CN110389193B - 模拟稳定助燃剂燃烧环境装置之二 - Google Patents

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Abstract

模拟稳定助燃剂燃烧环境装置之二，其使用液体燃料作为能源模拟助燃剂燃烧；其首先利用加热装置(1)加热液体燃料使其气化挥发，通过保温集气罐(2)存储气态燃料，通过二次加热装置(3)得到稳定燃烧的火焰。本发明技术效果优良，具有极好的发展前景，其具有可预期的较为巨大的经济价值和社会价值。

Description

模拟稳定助燃剂燃烧环境装置之二
技术领域
本发明涉及刑事技术与材料科学，特别提供了一种模拟稳定助燃剂燃烧环境装置。
背景技术
现有技术中，纵火是刑事犯罪分子常用的一种作案手段，也是发生火灾的原因之一。纵火案件大多隐匿在普通火灾之中，只有通过勘查火灾现场和调查起火原因才能确定火场性质。但纵火案件的现场复杂，不仅受到火势的破坏，在灭火时也会受到水的冲泡，进入火场人员的破坏，提取的样品与纯品相差很大。而且火场大部分助燃剂易挥发，特别是轻质矿物油在火场残留很少，给火场可燃液体残留物中助燃剂的检验与认定带来了困难。
对于火场物证的鉴定，目前国内外采用的主要方法是从火场残留物中检测是否存在未燃烧或过火程度较轻的易燃液体。并以此为基础，采用多种分析手段进行分析。但是，该鉴定方法的使用前提是火灾扑救及时、火场燃烧不严重，而且要求所提取的样品要非常纯净，不能受到污染，否则不容易检测出火场中残存的易燃液体成分。然而火灾现场常常会受到氧化、燃烧、水泡及灭火人员的破坏，所提取的样品往往会受到污染。并且火场中大部分助燃剂易挥发，特别是轻质矿物油，在火场高温的环境中，很难找到。通过对火场可燃液体残留物的检测来判断火场中是否存在助燃剂的传统方法，在检验与鉴定的过程中常常会遇到很多困难。
发明人研究团队发现，作为在建筑领域应用广泛的金属材料，一般不可燃，但在火灾环境中，金属材料与周围环境燃烧气氛相互作用发生化学反应。因此可以通过模拟不同的助燃剂燃烧环境来氧化不同的金属材料，以期确定不同种类助燃剂的氧化气氛和金属氧化之后的表面氧化形态之间的关系，目前，用来模拟助燃剂燃烧环境的设备只有气化炉最接近，但是目前的气化炉存在燃烧温度不稳定的问题，无法提供长时间稳定的氧化条件。因此为达到稳定燃烧的目的，人们迫切希望获得一种模拟稳定助燃剂燃烧环境装置。以便在申请号为****的中国专利申请文件所代表的相关技术基础上，进一步展开相关研究工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术效果优良的模拟稳定助燃剂燃烧环境装置之二。
本发明提供了一种模拟稳定助燃剂燃烧环境装置，其使用液体燃料作为能源模拟助
燃剂燃烧；其特征在于：其首先利用加热装置1即电加热线圈加热液体燃料使其气化挥发，通过保温集气罐2存储一定量的气态燃料，达到一定的气压后通过球形燃烧室3和稳压阀使燃料喷出量保持稳定，然后点燃，得到稳定燃烧的火焰。
本发明所述模拟稳定助燃剂燃烧环境装置之二中，加热装置1中的核心设备优选为电加热线圈11。
所述模拟稳定助燃剂燃烧环境装置之二还满足下述要求之一或其组合：
所述模拟稳定助燃剂燃烧环境装置之二中还设置有液体燃料供应源4，其布置在加热装置1上游；其具体为燃料存储箱；其通过连接管路连通着加热装置1；
加热装置1中还设置有测温元件A 12、液面传感器13、控制器14；其中：电加热线圈11布置在连通液体燃料供应源4的一次加热管路15外部；测温元件A 12、液面传感器13均布置在一次加热管路15内部；液面传感器13布置在一次加热管路15出口处的管路处；
在一次加热管路15下游连通保温集气罐2的管路中还设置有止回阀B61、泵21；其中：泵21布置在止回阀B61的上游；
在一次加热管路15上游连通液体燃料供应源4的管路上还设置有止回阀C62；止回阀C62的上游还设置有总阀开关7；
