[发明专利]一种受限空间燃爆模拟与爆炸泄压、抑爆实验平台及方法

说明书

技术领域

本发明涉及防爆防火安全技术，尤其涉及一种受限空间燃爆模拟与爆炸泄压、抑爆实验平台及方法。具体提供一种受限空间可燃气体燃爆、气相回燃及固、液相轰燃模拟与爆炸泄压、抑爆的实验平台，是一种属于燃烧、爆炸实验模拟与抑制的多功能综合性实验平台装置。

背景技术

受限空间内的可燃气体爆炸事故是石油化工等工业生产场所及人民日常生活场所中常见的灾害事故类型，有关受限空间内的燃爆演化规律及其防爆、抑爆技术是当前火灾爆炸防治技术领域研究的热点。目前，对受限空间内可燃气体燃爆特性，压力波、火灾发展规律及爆炸抑制的相关研究主要集中在管道、爆炸容器以及巷道等实验装置中，且研究对象多是单一的燃爆防治技术，尚缺乏可模拟实尺度建筑类受限空间内燃爆以及可同时模拟多种爆炸防治技术的综合性实验装置及方法。此外，针对建筑受限空间中常见的轰燃、回燃事故，目前研究主要采用小尺度的实验装置，缺乏实尺度的受限空间轰燃、回燃模拟及抑制实验方法及装置，且目前尚没有可综合模拟建筑受限空间内燃爆、轰燃、回燃以及爆炸泄压、抑爆的实验装置与方法。

发明内容

鉴于现有技术状况，本发明的目的是提供一种受限空间燃爆模拟与爆炸泄压、抑爆实验平台及方法。即针对不同的可燃气体样品，研制可满足不同浓度梯度、不同点火位置及点火能量，以及不同泄爆参数（泄爆口类型、数量、位置等）条件下，建筑受限空间燃爆特征参数测试、泄爆动力过程观测以及采用水雾、气体等抑制剂进行惰化和爆炸抑制的综合性实验平台及方法。同时，该实验平台可实现不同燃料类型、不同燃料分布等条件下，受限空间内轰燃、回燃及其抑制的可重复性模拟及消防真火训练。

本发明采取的技术方案是：一种受限空间燃爆模拟与爆炸泄压、抑爆实验平台，其特征在于，所述实验平台包括实验舱、点火系统、抑制系统、配气系统、数据采集系统、控制系统以及主控计算机，点火系统、抑制系统、配气系统、数据采集系统连接在实验舱舱体上，控制系统分别与点火系统、抑制系统、配气系统、数据采集系统无线连接；控制系统与主控计算机连接；所述实验舱为立体方舱，在实验舱顶面预留多个抑制剂喷口；在实验舱的顶面设有窗式泄爆口，窗式泄爆口由数个不同尺寸的回字型凸台结构的泄压膜框通过高强螺栓嵌套而成，实现泄爆口尺寸的可调节；在进行燃爆实验时，在实验舱一侧壁设置窗式泄爆口，或通过拆卸半边开口封条与半边开启面板上的螺栓，设置半边全开式泄爆口；在进行轰燃实验和回燃实验时，实验舱一侧壁设为可快速开启的门式泄爆面，门式泄爆面通过可快速开启铰链与实验舱的舱体连接，并通过高强螺栓嵌套的方式实现舱门宽度的可调节。

本发明所述的一种采用受限空间燃爆模拟与爆炸泄压、抑爆实验平台进行实验的方法，其特征在于，该方法包括：受限空间燃爆模拟与爆炸泄压、抑爆实验；受限空间轰燃模拟与抑制实验；受限空间回燃模拟与抑制实验。

一、受限空间燃爆模拟与爆炸泄压、抑爆实验

在进行受限空间燃爆模拟与爆炸泄压、抑爆实验时，根据实验需要选择使用侧壁窗式泄爆口或半边全开式泄爆口，首先分别或同时使用顶面和一侧壁泄爆口，调节泄爆口的尺寸，并在泄爆口上安装不同类型泄爆材料，在保证实验舱密闭性要求的前提下，同时实现不同破膜压力的泄爆模拟；根据实验需求，分别或同时使用不同类别的抑制系统；根据实验需求，通过配气系统将可燃气体和空气按配比浓度体积比从两个气体进样接口处充入实验舱内，实现实验舱内混合气体的均匀或非均匀分布；然后通过控制系统同步或延迟开启点火系统以及抑制系统，观测并记录相关特征参数；通过分别或同时使用窗式泄爆口和抑制系统，可实现受限空间内泄爆、抑爆实验的单独或同时模拟。

二、受限空间轰燃模拟与抑制实验

在进行受限空间轰燃模拟与抑制实验时，解除配气系统和点火系统与实验舱之间的连接，并将相应连接口封闭；根据实验需要安装好壁面材料固定装置，铺设熔融或非熔融壁面材料，在底面铺设带网格底板，在带网格底板上设置用于测量熔融材料油池面积的热电偶；按预先设计的数量、位置以及摆放方式在底面设置标准燃烧物，来控制燃烧物对壁面材料的辐射引燃效率，实现不同火灾荷载密度、不同辐射引燃条件下的轰燃模拟；人为点燃标准燃烧物，观测并记录舱内温度发展变化情况以及熔融材料熔化形成的池火面积，进而提出引火源放热量与轰燃时间的量化关系，并建立熔融材料轰燃预测模型；当进行轰燃抑制实验时，根据实验需求选择不同类别的抑制系统，并通过控制系统在轰燃发生后启动抑制系统，观测并记录相关实验参数。

三、受限空间回燃模拟与抑制实验