CN101474467B - 热烟测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用模拟火源和发烟装置对建筑烟气控制系统在火灾情况下的性能表现进行试验测试的热烟测试装置。本发明包括燃烧器和发烟机构；燃烧器的框架内底部设有进气管，进气管上方均布设有两根以上的喷管；喷管连通着进气管，喷管上均布着喷嘴，每根喷管的上方罩设有条状遮罩板；遮罩板上均布设有预混喷嘴，进气管的外伸端连通着燃气管道；燃气管道上依次串联设有单元阀、流量计、总阀等，在流量计和总阀之间并联压力表；发烟机构包括发烟托盘和挡烟罩。本发明利用液化石油气作用燃料，模拟火源的安全性提高，强化了对模拟火源的控制；模拟烟源的稳定性和耐热性提高；故本发明是一套火源功率连续可调、安全清洁、便携的热烟测试装置。

Description

热烟测试装置

技术领域

本发明涉及利用模拟火源和发烟装置对建筑烟气控制系统在火灾情况下的性能表现进行试验测试的热烟测试装置。 

背景技术

建筑物一旦发生火灾，不仅会造成大量的财产损失，而且会对人员安全构成严重威胁，据统计，在建筑火灾中约75-85％的死亡人数是由于烟气窒息引起的。因此，建筑物的烟气控制系统在火灾中扮演着重要的角色，而其性能评价就显得十分必要。 

现有的建筑火灾烟气控制系统性能评价的热烟测试装置主要是基于澳大利亚热烟测试标准AS 4391-1999。其中，模拟火源采用了甲醇作为燃料，在钢制的燃料盘中燃烧，外包水浴保证燃烧的稳定性。在实际应用中，现有装置在以下方面存在明显缺陷： 

(1)现有的装置采用甲醇作为燃料，由于甲醇具有一定的毒性，在使用中如果误入口、眼，将对实验人员造成严重伤害，燃烧产生的甲醛和甲酸也对健康不利；同时，甲醇池火在应用过程中也可能出现泄露、倾覆等意外情况，引发火势蔓延，导致事故灾难； 

(2)甲醇池火的功率主要由其面积决定，一定面积的池火对应一定的火源功率，火源功率无法连续可调。若需要使用多个不同功率的火源，则需要制作相应个数不同面积的甲醇池火盘，使用、携带均不方便；燃烧过程难以控制，若加入的燃料量较少，则可能难以保证足够的燃烧时间，若加入过量，则在已达到试验目的时又无法将其中途熄灭。 

(3)在澳大利亚热烟测试标准中，并没有对模拟烟源的形式进行规定，配套使用的发烟炉较为笨重，移动不便。 

目前，国内进行热烟试验，主要采用了烟饼燃烧和舞台发烟机的形式。烟饼产生的烟气具有一定的刺激性和腐蚀性。舞台烟机的结构复杂，发烟 连续性较差，耐热性也比较差。这就要求找到一种新的既保留二者优点、又摈弃二者缺点的发烟方式。 

这些问题的存在对于热烟测试的推广和应用起到较大的负面影响，迫切需要对于模拟火源的基本形式和实现方式进行根本性的革新。综上所述，完善的热烟测试技术应包含安全清洁的模拟火源，应用便捷、适用性广泛的烟气发生装置，而现有的热烟测试技术并不能满足这些要求。 

发明内容

为了解决模拟火源的不安全性，并强化对模拟火源的控制；解决模拟烟源的不稳定性和不耐热性，本发明提供一种以液化石油气作为燃料，并形成面状的预混燃烧火焰的热烟测试装置。 

本发明实现上述目的的技术解决方案如下： 

热烟测试装置包括一台以上的燃烧器和一台以上的发烟机构； 

所述燃烧器，包括箱形框架，框架内底部设有贯穿框架底部的进气管，进气管的一端外伸，进气管上方均布设有两根以上的喷管；每根喷管通过支管连通着进气管，每根喷管的上部管壁上均布着喷嘴，每根喷管的上方罩设有条状遮罩板；所述遮罩板上均布设有预混喷嘴，且预混喷嘴与喷管上的喷嘴相对应；进气管的外伸端连通着燃气管道； 

