闭（防烟），通风空调系统风机停机 SFVD
2.70℃自动关闭（防火），风机停机
3. 手动关闭，风机停机
4.阀门0°~90°内五档调节风量
5.输出阀门关闭电讯号
远距离防烟防火调节阀安装有防烟防火要求通风空调系统管道上,较复杂形，且又需经常调节方比较适用 1.靠烟感器控制动作，用电讯号电磁铁关闭（防烟），通风空调系统风机停机 BSFVD
2.70℃自动关闭（防火），风机停机
3. 远距离手动关闭，风机停机
4.阀门0°~90°内五档调节风量
5.输出阀门关闭电讯号
排烟防火阀安装有排烟、防火要求排烟系统管道上及排烟风机吸入口处管道上 1.电讯号DC24V开启，排烟风机同时启动 SFD
2.温度熔断器280℃时熔断，使阀门关闭，排烟风机同时停机
3.手动开启，排烟风机同时启动
4.阀门开启后，输出开启电讯号
远控排烟防火阀安装有排烟、防火要求排烟系统管道上及排烟风机吸入口处管道上 1.电讯号DC24V开启，排烟风机同时启动 BSFD
2.温度熔断器280℃时熔断，使阀门关闭，排烟风机同时停机
3.远距离手动开启，排烟风机同时启动
4.阀门开启后，输出开启电讯号
注：字母含义：S—电磁铁控制 F—温度熔断器控制 V—风量调节 D—手动操作及复位 B—远距离控制
所谓远距离控制是将操作装置安装距阀体6m以内任何部位并控制缆绳来控制阀体，其余操作装置均安装阀体上，实行就操作。

4 防火阀设计工程中合理使用
建筑物一旦发生火灾，往往会造成严重伤亡事故和经济损失，尤其是空调建筑和高层建筑，做好防火及防排烟显特别重要。

设计中，应熟悉相关规范要求，通风空调系统上设防火阀，排烟管道上设排烟防火阀，止火灾时有毒高温烟气传输，引起火灾蔓延扩大和毒性损失加重。

4.1 通风空调系统中防火阀设置与选用
4.1.1 《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2001年版)及《建筑设计防火规范》GBJ16-87(2001年版)对防火阀设置均有要求，总结起来，有以下几条：
(1) 风管穿越防火分区处；
(2) 穿越通风、空调机房及重要或火灾危险性大房间隔墙和楼板处；
(3) 垂直风管与每层水平风管交接处水平管段上应设防火阀，但多层建筑每个防火分区其通风、空调系统均独立设置时，则该防火分区内水平风管与垂直总管交接处可不设防火阀；
(4) 穿越变形缝处两侧风管上各设一个。

上述部位防火阀,平时常开，当火灾中其温度达到70℃时，则自动关闭。

防火阀应靠近防火分隔处设置，且应单独设支、吊架。

当防火阀暗装时，应安装部位设置检修口。

4.1.2 厨房、浴室、厕所等垂直排风管道，当没有采取防止回流措施时，则必须支管上设置防火阀。

公共建筑厨房，油烟温度较高，为防止防火阀产生误动作，排油烟管道与垂直风道交接处，应设置150℃熔断防火阀。

4.1.3 空调集中新风系统设计中防火阀设置
新风系统形式通常有分层设置水平式新风系统和垂直式新
风系统。

(1) 分层设置水平式新风系统
新风系统按楼层分别设置。

新风吸入方式有两种，一种是新风从外墙上开洞从室外吸取；另一种是设一总新风竖风道，各层新风机组从竖风道取风。

前一种取新风方式，不需新风机组入口处设防火阀，后者集中取新风，高层建筑，总新风竖风道要跨越防火分区，每层新风机组吸入口风管上应设70℃熔断防火阀。

(2) 垂直式新风系统
垂直式新风系统是室外空气新风机组处理后，竖风道送至空调房间，一般新风机组设屋顶。

建筑层高较低，水平敷设新风管有困难情况下比较适用。

高层建筑，竖风道要跨越防火分区，送风口要求设置70℃熔断防火阀。

总之，高层民用建筑其层高条件允许情况下，宜分层按每个防火分区设置空气调节系统。

当需要垂直方向分设空气调节系统（包括新风系统），每个系统所辖层数宜按4条规定执行。

4.1.4 通风、空调系统横向应按每个防火分区设置，竖向布置不宜超过5层；当管道设有防止回流设施或设有防火阀，且各层设有自动喷水灭火系统时，其竖向连接层数可不受此限制。

