CN109959753A - 一种加快处理溢油的燃烧试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加快处理溢油的燃烧试验装置，包括：水池；油盘，位于所述水池上，用于放置待燃烧燃油；多个油槽，分布于所述水池四周，用于形成火墙，所述多个油槽为可移动分布；供油箱，与所述多个油槽相连，用于向所述油槽进行提供燃油。应用本发明实施例，通过移动油槽可以改变火墙之间的空隙以及与中间油盘的距离，控制其他变量，改变空隙大小和距离，观察内部油盘内的火的燃烧情况来获得一个最优的空隙大小和距离值，通过等比例可扩展到海面溢油的处理，实现海上燃油燃烧的加快处理。

Description

一种加快处理溢油的燃烧试验装置

技术领域

本发明涉及油品燃烧试验技术领域，尤其涉及一种加快处理溢油的燃烧试验装置。

背景技术

随着世界经济的发展，石油的重要性不言而喻，随之而来的海洋石油泄露事件也越来越频发。如何更加快速、便捷的处理这些溢油，使之对海洋环境及生态系统的污染最小，成为各国政府及科学界关注的重点，燃烧实验也成为世界各大实验室的焦点，目前的实验室针对油品的燃烧实验平台主要侧重研究不同种类油品燃烧产生的物理、化学现象。对于如何加快油品的燃烧这一方面研究甚少，在当前的全国油品燃烧实验室中，基本都是研究不同种类油品燃烧的现象以及如何处理海面上的泄露的石油，论证其实用性。但是对于如何加快海面上泄露石油的处理速度，减少其对海洋生态系统的污染方面的研究甚少。目前处理海上溢油较为实用的方法主要分为三种：物理方法、化学方法、生物方法。就地燃烧法就是物理方法中的一种。实际上，石油在泄露后如不能及时处理，会与海水产生乳化作用，加大处理难度的同时更加增加了对海洋的污染，因此，在石油泄露的第一时间使用机械回收的方法尽可能的收集可收集的石油，之后采用就地燃烧法燃烧剩下的石油，最后用添加化学剂和生物降解的方法处理余下的石油，可做到对海洋的污染最小。其中就地燃烧时如能做到加快燃烧速率，有望把污染降到最低。

现有的油品燃烧实验平台装置主要有：

在水池中直接放一个油盘，利用环境风模拟系统来模拟海面燃烧环境，直接进行燃烧实验。这种平台可以用于模拟海上溢油的燃烧，但是这种燃烧方式燃烧效率低，燃烧速度慢，会产生大量不完全燃烧的有毒有害物质。

在一个四面用固定的防火玻璃连接而成，中间放上油盘，通过送风系统进行气流的交流的实验平台中进行燃烧实验。这种方法和在燃烧池中类似，四面的防火玻璃组成了一个相对比较封闭的环境，只靠一个通风口进空气，外面的气流和燃烧池内气流的交换会在一定程度上受阻，不仅燃烧速度慢，而且会影响燃烧的进程，只能用于观察油燃烧的现象，不能加快燃烧速率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加快处理溢油的燃烧试验装置，旨在解决现有实验平台对与加快燃烧速率方面研究的不足，通过移动油槽可以改变火墙之间的空隙以及与中间油盘的距离，控制其他变量，改变空隙大小和距离，观察内部油盘内的火的燃烧情况来获得一个最优的空隙大小和距离值，通过等比例可扩展到海面溢油的处理，实现海上燃油燃烧的加快处理。

为了实现上述目的，本发明提供一种加快处理溢油的燃烧试验装置，包括：水池；

油盘，位于所述水池上，用于放置待燃烧燃油；

多个油槽，分布于所述水池四周，用于形成火墙，所述多个油槽为可移动分布；

供油箱，与所述多个油槽相连，用于向所述油槽进行提供燃油。

优选的，所述供油箱包括：输送管、设置于所述输送管内部的轻质杆、第一浮球、第二浮球、活动部；

所述活动部，设置于所述供油箱的侧壁上，且所述第一浮球设置于所述活动部内壁上，所述内壁朝向所述供油箱，所述轻质杆的一端贯穿所述内壁与所述第一浮球相连，所述轻质杆的另一端与所述第二浮球相连；所述第二浮球置于所述输送管底部平面的燃油输送通道上。

