CN104330518B - 阴燃特性测试装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种阴燃特性检测装置，包括加热炉、用于放置试验样品的试样架、2个温度传感器、温度控制系统；加热炉包括加热炉管、加热电阻带、圆柱管，加热炉管安装在圆柱管的中心部位，加热电阻带均匀地缠绕在加热炉管四周，加热炉底部连接空气稳流器，加热炉顶部连接气流罩，试样架位于加热炉内部，一个温度传感器位于试样架中心，另一个温度传感器位于试样架与加热炉内壁之间，加热电阻带、温度传感器均与温度控制系统电性连接，本发明还公开了该装置的使用方法。本发明能够有效的检测材料是否具有阴燃特性。

Description

阴燃特性测试装置及使用方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种阴燃特性测试仪。

背景技术

阴燃是一种蔓延缓慢无火焰出现的燃烧形式，它属于火灾的初起阶段，由于没有明火，只是冒烟，一般不会引人注意，令火势在不知不觉中慢慢扩大，一旦遇到合适条件，就会迅速转化为焰火，造成更大危害。阴燃是一种很独特的燃烧过程。它与有焰燃烧不同，其只在气固相界面处燃烧，不产生火焰或火焰贴近可燃物表面的一种燃烧形式，燃烧过程中可燃物质成炽热状态，燃烧很缓慢，单位时间内释放的热量比较小。

同时，阴燃具有一定的隐蔽性，在阴燃转化成明火燃烧前，通常不易觉察。有很多火灾事故都是由于材料的阴燃引起的。

2001年10月14日，江苏省响水县一纺织公司棉花仓库露天堆垛突然起火，1060件棉花包，近100吨的棉花全部过火，造成了15万余元的经济损失。经现场周密勘查和技术鉴定，火灾是棉花自燃所致。

2005年3月6日凌晨2时30分，甘肃省银川市兴庆区大中电器超市发生火灾，火灾引燃楼内1000余平方米的地方，造成直接经济损失11万余元。2005年9月3日早晨6时左右，位于兴庆区新华街的世纪主流卡拉OK发生火灾，烧毁装修材料等物品价值达19万余元。消防部门的调查结果显示，这2起火灾的罪魁祸首惊人地一致——阴燃的锯末。

2006年4月3日凌晨约4点，上海市外高桥保税区的一间棉花仓库阴燃起火，约1000平方米内的500吨棉花发生燃烧。

2007年10月26日凌晨3点左右，乌鲁木齐市一间甘草粉仓库阴燃起火，库存的150吨甘草货物全部被烧毁，消防人员历时14小时用了100吨水才将阴燃的干草粉火灾扑灭。

2009年2月24日22时23分，广西玉林市兴业县石南镇的微粒板厂晒场因管理人员在巡视晒场过程中吸烟，遗留火种，致使晒场内粗纸发生阴燃，随后引发火灾事故，过火面积达1500平方米。

通过研究发现，很多固体物质，如纸张、锯末、纤维织物、纤维素板、胶乳橡胶以及某些多孔热固性塑料等，都有可能发生阴燃。对于材料是否具有阴燃特性，目前国内外没有可以测试材料是否具有阴燃特性的检测仪器。

发明内容

本发明旨在提供一种阴燃特性测试装置，可以检测材料是否具有阴燃特性，同时公开其使用方法。

为达到上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：

本发明公开的阴燃特性检测装置，包括加热炉、用于放置试验样品的试样架、2个温度传感器、温度控制系统；所述加热炉包括加热炉管、加热电阻带、圆柱管，所述加热炉管安装在圆柱管的中心部位，所述加热电阻带均匀地缠绕在加热炉管四周，加热炉底部连接空气稳流器，加热炉顶部连接气流罩，所述试样架位于加热炉内部，一个温度传感器位于试样架中心，另一个温度传感器位于试样架与加热炉内壁之间，所述加热电阻带、温度传感器均与温度控制系统电性连接。

进一步的，还包括支架和试样架插入装置，所述试样架插入装置一端与支架连接，另一端连接试样架，所述加热炉、空气稳流器和气流罩三者的组合体安装在支架上，加热炉位于支架上方，空气稳流器位于支架内，所述支架设置有底座和气流屏。

进一步的，所述加热炉管外表面与圆柱管内表面之间填充有保温材料，所述空气稳流器的上段外部和气流罩的外部包裹有矿棉纤维。

优选的，所述加热炉管的材质为密度为2800±300kg/m³的铝矾土耐火材料，加热炉管高150±1mm，内径145±1mm，壁厚10±1mm；加热电阻带为0.2mm厚、3mm宽的80/20的镍铬电阻带；空气稳流器为两端开口的截顶圆锥形，其大端与加热炉连接，空气稳流器的高为500mm，大端内径为145±1mm，小端内径为10±0.5mm，空气稳流器采用厚度为1mm的钢板制作，内表面光滑，空气稳流器与加热炉之间密封连接；气流罩为圆柱形，高50mm、内径145±1mm，采用厚度为1mm的钢板制作，气流罩与加热炉上部接口处的内表面光滑。

