CN109632883A - 一种基于大型量热系统的量热方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于大型量热系统的量热方法，大型量热系统包括：集烟系统和测量系统；集烟系统包括：点火器、升降平台、固定集烟罩、移动集烟系统和烟气传输管道；点火器用于点燃被测物体；移动集烟系统与固定集烟罩相连通，移动集烟系统为可移动、升降和尺寸调整的集烟系统；量热方法包括：S1预估被测物体最高热释放速率；S2根据被测物体最高热释放速率和被测物体尺寸大小调整升降平台以及移动集烟系统；S3点火器点火和关火控制；S4利用测量系统获取相关燃烧信息。本发明提供的量热方法基于上述大型量热系统，能够根据被测物体最高热释放速率和被测物体尺寸大小调整升降平台以及移动集烟系统，从而可以满足各类被测物体热释放速率测量的需要。

Description

一种基于大型量热系统的量热方法

技术领域

本发明涉及燃烧参数测量技术领域，具体涉及一种基于大型量热系统的量热方法。

背景技术

在生产、生活的实际中，很多材料、产品都具备一定的燃烧性能，小尺寸如材料本身的燃烧性能，大尺寸如汽车、列车等产品的燃烧性能是影响人员和设备安全的重要因素。

目前，表征材料燃烧性能的试验方法较多，如氧指数法、UL94标准中的水平垂直燃烧法、垂直燃烧法及NBS烟密度箱法等。开发的测试产品有氧指数测定仪、水平垂直燃烧仪、水平垂直燃烧仪、泡沫塑料水平垂直燃烧仪、建材不燃性试验炉、建材燃烧热值测试仪、建材可燃性试验炉、氧指数测定仪、电线电缆垂直燃烧仪等，它们多是传统的小型试验方法，试验操作环境与真实火灾相差较大，试验获得的数据也只能用于一定试验条件下材料间燃烧性能的相对比较，不能作为评价材料在真实火灾中行为的依据。锥形量热仪、ISO9705燃烧室等虽然可以模拟接近真实的燃烧环境，燃烧性能试验方法虽然能达到测试结果的客观性与公平性，且符合全球性标准测试方法的规定，但是测量热释放速率范围有限，不适用于评估大型物体(包括机车车辆、汽车、货车等)的防火性能。例如一辆小汽车燃烧热释放速率可能达到3MW，地铁一节列车燃烧热释放速率可能达到5MW，这些都无法通过ISO9705燃烧室等中小尺寸燃烧室测量。这就需要开发针对高热释放速率的大型量热系统。

现有大型量热系统需配备大尺度集烟罩，通常为固定集烟罩，即集烟罩尺寸和安装高度固定。实际被测物体的尺寸、热释放速率多样，固定集烟罩难以满足实际量热需求。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种基于大型量热系统的量热方法。

具体地，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种基于大型量热系统的量热方法，所述大型量热系统包括：集烟系统和测量系统；

所述集烟系统包括：点火器、称重系统、升降平台、固定集烟罩、移动集烟系统和烟气传输管道；

所述点火器用于点燃被测物体；

所述称重系统位于所述升降平台的上方，用于承载被测物体且测量被测物体的重量；

所述升降平台位于所述固定集烟罩的下方，用于控制被测物体的升降；

所述移动集烟系统与所述固定集烟罩相连通，所述移动集烟系统为可移动、升降和尺寸调整的集烟系统；

所述烟气传输管道与所述固定集烟罩连通，用于传输所述被测物体燃烧释放的烟气；

所述测量系统设置在所述烟气传输管道中，用于测量被测物体的燃烧信息；

相应地，所述量热方法包括：

S1、预估被测物体的最高热释放速率；

S2、根据所述被测物体的最高热释放速率和所述被测物体的尺寸大小调整所述升降平台以及所述移动集烟系统，以及根据所述被测物体的最高热释放速率设置点火器功率；

S3、点火器点火和关火控制；

S4、利用所述测量系统获取相关燃烧信息。

进一步地，所述大型量热系统还包括：冷却系统、排烟系统和除尘系统；所述集烟系统还包括：喷水灭火系统和应急排烟系统；

相应地，在所述S3之前，还包括：

S3’、检查所述喷水灭火系统和所述应急排烟系统是否正常；依次开启测量系统、冷却系统、排烟系统和除尘系统，将所述测量系统、冷却系统、排烟系统和除尘系统预热预设时间段。