一种实现方式中，所述供油箱与所述油槽的数量相同，且均为可移动装置，所述输送管的截面为三角形。

优选的，所述油盘的直径为10cm、高12cm，且设置最小刻度值1mm，所述水池的边长为80cm，高为12cm，所述多个油槽的数量为四个，且每一个油槽的尺寸为：长为130cm，宽为5cm，高为5cm。

优选的，与所述油槽相连接的输送管中部设置有防火膜。

一种实现方式中，所述活动部为凸板，且所述供油箱中燃油的液面高于与第一浮球连接的凸板顶端。

一种实现方式中，所述装置还包括：热电偶，悬挂在中心油盘上，用以测量油盘内火焰温度分布。

一种实现方式中，所述装置还包括，图像采集装置、处理装置；

所述图像采集装置，固定于支架上，用于获得所述油盘上油量信息；

处理装置，用于获取所述油量信息、所述火焰温度分布，并基于所述油量信息和燃油燃烧的时间信息，获得燃烧时间和燃油燃变化量曲线图。

应用本发明实施例提供的加快处理溢油的燃烧试验装置，具备的有益效果如下：

(1)设置油槽是可以移动的结构，通过移动油槽可以改变火墙之间的空隙以及与中间油盘的距离，控制其他变量，改变空隙大小和距离，观察内部油盘内的火的燃烧情况来获得一个最优的空隙大小和距离值，通过等比例可扩展到海面溢油的处理，实现海上燃油燃烧的加快处理。

(2)通过油槽上燃烧的燃油形成火墙隔绝空气的性能较好，在火墙燃烧时可改变周围大气环境中涡旋的转动，从而易形成一种火旋风，大大加快燃烧速率，而普通的防火玻璃围成的实验平台仅仅只能起到隔绝内外空气交换以及安全保护的作用，少了这种涡旋加成。

附图说明

图1是本发明实施例加快处理溢油的燃烧试验装置的一种结构示意图。

图2是本发明实施例加快处理溢油的燃烧试验装置的另一种结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1-2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1本发明提供一种加快处理溢油的燃烧试验装置，包括：水池1；油盘2，位于所述水池1上，用于放置待燃烧燃油；多个油槽3，分布于所述水池1四周，用于形成火墙，所述多个油槽3为可移动分布；供油箱4，与所述多个油槽3相连，用于向所述油槽3进行提供燃油。

可以理解的是，如图1所示，本发明实施例中，设置水池1是规则的立方体结构，在其四个侧面上分别设置有油槽3，以及与每一个油槽3对应的供油箱4。

在具体实施中，利用手动点火装置点燃中心油盘2内垫水油。如果先点燃四面油槽3内的柴油会先消耗中心的空气，不仅给油盘2中的油点燃方式上带来困难，还会造成难以点燃的现象。

四面的油槽3利用连通器原理，通过与供油箱4连接，保持油槽3内的油量不变，从而保证油槽所形成的火墙对中心油盘2的影响稳定。

具体的，所述供油箱4包括：输送管5、设置于所述输送管5内部的轻质杆8、第一浮球6、第二浮球7、活动部10；所述活动部10，设置于所述供油箱4的侧壁上如图2，且所述第一浮球6设置于所述活动部10内壁上，所述内壁朝向所述供油箱4，所述轻质杆8的一端贯穿所述内壁与所述第一浮球6相连，所述轻质杆8的另一端与所述第二浮球7相连；所述第二浮球7置于所述输送管5底部平面的燃油输送通道上。

