CN103308367B - 一种用于收集烟尘样品的模拟燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在火灾物证鉴定过程中用于收集烟尘样品的模拟燃烧装置。其包括燃烧炉，炉上安装电机和烟气收集臂，炉底座上固定稳定杆，炉内设有燃烧室、燃烧盘和可升降且为抽屉式结构的烟气沉积装置，烟气沉积装置通过套筒套在稳定杆上，并通过丝杆与电机连接，炉的侧面固定灭火器、电打火装置和探测筒，炉的正面设有维修门和存取门，维修门上设有观察窗。本装置通过控制烟尘沉积装置的高度和沉积板的材料可模拟不同空间条件、不同沉积表面的烟气标注样品，通过烟气收集臂收集不同燃烧物的烟尘样品，可完全模拟火灾现场的实际燃烧情况，对火灾现场的烟气物证提取和实验室的烟气物证成分分析起到重要作用。本装置结构简单、制造容易、操作方便。

Description

一种用于收集烟尘样品的模拟燃烧装置

技术领域

本发明涉及消防领域物证鉴定技术，特别是涉及一种在火灾物证鉴定过程中用于收集烟尘样品的模拟燃烧装置。

背景技术

对于具有放火嫌疑的火灾现场，犯罪分子往往会使用液体助燃剂来达到放火的目的，因此在对这类现场进行原因分析时就经常需要提取一些物证样品进行分析检测，用以确定是否有液体助燃剂的存在，但由于液体助燃剂非常容易参与燃烧，如果在救火不及时或者用量比较少的情况下，就很难检测出残留未烧的液体助燃剂的存在。在此情况下，一般会提取一些烟尘样品进行检测，由于在火灾初期，往往由于空气不流通，致使燃烧不充分，现场会生成大量含有易燃液体的烟气沉积物，这些烟气沉积物通常会吸附在玻璃、墙壁等冷表面上，通过分析这些烟气沉积物包含的燃烧残留物和燃烧产物及含量大小比例来反推判定是否有易燃液体参与了火灾燃烧过程。

但由于烟气的成分十分复杂，因此要从众多可燃物燃烧的烟气中寻找易燃液体燃烧所产生的烟气成分，那就需要准确分析解易燃液体的燃烧产物的组成特征。首先要制备纯易燃液体燃烧所生成烟气的标准样品，通过对标准样品的分析，确定标准样品的燃烧产物的成分特征，另外，由于可燃物燃烧过程中所产生的烟尘会在不同材料表面、不同高度沉积，火灾现场调查人员需要从何材料表面、从何高度的采集烟尘才能使物证鉴定工作更准确，也是需要研究的问题。在这种情况下，需要研制一套烟尘收集装置，通过使用该装置，可以制备出可燃物（易燃液体和固体）烟尘的标准样品，也可以模拟火灾现场收集不同板材在不同高度的情况下的烟尘沉积样品。

目前国内相关鉴定机构还没有针对该项目进行相关研制，通常都是使用一些简单的装置进行制备烟气样品，但由于这些装置都无法模拟还原真实的火灾现场，制备出的标准烟气样品不能准确确定组成成分，无法对火灾现场的烟气样品进行准确提取与分析定性，因此需要研制一套方便适用的烟气燃烧收集装置以满足现阶段鉴定机构的需要。

发明内容

本发明目的是解决目前尚无专门用于制备可燃物（易燃液体和固体）烟尘的标准样品的燃烧收集装置的问题，提供一种用于收集烟尘样品的模拟燃烧装置。

本发明采取的技术方案是：一种用于收集烟尘样品的模拟燃烧装置，其特征在于：包括燃烧炉，燃烧炉由三面炉壁、顶盖和底座构成，燃烧炉顶盖上安装有电机和烟气收集臂，烟气收集臂中设有烟气调节板，燃烧炉底座设为四方中空结构，其四角固定有四根稳定杆，燃烧炉内设有燃烧室，燃烧室中设有燃烧盘，燃烧盘置于燃烧炉底座四方中空位置固定的托架上，燃烧盘之上设有可升降的烟气沉积装置，烟气沉积装置设为抽屉式结构，其中包括底板、十字固定架、板架和沉积板，十字固定架通过四个套筒固定在底板的四个角上，板架前端两侧面固定有板架限宽边耳，底板和板架为中空结构，沉积板置于板架上，板架推入底板中空位置上，烟气沉积装置通过四个套筒套在所述的四根稳定杆上，四根稳定杆的上端固定在燃烧炉顶罩上，十字固定架相交中心为丝杆连接点，该丝杆连接点与丝杆下端固定，丝杆上端穿过燃烧炉顶罩与电机的驱动轴连接，燃烧炉的一个侧面炉壁上固定有灭火器，灭火器喷管穿过炉壁置于所述的燃烧盘之上，燃烧炉的另一个侧面炉壁上固定有电打火装置，其打火针头固定在燃烧盘边缘内侧，燃烧炉左右两侧面炉壁上设有若干个探测孔，每个探测孔外侧焊接一个用于安装探测装置的探测筒，探测筒中旋装有筒堵，燃烧炉的正面设有维修门和存取门，维修门通过合页连接在燃烧炉侧面的炉壁上，存取门通过合页连接在燃烧炉底座的边框上，维修门上设有观察窗。