进一步地，所述方法还包括：

S5、当被测物体热释放速率超过所述大型量热系统的设计量程或者发生其他预设紧急情况时，启动所述喷水灭火系统；

当所述排烟系统无法满足烟气排烟需求时，启动所述应急排烟系统。

进一步地，所述集烟系统还包括称重系统，所述称重系统用于称量所述被测物体在燃烧开始和燃烧过程中的重量损失；

相应地，所述S3包括：

点火器点火前需同步所述称重系统和所述测量系统的时间，保证时间同步；点火器点火后，记录点火时间；点火后达到预设时间时，关闭点火器。

进一步地，所述测量系统包括均流板、测量管段、气体分析系统和数据采集分析系统；

所述均流板安装于所述烟气传输管道内，且与所述固定集烟罩的距离为2.0D_c～2.5D_c，D_c为烟气传输管道内径，所述均流板用于将所述烟气传输管道内的气流进行均匀分配；

所述测量管段的内径与所述烟气传输管道的内径一致，所述测量管段包括流量计、热电偶、双向压差测量系统、线性气体采集管、烟气过滤器、冷凝处理器、两级干燥柱和抽气泵；

所述气体分析系统包括若干预设指定气体的分析系统；

所述数据采集分析系统，用于收集各种用于计算热释放速率的参数，并用于计算火焰增长速率指数和烟增长速率指数；

所述数据采集分析系统，还用于处理各种用于计算热释放速率的参数，并利用计算处理软件储存记录、计算与热释放量和烟密度有关的数据；

相应地，所述S4包括：

利用所述测量系统获取管段内流量、烟气温度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、火焰增长速率指数、烟增长速率指数、热释放量和热释放速率。

进一步地，所述方法还包括：

在测量热释放速率时扣除所述点火器的火源功率。

进一步地，所述方法还包括：

当根据所述测量系统获知被测物体的热释放速率下降到预设值，或者所需预设测量参数采集完毕后，启动所述喷水灭火系统进行灭火；灭火后，当烟气传输管道内的温度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、颗粒物浓度均降低到对应的预设值以下后，关闭所述测量系统、冷却系统、排烟系统和除尘系统。

进一步地，所述移动集烟系统包括：移动集烟罩、移动集烟罩下摆、移动集烟罩支撑杆、移动集烟罩自动液压升降柱、移动集烟罩滑轮和滑轨；

所述移动集烟罩和移动集烟罩下摆由所述移动集烟罩支撑杆支撑，所述移动集烟罩支撑杆的下方安装有所述移动集烟罩自动液压升降柱，所述移动集烟罩自动液压升降柱的底部安装有所述移动集烟罩滑轮；所述移动集烟罩下方地面预埋有所述滑轨，所述滑轮在所述滑轨内移动。

进一步地，所述应急排烟系统包括：应急排烟口、应急排烟管道和应急排烟风机；所述应急排烟口设置在所述移动集烟罩侧方；所述应急排烟管道为耐高温排烟管道，所述应急排烟风机为耐高温风机。

进一步地，所述冷却系统包括：冷却套管、冷却塔和循环水池；所述冷却套管位于所述测量管段的下游，所述冷却套管的内径与烟气传输管道外径一致，所述冷却套管的长度不小于冷却套管内径5倍的长度；所述冷却套管由所述冷却塔和所述循环水池供水，所述冷却套管通过管道与所述冷却塔和所述循环水池连接；

其中，所述排烟系统包括排烟管道、第一风机和第二风机；

所述排烟管道与所述烟气传输管道连接，所述排烟管道内径满足条件：D_p＞3×[Q_max/20000]^0.5，其中，D_p为排烟管道内径，排烟管道内径的烟气传输管道内径相同；Q_max为大型量热系统的设计量程；

所述第一风机位于所述冷却套管的下游，所述第二风机位于除尘系统的下游；其中，所述除尘系统位于所述第一风机的下游；

第一风机和第二风机的风量满足条件：L＞150×[Q_max/20000]，其中，L为第一风机和第二风机的风量，Q_max为大型量热系统的设计量程；

其中，所述除尘系统包括除尘器和吸收塔；所述除尘器的最大流量和所述吸收塔的最大流量与所述第二风机的流量匹配。

由上述技术方案可知，本发明提供的量热方法基于一种大型量热系统，所述大型量热系统包括：集烟系统和测量系统；所述集烟系统包括：点火器、称重系统、升降平台、固定集烟罩、移动集烟系统和烟气传输管道；所述点火器用于点燃被测物体；所述称重系统位于所述升降平台的上方，用于承载被测物体且测量被测物体的重量；所述升降平台位于所述固定集烟罩的下方，用于控制被测物体的升降；所述移动集烟系统与所述固定集烟罩相连通，所述移动集烟系统为可移动、升降和尺寸调整的集烟系统；所述烟气传输管道与所述固定集烟罩连通，用于传输所述被测物体燃烧释放的烟气；所述测量系统设置在所述烟气传输管道中，用于测量被测物体的燃烧信息；相应地，所述量热方法包括：S1、预估被测物体最高热释放速率；S2、根据被测物体最高热释放速率和被测物体尺寸大小调整升降平台以及移动集烟系统；S3、点火器点火和关火控制；S4、利用测量系统获取相关燃烧信息。本发明提供的量热方法由于基于上述大型量热系统，因此能够根据被测物体最高热释放速率和被测物体尺寸大小调整升降平台以及移动集烟系统，从而可以满足各类被测物体热释放速率测量的需要。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的量热方法的一种流程图；