所述燃气管道上依次串联设有减压阀、总阀、流量计和单元阀，在流量计和总阀之间并联压力表； 

所述发烟机构包括发烟托盘和挡烟罩，发烟托盘的底面通过伸缩套管连接着底座；挡烟罩为一侧面敞口的倒置灯罩状，挡烟罩罩设在发烟托盘上方，敞口朝向燃烧器方向，且敞口外缘距燃烧器边缘距离为180-250毫米。 

所述喷管上均布的喷嘴直径为1-2毫米。 

进气管上方均布设有四根喷管。 

所述预混喷嘴下部为圆柱管状，上部为逐渐变窄的夹壁状窄缝喷口，窄缝喷口的缝宽为0.8-1.2毫米。 

所述遮罩板两侧长边向下弯曲，其上均布着15个预混喷嘴。 

所述四台燃烧器的进气管分别通过燃气支管并联连通着燃气管道，每条燃气支管上依次设有单元阀和流量计；所述四台燃烧器呈田字形排布，田字形排布的四台燃烧器两侧分别配合设有一台发烟机构。 

本发明的模拟火源采用气体燃烧器，利用液化石油气作为燃料，液化石油气由软管经由燃气管道引入进气管，分流进入喷管，液化气石油气从每个喷管的喷嘴喷出，卷吸外部的空气，一同上升进入遮罩板上预混喷嘴下部的圆柱管状的预混腔，形成预混可燃气体，并从预混喷嘴上部的夹壁状窄缝喷口喷出，在预混喷嘴外点火，即可形成稳定燃烧的面状的预混燃烧火焰，其流量和压力受到专门控制器监控。遮罩板位于预混腔下部，将火焰与喷管的喷嘴喷出的石油气隔开，以防止蹿火。烟气的发生和加注采用发烟机构将烟幕弹托举至合适的高度，对烟雾气流进行整流后，直接加注进入模拟火源产生的热浮力羽流当中。 

本发明的有益技术效果体现在下述几个方面： 

(1)安全性方面，采用液化石油气作为燃料，燃烧充分完全，产物清洁；同时，设置了专门的流量及压力控制装置，增加了对燃烧过程的控制，在试验结束或出现火势失控等意外情况下能够及时的关停热源，避免事故的发生； 

(2)热源功率控制方面，发明了可拆装的燃烧器模块，单个燃烧模块单元的燃烧功率在专门设置的流量控制装置控制下，在40-70kW之间连续可调，并可根据实际需要，组装多个燃烧器共同工作达到所需的热源功率； 

(3)便携性方面，原澳大利亚热烟测试方案中配用的发烟炉重量达到70kg左右，需要2-3人抬才能移动；本设计的燃烧模块采用了轻量化的设备和材料，单个燃烧模块重量为5kg，1人可同时搬动4个燃烧模块；这样，使得系统核心设备的重量由70kg左右减小到20kg左右，大大减小了运输成本和在测试准备中安装、搭建所消耗的时间和人力；同时，引进了新的发烟材料-发烟弹，以兼顾清洁高效无腐蚀和使用便捷无干扰两方面的要求，同时兼容传统的烟饼发烟方式，实现了烟气产生方式的灵活多样，并对传统的烟饼燃烧方式进行了改良，使得烟饼的使用方式更加便捷。 

因此，本发明对在我国大面积推广热烟测试试验，提高大型建筑的火灾安全性，推进建筑火灾安全性能化设计的发展，具有重要的意义。 

附图说明

图1为本发明结构示意图， 

图2为本发明燃烧器结构示意图， 

图3为本发明发烟机构示意图， 

图4为四台燃烧器布置方式图， 

图5为燃烧器单元热源功率随输入压力变化情况表。 

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。 

实施例1： 

参见图1，热烟测试装置包括气源1、燃气管道、一台燃烧器7、一台发烟机构8；燃气管道上依次串联安装有减压阀2、总阀3、流量计5和单元阀6，在流量计5和总阀3之间并联压力表4； 

参见图2，燃烧器包括箱形框架13，框架13内底部安装有贯穿框架底部的进气管14，进气管14直径为10毫米；进气管14的外伸端连通着燃气管道，进气管14上方均布设有四根喷管10；每根喷管10通过支管连通着进气管14，每根喷管10的上部管壁上均布着15个喷嘴，喷嘴直径为1-2毫米；每根喷管10的上方罩设安装有条状遮罩板11，遮罩板11两侧长边向下弯曲，其上均布着15个预混喷嘴9，且预混喷嘴9与喷管10上的喷嘴相对应；预混喷嘴9下部为圆柱管状，上部为逐渐变窄的夹壁状窄缝喷口，窄缝喷口的缝宽为0.8-1.2毫米。 