本发明的优点和积极效果：本装置通过控制烟尘沉积装置的高度和沉积板的材料可以模拟不同空间条件、不同沉积表面的烟气标注样品，并且配有烟气收集伸缩臂，可以收集不同燃烧物的烟尘样品，采用本装置可以完全模拟火灾现场的实际燃烧情况，对火灾现场的烟气物证提取和实验室的烟气物证成分分析起到重要作用。本装置结构简单、制造容易、操作方便。

附图说明

图1为本装置维修门和存取门打开状态的结构示意图；

图2为本装置烟气沉积装置的结构分解示意图。

具体实施方式

    以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明：参照图1和图2，一种用于收集烟尘样品的模拟燃烧装置包括燃烧炉，燃烧炉由三面（左、右、后面）炉壁101、顶盖102和底座103构成。燃烧炉顶盖102上安装有电机4和烟气收集臂19，电机4周围装有防护板3，防护板3下面设有隔热垫5，烟气收集臂19中设有烟气调节板20。燃烧炉底座103设为四方中空结构，其四角焊接固定有四根稳定杆8，四根稳定杆8与炉壁101平行。燃烧炉内设有燃烧室7，燃烧室7中设有燃烧盘16，燃烧盘16置于燃烧炉底座103四方中空位置焊接固定的托架上，该托架通过四根钢条与燃烧炉底座103焊接固定。燃烧盘16之上设有可升降的烟气沉积装置13，烟气沉积装置13设为抽屉式结构，其中包括底板131、十字固定架132、板架133和沉积板134，十字固定架132通过四个套筒135固定在底板131的四个角上，板架133前端两侧面固定有板架限宽边耳136，底板131和板架133为四方中空结构，沉积板134置于板架133的中空位置上，板架133推入底板131中空位置上，烟气沉积装置13通过四个套筒135套在四根稳定杆8上，四根稳定杆8的上端焊接固定在燃烧炉顶罩102上，十字固定架132相交中心为丝杆连接点137，该丝杆连接点137为一圆形钢片，与丝杆1下端焊接固定，丝杆1上端穿过燃烧炉顶罩102与电机4的驱动轴连接，燃烧炉内丝杆1装有防护外罩2，防止因燃烧对丝杆易造成损伤。燃烧炉的右侧面炉壁101上通过焊接钢条固定灭火器15，灭火器15喷管穿过炉壁101置于并悬在燃烧盘16之上。燃烧炉的左侧面炉壁101上通过焊接固定有电打火装置18，其打火针头通过固定环固定在燃烧盘16边缘内侧。燃烧炉左右两侧面炉壁101上设有若干个探测孔，每个探测孔外侧焊接一个用于安装探测装置的探测筒11，探测装置是探测针和摄像头，可根据需要配置不同类型的探测针和摄像头，探测筒11中旋装有筒堵12。燃烧炉的正面设有维修门9和存取门14，维修门9在上方，存取门14在下方，维修门9通过合页连接在燃烧炉左侧面的炉壁101上，存取门14通过合页连接在燃烧炉底座103的边框上，维修门9上设有观察窗10。维修门9、存取门14和烟气沉积装置的底板131周围均装有阻燃耐高温的密封条6。燃烧炉底座103底部装有万向轮17，燃烧炉底座103上设有通风孔，燃烧炉后面炉壁101上设有控制面板。