4.1.5通风管道不宜穿过防火墙和非燃烧体楼板等防火分隔物，如必须穿过时，应穿过处设70℃熔断防烟防火阀。

当火灾烟雾防火分隔物处，该防火阀就能立即关闭。

该防火阀一般采用烟感器控制，而采用易熔金属或易熔元件控制，这样可以及时有效防止火灾蔓延和扩大。

4.1.6 当建筑物内不设消防控制室时，风管上可选用不带电信号防火阀；当建筑物内设有消防控制室时，可将带电信号输出装置防火阀信号引至消防控制室，考虑到通风空调系统风道上防火阀数量很多，可仅影响面较大部位或穿越防火分
区处风管上设带电信号防火阀，而只影响个别房间部位设置不带电信号防火阀。

4.1.7 当设置防火阀部位有风量调节要求，可设防火调节阀。

4.2 防排烟系统中防火阀设置与选用
4.2.1 排烟风机入口总管上应设置当烟气温度超过280℃时能自动关闭排烟防火阀，且应与排烟风机连锁，当排烟防火阀关闭时，风机停止运转。

排烟风机应保证280℃时能连续工作30min。

需要说明是，排烟防火阀设置排烟风机前、后，要依具体情况灵活确定。

以下室排烟系统为例：
(1) 当下室仅为一层，且排烟经竖风道排至室外时，排烟防火阀宜设置排烟风机入口总管上，如图2所示；
(2) 当下室层数二层及二层以上，各层共用一排烟竖井时，则每层排烟防火阀应设置排烟风机出口总管上，即紧靠排烟竖井一侧设置，如图3所示。

4.2.2 是竖向布置走道排烟系统(如图4所示)水平式布置
房间排烟系统(如图5所示)，均应排烟支管与竖风道连接处设置280℃时能自动关闭排烟防火阀。

排烟防火阀设置常开或常闭，房间排烟系统，当负担一个防火分区排烟管道带多个防烟分区排烟口时，应该防火分区干管上设常开排烟防火阀，同时各防烟分区支管上设常闭排烟口或排烟阀；走道排烟系统，可参照下一条中相关规定。

4.2.3 机械排烟系统横向宜按防火分区设置，每层水平风管不宜穿越防火分区，但一些工程某些楼层面积较大，按防火分区设排烟系统有困难，必须穿越时，应穿越处设280℃时能自动关闭排烟防火阀(如图5所示)。

排烟防火阀设置常开或常闭，视排烟口形式而定。

(1) 当设常闭排烟口时，排烟支管上设常开排烟防火阀；
(2) 当设普通常开型风口时，排烟支管上设常闭排烟防火阀；
(3) 当设常闭型专用防火排烟口时，则排烟支管上不设排烟防火阀。

4.2.4 设置机械排烟下室应考虑进风设施，当采用机械进风系统时，应风机入口管道上设置70℃熔断防火阀。

4.2.5 机械加压送风系统，可加压送风机入口管道上设置70℃熔断防火阀，止新风入口受火、烟威胁，将烟气输送至楼层内。

阻火器
阻火器又名防火器，阻火器的作用是防止外部火焰窜入存有易燃易爆气体的设备、管道内或阻止火焰在设备、管道间蔓延。

简介：
阻火器又名防火器，是用来阻止易燃气体和易燃液体蒸汽的火焰蔓延的安全装置。

早在1928年阻火器就已被应用在石油工业中，以后又广泛用用于矿山、煤矿、水运及化学工业中。

在石油工业中，阻火器被广泛应用在石油及石油产品的储罐上。

当储存轻质石油产品的油罐遇到明火或雷击时，就可能引起火灾。

为了防止这种危险的产生而使用阻火器。

阻火器也常用在输送易燃气体的管道上。

假若易燃气体被引燃，气体火焰就会传播到整个管网。

为了防止这种危险的发生，也要采用阻火器。

阻火器也可以使用在有明火设备的管线上，以防止回火事故。

但它不能阻止敞口燃烧的易燃气体和液体的明火燃烧。

分类
波纹阻火器
型号： ZHQ-B口径：50-300mm 压力(MPa)：0.6~5.0 材质：碳钢、不锈钢
ZHQ-B新型波纹石油储罐阻火器适用于管道、闪点低于28℃的甲类、油品、氢氧液化类和闪点低于60℃的煤油、柴油、甲笨、原油等，可与呼吸阀配套使用，又可单独使用，内浮顶油罐通气管上，加油站地下油罐通气管上。