图2是本发明一实施例提供的大型量热系统的一种结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的未安装移动集烟装置的集烟系统的结构示意图；

图4是本发明一实施例提供的安装有移动集烟装置的集烟系统的结构示意图；

图5是本发明一实施例提供的移动集烟装置的细节结构示意图；

图6是本发明一实施例提供的固定集烟罩的俯视图以及位于俯视图上的吊装点；

图7是本发明一实施例提供的称重系统的示意图；

图8是本发明一实施例提供的大型量热系统的另一种结构示意图；

图9是本发明一实施例提供的大型量热系统的结构组成示意图以及烟气流动方向示意图；

图10是本发明一实施例提供的量热方法的另一种流程图；

上面各图中，各附图标记的含义为：

1表示固定集烟罩；2表示烟气传输管道支架；3表示烟气传输管道；4表示测量管段；5表示冷却套管；6表示控制室；7表示排烟管道；8表示风机房一；9表示冷却塔和循环水池；10表示大型除尘器；11表示风机房二；12表示吸收塔；13表示升降平台；14表示称重系统；15表示被测物体；16表示操作平台；17表示建筑外墙；18表示称重系统显示计算机；19表示不锈钢称重平台；20表示压力传感器；21表示陶瓷材料保护层；22表示固定集烟罩边沿；23表示固定集烟罩吊装点；24表示移动集烟罩；25表示移动集烟罩下摆；26表示移动集烟罩支撑杆；27表示移动集烟罩自动液压升降柱；28表示移动集烟罩滑轮；29表示滑轨；30表示应急排烟口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一实施例提供了一种基于大型量热系统的量热方法，参见图2，所述大型量热系统包括：集烟系统和测量系统；由图3和图4所示，所述集烟系统包括：点火器、称重系统14、升降平台13、固定集烟罩1、移动集烟装置和烟气传输管道3；其中，图3所示的为未安装有移动集烟装置的集烟系统，图4所示的为安装有移动集烟装置的集烟系统；

所述点火器用于点燃被测物体15；

所述称重系统14位于所述升降平台13的上方，用于承载被测物体15且测量被测物体15的重量；

所述升降平台13位于所述固定集烟罩1的下方，用于控制被测物体的升降；

所述移动集烟装置与所述固定集烟罩1相连通，所述移动集烟装置为可移动、升降和尺寸调整的集烟装置；

所述烟气传输管道3与所述固定集烟罩1连通，用于传输所述被测物体15燃烧释放的烟气；参见图3和图4可知，烟气传输管道3由烟气传输管道支架2支撑，位于操作平台16上；需要说明的是，本实施例提供的集烟系统位于建筑外墙17内；

所述测量系统设置在所述烟气传输管道3中，用于测量被测物体的燃烧信息。需要说明的是，所述测量系统包括有流量计、热电偶等设备，用于测量烟气流量以及燃烧释放热量等信息；

需要说明的是，所述烟气传输管道3可以采用不锈钢材质，烟气传输管道3连接固定集烟罩，烟气传输管道3的长度不低于10倍管道内径；烟气传输管道通过烟气传输管道支架2固定于管道平台。所述烟气传输管道支架2，每隔一段距离设置一个管道支撑，支撑点受力应考虑管段自重，管内气体重量及系统冗余。

需要说明的是，所述点火器的构造符合不小于10MW量热测量要求，具备完整的燃气阀组，带数字显示的质量流量控制器控制的气体的流量；气体控制包括一个自动点火装置、一个电磁阀和一个回火阀都安装在气体供应管线上，气体一旦被输送到燃烧器，自动点火装置立即点火。点火器火源功率按照被测物体预估最大热释放速率一定比例来确定(比如10％)。

需要说明的是，所述升降平台13主要用于被测物品的升降，调节被测物品的抬升高度可使试验能够根据测试对象燃烧的烟羽流的特性进行操作。所述升降平台13最大载重量需满足被举升物体最大重量要求，最大起升高度需不低于固定集烟罩下沿高度的2/3。当测量物体火源功率较小，需采用升降平台提升物体到相应高度。