本发明的烟气沉积装置设计可以连续上下移动，可以停留在燃烧室的任意高度，突破了沉积板固定放置的局限性。烟气沉积装置通过四角的套筒套在四根稳定杆上可以实现烟气沉积装置上下连续移动平稳、不抖动、不倾斜。烟尘沉积装置中可以放置不同材料的沉积板，并且装置的底层中空，上层十字结构设计可以不影响无需沉积板收集时的烟尘上升，另外装置抽屉形状设计可以便于沉积板的存取，四周密封（阻燃耐高温材料）的结构设计，底板为四方中空设计，以便能够露出沉积板底面，用于沉积烟尘。燃烧炉顶罩的右侧装有驱动丝杆升降带动烟气沉积装置升降的电机，电机周围装有防护板，下面有隔热垫，顶罩的左侧装有烟尘收集臂，收集臂内有烟气调节板，在需要烟尘收集臂参与收集烟尘的时候，调节板打开，反之关闭。

本发明在炉体两侧分别装有探测筒，探测筒可选配的探测针和摄像头等数据采集设备，可以通过配置不同的探测针用于采集烟尘的温度、浓度以及成分数据，另外，通过配置不同的摄像头可以采集高清、红外等不同形式的图像数据。由于探测筒焊装在炉体外壁上，保证了燃烧室内沉积板的连续升降，不受探测装置的影响。装配探测针和摄像头时，旋下筒堵后，再旋装在探测筒中，选配配件的信号线和供电线统一汇集到燃烧炉后侧的控制面板中，控制面板可以控制烟气沉积装置的高度，并可以显示时间、温度、气体浓度等信息，并具有与计算机通信的接口，可以将图像，温度等信息传输到计算机中。

使用本发明，可以对火灾现场的可燃物质进行燃烧试验，在燃烧的过程中，可以通过维修门上的观察窗观察内部的燃烧，并通过摄像头将燃烧过程记录下来，探测针则可以记录炉体内的温度、烟尘的浓度、成分等信息，另外，沉积板（可连续变化沉积高度）和烟尘收集臂可以满足不同的烟尘收集需求。通过此装置基本上能满足实验室收集烟尘以及记录燃烧过程的需求。

本发明在装置前侧设计的观察窗、维修门、存取门可以保证燃烧效果的观看，还可以保证设备的维修和沉积板的取放，另外由于前面维修门的不常开启，避免了通常单一炉体门常开启带来的密闭不严的问题。

本发明的工作程序：工作时先将燃烧炉底部的存取门打开，将液体可燃物倾倒入燃烧盘内，倾倒液体的量不要太满，然后通过控制面板将烟气沉积装置降到炉体底部，通过存取门，将烟气沉积装置的板架拉出，将沉积板平稳放入板架中，将板架送回，关闭存取门。通过控制面板，将烟气沉积装置上升到一定的高度，如果烟气收集臂参与收集烟尘，则旋转烟气调节板，让调节板处于打开状态，反之关闭，如果无需沉积板收集烟尘，则只需打开烟气收集臂的烟气调节板，让烟气收集臂单独收集烟气即可。设置完毕后，如需采集数据，则根据需求，去除烟尘探测筒的筒堵，将探测针或摄像头安置进入探测筒，如需计算机采集数据则将计算机连接至控制面板的数据采集口，打开采集软件。然后电动打火，燃烧物开始燃烧，燃烧过程中如需灭火，则开启炉体底端的灭火器，否则，让燃烧物自然熄灭。等燃烧过程完成后，首先将探测针或摄像头取下，将筒堵旋上，然后将烟气沉积装置下降到底端，打开存取门，拉出板架，取出烟气沉积板，并用专用器具提取烟气沉积板表面的烟尘。

燃烧炉高度可以设定到1.9米，长度和宽度分别设置尺寸为0.8米 ，此尺寸大小适中，方便操作。在燃烧炉的底部有万向轮，可以任意移动燃烧炉。燃烧炉顶罩上的烟气收集臂长4m。在燃烧炉两侧纵向每隔0.2米便有一个探测筒，最下面的探测筒距燃烧盘0.3米，在燃烧炉左侧的探测筒可放置三个温度探测针、两个浓度探测针和一个成分探测针，在燃烧炉右侧的探测筒可配有一个普清摄像头、两个高清摄像头和三个红外摄像头。

