CN108469021B - 一种热烟试验发烟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热烟试验发烟系统，特征是是由烟油喷射装置、集烟装置和导烟装置组合而成，烟油喷射装置利用细水雾雾化技术产生雾化烟油，受系统内火源直接高温加热产生人造烟并在集烟箱热环境内被持续加热，使系统内产生具有一定浮力的“热烟”，通过导烟装置直接注入热烟试验场所或外部燃烧盘上的热羽流内。该系统基于火灾科学原理直接产生浮力特征与真实火灾场景下的烟气类似的“热烟”，烟油可持续供应，供油速度、雾化效果、发烟浓度、发烟速率可通过系统内各装置控制，从根本上解决了发烟剂连续供应和现场控制问题，杜绝了工作人员近距离操作的隐患。既可配套燃烧油盘进行大尺寸建筑消防热烟测试，也可单独使用进行实验台热烟试验研究。

Description

一种热烟试验发烟系统

技术领域

本发明属于火灾科学消防技术领域，具体涉及热烟试验发烟系统。

背景技术

我国现有消防验收相关标准规定：对于空间结构特殊、防排烟系统设计复杂的建筑消防验收，在不破坏建筑结构及内部设施、设备的条件下，可在现场采用热烟试验法测试建筑防排烟系统。热烟试验一般通过乙醇池火的燃烧产生无色无毒的热羽流，用可视的示踪烟气注入热羽流，演示热羽流的流动特性，并启动防排烟系统，评价防排烟系统的性能是否能够满足要求。

尽管已经有规范规定试验装置、试验程序和安全防护要求，但至今对于热烟发生装置的详细构造和经验推广还普遍缺乏。目前热烟试验普遍的发烟方法为：在自行研制的简易发烟箱内人工放置烟饼，其阴燃产生的人造烟通过导烟管注入外部燃烧盘池火羽流进行示踪。由于烟饼直接阴燃产生的烟气浮力较弱，烟饼燃烧数量及速率在试验中难以控制。实际操作中若不能合理控制其发烟过程，容易出现大范围的烟气沉降问题，导致不能模拟真实的火灾场景进行有效的消防测试，同时也大大限制了全尺寸热烟试验方法应用于火灾科学研究领域。此外，现行烟饼发烟的方式普遍通过人工近距离供应、控制发烟，这对现场操作人员的人身安全也会造成危害。

目前除了利用烟饼阴燃的发烟方式，还可利用以石油产品为基础的有机液体，如煤油、柴油或甘油等制成的发烟油发烟。市面上普遍以甘油、丙二醇为主要成分配制发烟油，通过不同类型的可移动或固定式的发烟装置产生无毒烟雾。该类利用烟油的发烟方式被广泛应用于舞台表演、电子烟具领域，但在热烟试验等消防技术领域的应用则几乎为空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用烟油发烟的消防测试及火灾科学研究用的热烟试验发烟系统，以解决现有热烟试验发烟技术在发烟方式和效果上的不足。