球形燃烧室3内部连通上游保温集气罐2的管路上还设置有电子打火装置34；连通上游保温集气罐2的球形燃烧室3内部管路末端布置有多孔球形预混室32；球形燃烧室3内还设置有测温元件B 31、活动样品挂架8、活动标尺37；其中：测温元件B 31靠近活动样品挂架8布置；活动标尺37在球形燃烧室3内部空腔中远离活动样品挂架8布置；
在模拟稳定助燃剂燃烧环境装置之二中还设置有连通多孔球形预混室32的空气导管36，在空气导管36上位于球形燃烧室3外部的近端处还设置有稳压单元33、抽气泵35；其中：抽气泵35位于更靠近空气导管36外端出口处；
球形燃烧室3内部空腔还连通着废气软管38；废气软管38的下游出口端连通着后续设备或者大气；
球形燃烧室3整体都布置在水面以下；其通过支架A39辅助固定。
加热装置1的构成如下：电加热线圈11、测温元件A 12、控制器14、油浴容器16、支架B17、盛装液体助燃剂的容器18；其中：盛装液体助燃剂的容器18固定布置在支架B17上并使得盛装液体助燃剂的容器18能悬空布置在油浴容器16的内部空间中且不直接接触油浴容器16；
电加热线圈11布置在盛装液体助燃剂的容器18外部；电加热线圈11和盛装液体助燃剂的容器18都布置在油浴容器16中的油浴油里；测温元件A 12布置在油浴容器16中盛装液体助燃剂的容器18外部的油浴油中；控制器14布置在油浴容器16外部，控制器14连接着测温元件A 12；
盛装液体助燃剂的容器18的内腔连通着管路，下游和上游的管路上分别设置有止回阀B61、止回阀C62。
靠近燃料喷出口321处还布置有可燃物添加配件，其构成如下：可燃物喷嘴323、可燃物供应存储箱324；其中：可燃物喷嘴323后部直接连通可燃物供应存储箱324或者通过管路连通可燃物供应存储箱324；可燃物喷嘴323的喷口对应着燃料喷出口321的燃料喷出通道，二者轴线之间夹角为5~45°。
本发明中其他要交代的技术内容说明如下：
液体燃料供应源4具体可以是燃料存储箱：用于存储常见的液体燃料，如无水乙醇，汽油，丙酮等等；
总阀开关7：用于控制液体燃料的流速；
各处止回阀：用于防止气化后的气体回流；限制只能单向流动；同时防止空气回流，该设备设置多个止回阀的目的就是保证气体流向单向性；
电加热线圈11：在电加热线圈11的头尾处各设置一个测温元件A 12，具体是热电偶，根据不同燃料气化程度的不同，结合热电偶的读数，可以控制电加热线圈的加热温度；该装置可以总成在一个控制器14里，控制器14具体可以集成为一个控制面板；
保温集气罐2：暂时存储气化了的燃料，工作的时候压强大于大气压强，并且维持稳定；
液面传感器13：防止总阀开关7开的太大，液体进入保温集气罐2前的泵21中；
因为保温集气罐2存储的气化燃料要达到稳定的压力才能稳定放出燃烧，所以会造成保温集气罐2内压强高于大气压，所以需要一个泵21把气化了的燃料压入保温集气罐2；气压表A5：便于观察保温集气罐2内气体燃料气压；
二次加热装置3：根据以往经验，气化炉燃烧不稳定的原因很大一部分就是气化不完全，本设备设置二次加热装置3充分气化在管道中液化的燃料和为气化完全的燃料；
稳压单元33具体是稳压表：稳定输出气体流速；
本发明所述模拟稳定助燃剂燃烧环境装置之二利用火焰在失重状态下的燃烧呈现均匀的球形的特点，该装置模拟了失重环境，其中水下钢球即球形燃烧室3根据实际情况使其重力等于排出水所获得的浮力设置。
气化部分和一类似，空气通过抽气泵35和稳压单元33（具体是稳压阀）抽入球形燃烧室3和气化燃料成比例混合（具体比例根据不同气体燃料的耗氧量的不同而不同），其中空气导管36的远离外部管口端的管段套装在气化燃料导管的内部，目的是为了两者在到达球形燃烧室3球心的时候能够在短时间内充分混合；
空气导管36的作用是为了提供合适量的燃烧所需要的空气，和气体燃料为双层管道结构，如图4。