优选的，所述试样架为采用耐热钢丝制成的立体钢丝网篮，其边长为100mm，，所述耐热钢丝直径为0.5～0.6mm，网孔尺寸为2mm×2mm，试样架内空尺寸为100mm×100mm；所述试样架插入装置由内径为6mm的不锈钢管制成，试样架悬挂在试样架插入装置上。

进一步的，所述温度传感器为热电偶，所述热电偶为丝经0.3mm，外径1.5mm的K型铠装热电偶，所述温度控制系统包括：

用于记录和实时显示加热炉的炉体温度的温度记录仪，所述炉体温度为放置在试样架与加热炉炉壁之间的传感器检测到的温度；

用于设定加热炉温度和升温速率的温度调节器；

用于控制加热电阻带得电/失电的加热开关；

用于控制整个温度控制系统和加热炉供电的电源开关。

优选的，本发明还包括配置有能够实时记录温度数据并形成温度时间曲线的数据采集软件的计算机，所述计算机与位于温度控制系统的数据采集板卡连接，所述数据采集板卡连接温度记录仪。

本发明还公开了所述阴燃特性检测装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1、将要试验的试样裁取为100mm×100mm，对于松散类材料，试样的体积为100mm×100mm×100mm；

步骤2、将试样置于试样架内，并悬挂在试样架插入装置的顶端，通过旋转或升降试样架插入装置，将盛放试样的试样架放入加热炉中，并使之位于加热炉的中心；

步骤3、将2个温度传感器穿过试样架插入装置，将一个温度传感器插入试样中心位置，另一个温度传感器放置在试样架与加热炉炉壁之间，并使两个温度传感器处于同一水平线上；

步骤4、打开温度控制系统的电源开关，通过温度调节器按温度预定值设定加热上限温度，所述加热上限温度低于试样的燃点，同时按照升温速率预定值设置升温速率；

步骤5、打开计算机，启动数据采集软件；

步骤6、打开温度控制系统的加热开关，使加热炉开始升温并计时，加热炉温度从室温开始升至设定值，当加热炉的炉体温温度达到设定值时，维持该温度至24h，同时数据采集软件开始运行；

步骤7、按照设定间隔采样2个温度传感器检测的温度值，并采用计算机记录，同时绘制上述2个温度值随时间的变化曲线；

步骤8、试验结果判定：通过步骤7中所述2个温度值对比，如果在试验周期内，如果位于试样的中心的传感器检测到的温度不大于炉体温度，则判定试样没有阴燃倾向；如果试样中心温度在某段时间高于炉体温度，则表明试样具有自加热特性，判定该试样存在阴燃倾向。

优选的，步骤6中所述升温速率预定值为0.5℃/分钟。

优选的，步骤7中所述设定间隔为10秒。

本发明能够有效的检测材料是否具有阴燃特性，具有以下特点和有益效果：

1、本发明设计科学，结构合理，其一，设计了一个环形加热炉，保证了内部温度的均匀性；其二，设置加热炉温度低于材料的燃点；其三，利用了具有阴燃特性的材料在阴燃时内部温度会高于外部温度的特性。

2、本发明操作简单，可控性好，具体的，安装好试样，按照试验要求，设置好所需温度，启动试验程序，根据测试结果生成的温度时间曲线即可判定材料是否具有阴燃特性，整个试验过程简单快捷，易于控制；成本低，实用效果好。

3、本发明体积小巧，用料经济，构造巧妙，成本较低，本发明能够广泛应用于市场监督和试验室检验，能产生较高的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图中：1-加热炉、2-气流罩、3-圆柱筒、4-加热电阻带、5-加热炉管、6-试样架、7-不锈钢支架、8-空气稳流器、9-气流屏、10-温度记录仪、11-温度调节器、12-温度控制系统、13-电源开关、14-计算机、15-加热开关、16-试样架插入装置、17-外部热电偶、18-中心热电偶。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，本发明公开的阴燃特性检测装置包括加热炉1、试样架6、试样架插入装置16、2个热电偶、空气稳流器8、气流罩2、不锈钢支架7、温度控制系统12和计算机14。

加热炉1由加热炉管5、加热电阻带4、圆柱管3组成。

加热炉管5采用密度为2800±300kg/m³的铝矾土耐火材料制成，高150±1mm，内径145±1mm，壁厚10±1mm，加热炉管5安装在一个由隔热材料制成的高150mm、壁厚10mm的圆柱管3的中心部位，以便将加热炉管5定位。