需要说明的是，第一浮球6、第二浮球7用轻质杆8连接，输送管5底部平面的燃油输送通道所在的油面下降时，输送管5内的第二浮球7位置下降，带动上面的第一浮球6上升，带动活动部10向外转动，从而使得油箱4里的燃油从活动部所对应的缺口进行流出。

优选的，所述供油箱4与所述油槽3的数量相同，且均为可移动装置，所述输送管5的截面为三角形。通过输送管5的截面为三角形设置，提高供油箱4整体的稳定性，且将第一浮球、第二浮球和轻质杆设置于三角形对应的内部空间，在提高燃油获取便利的同时，能够进一步提高整个燃油箱的防火安全性。

可以理解的是，油槽3可以移动，通过移动油槽3可以改变火墙之间的空隙以及与中间油盘2的距离，控制其他变量，改变空隙大小和距离，观察内部油盘2内的火的燃烧情况来获得一个最优的空隙大小和距离值。通过等比例可扩展到海面溢油的处理。

以及，通过周边设置的多个油槽所形成的火墙隔绝空气的性能较好，在火墙燃烧时可改变周围大气环境中涡旋的转动，从而易形成一种火旋风，大大加快燃烧速率。而普通的防火玻璃围成的实验平台仅仅只能起到隔绝内外空气交换以及安全保护的作用，少了这种涡旋加成。

一种实现方式中，所述油盘2的直径为10cm、高12cm，且设置最小刻度值1mm，所述水池1的边长为80cm，高为12cm，所述多个油槽3的数量为四个，且每一个油槽3的尺寸为：长为130cm，宽为5cm，高为5cm。

具体实现方式中，在油盘2中装入50mm高度海水和50mm高度实验用油，再用点火装置点燃油盘2内的燃油，四面的长方形油槽3中装入4cm深的燃油，利用油槽3中柴油燃烧产生的火焰隔绝附近空气与四面的内部环境之间的空气流动。在油槽3与油盘2内燃料燃烧初始，四面火墙中间部分压强与外界相差不多，油盘2内燃烧相对正常。之后，中间压强慢慢下降，就形成了一个火墙外部的空气环境与四面火墙之间的一个压力差。外部空气就会顺着四面墙之间的裂缝向墙内流动，再从上部流出。对内部的油盘2火形成一个切向的剪力，容易引发一个火旋风现象。

由于石油燃烧需要有空气的助燃，在一定的范围内，空气流动速度越快，燃烧速率越快，燃烧也越充分。因此，用四面火墙隔绝内外空气，再使得气流由四面墙之间的空隙在压强的作用下流入到一个相对有限的范围内，可以大大加强四面墙结构内部的空气流速，再加上空气是沿着油盘2的切向进入，会产生一个顺序的切向气流，因此，在对流速度足够大时，可能会产生火旋风现象，加快燃烧速率。

一种实现方式中，与所述油槽3相连接的输送管5中部设置有防火膜9。通过与油槽3相连的燃油输送管5中间用一层防火膜9隔开，输送管5做成一个截面三角型，目的防止燃烧火星溅入。

一种实现方式中，所述活动部10为凸板，且所述供油箱4中燃油的液面高于与第一浮球6连接的凸板顶端。第一浮球6、第二浮球7用轻质杆8连接，当油面下降时，输送管5内的第二浮球7位置下降，带动上面的第一浮球6上升，带动凸板向外转动，油流出。由于燃烧所需的时间不长，因此所需油量有限，所以，油桶中的油的液面稍微高出与第一浮球6连接的凸板顶端位置即可。

优选的，所述装置还包括：热电偶，悬挂在中心油盘2上，用以测量油盘2内火焰温度分布，利用支架将热电偶悬挂在中心油盘2上。通过获取局部的问题，来比较各个区域的燃烧情况。