需要说明的是，所述固定集烟罩可以选用不锈钢材质的圆形集烟罩，与正方形的集烟罩相比，圆形的集烟罩能将可能沿着防护罩边缘产生的涡流效应最小化。

其中，固定集烟罩内径需满足以下条件：D≥12×[Q_max/20000]^0.4，其中，D为固定集烟罩内径，单位m；Q_max为大型量热系统的设计量程，单位kw。固定集烟罩安装高度需满足以下条件：H≥12×[Q_max/20000]^0.4，其中，H为固定集烟罩下沿高度；Q_max为大型量热系统的设计量程，单位kw。

需要说明的是，本实施例提供的集烟系统，在设置大尺寸固定集烟罩的基础之上，还设置了移动集烟装置，其中，移动集烟装置可解决部分火灾测试情况下，固定集烟罩高度太高、罩体尺寸不足的缺点，用于降低集烟高度、增大集烟范围。移动集烟装置中的移动集烟罩与固定集烟罩相连通，安装于固定集烟罩下方。

由上面描述可知，本实施例提供的大型量热系统，其中的集烟系统不仅配备了大尺度固定集烟罩，还配备了可改变高度、位置和尺寸的移动集烟装置，同时配备了升降平台。本实施例可根据需要调整被测物体与集烟罩之间的距离和相对尺寸，满足各类被测物体热释放速率测量的需要。

相应地，参见图1，基于所述大型量热系统的量热方法包括如下步骤：

步骤101：预估被测物体的最高热释放速率。

在本步骤中，可根据历史经验数据评估被测物体的最高热释放速率。也可采用截取部分被测物体，用小型量热仪测量其热释放速率进而推算该物体最大热释放速率。其中，在根据历史经验数据评估被测物体的最高热释放速率时，获取物体大小以及燃烧特性与被测物体尺寸以及燃烧特性相近的物体的历史热释放速率统计数据，并根据所述历史热释放速率统计数据获取历史最高热释放速率作为所述被测物体的最高热释放速率。

步骤102：根据所述被测物体的最高热释放速率和所述被测物体的尺寸大小调整所述升降平台以及所述移动集烟系统，以及根据所述被测物体的最高热释放速率设置点火器功率。

在本步骤中，由于所述移动集烟系统为可移动、升降和尺寸调整的集烟装置，因此可根据所述被测物体的最高热释放速率和所述被测物体的尺寸大小合理调整所述被测物体的高度以及所述移动集烟系统的位置、高度和尺寸，以满足实际测量需要。此外，还要根据预估的热释放速率，设置点火器功率，例如，可将点火器热释放速率设定为被测物体预估最高热释放速率的10％左右。

步骤103：点火器点火和关火控制。

在本步骤中，点火前需同步称重系统、热释放速率采集系统等各系统时间，保证时间同步；点火器点火后，记录点火时间；点火后，达到预设时间后，关闭点火器。

步骤104：利用所述测量系统获取相关燃烧信息。

在本步骤中，在所述被测物体的燃烧过程中，利用所述测量系统获取相关燃烧信息，如烟气流量以及燃烧释放热量等燃烧信息。

由上述技术方案可知，本实施例提供的量热方法基于一种大型量热系统，所述大型量热系统包括：集烟系统和测量系统；所述集烟系统包括：点火器、称重系统、升降平台、固定集烟罩、移动集烟系统和烟气传输管道；所述点火器用于点燃被测物体；所述称重系统位于所述升降平台的上方，用于承载被测物体且测量被测物体的重量；所述升降平台位于所述固定集烟罩的下方，用于控制被测物体的升降；所述移动集烟系统与所述固定集烟罩相连通，所述移动集烟系统为可移动、升降和尺寸调整的集烟系统；所述烟气传输管道与所述固定集烟罩连通，用于传输所述被测物体燃烧释放的烟气；所述测量系统设置在所述烟气传输管道中，用于测量被测物体的燃烧信息；相应地，所述量热方法包括：预估被测物体最高热释放速率；根据被测物体最高热释放速率和被测物体尺寸大小调整升降平台以及移动集烟系统；点火器点火和关火控制；利用测量系统获取相关燃烧信息。本实施例提供的量热方法由于基于上述大型量热系统，因此能够根据被测物体最高热释放速率和被测物体尺寸大小调整升降平台以及移动集烟系统，从而可以满足各类被测物体热释放速率测量的需要。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，参见图5，所述移动集烟装置包括：移动集烟罩24、移动集烟罩下摆25、移动集烟罩支撑杆26、移动集烟罩自动液压升降柱27、移动集烟罩滑轮28和滑轨29；

所述移动集烟罩24和移动集烟罩下摆25由所述移动集烟罩支撑杆26支撑，所述移动集烟罩支撑杆26的下方安装有所述移动集烟罩自动液压升降柱27，所述移动集烟罩自动液压升降柱27的底部安装有所述移动集烟罩滑轮28；所述移动集烟罩下方地面预埋有所述滑轨29，所述移动集烟罩滑轮28在所述滑轨29内移动。