本发明热烟试验发烟系统，由烟油喷射装置、集烟装置和导烟装置组合而成，其特征在于：

所述烟油喷射装置，包括：装有发烟油的烟油箱通过进油管与高压水泵的进油口相连接；高压水泵的出油口通过喷油管连接到穿过集烟箱侧壁伸向油盘上方的细水雾喷头；

所述集烟装置，包括：置于油盘支架上的油盘安装在集烟箱内底部进风口上方；可开启关闭的操作门设置于集烟箱侧壁处的便于操作人员为油盘添加、点燃燃料的高度的位置上；

所述导烟装置，包括：轴流风机固定于排烟口内，耐高温柔性管与轴流风机处的排烟口无缝连接。

所述发烟油采用无毒无污染水溶性的发烟油，优选舞台烟雾机使用的烟油。

所述油盘内燃料采用燃烧时产生无毒无色热羽流的醇类燃料，包括酒精和甲醇，优选酒精。

所述高压水泵可选用增压强度可自由调节的水泵，如变压变速水泵。

所述油盘可放置在集烟箱1/3高度以下，油盘支架放置在油盘正下方。

所述细水雾喷头安装在集烟箱内壁面。

所述集烟箱底可采用支脚将集烟箱支起集烟箱高度的1/4至1/2。

所述排烟口可设置于集烟箱顶部。

所述轴流风机可选用风速可自由调节的风机，如变频轴流风机。

本发明热烟试验发烟系统工作时，先往集烟箱内油盘支架上的油盘内添加足量火源燃料，人工打开操作门点燃燃料之后关门，开启高压水泵将烟油箱内的发烟油抽出并增压到满足喷头均匀雾化喷洒要求的压力，压入油盘上方的细水雾喷头内，火源对均匀雾化的烟油雾直接高温加热形成人造烟，蓄积在集烟箱内被热环境持续加热，由集烟箱顶部的轴流风机以一定速率抽送经排烟口直接注入热烟试验场所或外部燃烧盘上的热羽流内。

本发明利用细水雾雾化技术产生雾化烟油，受系统内火源直接高温加热产生人造烟并在集烟箱热环境内持续加热，使系统内产生具有一定浮力的“热烟”。相比现有热烟试验技术采用烟饼在集烟箱内阴燃产生“冷烟”，再在系统外部配套燃烧油盘对“冷烟”二次加热的做法，采用本发明热烟试验发烟系统的有益效果在于：

本发明基于火灾科学原理直接产生“热烟”，烟气浮力特征与真实火灾场景下的烟气更类似，比传统做法更适用于消防测试及火灾科学研究。

由于本发明中的烟油由烟油喷射装置持续供应，其供油速度、雾化效果可通过水泵、喷头调节，发烟浓度可通过配制烟油水溶液的浓度比例改变，发烟速率可通过导烟装置控制，从而从根本上解决了发烟剂连续供应和现场控制问题，杜绝了工作人员近距离操作的隐患。

本发明热烟试验发烟系统既可配套燃烧油盘进行大尺寸建筑消防热烟测试，也可单独使用进行实验台热烟试验研究。

附图说明

图1是本发明实施例的热烟试验发烟系统正面结构示意图。

图2是本发明实施例的热烟试验发烟系统俯视结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：

本实施例的一种热烟试验发烟系统，包括：烟油喷射装置、集烟装置和导烟装置，该系统既可配套燃烧油盘进行大尺寸建筑消防热烟测试，也可单独使用进行实验台热烟试验研究。

以下对本实施例的热烟试验发烟系统的烟油喷射装置、集烟装置、导烟装置以及相应单元进行详细说明。

图1给出了本实施例的热烟试验发烟系统正面结构示意图；图2是其热烟试验发烟系统俯视结构示意图。装有发烟油的烟油箱1通过进油管2与高压水泵3的进油口4相连接；高压水泵3的出油口5通过喷油管6连接到穿过集烟箱10侧壁伸向油盘8上方的细水雾喷头7，构成烟油喷射装置。烟油喷射装置的作用在于持续产生均匀雾化的烟油喷雾，需要通过上述部件的共同配合。

其中，喷头个数根据发烟量的需要，在集烟箱10内壁等距环设1-4个。细水雾喷头7的选用基于雾化方式简单、雾化均匀充分的要求，可选用压力雾化喷嘴或离心式射流雾化喷嘴，优选离心喷嘴，孔径0.1-0.3mm，材料考虑耐腐蚀，采用不锈钢喷嘴。

其中，高压水泵3满足细水雾喷头7的工作要求，对烟油进行持续增压。高压水泵3可选用增压强度可自由调节的水泵，如变压变速水泵，从而可调节供油速度和雾化效果。优选的，水泵采用回流型，以防止烟油回流进水泵。

其中，所述发烟油采用无毒无污染水溶性的发烟油，其精细雾化后高温加热产生的人造烟无毒无害，优选舞台烟雾机使用的烟油，该类烟油产品以甘油、乙二醇、丙三醇为主要成分制成，安全无毒。