抽屉式波纹阻火器
型号： ZHQ-2 口径：50-250mm 压力：材质：碳钢、不锈钢
ZGB-2（全天候）型抽屉式波纹阻火器是用于安装原油、汽油、煤油、柴油、芳烃、硫等各类油品或其它化工物料的固定顶式储罐上，通常与呼吸阀配套使用，其主要功能是允许易燃易爆的气体通过，对外界传入储罐的火焰起有阻止与窒息作用。

该阻火器可以与通气管配套或单独使用，其它规格产品可按用户要求提供。

氧气管道阻火器
型号：ZHQ-Y 口径：15-500mm 压力： 2.5MPa / 4.0MPa 材质：不锈钢 /铜
FP-XT型氧气管道阻火器和FPV-XT型氧气管道阀门前、后阻火器是采用特种铜合金和不锈钢焊接而成。

可以有效地防止氧气管道阀门在突然开启时易形成的“绝热压缩”，局部温度骤升，成为着火能源；可以防止在阀门前后压差作用下，高速运动的物质微粒（如铁锈、粉尘、焊渣等）与阀后管道摩擦、撞击产生火花而成为着火能源。

阻火器的使用可以迅
速阻断火源，杜绝管道中燃爆事故的发生。

天燃气阻火器
型号：ZHQ-R 口径：15-250mm 压力：PN16-PN25 材质：碳钢、不锈钢
按用途分类
储罐阻火器、加油站阻火器、加热炉阻火器、火炬阻火器、放空管阻火器、煤气输送管阻火器等。

按安装位置分类
管端阻火器: 安装在排气管的端部;
管道阻火器: 安装在管道中间位置。

按阻止火焰速度分类
阻爆燃型阻火器: 能阻止以亚音速传播的爆炸火焰通过; 阻爆轰型阻火器: 能阻止以冲击波为特征、以超音速传播的爆炸火焰通过。

按气体分级分类
适用于I 级气体的阻火器;
适用于IIA 级气体的阻火器;
适用于IIB 级气体的阻火器;
适用于IIC 级气体的阻火器( 气体分级见HGJ 21289)。

性能:
主要性能:1、阻爆性能合格,连续13次阻爆性能试验每次均能阻火。

2、耐烧性能合格，耐烧试验1小时无回火现象。

3、壳体水压试验合格。

结构合理，重量轻、耐腐蚀。

易检修，安装方便。

阻
火器芯子采用不锈钢材料, 耐腐蚀易于清洗。

阻火器主要由壳体和滤芯两部分组成。

壳体应具有足够的强度，以承受爆炸产生的冲击压力。

滤芯是阻止火焰传播的主要构件，常用的有金属网滤芯和波纹型滤芯两种。

金属网型滤芯用直径0.23~0.315mm的不锈钢或铜网，多层重叠组成。

目前国内的阻火器通常采用16~22目金属网，为4~12层。

波纹型滤芯用不锈钢、铜镍合金、铝或铝合金支撑。

波纹型阻火器能阻止爆燃的猛烈火焰，并能承受相应的机械和热力作用，流动阻力小，易于清洗和更换。

工作原理:
关于阻火器的工作原理,目前主要有两种观点:一是基于传热作用;一是基于器壁效应。

1传热作用
燃烧所需要的必要条件之一就是要达到一定的温度,即着火点。

低于着火点,燃烧就会停止。

依照这一原理,只要将燃烧物质的温度降到其着火点以下,就可以阻止火焰的蔓延。

当火焰通过
阻火元件的许多细小通道之后将变成若干细小的火焰。

设计阻火器内部的阻火元件时,则尽可能扩大细小火焰和通道壁的接触面积,强化传热,使火焰温度降到着火点以下,从而阻止火焰蔓延。

器壁效应
燃烧与爆炸并不是分子间直接反应,而是受外来能量的激发,分子键遭到破坏,产生活化分子,活化分子又分裂为寿命短但却很活泼的自由基,自由基与其它分子相撞,生成新的产物,同时也产生新的自由基再继续与其它分子发生反应。

