CN105021652A

CN105021652A - 一种易燃固体自热实验模拟装置

Info

Publication number: CN105021652A
Application number: CN201510469182.1A
Authority: CN
Inventors: 罗权兵; 梁栋; 沈浩; 莫善军; 赵哲
Original assignee: National Sun Yat Sen University
Current assignee: Sun Yat Sen University; National Sun Yat Sen University
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2015-11-04

Abstract

本发明公开了一种易燃固体自热实验模拟装置，包括燃烧房、红外加热管、离心式鼓风机、排气扇、无盖的不锈钢保温桶、恒温加热控制箱、铠装热电偶、数据采集仪，燃烧房的一面墙壁上开设有一道防火门，其余墙壁的内墙面上均加装有红外加热管，在燃烧房的角落放置离心式鼓风机，在燃烧房的上部安装有排气扇；不锈钢保温桶放置在燃烧房中间，作为陈放实验样品的样品桶；恒温加热控制箱放置在燃烧房的外面，其控温点放在不锈钢保温桶的附近；铠装热电偶插入至不锈钢保温桶的底部，并与放置在燃烧房外面的数据采集仪连接；数据采集仪接入电脑，通过电脑记录数据。本发明能够真实地通过实验模拟固体易燃物质储运过程的自热过程。

Description

一种易燃固体自热实验模拟装置

技术领域

本发明涉及易燃固体自热实验模拟的技术领域，尤其是指一种易燃固体自热实验模拟装置，对实际固体易燃物质储运过程中自热过程进行实验模拟。

背景技术

对于具有自热特性的固体可燃物质，对其储运过程中的危险性，目前大多数是推荐采用中国国家标准《GB/T 21612-2008危险品易燃固体自热试验方法》来判断其危险性。其主要依据100mm³和25mm³分别在140℃、120℃和100℃温度下的实验结果将其在储运过程中的危险性进行分类。但是这种实验方法仅适用少量实验样品在高温下完成实验，难以反映真实自热的整个过程。

联合国经济及社会理事会危险货物运输专家委员会在《联合国关于危险货物运输的建议书－试验和标准手册》中推荐了美国式自加速降解温度(SADT)法，该方法可用于自热的研究及危险性评价，该方法的装置较中国国家标准《GB/T 21612-2008危险品易燃固体自热试验方法》大一些。其装置为边长为1.2m的立方体箱，样品量至多25L，其自加速降解温度(SADT)法的判断标准是在7天内，若样品温度与环境温度相差超过6℃，便认为此时的环境温度为自加速降解温度(SADT)。但与实际储运过程中的固体易燃物质体积相比，其体积仍然相对较小，其获得的自加速降解温度(SADT)并不能很好的反映易燃物质自热危险性。

对于固体易燃物质自热过程的模拟实验，其关键点有两点：一是实验装置及样品体积要大，要尽可能真实的通过实验模拟固体易燃物质储运过程的自热过程；二是实验装置要能够较好的模拟固体易燃物质储运过程的极端条件，如高温、蓄热环境。