球形燃烧室3内部设置了活动样品挂架8和测温元件B 31即热电偶来判断样品氧化的温度，可以通过设置的活动标尺37来参考在距离球心多少距离的地方温度大概是多少，以方便设置样品距球心的距离，在球心的两个导管的出口处设置一个多孔球形预混室32是为了更充分的混合两种气体，通过电子打火装置34引燃；通过调节空气和燃料气体送入比，和废气排出速率保持球形燃烧室3内气压为一个大气压；
水下的球形燃烧室3和外部导管均无受力，球形燃烧室3仅仅和支架39有受力，目的就是保证球形燃烧室3受到的浮力和重力相等。
液态燃料经过电加热线圈A11加热挥发（不同燃料根据其沸点不同设置不同温度），进入保温集气罐2；通过气压表A5判断保温集气罐2内气压是否适合稳定燃烧；在最终的燃料喷出燃烧的燃料喷出口321即燃烧嘴之前还设置了一个二次加热装置3；（因为根据以往经验火焰不稳定的原因之一是气化不完全），根据需要进一步气化燃料；以便确保燃烧效果。
本发明中：1、在保温集气罐2之前设置液面传感器13是为了防止液态流量过大；
2、可以根据燃料气化后的密度和空气密度的相对比来设置保温集气罐2的进出口。一
些典型实验例证参见附图5-图26。
本发明技术效果优良，具有极好的发展前景，相对于现有技术中的加热装置而言，
本发明明显有别于各类耗费能源转化为热能工作的其他常规燃烧器（例如各类能源发动机）；其技术目的是模拟有助燃剂存在的火场以便获得稳定的实验分析验证条件，最终为火灾灾后的刑事分析提供技术可行性；其对相关技术提供了一条具有可操作性的新的技术路线，填补了技术空白，其具有可预期的极为巨大的社会效益和经济效益，必将有利于我国的火灾灾后检测与技术分析等相关刑事技术进入一个新的发展阶段。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为实施例1所述模拟稳定助燃剂燃烧环境装置之二的结构示意简图；
图2为实施例2一次加热用的加热装置1的替代方案结构原理示意简图；
图3为实施例2所述二次加热装置3的替代方案结构原理示意简图；
图4为模拟稳定助燃剂燃烧环境装置原理图；
图5为Q235钢在乙醇燃烧环境（气化炉）中的氧化表面的EDS结果（5min）；图6为Q235钢在乙醇燃烧环境（气化炉）中的氧化表面EDS结果（10min）；图7为Q235钢在乙醇燃烧环境（气化炉）中的氧化表面EDS结果（20min）；图8为Q235钢在乙醇燃烧环境（气化炉）中的氧化表面EDS结果（30min）；图9为纯铜在乙醇燃烧环境（气化炉）中的氧化表面的EDS结果（5min）；
图10为纯铜在乙醇燃烧环境（气化炉）中的氧化表面的EDS结果（10min）；图11为纯铜在乙醇燃烧环境（气化炉）中的氧化表面的EDS结果（20min）；图12为纯铜在乙醇燃烧环境（气化炉）中的氧化表面的EDS结果（30min）；图13为气化炉火焰外围同一点位置不同时间多次测量温度曲线（5min）之一；
图14为气化炉火焰外围同一点位置不同时间多次测量温度曲线（10min）之一；
图15为气化炉火焰外围同一点位置不同时间多次测量温度曲线（20min）之一；
图16为气化炉火焰外围同一点位置不同时间多次测量温度曲线（30min）之一；
图17为气化炉火焰外围同一点位置不同时间多次测量温度曲线（5min）之二；
图18为气化炉火焰外围同一点位置不同时间多次测量温度曲线（10min）之二；
图19为气化炉火焰外围同一点位置不同时间多次测量温度曲线（20min）之二；
图20为气化炉火焰外围同一点位置不同时间多次测量温度曲线（30min）之二；
图21为燃烧时气化炉内不同高度处温度分布的数值模拟计算结果（IGCC系统中气化炉的流场模拟及研究，闫媛媛）；
图22为模拟得到的不同燃料流速度的温度场（微型燃烧器内掺氢甲烷燃烧特性的数值模拟，机械工程学报，许艺鸣等）之一（0.4m/s）；
图23为模拟得到的不同燃料流速度的温度场（微型燃烧器内掺氢甲烷燃烧特性的数值模拟，机械工程学报，许艺鸣等）之二（0.5m/s）；