具体实施例：工作时，先将燃烧炉底部的存取门打开，将汽油倒入燃烧盘中，然后通过控制面板将烟气沉积装置降到炉体底部，打开存取门，将烟气沉积装置的板架拉出，将玻璃材质的沉积板平稳放入板架中，将板架送回，关闭存取门。通过控制面板，将烟气沉积装置上升到1.6m处，关闭烟气收集臂烟气调节板，让沉积板充分收集烟尘。旋开燃烧炉左侧0.9m处的探测筒的筒堵，将温度探测针安装到探测孔中，旋开燃烧炉右侧0.7m处的探测筒的筒堵，将红外摄像头安装到探测筒中，将计算机连接到控制面板的数据采集口，打开图像采集软件。然后电动打火，燃烧物开始燃烧，让燃烧物自然熄灭。等燃烧过程完成后，首先将探测针和红外摄像头取下，将筒堵旋上，然后将烟气沉积装置下降到底端，打开存取门，拉出板架，取出玻璃烟气沉积板，并用专用器具提取烟气沉积板表面的烟尘。

该实施例中，仅利用玻璃材质的沉积板在1.6m的高度收集汽油烟尘，烟尘收集臂不参与烟尘收集，仅在0.9m处探测燃烧温度，在0.7m处摄录燃烧过程的红外视频，在其它的实例中可以根据实验需求设置上述参数。

Claims (7)

1.一种用于收集烟尘样品的模拟燃烧装置，其特征在于：包括燃烧炉，燃烧炉由三面炉壁（101）、顶盖（102）和底座（103）构成，燃烧炉顶盖（102）上安装有电机（4）和烟气收集臂（19），烟气收集臂（19）中设有烟气调节板（20），燃烧炉底座（103）设为四方中空结构，其四角固定有四根稳定杆（8），燃烧炉内设有燃烧室（7），燃烧室（7）中设有燃烧盘（16），燃烧盘（16）置于燃烧炉底座（103）四方中空位置固定的托架上，燃烧盘（16）之上设有可升降的烟气沉积装置（13），烟气沉积装置（13）设为抽屉式结构，其中包括底板（131）、十字固定架（132）、板架（133）和沉积板（134），十字固定架（132）通过四个套筒（135）固定在底板（131）的四个角上，板架（133）前端两侧面固定有板架限宽边耳（136），底板（131）和板架（133）为中空结构，沉积板（134）置于板架（133）上，板架（133）推入底板（131）中空位置上，烟气沉积装置（13）通过四个套筒（135）套在所述的四根稳定杆（8）上，四根稳定杆（8）的上端固定在燃烧炉顶盖（102）上，十字固定架（132）相交中心为丝杆连接点（137），该丝杆连接点（137）与丝杆（1）下端固定，丝杆（1）上端穿过燃烧炉顶盖（102）与电机（4）的驱动轴连接，燃烧炉的一个侧面炉壁（101）上固定有灭火器（15），灭火器（15）喷管穿过炉壁（101）置于所述的燃烧盘（16）之上，燃烧炉的另一个侧面炉壁（101）上固定有电打火装置（18），其打火针头固定在燃烧盘（16）边缘内侧，燃烧炉左右两侧面炉壁（101）上设有若干个探测孔，每个探测孔外侧焊接一个用于安装探测装置的探测筒（11），探测筒（11）中旋装有筒堵（12），燃烧炉的正面设有维修门（9）和存取门（14），维修门（9）通过合页连接在燃烧炉侧面的炉壁（101）上，存取门（14）通过合页连接在燃烧炉底座（103）的边框上，维修门（9）上设有观察窗（10）。

2.根据权利要求1所述的一种用于收集烟尘样品的模拟燃烧装置，其特征在于：所述的电机（4）周围装有防护板（3）。

3.根据权利要求2所述的一种用于收集烟尘样品的模拟燃烧装置，其特征在于：所述的防护板（3）下面设有隔热垫（5）。

4.根据权利要求1所述的一种用于收集烟尘样品的模拟燃烧装置，其特征在于：所述的燃烧炉内丝杆（1）装有防护外罩（2）。

5.根据权利要求1所述的一种用于收集烟尘样品的模拟燃烧装置，其特征在于：所述的维修门（9）、存取门（14）和烟气沉积装置的底板（131）周围均装有阻燃耐高温的密封条（6）。

6.根据权利要求1所述的一种用于收集烟尘样品的模拟燃烧装置，其特征在于：所述的燃烧炉底座（103）底部装有万向轮（17）。

7.根据权利要求1所述的一种用于收集烟尘样品的模拟燃烧装置，其特征在于：所述的探测装置是探测针和摄像头。