如图5所示，移动集烟罩可选用矩形的烟罩，采用铁杆支撑，铁杆间采用斜撑固定，铁杆下方安装自动液压升降柱，自动液压升降柱安装于地面导轨内，通过滑轮可在导轨内移动；当需使用移动集烟罩时，滑动移动集烟罩到固定集烟罩下方，并连接移动集烟罩和固定集烟罩，其中移动集烟罩四周罩体采用可伸缩布置，可根据测量需要改变大小和调整高度，满足各类被测物体热释放速率测量的需要。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，所述集烟系统还包括：集烟罩吊装系统；所述集烟罩吊装系统用于吊装所述固定集烟罩，所述集烟罩吊装系统包括18个吊装绳，相应地，所述固定集烟罩上设置有18个吊装点，所述18个吊装绳与所述18个吊装点连接，用于实现所述固定集烟罩的吊装，其中，吊装点总最大受力需大于固定集烟罩的重量。参见图6，22表示固定集烟罩边沿，23表示固定集烟罩吊装点。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，所述集烟系统还包括：喷水灭火系统；所述喷水灭火系统采用开式喷水灭火系统，所述喷水灭火系统的喷水速率满足所述大型量热系统设计量程两倍火灾的扑灭要求。

在本实施方式中，需要说明的是，由于大型量热系统测量的是大尺寸物体的热释放速率，现场发热量大，而测试前无法准确预估物体的最大热释放速率。在测试过程中，若被测物体热释放速率超过安全值，则会引起安全隐患，需要及时扑灭火焰。为了解决该问题，本实施方式中的集烟系统中还设置了喷水灭火系统，在测试过程中，一旦被测物体热释放速率超过安全值，就启动喷水灭火系统及时扑灭火焰。所述喷水灭火系统可采用手动控制方式也可采用自动控制方式，喷水灭火系统所配水箱容量需满足最大喷水速率下0.5h喷水量。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，所述集烟系统还包括：应急排烟系统；所述应急排烟系统包括：应急排烟口、应急排烟管道和应急排烟风机；参见图5，所述应急排烟口30设置在所述移动集烟罩侧方；所述应急排烟管道为耐高温排烟管道，所述应急排烟风机为耐高温风机。

在本实施方式中，需要说明的是，集烟系统不仅配备了喷水灭火系统用于紧急情况下扑灭火灾，还配备了应急排烟系统，当被测物体热释放速率过大，无法满足排烟需求时，启动应急排烟系统，排除多余烟气。其中，所述应急排烟口设置于移动集烟罩侧方，排烟口为圆形，直径与烟气传输管道内径一致；应急排烟管道采用耐高温材料制成，应急排烟风机采用耐高温风机，流量与排烟系统所配备风机流量一致。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，参见图7，所述称重系统包括：称重系统显示计算机18、不锈钢称重平台19、压力传感器20和陶瓷材料保护层21。所述称重系统的称重范围需满足被测物体最大重量，可连续测量记录，称重平台采用不锈钢材料，不锈钢称重平台面积不小于被测物体尺寸，平台上覆盖有陶瓷材料保护层，四角布置4个压力传感器，系统的测量精度为±1kg。称重系统数据采集频率需与大型量热系统测量管段等其他数据采集频率一致。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，所述固定集烟罩为圆形的集烟罩；

所述固定集烟罩的内径满足条件：D≥12×[Q_max/20000]^0.4，其中，D为所述固定集烟罩内径，Q_max为大型量热系统的设计量程；

所述固定集烟罩的安装高度满足条件：H≥12×[Q_max/20000]^0.4，其中，H为固定集烟罩下沿高度，Q_max为大型量热系统的设计量程。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，参见图8，所述大型量热系统还包括：冷却系统；参见图9，所述冷却系统包括：冷却套管5、冷却塔和循环水池(冷却塔和循环水池由图9中的9共同表示)；

所述冷却套管5位于所述测量管段4的下游，所述冷却套管5的内径与烟气传输管道3外径一致，所述冷却套管5的长度不小于冷却套管5内径五倍的长度；

所述冷却套管5由所述冷却塔和所述循环水池供水，所述冷却套管5通过管道与所述冷却塔和所述循环水池连接。

在本实施方式中，冷却套管位于所述测量管段4的下游，套管内径与烟气传输管道(或者排烟管道)外径一致，外径为内径的1.1-1.2倍，套管长需满足冷却需要，一般为冷却套管内径的五倍。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，参见图8，所述大型量热系统还包括：排烟系统和除尘系统；参见图9，所述排烟系统包括排烟管道7、第一风机(位于风机房一8内)和第二风机(位于风机房二11内)；