在实际生活和生产中，具有自热倾向的固体可燃物质有多种。一些有机物质，如鱼粉、生物质颗粒燃料、棉花、棉籽和草堆等，在大体积储存及运输过程中，均出现过自热导致的自燃事故。一些工业原料，如硝化棉、保险粉及一些有机过氧化物，在储运过程中也出现过自热导致的自燃事故，其产生的危害性更大。由于固体可燃物质种类非常多，各种火灾事故发生时所处环境也各不相同，通过实验模拟装置对固体易燃物质自热过程直接模拟对于预防自燃导致的火灾及火灾事故原因调查具有重大意义。由于现有方法的局限性，现有技术很难反映易燃物质储运过程中自热过程，而我们设计的实验装置能弥补这方面的不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种安全可靠、大尺寸的易燃固体自热实验模拟装置，能够真实地通过实验模拟固体易燃物质储运过程的自热过程，且也能够较好地模拟固体易燃物质储运过程的极端条件。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种易燃固体自热实验模拟装置，包括有燃烧房、红外加热管、离心式鼓风机、排气扇、无盖的不锈钢保温桶、恒温加热控制箱、铠装热电偶、数据采集仪，其中，所述燃烧房的一面墙壁上开设有一道防火门，其余墙壁的内墙面上均加装有红外加热管，同时在燃烧房的角落放置离心式鼓风机以促进燃烧房内空气流动，使燃烧房内部温度均匀，在燃烧房的上部安装有排气扇以防止固体易燃物质自热及自燃物质产生的有毒有害物质难以排出；所述不锈钢保温桶放置在燃烧房中间，作为陈放实验样品的样品桶，能够模拟热量难以散发的极端储存状况；所述恒温加热控制箱放置在燃烧房的外面，其控温点放在不锈钢保温桶的附近，以保证实验样品附近温度恒温，环境恒温温度最高应可达到60℃，可用于模拟极端恶劣储运环境条件；所述铠装热电偶插入至不锈钢保温桶的底部，并与放置在燃烧房外面的数据采集仪连接，通过数据采集仪和铠装热电偶来监测不锈钢保温桶的底部温度变化情况，当底部温度高于环境温度10℃以上并且温度有继续上升的趋势，便可认为不锈钢保温桶内的固体易燃物质自热及自燃危险性较大；所述数据采集仪接入电脑，通过电脑记录数据。

所述燃烧房为矩形房，其尺寸为：长3.6m、宽2.4m、高2.4m，防火门设在2.4m×2.4m的一面墙壁中心，门的尺寸为高：2.0m、宽0.8m；所述燃烧房采用密度为500kg/m³～800kg/m³、燃烧性能符合GB 8624～2006规定的Al级材料构建，构件的最小厚度应为20mm；在常压状态下，燃烧房的排烟能力不低于3.5m³/s。

所述离心式鼓风机有两台放置在燃烧房的两对角处。

所述数据采集仪为安捷伦34970a。

所述铠装热电偶为K型铠装热电偶。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本发明采用大尺寸实验装置来模拟储运过程中易燃物质自热过程，弥补了传统小尺寸实验装置自热过程难以被实验所发现及验证的缺陷。

2、本发明装置可调整燃烧房环境温度，这有利于较为合理地模拟固体易燃物质储运过程中环境温度，能够较好地模拟固体易燃物质储运过程的极端条件，这有利于更加合理地研究固体易燃物质储运过程中自热过程。

3、不锈钢保温桶在使用过程中不使用密闭盖，这样环境温度可从上面影响易燃物质自热过程，同时由于保温桶其它几个面的保温性，可更好地蓄热，更有利用通过实验模拟更大尺寸的固体易燃物质储运过程中的自热过程。

附图说明

图1为本发明所述易燃固体自热实验模拟装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例所述的易燃固体自热实验模拟装置，包括有燃烧房3、红外加热管1、离心式鼓风机4、排气扇12、无盖的不锈钢保温桶7、恒温加热控制箱2、铠装热电偶9、数据采集仪6。其中，所述燃烧房3为矩形房，共有四面墙，其一面墙壁上开设有一道防火门11，其余三面墙壁的内墙面上均加装有红外加热管1，同时在燃烧房3的角落放置离心式鼓风机4以促进燃烧房内空气流动，使燃烧房内部温度均匀，在燃烧房3的上部安装有排气扇12以防止固体易燃物质自热及自燃物质产生的有毒有害物质难以排出；所述不锈钢保温桶7放置在燃烧房中间，作为陈放实验样品的样品桶，能够模拟热量难以散发的极端储存状况；所述恒温加热控制箱2放置在燃烧房3的外面，其控温点8放在不锈钢保温桶7的附近，以保证实验样品附近温度恒温，环境恒温温度最高应可达到60℃，可用于模拟极端恶劣储运环境条件；所述铠装热电偶9插入至不锈钢保温桶7的底部，并与放置在燃烧房3外面的数据采集仪6连接，通过数据采集仪6和铠装热电偶9来监测不锈钢保温桶7的底部温度变化情况，当底部温度高于环境温度10℃以上并且温度有继续上升的趋势，便可认为不锈钢保温桶7内的固体易燃物质自热及自燃危险性较大；为记录数据，所述数据采集仪6接入电脑5，通过电脑5记录数据。