图24为模拟得到的不同燃料流速度的温度场（微型燃烧器内掺氢甲烷燃烧特性的数值模拟，机械工程学报，许艺鸣等）之三（0.6m/s）；
图25为满负荷工况下温度分布图（长焰燃烧器的数值模拟，兰申，工业炉）；
图26为模拟某点温度曲线图。
具体实施方式
附图标记含义及附图辅助说明：加热装置1、保温集气罐2、球形燃烧室3、电加热线圈11、测温元件A 12、液面传感器13、控制器14、一次加热管路15；液体燃料供应源4；止回阀B61、泵21、止回阀C62；总阀开关7；电子打火装置34、多孔球形预混室32、测温元件B 31、活动样品挂架8、活动标尺37；空气导管36、稳压单元33、抽气泵35、废气软管38、支架A39；油浴容器16、支架B17、盛装液体助燃剂的容器18；燃料供应管路320、下游燃料喷出口321、燃料流量控制器322、可动阀门323、控制面板324。
图4中右下角的图为靠近为多孔球形预混室32处的局部放大图（即图4左下部）；
图21-26为控制燃料流速炉内燃料不同距离的温度曲线（边界条件：燃料CH4；进口速度一定80m/s；燃烧容器常压；点燃以后不同高度温度模拟结果如图）；
图25为兰申等模拟的长焰燃烧器在设定燃料流速这后燃烧所产生的温度场，规定燃料入口速度97.4m/s；图26为控制燃料喷出量一定，在离火焰某测点处的模拟温度曲线，可以看出，在点火的瞬间出现了高温，之后便趋于稳定，和之前引文上的工作结果类似。综上所述，在通过稳定燃料的喷入量的情况下，是可以得到基本上温度稳定的燃烧曲线的。
实施例1
一种模拟稳定助燃剂燃烧环境装置，其使用液体燃料作为能源模拟助燃剂燃烧；其首先利用加热装置1即电加热线圈加热液体燃料使其气化挥发，通过保温集气罐2存储一定量的气态燃料，达到一定的气压后通过球形燃烧室3和稳压阀使燃料喷出量保持稳定，然后点燃，得到稳定燃烧的火焰。
加热装置1中的核心设备为电加热线圈11。
所述模拟稳定助燃剂燃烧环境装置还满足下述要求之一或其组合：所述模拟稳定助燃剂燃烧环境装置之二中还设置有液体燃料供应源4，其布置在加热装置1上游；其具体为燃料存储箱；其通过连接管路连通着加热装置1；
加热装置1中还设置有测温元件A 12、液面传感器13、控制器14；其中：电加热线圈11布置在连通液体燃料供应源4的一次加热管路15外部；测温元件A 12、液面传感器13均布置在一次加热管路15内部；液面传感器13布置在一次加热管路15出口处的管路处；
在一次加热管路15下游连通保温集气罐2的管路中还设置有止回阀B61、泵21；其中：泵21布置在止回阀B61的上游；
在一次加热管路15上游连通液体燃料供应源4的管路上还设置有止回阀C62；止回阀C62的上游还设置有总阀开关7；
球形燃烧室3内部连通上游保温集气罐2的管路上还设置有电子打火装置34；连通上游保温集气罐2的球形燃烧室3内部管路末端布置有多孔球形预混室32；球形燃烧室3内还设置有测温元件B 31、活动样品挂架8、活动标尺37；其中：测温元件B 31靠近活动样品挂架8布置；活动标尺37在球形燃烧室3内部空腔中远离活动样品挂架8布置；
在模拟稳定助燃剂燃烧环境装置之二中还设置有连通多孔球形预混室32的空气导管36，在空气导管36上位于球形燃烧室3外部的近端处还设置有稳压单元33、抽气泵35；其中：抽气泵35位于更靠近空气导管36外端出口处；
球形燃烧室3内部空腔还连通着废气软管38；废气软管38的下游出口端连通着后续设备或者大气；
球形燃烧室3整体都布置在水面以下；其通过支架A39辅助固定。
靠近燃料喷出口321处还布置有可燃物添加配件，其构成如下：可燃物喷嘴323、
可燃物供应存储箱324；其中：可燃物喷嘴323后部直接连通可燃物供应存储箱324或
者通过管路连通可燃物供应存储箱324；可燃物喷嘴323的喷口对应着燃料喷出口321
的燃料喷出通道，二者轴线之间夹角为5~45°。