所述排烟管道7与所述烟气传输管道3连接，所述排烟管道7的材质与所述烟气传输管道3的材质可以相同，所述排烟管道7的内径满足条件：D_p＞3×[Q_max/20000]^0.5，其中，D_p为排烟管道内径，排烟管道内径的烟气传输管道内径相同；Q_max为大型量热系统的设计量程；

所述第一风机位于所述冷却套管的下游，所述第二风机位于除尘系统的下游；其中，所述除尘系统位于第一风机的下游；

第一风机和第二风机的风量满足条件：L＞150×[Q_max/20000]，其中，L为第一风机和第二风机的风量，Q_max为大型量热系统的设计量程。

在本实施方式中，需要说明的是，目前大型量热系统通常只配备一台大型风机，用于抽排热烟气。但是随着被测物体热释放速率的增大，风机流量也越来越大，存在一台风机无法满足排烟需求的情况，也存在可靠性较低的问题。为解决该问题，在本实施方式中，配套两台大型风机，其中一台位于冷却管段和大型除尘器之间，另一台位于大型除尘器与吸收塔之间，两台风机协同作用，相对于传统使用一台风机的方式，流量更大，流场更稳定，可靠性更高。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，参见图9，所述除尘系统包括大型除尘器10和吸收塔12；所述大型除尘器10的最大流量和所述吸收塔12的最大流量与所述第二风机的流量匹配。由图9可知，第一风机位于冷却套管5和大型除尘器10之间，第二风机位于大型除尘器10与吸收塔12之间。

综上可知，本实施例提供的大型量热系统至少具有如下优势：

(1)本实施例中的集烟系统不仅配备了大尺度固定集烟罩，还配备了可改变高度、位置和尺寸的移动集烟罩，同时配备了升降平台，被测物体与集烟罩之间的距离和相对尺寸可根据实际需求调整，满足各类被测物体热释放速率测量的需要。

(2)本实施例中的集烟系统不仅配备了喷水灭火系统用于紧急情况下扑灭火灾，还配备了应急排烟系统，当被测物体热释放速率过大，两台排烟风机无法正常工作时，启动应急排烟系统，排除多余烟气。

(3)本实施例提供的大型量热系统配套两台大型风机，其中一台位于冷却管段和大型除尘器之间，另一台位于大型除尘器与吸收塔之间。两台风机协同作用，相对于传统只设置一台风机的方式，流量更大，流场更稳定，可靠性更高。

(4)相对于小型量热系统，本实施例提供的大型量热系统配套有集烟系统、排烟系统、测量系统、冷却系统、除尘系统等，不仅能够满足热释放速率测量要求，还能够满足烟气冷却和除尘要求。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，所述测量系统包括均流板、测量管段4、气体分析系统和数据采集分析系统；其中，所述气体分析系统和所述数据采集分析系统位于所述控制室6内；

所述均流板安装于所述烟气传输管道3内，且与所述固定集烟罩1的距离为2.0D_c～2.5D_c，D_c为烟气传输管道3的内径，所述均流板用于将所述烟气传输管道内的气流进行均匀分配；

所述测量管段4的内径与所述烟气传输管道3的内径一致，所述测量管段包括流量计、热电偶、双向压差测量系统、线性气体采集管、烟气过滤器、冷凝处理器、两级干燥柱和抽气泵等；

所述气体分析系统包括若干预设指定气体的分析系统；

所述数据采集分析系统，用于收集各种用于计算热释放速率的参数，并用于计算火焰增长速率指数和烟增长速率指数；

所述数据采集分析系统，还用于处理各种用于计算热释放速率的参数，并利用计算处理软件储存记录、计算与热释放量和烟密度有关的数据。

在本实施方式中，所述气体分析系统可以包括氧气分析系统、二氧化碳(CO₂)分析系统、一氧化碳(CO)分析系统等气体分析系统。所述数据采集分析系统包括采集系统和分析系统，所述采集系统可以收集和处理各种用于计算热释放速率的参数，并可以计算火焰增长速率指数和烟增长速率指数。所述分析系统可以收集和处理各种用于计算热释放速率的参数或曲线，包括排烟管道的质量流量-时间曲线、总热释放率-间曲线，氧气浓度-时间曲线，二氧化碳浓度-时间曲线，一氧化碳浓度-时间曲线，烟气浓度-时间曲线，平台称重系统的质量变化-时间曲线等，并可以利用计算处理软件储存记录、计算与热释放量和烟密度有关的数据等。

相应地，所述步骤104在获取燃烧信息时，可以利用所述测量系统获取管段内流量、烟气温度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、火焰增长速率指数、烟增长速率指数、热释放量和热释放速率等燃烧信息。此外，需要说明的是，在测量热释放速率时扣除所述点火器的火源功率。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，所述大型量热系统还包括：冷却系统、排烟系统和除尘系统；所述集烟系统还包括：喷水灭火系统和应急排烟系统；