加热电阻带4均匀地缠绕在加热炉管四周，在通电后，它们共同作用提供一个稳定的温度场。加热电阻带4采用为0.2mm厚、3mm宽的80/20的镍铬电阻带制成。在加热炉管5和加热电阻带4的外部与圆柱管3之间的环状空间采用适当的保温材料进行填充。

加热炉5底部连接一个两端开口的倒锥形的空气稳流器8，加热炉5顶部连接一个气流罩2，空气稳流器8长500mm，内径从145±1mm的顶部均匀缩减至内径为10±0.5mm的底部，空气稳流器8采用1mm厚薄钢板制作，内表面光滑，且与加热炉之间的接口紧密，不漏气；气流罩2也采用1mm薄钢板制作，气流罩高50mm、内径145±1mm，与加热炉上部接口处的内表面应光滑，空气稳流器8的上部和气流罩2的外部采用矿棉纤维进行隔热处理。

加热炉1、空气稳流器8和气流罩2三者的组合体安装在稳固的不锈钢支架7上，该不锈钢支架具有底座和气流屏9，气流屏9用以减少空气稳流器8底部的气流抽力，气流屏高550mm，空气稳流器8底部高于不锈钢支架7底座250mm。

加热炉5内部放置试样架6，试样架为采用耐热钢丝制成的边长为100mm的立体钢丝网篮，钢丝直径为0.5～0.6mm，网孔尺寸为2mm×2mm，试样架内空尺寸为100mm×100mm，用于放置试验样品；试样架插入装置16由内径为6mm的不锈钢管制成，并固定在不锈钢支架7上，试样架6悬挂在试样架插入装置16上，通过旋转或移动试样架插入装置16能平稳地使试样架6沿加热炉1轴线上下移动。

加热炉1内设置有两支测温热电偶，一支为中心热电偶18，另一支为外部热电偶17，中心热电偶18位于试样架内，并插入试样中心，用于测量试样中心位置的温度，外部热电偶17放置在试样架与加热炉炉壁之间，用于测量加热炉的炉体温度，热电偶采用丝经为0.3mm，外径为1.5mm的K型铠装热电偶；热电偶穿过试样架插入装置16，一端连接在温度控制系统12上，另一端置于加热炉1内部；当然，热电偶也可采用其他合适的温度传感器替代。

温度控制系统12可调节加热电阻带4的加热功率，使加热电阻带4的温度按要求升高到设定值，从而控制整个加热炉1的温度，温度控制系统12包括温度调节器11，温度记录仪10，电源开关13以及加热开关15；温度调节器11可设定加热炉1的温度和升温速率，加热开关用于加热电阻带4通电，电源开关15控制整个温度控制系统12和加热炉1的供电，温度记录仪10可实时显示加热炉1的炉体温度，通过温度控制系统12配备的数据采集板卡将2个热电偶检测的温度值传递给计算机。

计算机14的数据采集软件可实时记录温度数据并最终形成温度时间曲线，温度时间曲线为2条，分别为中心热电偶18和外部热电偶17的检测结果。

本发明还公开了所述阴燃特性检测装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1、将要试验的试样裁取为100mm×100mm，对于松散类材料，试样的体积为100mm×100mm×100mm；

步骤2、将试样置于试样架内，并悬挂在试样架插入装置的顶端，通过旋转或升降试样架插入装置，将盛放试样的试样架放入加热炉中，并使之位于加热炉的中心；

步骤3、将2个温度传感器穿过试样架插入装置，将一个温度传感器插入试样中心位置，另一个温度传感器放置在试样架与加热炉炉壁之间，并使两个温度传感器处于同一水平线上；

步骤4、打开温度控制系统的电源开关，通过温度调节器按温度预定值设定加热上限温度，所述加热上限温度低于试样的燃点，同时按照0.5℃/min的升温速率预定值设置升温速率；

步骤5、打开计算机，启动数据采集软件；

步骤6、打开温度控制系统的加热开关，使加热炉开始升温并计时，加热炉温度从室温开始升至设定值，当加热炉的炉体温温度达到设定值时，维持该温度至24h，同时数据采集软件开始运行；