当燃烧的可燃气通过阻火元件的狭窄通道时,自由基与通道壁的碰撞几率增大,参加反应的自由基减少。

当阻火器的通道窄到一定程度时,自由基与通道壁的碰撞占主导地位,由于自由基数量急剧减少,反应不能继续进行,也即燃烧反应不能通过阻火器继续传播。

随着阻火器通道尺寸的减小, 自由基与反应分子之间碰撞几率随之减少, 而自由基与通道壁的碰撞几率反而增加,
这样就促使自由基反应减低。

当通道尺寸减少到某一数值时, 这种器壁效应就造成了火焰不能继续传播的条件, 火焰即被阻止。

因此器壁效应是防止火焰的主要机理。

[2]
最大实验安全间隙—MESG值
火焰通过阻火元件的细小通道并在通道内降温。

当火焰被分割小到一定程度时,经通道移走的热量足以将温度降到可燃物燃点以下,使火焰熄灭。

或由器壁效应解释,当通道窄到一定程度时,自由基与管道壁的碰撞占主导地位,自由基大量减少,燃烧反应不能继续进行。

因此,把在一定条件下(0. 1 MPa ,20 ℃) 刚好能够使火焰熄灭的通道尺寸定义为“最大实验安全间隙”(MESG,Maximum Experimental Safe Gap) 。

阻火元件的通道尺寸是决定阻火器性能的关键因素,不同气体具有不同的MESG值。

因此,在选择阻火器时, 应根据可燃气体的组成确定其MESG值。

在具体选择时,又根据MESG值将气体划分为几个等级。

目前国际上经常采用两类方法。

一是美国全国电气协会(NEC) 的分类法,它根据气体的MESG值将气体分为四个等级(A ,B ,C ,D) ;另一类是国际电工协会( IEC) 的方法,它也将气体分为四个等级( IIC , IIB , IIA 及I) 。

两种标准划分的各类气体的MESG 值及测试气体如表1所示。

表1 两种MESG分类标准
NEC IEC MESG/ mm 测试气体
A IIC 0. 25 乙炔
B II
C 0. 28 氢气
C IIB 0. 65 乙烯
D IIA 0. 90 丙烯
G M I 1. 12 甲烷
这样,在选用阻火器时,即可在设计规定使用的规范中首先查出所用可燃气体的等级,然后根据该组气体对应的MESG 值来选择相应的阻火元件。

型号
一般分为两类：
一类是用于大型氢气管道的阻火器。

这种阻火器采用法兰连接。

按管道的内径来命名规格：DN15,DN20,DN25,DN40,DN50,DN80,DN100,DN150,DN200,DN2 50等几种规格。

第二类是用于氢气瓶的阻火器。

一般有三种：
第一种是接氢气瓶的（一头是螺纹M16*1.5，一头是Φ8或Φ10皮接头);
第二种是两端带螺纹(M16*1.5)的;氢气瓶阻火器
第三种是两端均带皮接头（Φ8或Φ10)
阻火器分为防爆型、耐烧型和防震型三种。

