[发明专利]可视化密闭容器内气体-粉尘复合爆炸特性及其防护研究实验装置和方法

说明书

本发明可视化密闭容器内部气体‑粉尘复合爆炸特性及其防护研究实验装置和方法，属于气体粉尘两相复合爆炸安全技术防护领域，包括：可视化气固复合爆炸系统、点火系统、抑爆系统、阻爆系统、配气系统、喷粉系统（哈特曼喷粉或薄板铺粉）、高频压力采集系统、高频温度采集系统、高速红外热成像系统、高速摄像系统、高速纹影系统、程序控制与数据采集系统。该装置可以进行气体和粉尘两相复合爆炸特性，及其抑爆、阻爆相关理论研究。

技术领域

本发明属于气体-粉尘复合爆炸安全技术防护领域，具体为气体和粉尘复合爆炸特性，及其抑爆、阻爆相关理论研究的实验装置。

背景技术

近年来，国家高度重视化工生产过程中频繁发生的可燃气体、粉尘及其复合爆炸事故，一旦发生爆炸，将造成巨大的人员伤亡和经济损伤。随着经济的快速发展，企业生产安全措施日益完善，严重的安全事故大幅度减少。但由于企业工艺复杂，影响因素众多，使得气体-粉尘爆炸事故仍频繁生。因此，开展气体-粉尘复合爆炸及其防护机理研究，对于预防工业生产中气体-粉尘复合爆炸事故具有重要的现实意义。同时，研究成果对于不断丰富气体-粉尘复合爆炸与防护理论具有重要的学术价值。

为了有效降低气体-粉尘复合爆炸产生的影响，我国从“六五”开始不断进行抑爆、阻爆技术的研究，并研制出被动式隔爆水槽、隔爆水袋和自动喷粉抑爆装置等一系列隔、抑爆装备。然而，在管道内部抑爆、阻爆理论方面研究相对较少，相关理论研究和测试技术发展缓慢，与欧美国家存在一定的差距。在阻爆、抑爆产品和性能要求等方面，主要依赖于国外进口，不能完全自主地发明阻爆、抑爆装置，且现阶段的爆炸防护装置多集中于单一防护方法。因此，在已有发明的基础上，本发明提出了一种集气固两相复合爆炸特性研究、并集抑爆、阻爆于一体的可视化防护实验装置。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种可视化密闭容器内部气体-粉尘复合爆炸特性及其防护研究实验装置。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种可视化密闭容器内部气体-粉尘复合爆炸特性及其防护研究实验装置，包括：可视化气固复合爆炸系统、抑爆系统、阻爆系统、点火系统、配气系统、喷粉系统（哈特曼喷粉或薄板铺粉）、高频压力采集系统、高频温度采集系统、高速摄像系统、高速红外热成像系统、程序控制与数据采集系统。

可视化管道1从右往左依次包括：引爆管道1-1、抑爆管道1-2和阻爆管道1-3。三段管道壁面延轴向方向均安装高强度钢化玻璃作为可视化视窗（32-1、32-2和32-3），以实现气固复合爆炸、抑爆、阻爆过程的可视化实验。在引爆管道1-1中开展气固复合爆炸特性研究，在抑爆管道1-2中开展抑爆机理研究，结合抑爆管道1-2和阻爆管道1-3开展阻爆机理研究。

（1）在研究气体-粉尘复合爆炸特性机理研究方面。

为了研究粉尘存在状态对气固两相复合爆炸的影响规律，本发明采用气流携带和冲击波扬尘式两种方法实现气固复合爆炸。在气流携带式中采用哈特曼喷粉装置（2-1、2-2），通过高压预混罐11中预混气体实现喷粉过程，对应的引爆管道1-1底部沿长度方向均布安装哈特曼喷粉装置（2-1、2-2）。煤尘置于哈特曼喷粉装置（2-1、2-2）槽内，底端管束喷出的高速预混气体气流经过哈特曼喷粉装置（2-1、2-2）时，由于半球形“蘑菇帽”的阻挡，形成自下而上的涡流，将凹槽中的粉尘扬起并形成粉尘云，该种喷粉结构能够实现相对均匀的粉尘云浓度。在冲击波扬尘式中采用设有障碍物的薄板进行铺设粉尘并开展冲击波扬尘爆炸实验。通过改变障碍物的阻塞比、数量和间距，研究有无障碍物及障碍物的参数对气固复合爆炸特性的影响规律。在此，粉尘铺粉采用筛粉装置和可调输送带传动方式实现，如图1所示。此方法能够保证铺粉厚度和粉尘的均匀分布，通过调节传输速度和筛粉量调节铺粉量及浓度。