相应地，在所述步骤103之前，还包括：

步骤103’：检查所述喷水灭火系统和所述应急排烟系统是否正常；依次开启测量系统、冷却系统、排烟系统和除尘系统，将所述测量系统、冷却系统、排烟系统和除尘系统预热预设时间段。

在本实施方式中，需要说明的是，由于大型量热系统测量的是大尺寸物体的热释放速率，现场发热量大，而测试前无法准确预估物体的最大热释放速率。在测试过程中，若被测物体热释放速率超过安全值，则会引起安全隐患，需要及时扑灭火焰。为了解决该问题，本实施方式中集烟系统还设置了喷水灭火系统，在试验过程中，一旦被测物体热释放速率超过安全值，就启动喷水灭火系统及时扑灭火焰。所述喷水灭火系统可采用手动控制方式也可采用自动控制方式，喷水灭火系统所配水箱容量需满足最大喷水速率下0.5h喷水量。此外，在本实施方式中，需要说明的是，集烟系统不仅配备了喷水灭火系统用于紧急情况下扑灭火灾，还配备了应急排烟系统，当被测物体热释放速率过大，无法满足排烟需求时，启动应急排烟系统，排除多余烟气。此外，本实施例提供的大型量热系统还设置了冷却系统、排烟系统和除尘系统，因此不仅能够满足热释放速率测量要求，还能够满足烟气冷却、排烟和除尘要求。

需要说明的是，在试验开始前最好对各系统进行检查和预热，以保证各系统在试验过程中能够正常工作。例如，在试验开始前，应先测试应急排烟系统、喷水灭火系统功能是否正常，同时需要依次开启两台排烟系统、冷却系统、除尘系统和测量系统进行预热，预热时间不小于预设时间段如10分钟。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，所述方法还包括：

步骤105：当被测物体热释放速率超过所述大型量热系统的设计量程或者发生其他预设紧急情况时，启动所述喷水灭火系统；

当所述排烟系统无法满足烟气排烟需求时，启动所述应急排烟系统。

在本步骤中，在量热试验过程中，一旦被测物体热释放速率超过安全值(所述大型量热系统的设计量程)或者发生其他预设紧急情况(如点火器失效导致无法点灭等突发状况)时，就启动喷水灭火系统及时扑灭火焰。此外，当被测物体热释放速率过大，无法满足排烟需求时，启动应急排烟系统，排除多余烟气。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，所述集烟系统还包括称重系统，所述称重系统用于称量所述被测物体在燃烧开始和燃烧过程中的重量损失；

相应地，所述步骤103包括：

点火器点火前需同步所述称重系统和所述测量系统的时间，保证时间同步；点火器点火后，记录点火时间；点火后达到预设时间时，关闭点火器。

在本实施方式中，需要说明的是，所述称重系统需要称量被测物体燃烧前的重量以及在燃烧过程中的重量损失，因此，点火器点火前需同步所述称重系统和所述测量系统的时间，保证时间同步。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，所述方法还包括：

步骤106：当根据所述测量系统获知被测物体的热释放速率下降到预设值，或者所需预设测量参数采集完毕后，启动所述喷水灭火系统进行灭火；灭火后，当烟气传输管道内的温度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、颗粒物浓度均降低到对应的预设值以下后，关闭所述测量系统、冷却系统、排烟系统和除尘系统。

参见图10所示的量热方法的流程图可知，所述量热方法包括：首先预估被测物体的最高热释放速率，然后进行被测物体和点火器的安装，接着相应冷却除尘等系统的检查和预热，在确认没有问题后，控制点火器点火，然后进行燃烧测量参数的获取和处理，当中间过程发生应急情况时，采取应急处理措施，在燃烧试验结束后，关闭整个系统。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于大型量热系统的量热方法，其特征在于，所述大型量热系统包括：集烟系统和测量系统；

所述集烟系统包括：点火器、称重系统、升降平台、固定集烟罩、移动集烟系统和烟气传输管道；

所述点火器用于点燃被测物体；

所述称重系统位于所述升降平台的上方，用于承载被测物体且测量被测物体的重量；

所述升降平台位于所述固定集烟罩的下方，用于控制被测物体的升降；

所述移动集烟系统与所述固定集烟罩相连通，所述移动集烟系统为可移动、升降和尺寸调整的集烟系统；

所述烟气传输管道与所述固定集烟罩连通，用于传输所述被测物体燃烧释放的烟气；

所述测量系统设置在所述烟气传输管道中，用于测量被测物体的燃烧信息；

相应地，所述量热方法包括：

S1、预估被测物体的最高热释放速率；

S2、根据所述被测物体的最高热释放速率和所述被测物体的尺寸大小调整所述升降平台以及所述移动集烟系统，以及根据所述被测物体的最高热释放速率设置点火器功率；

S3、点火器点火和关火控制；

S4、利用所述测量系统获取相关燃烧信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述大型量热系统还包括：冷却系统、排烟系统和除尘系统；所述集烟系统还包括：喷水灭火系统和应急排烟系统；