一种具体的实现方式中，本发明实施例的装置还包括，图像采集装置、处理装置；所述图像采集装置，固定于支架上，用于获得所述油盘2上油量信息；处理装置，用于获取所述油量信息、所述火焰温度分布，并基于所述油量信息和燃油燃烧的时间信息，获得燃烧时间和燃油燃变化量曲线图。

本发明实施例中，处理装置通过接收图像采集装置获得的图像，通过连续若干个图像中燃油量的变化，获得液面读数的变化，根据液面读数和对应的时间获得折线图。折线的切线斜率越大，说明燃烧速率越快，从而可以在油槽变移动的过程中寻找出一个最佳的位置。

本发明的具体实现方式中，用CCD摄像机观察油面在油盘中对应的刻度，刻度对应油盘中海水和油量的总高度，以时间为横轴、以海水和油量总高度为纵坐标。得到一条油盘内油和水的剩余量随时间变化的斜率为负的关系折线，折线的切线斜率绝对值越大，说明燃烧速率越快，通过控制变量，控制其他初始条件不变，只移动四个油槽的位置，改变他们之间的位置关系，寻找出一个最佳的位置使得在整个燃烧过程中油面的下降速度最快，即折线的平均斜率最大(平均斜率可以由每一段测得的斜率取平均值算得)。因为油与水之间会发生乳化作用，因此使油尽可能快的燃烧会极大减少对海水的污染。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种加快处理溢油的燃烧试验装置，其特征在于，包括：

水池(1)；

油盘(2)，位于所述水池(1)上，用于放置待燃烧燃油；

多个油槽(3)，分布于所述水池(1)四周，用于形成火墙，所述多个油槽(3)为可移动分布；

供油箱(4)，与所述多个油槽(3)相连，用于向所述油槽(3)进行提供燃油。

2.根据权利要求1所述的一种加快处理溢油的燃烧试验装置，其特征在于，所述供油箱(4)包括：输送管(5)、设置于所述输送管(5)内部的轻质杆(8)、第一浮球(6)、第二浮球(7)、活动部(10)；

所述活动部(10)，设置于所述供油箱(4)的侧壁上，且所述第一浮球(6)设置于所述活动部(10)内壁上，所述内壁朝向所述供油箱(4)，所述轻质杆(8)的一端贯穿所述内壁与所述第一浮球(6)相连，所述轻质杆(8)的另一端与所述第二浮球(7)相连；所述第二浮球(7)置于所述输送管(5)底部平面的燃油输送通道上。

3.根据权利要求1所述的一种加快处理溢油的燃烧试验装置，其特征在于，所述供油箱(4)与所述油槽(3)的数量相同，且均为可移动装置，所述输送管(5)的截面为三角形。

4.根据权利要求2所述的一种加快处理溢油的燃烧试验装置，其特征在于，所述油盘(2)的直径为10cm、高12cm，且设置最小刻度值1mm，所述水池(1)的边长为80cm，高为12cm，所述多个油槽(3)的数量为四个，且每一个油槽(3)的尺寸为：长为130cm，宽为5cm，高为5cm。

5.根据权利要求2所述的一种加快处理溢油的燃烧试验装置，其特征在于，与所述油槽(3)相连接的输送管(5)的中部设置有防火膜(9)。

6.根据权利要求2所述的一种加快处理溢油的燃烧试验装置，其特征在于，所述活动部(10)为凸板，且所述供油箱(4)中燃油的液面高于与第一浮球(6)连接的凸板顶端。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种加快处理溢油的燃烧试验装置，其特征在于，所述装置还包括：热电偶，悬挂在中心油盘(2)上，用以测量油盘(2)内火焰温度分布。

8.根据权利要求7所述的一种加快处理溢油的燃烧试验装置，其特征在于，还包括：图像采集装置、处理装置；

所述图像采集装置，固定于支架上，用于获得所述油盘(2)上油量信息；处理装置，用于获取所述油量信息、所述火焰温度分布，并基于所述油量信息和燃油燃烧的时间信息，获得燃烧时间和燃油燃变化量曲线图。