设于油罐顶部与
机械呼吸阀串联安装的阻火器通常为防爆型。

维修与保养
维修和保养原则
1)、为了确保阻火器的性能达到使用目的，在安装阻火器前，必须认真阅读厂家提供的说明书，并仔细核对标牌与所装管线要求是否一致。

2)、阻火器上的流向标记必须与介质流向一致。

3)、每隔半年应检查一次。

检查阻火层是否有堵塞、变形或腐蚀等缺陷。

4)、被堵塞的阻火层应清洗干净，保证每个孔眼畅通，对于变形或腐蚀的阻火层应更换。

5)、清洗阻火器芯件时，应采用高压蒸汽、非腐蚀性溶剂或压缩空气吹扫，不得采用锋利的硬件刷洗。

6)、重新安装阻火层时，应更新垫片并确认密封面已清洁和无损伤，不得漏气。

一般选用原则
所选用的阻火器，其安全阻火速度应大于安装位置可能达到的火焰传播速度。

与燃烧器连接的可燃气体输送管道，在无其它防回火设施时，应设阻火器。

阻止以亚音速传播的火焰，应使用阻爆燃型阻火器，其安装位置宜靠近火源;
阻止以音速或超音速传播的火焰应使用阻爆轰型阻火器，其安装位置应远离火源。

不同公称直径的阻爆轰型阻火器，所要求的距火源最小安装距离见表。

在寒冷地区使用的阻火器，应选用部分或整体带加热套的壳体，也可采用其它伴热方式。

在特殊情况下，可根据需要选用设有冲洗管、压力计、温度计、排污口等接口的阻火器。

安装于管端的阻火器，当公称直径小于D N5 0时宜采用螺纹连接; 当公称直径大于或等于DN50时，应采用法兰连接。

安装于管道中的阻火器，应采用法兰连接。

安装于管端的阻火器，应带有可自动开启的防雨通风罩。

储罐之间气相连通管道各支管上的阻火器应选用阻爆轰型。

储罐顶部的油气排放管道，应在与罐顶的连接处选用阻爆轰型阻火器。

储罐顶部保护性气体及油气排放管道的集合管上应选用阻爆轰型阻火器。

紧急放空管应设置
阻爆燃型阻火器。

装卸设施的油气排放 ( 或回收)总管与各支线的气相管道之间应设置阻爆轰型阻火器。

可燃气体放空管道在接入火炬前，若设置阻火器时，应选用阻爆轰型阻火器。

材质:
安装于管端的阻火器壳体，宜采用铸铁和含镁量不大于 0 .
5 % 的铸铝合金，也可按设计要求采用其它材料:
安装于管道中的阻火器壳体，应采用铸钢或碳钢焊接，
阻火层芯件和安装于管道中的阻火器芯壳及芯件压环应采
用不锈钢;
安装于管端的阻火器芯壳及芯件压环，宜采用铸铁或铸铝。

测试的要求:
阻火器的性能是否能达到预期的效果，起到阻火的作用，必须对阻火器进行测试。

阻火器除具备有一定的机械强度外，还要经过阻爆和耐烧的试验，并应达到试验标准的要求。

阻爆试验即在一定距离内将试验装置内的可燃气体点燃，所产生的火焰或火花不能穿过阻火器而被阻止和熄灭，这种试验称为阻爆试验。

耐烧试验是在没有回燃的条件下，可燃气体火焰通过阻火层并在阻火层上面持续燃烧。

阻火层能够承受一定时间的火焰燃烧而不被烧坏，这种试验称为耐烧试验。

阻火器根据使用的目的，可以同时具有阻爆性能和耐烧性能，也可以只具有阻爆性能或耐烧性能。

因此阻火器的阻爆性能和耐烧性能是对阻火器进行测试鉴定的主要项目。

没有进行过这种测试鉴定的阻火器是不能使用的。

测度标准的介绍:
对阻火器进行测试鉴定的要求，世界各国不尽相同，现将几个国家对阻火器测试要求的情况简介如下：
（1）英国消防研究部门要求阻火器应具备阻爆和耐烧两种性能。

测试阻火器的介质不能使用氢气和乙炔气体，规定使用丙烷。

阻火器耐烧时间要求2小时。

（2）西德国家标准规定，对于容量大于1000升的储罐上用的阻火器必须具备阻爆和耐烧两种性能。

试验介质不能用氢气和乙炔气体，要求阻火器耐烧时间为2小时。

（3）苏联对阻火器要求具备阻爆和耐烧两种性能。

试验用的介质即为阻火器使用时的介质。

阻火器耐烧时间要求为2小时。

（4）日本对阻火器要求进行阻爆和耐烧性能的试验，试验介质可用已烷气体。

（5）美国于1936年制定石油及汽油储罐阻火器测试国家标准，后又经过几次修订。

标准要求石油储罐上的阻火器应具备阻爆和耐烧两种性能。

主要用途:
1、输送可燃性气体的管道上。

2、火炬系统。

3、油气回收系统。

4、加热炉燃料气的管网上。

5、气体净化通化系统。

6、气体分析系统。

7、煤矿瓦斯排放系统。

8、易燃易爆溶剂系统（如反应釜及储罐放空口等）。

主要性能
1、阻火器连续13次以亚音速火焰试验，每次都能阻止火焰的通过。

2、水压试验2.4MPa无渗漏。