相应地，在所述S3之前，还包括：

S3’、检查所述喷水灭火系统和所述应急排烟系统是否正常；依次开启测量系统、冷却系统、排烟系统和除尘系统，将所述测量系统、冷却系统、排烟系统和除尘系统预热预设时间段。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

S5、当被测物体热释放速率超过所述大型量热系统的设计量程或者发生其他预设紧急情况时，启动所述喷水灭火系统；

当所述排烟系统无法满足烟气排烟需求时，启动所述应急排烟系统。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述集烟系统还包括称重系统，所述称重系统用于称量所述被测物体在燃烧开始和燃烧过程中的重量损失；

相应地，所述S3包括：

点火器点火前需同步所述称重系统和所述测量系统的时间，保证时间同步；点火器点火后，记录点火时间；点火后达到预设时间时，关闭点火器。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量系统包括均流板、测量管段、气体分析系统和数据采集分析系统；

所述均流板安装于所述烟气传输管道内，且与所述固定集烟罩的距离为2.0D_c～2.5D_c，D_c为烟气传输管道内径，所述均流板用于将所述烟气传输管道内的气流进行均匀分配；

所述测量管段的内径与所述烟气传输管道的内径一致，所述测量管段包括流量计、热电偶、双向压差测量系统、线性气体采集管、烟气过滤器、冷凝处理器、两级干燥柱和抽气泵；

所述气体分析系统包括若干预设指定气体的分析系统；

所述数据采集分析系统，用于收集各种用于计算热释放速率的参数，并用于计算火焰增长速率指数和烟增长速率指数；

所述数据采集分析系统，还用于处理各种用于计算热释放速率的参数，并利用计算处理软件储存记录、计算与热释放量和烟密度有关的数据；

相应地，所述S4包括：

利用所述测量系统获取管段内流量、烟气温度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、火焰增长速率指数、烟增长速率指数、热释放量和热释放速率。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在测量热释放速率时扣除所述点火器的火源功率。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当根据所述测量系统获知被测物体的热释放速率下降到预设值，或者所需预设测量参数采集完毕后，启动所述喷水灭火系统进行灭火；灭火后，当烟气传输管道内的温度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、颗粒物浓度均降低到对应的预设值以下后，关闭所述测量系统、冷却系统、排烟系统和除尘系统。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述移动集烟系统包括：移动集烟罩、移动集烟罩下摆、移动集烟罩支撑杆、移动集烟罩自动液压升降柱、移动集烟罩滑轮和滑轨；

所述移动集烟罩和移动集烟罩下摆由所述移动集烟罩支撑杆支撑，所述移动集烟罩支撑杆的下方安装有所述移动集烟罩自动液压升降柱，所述移动集烟罩自动液压升降柱的底部安装有所述移动集烟罩滑轮；所述移动集烟罩下方地面预埋有所述滑轨，所述滑轮在所述滑轨内移动。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述应急排烟系统包括：应急排烟口、应急排烟管道和应急排烟风机；所述应急排烟口设置在所述移动集烟罩侧方；所述应急排烟管道为耐高温排烟管道，所述应急排烟风机为耐高温风机。

10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述冷却系统包括：冷却套管、冷却塔和循环水池；所述冷却套管位于所述测量管段的下游，所述冷却套管的内径与烟气传输管道外径一致，所述冷却套管的长度不小于冷却套管内径5倍的长度；所述冷却套管由所述冷却塔和所述循环水池供水，所述冷却套管通过管道与所述冷却塔和所述循环水池连接；

其中，所述排烟系统包括排烟管道、第一风机和第二风机；

所述排烟管道与所述烟气传输管道连接，所述排烟管道内径满足条件：D_p＞3×[Q_max/20000]^0.5，其中，D_p为排烟管道内径，排烟管道内径的烟气传输管道内径相同；Q_max为大型量热系统的设计量程；

所述第一风机位于所述冷却套管的下游，所述第二风机位于除尘系统的下游；其中，所述除尘系统位于所述第一风机的下游；

第一风机和第二风机的风量满足条件：L＞150×[Q_max/20000]，其中，L为第一风机和第二风机的风量，Q_max为大型量热系统的设计量程；

其中，所述除尘系统包括除尘器和吸收塔；所述除尘器的最大流量和所述吸收塔的最大流量与所述第二风机的流量匹配。