[发明专利]一种粉尘层火蔓延行为的观测试验装置及方法

说明书

一种粉尘层火蔓延行为的观测试验装置及方法，属于工业粉尘燃烧技术领域。所述粉尘层火蔓延行为的观测试验装置，包括从下至上依次设置的电子天平、底座、旋转支架和承烧板，承烧板设置有粉尘层、标高刻度尺和水平刻度尺，粉尘层的内部设置有K型热电偶，K型热电偶的上方沿竖直方向设有多个R型热电偶，位于最下面的R型热电偶与粉尘层上表面接触，K型热电偶和R型热电偶均与温度模块连接，粉尘层上表面设置有热流计，热流计与数据采集仪连接，电子天平、温度模块和数据采集仪均与工控机连接。所述粉尘层火蔓延行为的观测试验装置及方法，有效满足在不同堆积形态时常见点火源作用下的层状堆积粉尘着火蔓延行为的观测。

技术领域

本发明涉及工业粉尘燃烧技术领域，特别涉及一种粉尘层火蔓延行为的观测试验装置及方法。

背景技术

工业粉尘爆炸事故频发，造成了大量的人员伤亡、财产损失、环境污染以及恶劣的社会影响。统计分析结果表明，粉尘爆炸事故表现为分布广泛、后果严重以及所涉点火源、设备工艺和粉尘种类繁多的特点。因此，包括国际标准组织、欧盟、美国、德国、日本以及中国在内的众多国家和组织对此类爆炸事故颁布了相应的防火防爆标准和测试方法。其中，以粉尘云的爆炸特性参数测试标准最为普遍，例如粉尘云最低着火温度、最小点火能量、最大爆炸压力及压力上升速率、爆炸指数、爆炸下限、极限氧浓度等；然而关于粉尘层着火爆炸的关注较少，测试标准仅限于粉尘层最低着火温度以及粉尘层比电阻等特征参数，以至于无法全面表征粉尘层火灾危险性。

粉尘层火蔓延不仅具有火灾危险性，而且还是粉尘爆炸事故的常见点火源，因此国内外学者对此类危险源的表征方法展开了研究。Eckhoff提出了一种判定粉尘层火灾危险性的测试方法，并按粉尘层火蔓延行为的剧烈程度划分了6种粉尘层燃烧性等级；联合国颁布的《关于危险货物运输的建议书-试验和标准手册》基于燃烧速率测定结果给出了可燃性固体颗粒物火灾危险性等级的划分方法；我国现行标准《GB/T 21618-2008危险品-易燃固体燃烧速率试验方法》也提出了一种适用于危险品颗粒物、糊状或粉状物质的燃烧速率测定方法。但以上方法无法真实反映粉尘层火灾危险性，如火蔓延过程中火焰形态结构以及温度热流特征的变化规律。固体连续性介质的火蔓延特性研究证实，对此类燃烧特性参数的表征有助于真实表达固体可燃物的火灾危险性。

因此，亟需一套全新的针对可燃粉尘层着火蔓延特性研究的测试装置及方法，以满足在不同堆积形态时常见点火源(如气体点火、高温热源)作用下的层状堆积粉尘着火蔓延特性参数的测试，用以完善现有可燃粉尘安全评价指标体系，弥补现有可燃粉尘着火蔓延特性研究的空白。

发明内容

为了解决现有技术存在的无法准确表达粉尘层火蔓延过程火焰形态结构、温度以及热流等特征参数的变化规律等技术问题，本发明提供了一种粉尘层火蔓延行为的观测试验装置及方法，有效满足在不同堆积形态时常见点火源作用下的层状堆积粉尘着火蔓延行为的观测。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种粉尘层火蔓延行为的观测试验装置，包括从下至上依次设置的电子天平、底座、旋转支架和承烧板；所述承烧板设置有粉尘层、标高刻度尺和水平刻度尺，所述粉尘层铺设在承烧板上方，所述粉尘层的内部设置有K型热电偶，所述K型热电偶的上方沿竖直方向设有多个R型热电偶，相邻的两个所述R型热电偶之间的垂直距离相等，位于最下面的R型热电偶与粉尘层上表面接触，所述K型热电偶和R型热电偶均与温度模块连接；所述粉尘层上表面设置有热流计，所述热流计与数据采集仪连接；所述电子天平、温度模块和数据采集仪均与工控机连接。

所述粉尘层火蔓延行为的观测试验装置还包括数码相机、高速摄像仪和红外热像仪，所述数码相机设置在粉尘层的侧面，所述高速摄像仪和红外热像仪均设置在粉尘层的上方，所述高速摄像仪和红外热像仪均与工控机连接。

所述粉尘层通过气体点火器或者固体点火头点燃，所述气体点火器与煤气储罐连接，所述固体点火头与直流电源连接。

所述K型热电偶距离粉尘层末端的距离为50～100mm。