参见图3，发烟机构包括发烟托盘16和挡烟罩15，发烟托盘16的底面通过伸缩套管连接着底座19，挡烟罩15为一侧面敞口的倒置灯罩状，挡烟罩15罩设在发烟托盘16上方，敞口朝向燃烧器方向，敞口外缘距燃烧器边缘约20cm。发烟托盘16用于托举烟饼或烟幕弹。伸缩套管包括内套管17和外套管18，用于调节发烟托盘16的高度。 

发烟机构使得产生的烟气在烟饼或烟幕弹发烟过程中产生少量热量的 驱动下，沿设计设定的路线向特定方向蔓延。 

箱形框架13由角钢通过螺丝铆接而成，具有较高的强度。箱形框架13外部加装有外框由不锈钢片制成，均匀冲孔，四角安装约5cm高的支脚。外框一边使用螺丝活动安装，拆下后可以将框架装入或拉出外框的安装槽，便于清洁和维修。 

燃烧器的进气口压力为4300Pa时，燃气的输入速率为1.8m³/h，即4.5kg/h，折算功率约为53.5kW。单个燃烧器的尺寸约为为0.4m×0.7m。气体燃烧器单位面积的热释放速率约为甲醇池火的1/3，相同功率下的烟气产生量将会增加，有助于改善热烟测试的效果，顶棚处的温度也将降低，对于保护建筑结构有利。单个气体燃烧器单元的自重为5kg左右，在搬运过程中较为轻便。通过调节进口压力，可以实现功率在一定范围内的连续变化，如图5所示。 

实施例2： 

参见图4，四台燃烧器7的进气管分别通过燃气支管并联后，连通着燃气管道，每条燃气支管上依次设有单元阀6和流量计5；四台燃烧器7呈田字形排布，间隙约为10cm。田字形排布的四台燃烧器两侧分别配合设有一台发烟机构8，发烟机构通过伸缩套管高度调整为1.6m，布置在阵列侧边的中央位置，挡烟罩出口朝向燃烧器方向，出口外缘距燃烧器边缘约20cm。 

其它同实施例1。 

本实例适用于建筑面积在1000平方米至2000平方米的扁平式地上及地下建筑，以及容积在5000立方米至10000立方米的中庭式建筑的热烟测试。 

Claims (6)

1.热烟测试装置，其特征在于：包括一台以上的燃烧器和一台以上的发烟机构；

所述燃烧器，包括箱形框架，框架内底部设有贯穿框架底部的进气管，进气管的一端外伸，进气管上方均布设有两根以上的喷管；每根喷管通过支管连通着进气管，每根喷管的上部管壁上均布着喷嘴，每根喷管的上方罩设有条状遮罩板；所述遮罩板上均布设有预混喷嘴，且预混喷嘴与喷管上的喷嘴相对应；进气管的外伸端连通着燃气管道；

所述燃气管道上依次串联设有减压阀、总阀、流量计和单元阀，在流量计和总阀之间设有压力表；

所述发烟机构包括发烟托盘和挡烟罩，发烟托盘的底面通过伸缩套管连接着底座；挡烟罩为一侧面敞口的倒置灯罩状，挡烟罩罩设在发烟托盘上方，敞口朝向燃烧器方向，且敞口外缘距燃烧器边缘距离为180-250毫米。

2.根据权利要求1所述的热烟测试装置，其特征在于：所述喷管上均布的喷嘴直径为1-2毫米。

3.根据权利要求1或2所述的热烟测试装置，其特征在于：进气管上方均布设有四根喷管。

4.根据权利要求1所述的热烟测试装置，其特征在于：所述预混喷嘴下部为圆柱管状，上部为逐渐变窄的夹壁状窄缝喷口，窄缝喷口的缝宽为0.8-1.2毫米。

5.根据权利要求1所述的热烟测试装置，其特征在于：所述遮罩板两侧长边向下弯曲，其上均布着15个预混喷嘴。

6.根据权利要求1所述的热烟测试装置，其特征在于：所述热烟测试装置具有四台燃烧器，所述四台燃烧器的进气管分别通过燃气支管并联连通着燃气管道，每条燃气支管上依次设有单元阀和流量计；所述四台燃烧器呈田字形排布，田字形排布的四台燃烧器两侧分别配合设有一台发烟机构。

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