燃烧房3是本装置的主体部分，该部分是按照中国国家标准《GB/T25207-2010火灾试验表面制品的实体房间火试验方法》建造而成，尺寸为：长3.6m、宽2.4m、高2.4m，防火门11设在2.4m×2.4m的一面墙壁中心，门的尺寸为高：2.0m、宽0.8m。燃烧房3宜采用密度为500kg/m³～800kg/m³、燃烧性能符合GB 8624～2006规定的Al级材料构建，构件的最小厚度应为20mm。燃烧房装有通风设备，为防止固体易燃物质自热及自燃物质产生的有毒有害物质难以排出，常压状态下，排烟能力不低于3.5m³/s。

为保持燃烧房3温度恒定，需要加装恒温加热控制箱2及控制电路。燃烧房3空间较大且一侧开门，在另外三面墙上布置加热管以加热环境温度。加热管选择红外加热管，加热管功率300W，每面墙4根，共12根，共3.6kW。为控制燃烧房温度，需安装恒温控制电路，电线需使用耐高温电线。为方便操控实验，恒温加热控制箱2需安装在燃烧房3外，恒温加热控制箱2有一条温度传感器线，根据需求放在实验样品桶附近，以保证实验样品附近温度恒温，环境恒温温度最高应可达到60℃，可用于模拟极端恶劣储运环境条件。需要注意的是，由于恒温控制电路功率较大，需引一条专用供电线，以确保供电安全，电线也需实验较好的耐高温供电线10。另外，由于红外加热管1加热燃烧房3，必然导致燃烧房内部温度不均匀，为使燃烧房内室温均匀分布，本实验装置在燃烧房3的两对角处安装两台小型的离心式鼓风机4，促使燃烧房3内部空气流动，进而使得燃烧房3内部温度均匀。

固体易燃物质在储运过程中由于体积较大，固体易燃物质自热产生的热量难以散失，因此往往会产生自燃火灾事故。热量难以散发对于固体易燃物质自燃的发生十分关键，虽然在大尺寸的燃烧房内可以堆积大量的易燃固体，但相对于实际固体易燃物质的储运状态，固体易燃物质堆积尺寸还是较小。为了在燃烧房实验条件下模拟热量难以散发的极端储存状况，这里使用了仅上端开口的不锈钢保温桶7作为陈放实验样品的样品桶。不锈钢保温桶7体积大小可根据具体实验选取，由于燃烧房体积较大，可选用100L容量的不锈钢保温桶7。不锈钢保温桶为达到比较好的保温效果一般会配有保温盖，但本实验中为反映环境温度对实验的影响，不锈钢保温桶7不应加盖。注意：实验所用的样品桶的材质建议不要选用易燃物质，如塑料和木头；以防止样品桶在高温下燃烧起来。

很多固体易燃物质自热及自燃过程十分缓慢，因此在判断固体易燃物质自热及是否能够导致自燃时，并不需要使固体易燃物质在燃烧房3中真正燃烧起来，仅需要通过数据采集仪6和铠装热电偶9来监测不锈钢保温桶7的底部温度变化情况。这里所使用的数据采集仪6为安捷伦34970a，所使用的铠装热电偶9为K型铠装热电偶(铠装热电偶相比普通热电偶更耐高温高压)。一般而言，当不锈钢保温桶7的底部温度能够高于环境温度10℃以上并且温度有继续上升的趋势，便可认为该固体易燃物质自热及自燃危险性较大。