其中，所述喷油管6为耐高温的金属管。

置于油盘支架9上的油盘8安装在集烟箱10内底部进风口12上方；可开启关闭的操作门11设置于集烟箱7侧壁处的便于操作人员为油盘8添加、点燃燃料的高度的位置上，构成集烟装置。集烟装置内，火源对均匀雾化的烟油雾直接高温加热形成人造烟，蓄积在箱体热环境内被持续加热。

其中，油盘8用于在整个热烟试验期间提供所需的稳定发烟火源，容纳的燃料可供燃烧至少10min。油盘8采用金属材料，优选为不锈钢圆形油盘。所述燃料为燃烧时产生无毒无色热羽流的醇类燃料，保证燃料燃烧时自身不会产生可见烟，主要有酒精、甲醇，优选酒精。

其中，油盘8可放置在集烟箱1/3高度以下，使得燃料燃烧产生的火焰具有较大的面积，从而更好地与雾化烟油相作用。油盘支架9放置在油盘8正下方。进一步优选的，油盘8、油盘支架9放置在集烟箱10中央，有利于集烟箱10内的气流组织均衡、稳定。

其中，集烟箱10采用耐高温的材料，优选为不锈钢或防火玻璃，进一步优选为不锈钢。

其中，所述细水雾喷头7安装在集烟箱10内壁面，优选的，与壁面垂直，安装在使锥形雾化角度基本覆盖火焰的高度上。

其中，进风口12可采用圆形进风口，优选的，其尺寸大于油盘8的尺寸，可为油盘8内的燃料燃烧提供充足的空气。

在集烟箱10的底部可焊有支脚13，将集烟箱10支起其高度的1/4至1/2，以便新鲜气流顺利通过其底部的进风口12补进。支脚13下还可焊有滑轮14，以方便移动调整集烟箱10的位置。

本实施例中的集烟箱10设计为圆柱形，上下顶面与圆柱侧面的接缝采用弧面进行平滑过渡，以有利于喷洒到接缝处附近的雾化烟油被充分加热。

轴流风机15固定于排烟口16内，耐高温柔性管17与轴流风机15处的排烟口16无缝连接，构成导烟装置。导烟装置利用轴流风机15主动控制抽烟速率，将人造烟气在集烟箱内充分预热后直接注入热烟试验场所，或注入外加燃烧盘上的池火羽流，演示热羽流的流动特性。

其中，排烟口16可设置于集烟箱10顶部，方便箱内上部的热烟气被抽出。优选的，排烟口16设置在与细水雾喷头7相对的另一侧，更有利于烟气蓄积加热。所述轴流风机15可选用风速可自由调节的风机，如变频轴流风机，从而主动控制抽烟速率。

当系统外设置燃烧盘对人造烟气再加热时，耐高温柔性管17根据燃烧盘的位置进行调节，以使示踪烟气喷射在外部池火羽流正上方。耐高温柔性管17优选可耐250℃高温烟气的柔性管材料。

本发明实施例工作时，先往集烟箱10内油盘支架9上的油盘8内添加足量火源燃料，人工打开操作门11点燃燃料之后关门，开启高压水泵3将烟油箱1内的发烟油抽出并增压到满足喷头均匀雾化喷洒要求的压力，压入油盘8上方的细水雾喷头7内，火源对均匀雾化的烟油雾直接高温加热形成人造烟，蓄积在集烟箱10内被热环境持续加热，由集烟箱10顶部的轴流风机15以一定速率抽送经排烟口17直接注入热烟试验场所或外部燃烧盘上的热羽流内。