步骤7、按照10秒的设定间隔采样2个温度传感器检测的温度值，并采用计算机记录，同时绘制上述2个温度值随时间的变化曲线；

步骤8、试验结果判定：通过步骤7中所述2个温度值对比，如果在试验周期内，如果位于试样的中心的传感器检测到的温度不大于炉体温度，则判定试样没有阴燃倾向；如果试样中心温度在某段时间高于炉体温度，则表明试样具有自加热特性，判定该试样存在阴燃倾向。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种阴燃特性检测装置，其特征在于：包括加热炉、用于放置试验样品的试样架、2个温度传感器、温度控制系统；所述加热炉包括加热炉管、加热电阻带、圆柱管，所述加热炉管安装在圆柱管的中心部位，所述加热电阻带均匀地缠绕在加热炉管四周，加热炉底部连接空气稳流器，加热炉顶部连接气流罩，所述试样架位于加热炉内部，一个温度传感器位于试样架中心，另一个温度传感器位于试样架与加热炉内壁之间，所述加热电阻带、温度传感器均与温度控制系统电性连接；还包括支架和试样架插入装置，所述试样架插入装置一端与支架连接，另一端连接试样架，所述加热炉、空气稳流器和气流罩三者的组合体安装在支架上，加热炉位于支架上方，空气稳流器位于支架内，所述支架设置有底座和气流屏；所述加热炉管外表面与圆柱管内表面之间填充有保温材料，所述空气稳流器的上段外部和气流罩的外部包裹有矿棉纤维。

2.根据权利要求1所述的阴燃特性检测装置，其特征在于：所述加热炉管的材质为密度为2800±300kg/m³的铝矾土耐火材料，加热炉管高150±1mm，内径145±1mm，壁厚10±1mm；加热电阻带为0.2mm厚、3mm宽的80/20的镍铬电阻带；空气稳流器为两端开口的截顶圆锥形，其大端与加热炉连接，空气稳流器的高为500mm，大端内径为145±1mm，小端内径为10±0.5mm，空气稳流器采用厚度为1mm的钢板制作，内表面光滑，空气稳流器与加热炉之间密封连接；气流罩为圆柱形，高50mm、内径145±1mm，采用厚度为1mm的钢板制作，气流罩与加热炉上部接口处的内表面光滑。

3.根据权利要求1所述的阴燃特性检测装置，其特征在于：所述试样架为采用耐热钢丝制成的立体钢丝网篮，其边长为100mm，所述耐热钢丝直径为0.5～0.6mm，网孔尺寸为2mm×2mm，试样架内空尺寸为100mm×100mm；所述试样架插入装置由内径为6mm的不锈钢管制成，试样架悬挂在试样架插入装置上。

4.根据权利要求1所述的阴燃特性检测装置，其特征在于：所述温度传感器为热电偶，所述热电偶为丝经0.3mm，外径1.5mm的K型铠装热电偶，所述温度控制系统包括：

用于记录和实时显示加热炉的炉体温度的温度记录仪，所述炉体温度为放置在试样架与加热炉炉壁之间的传感器检测到的温度；

用于设定加热炉温度和升温速率的温度调节器；

用于控制加热电阻带得电/失电的加热开关；

用于控制整个温度控制系统和加热炉供电的电源开关。

5.根据权利要求1所述的阴燃特性检测装置，其特征在于：还包括配置有能够实时记录温度数据并形成温度时间曲线的数据采集软件的计算机，所述计算机与位于温度控制系统的数据采集板卡连接，所述数据采集板卡连接温度记录仪。

6.一种适用于权利要求1-5任一项所述的阴燃特性检测装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、将要试验的试样裁取为100mm×100mm，对于松散类材料，试样的体积为100mm×100mm×100mm；

步骤2、将试样置于试样架内，并悬挂在试样架插入装置的顶端，通过旋转或升降试样架插入装置，将盛放试样的试样架放入加热炉中，并使之位于加热炉的中心；

步骤3、将2个温度传感器穿过试样架插入装置，将一个温度传感器插入试样中心位置，另一个温度传感器放置在试样架与加热炉炉壁之间，并使两个温度传感器处于同一水平线上；

步骤4、打开温度控制系统的电源开关，通过温度调节器按温度预定值设定加热上限温度，所述加热上限温度低于试样的燃点，同时按照升温速率预定值设置升温速率；

步骤5、打开计算机，启动数据采集软件；

步骤6、打开温度控制系统的加热开关，使加热炉开始升温并计时，加热炉温度从室温开始升至设定值，当加热炉的炉体温温度达到设定值时，维持该温度至24h，同时数据采集软件开始运行；

步骤7、按照设定间隔采样2个温度传感器检测的温度值，并采用计算机记录，同时绘制上述2个温度值随时间的变化曲线；

步骤8、试验结果判定：通过步骤7中所述2个温度值对比，如果在试验周期内，如果位于试样的中心的传感器检测到的温度不大于炉体温度，则判定试样没有阴燃倾向；如果试样中心温度在某段时间高于炉体温度，则表明试样具有自加热特性，判定该试样存在阴燃倾向。

7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于：步骤6中所述升温速率预定值为0.5℃/min。

8.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于：步骤7中所述设定间隔为10秒。