以下为本实施例上述易燃固体自热实验模拟装置的具体实验过程，包括以下步骤：

1)将实验样品装入不锈钢保温桶7中，并将铠装热电偶9插入至底部。

2)将整个不锈钢保温桶7放入燃烧房3中，将恒温加热控制箱2的控温点8放到不锈钢保温桶7附近，并关上防火门11。

3)将铠装热电偶9接入数据采集仪6，并将数据采集仪6接入电脑5，注意：电脑5与数据采集仪6的驱动应提前装好。

4)打开电脑5上与数据采集仪配套的数据采集软件，做相关设置(由于大尺寸实验耗时较久，其中扫描频率建议设置为30s或1min甚至更久)，为记录数据做好准备。

5)开启恒温加热控制箱2的电源，并设置环境温度，建议设置为50℃或60℃，以模拟恶劣的储运环境。

6)开启离心式鼓风机4，并开启电脑数据记录。

7)等待实验进行，由于实验进行较慢，需耐心等待，最长实验时间为7天，若在此期间，铠装热电偶9温度超过环境温度10℃以上并且温度有继续上升的趋势，则可以停止实验，否则直至7天结束。

8)实验结束后，保存电脑记录数据，关闭恒温加热控制箱2的电源，开启排气扇12。

9)关闭离心式鼓风机4，打开燃烧房3的防火门11，待温度降低后进入做最后整理。

以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种易燃固体自热实验模拟装置，其特征在于：包括有燃烧房、红外加热管、离心式鼓风机、排气扇、无盖的不锈钢保温桶、恒温加热控制箱、铠装热电偶、数据采集仪，其中，所述燃烧房的一面墙壁上开设有一道防火门，其余墙壁的内墙面上均加装有红外加热管，同时在燃烧房的角落放置离心式鼓风机以促进燃烧房内空气流动，使燃烧房内部温度均匀，在燃烧房的上部安装有排气扇以防止固体易燃物质自热及自燃物质产生的有毒有害物质难以排出；所述不锈钢保温桶放置在燃烧房中间，作为陈放实验样品的样品桶，能够模拟热量难以散发的极端储存状况；所述恒温加热控制箱放置在燃烧房的外面，其控温点放在不锈钢保温桶的附近，以保证实验样品附近温度恒温，环境恒温温度最高应可达到60℃，可用于模拟极端恶劣储运环境条件；所述铠装热电偶插入至不锈钢保温桶的底部，并与放置在燃烧房外面的数据采集仪连接，通过数据采集仪和铠装热电偶来监测不锈钢保温桶的底部温度变化情况，当底部温度高于环境温度10℃以上并且温度有继续上升的趋势，便可认为不锈钢保温桶内的固体易燃物质自热及自燃危险性较大；所述数据采集仪接入电脑，通过电脑记录数据。

2.根据权利要求1所述的一种易燃固体自热实验模拟装置，其特征在于：所述燃烧房为矩形房，其尺寸为：长3.6m、宽2.4m、高2.4m，防火门设在2.4m×2.4m的一面墙壁中心，门的尺寸为高：2.0m、宽0.8m；所述燃烧房采用密度为500kg/m³～800kg/m³、燃烧性能符合GB 8624～2006规定的Al级材料构建，构件的最小厚度应为20mm；在常压状态下，燃烧房的排烟能力不低于3.5m³/s。

3.根据权利要求1所述的一种易燃固体自热实验模拟装置，其特征在于：所述离心式鼓风机有两台放置在燃烧房的两对角处。

4.根据权利要求1所述的一种易燃固体自热实验模拟装置，其特征在于：所述数据采集仪为安捷伦34970a。

5.根据权利要求1所述的一种易燃固体自热实验模拟装置，其特征在于：所述铠装热电偶为K型铠装热电偶。