本实施例的热烟试验发烟系统工作原理如下：

当根据试验火灾场景配比恰当的烟油水溶液被高压水泵3增压后，因离心式细水雾喷头7的旋流件产生旋转流动，在收敛通道内加速喷出空心扩散锥状油膜，利用液体与外界空气的高速剪切破碎、雾化，形成一定锥形角度的均匀喷雾，作用于油盘8产生的火源近场，在火源上方产生具有一定热浮力的人造烟羽流，在集烟箱10内蓄积，因壁面辐射、火源辐射和热气对流，被周围热环境进一步加热，通过顶部轴流风机15控制排烟速率，最后经耐高温柔性管17直接注入热烟试验场所或外部燃烧盘上的热羽流内进行示踪。

系统内的气流组织：油盘8上方的燃料燃烧过程中卷吸周围空气，新鲜空气从集烟箱10底部经进风口12进入补充，而人造热烟气则蓄积于集烟箱10上部空间，整个集烟箱内形成稳定的气流组织。

现有热烟试验技术采用烟饼在集烟箱内阴燃产生“冷烟”，再导出至发烟系统外部，配套燃烧油盘对“冷烟”二次加热的普遍做法。由于“冷烟”浮力较弱，烟饼燃烧数量及速率在试验中难以控制，实际操作中若不合理控制其发烟过程，容易出现大范围的烟气沉降问题，不利于进行有效的热烟试验；通过人工近距离供应、控制发烟，对现场操作人员的人身安全也会造成危害。

本发明热烟试验发烟系统利用细水雾雾化技术产生雾化烟油，受系统内火源直接高温加热产生人造烟并在集烟箱热环境内持续加热，使系统内产生具有一定浮力的“热烟”。具有以下优点：

1、本发明基于火灾科学原理直接产生“热烟”，烟气浮力特征与真实火灾场景下的烟气更类似，相比传统做法更适用于消防测试及火灾科学研究。

2、由于本发明中的烟油由烟油喷射装置持续供应，其供油速度、雾化效果可通过水泵、喷头调节，发烟浓度可通过配制烟油水溶液的浓度比例改变，发烟速率可通过导烟装置控制，从而从根本上解决了发烟剂连续供应和现场控制问题，杜绝了工作人员近距离操作的隐患。

3、本发明热烟试验发烟系统既可配套燃烧油盘进行大尺寸建筑消防热烟测试，也可单独使用进行实验台热烟试验研究。

Claims (9)

1.一种热烟试验发烟系统，由烟油喷射装置、集烟装置和导烟装置组合而成，其特征在于：

所述烟油喷射装置，包括：装有发烟油的烟油箱(1)通过进油管(2)与高压水泵(3)的进油口(4)相连接；高压水泵(3)的出油口(5)通过喷油管(6)连接到穿过集烟箱(10)侧壁伸向油盘(8)上方的细水雾喷头(7)；

所述集烟装置，包括：置于油盘支架(9)上的油盘(8)安装在集烟箱(10)内底部进风口(12)上；可开启关闭的操作门(11)设置于集烟箱(10)侧壁方便操作人员为油盘(8)添加、点燃燃料的高度位置上；

所述导烟装置，包括：轴流风机(15)固定于排烟口(16)内，耐高温柔性管(17)与轴流风机(15)处的排烟口(16)无缝连接。

2.如权利要求1所述的热烟试验发烟系统，特征在于所述发烟油采用无毒无污染水溶性的发烟油。

3.如权利要求1所述的热烟试验发烟系统，特征在于所述油盘内燃料采用酒精或甲醇。

4.如权利要求1所述的热烟试验发烟系统，特征在于所述高压水泵为变压变速水泵。

5.如权利要求1所述的热烟试验发烟系统，特征在于所述油盘置于集烟箱1/3高度以下，油盘支架放置在油盘正下方。

6.如权利要求1所述的热烟试验发烟系统，特征在于所述细水雾喷头安装在集烟箱内壁面。

7.如权利要求1所述的热烟试验发烟系统，特征在于所述集烟箱底采用支脚将集烟箱支起集烟箱高度的1/4至1/2。

8.如权利要求1所述的热烟试验发烟系统，特征在于所述排烟口设置于集烟箱顶部。

9.如权利要求1所述的热烟试验发烟系统，特征在于所述轴流风机为变频轴流风机。