本实施例中其他要交代的技术内容说明如下：
液体燃料供应源4具体可以是燃料存储箱：用于存储常见的液体燃料，如无水乙醇，汽油，丙酮等等；
总阀开关7：用于控制液体燃料的流速；
各处止回阀：用于防止气化后的气体回流；限制只能单向流动；同时防止空气回流，
该设备设置多个止回阀的目的就是保证气体流向单向性；
电加热线圈11：在电加热线圈11的头尾处各设置一个测温元件A 12具体是热电偶，根据不同燃料气化程度的不同，结合热电偶的读数，可以控制电加热线圈的加热温度；该装置可以总成在一个控制器14里，控制器14具体可以集成为一个控制面板；
保温集气罐2：暂时存储气化了的燃料，工作的时候压强大于大气压强，并且维持稳定；
液面传感器13：防止总阀开关7开的太大，液体进入保温集气罐2前的泵21中；
因为保温集气罐2存储的气化燃料要达到稳定的压力才能稳定放出燃烧，所以会造成保温集气罐2内压强高于大气压，所以需要一个泵21把气化了的燃料压入保温集气罐2；气压表A5：便于观察保温集气罐2内气体燃料气压；
二次加热装置3：根据以往经验，气化炉燃烧不稳定的原因很大一部分就是气化不完全，本设备设置二次加热装置3充分气化在管道中液化的燃料和为气化完全的燃料；
稳压单元33具体是稳压表：稳定输出气体流速；
本实施例所述模拟稳定助燃剂燃烧环境装置之二利用火焰在失重状态下的燃烧呈现均匀的球形的特点，该装置模拟了失重环境，其中水下钢球即球形燃烧室3根据实际情况使其重力等于排出水所获得的浮力设置。
气化部分和一类似，空气通过抽气泵35和稳压单元33（具体是稳压阀）抽入球形燃烧室3和气化燃料成比例混合（具体比例根据不同气体燃料的耗氧量的不同而不同），其中空气导管36的远离外部管口端的管段套装在气化燃料导管的内部，目的是为了两者在到达球形燃烧室3球心的时候能够在短时间内充分混合；
空气导管36的作用是为了提供合适量的燃烧所需要的空气，和气体燃料为双层管道结构，如图4。球形燃烧室3内部设置了活动样品挂架8和测温元件B 31即热电偶来判断样品氧化的温度，可以通过设置的活动标尺37来参考在距离球心多少距离的地方温度大概是多少，以方便设置样品距球心的距离，在球心的两个导管的出口处设置一个多孔球形预混室32是为了更充分的混合两种气体，通过电子打火装置34引燃；通过调节空气和燃料气体送入比，和废气排出速率保持球形燃烧室3内气压为一个大气压；
水下的球形燃烧室3和外部导管均无受力，球形燃烧室3仅仅和支架39有受力，目的就是保证球形燃烧室3受到的浮力和重力相等。
液态燃料经过电加热线圈A11加热挥发（不同燃料根据其沸点不同设置不同温度），进入保温集气罐2；通过气压表A5判断保温集气罐2内气压是否适合稳定燃烧；在最终的燃料喷出燃烧的燃料喷出口321即燃烧嘴之前还设置了一个二次加热装置3；（因为根据以往经验火焰不稳定的原因之一是气化不完全），根据需要进一步气化燃料；以便确保燃烧效果。
本实施例中：1、在保温集气罐2之前设置液面传感器13是为了防止液态流量过大；
2、可以根据燃料气化后的密度和空气密度的相对比来设置保温集气罐2的进出口。一些典型实验例证参见附图5-图26。
本实施例发明技术效果优良，具有极好的发展前景，其具有可预期的较为巨大的经济价值和社会价值。
实施例2
本实施例主要内容与实施例1基本相同，其不同之处主要在于：
加热装置1的构成如下：电加热线圈11、测温元件A 12、控制器14、油浴容器16、支架B17、盛装液体助燃剂的容器18；其中：盛装液体助燃剂的容器18固定布置在支架B17上并使得盛装液体助燃剂的容器18能悬空布置在油浴容器16的内部空间中且不直接接触油浴容器16；电加热线圈11布置在盛装液体助燃剂的容器18外部；电加热线圈11和盛装液体助燃剂的容器18都布置在油浴容器16中的油浴油里；测温元件A 12布置在油浴容器16中盛装液体助燃剂的容器18外部的油浴油中；控制器14布置在油浴容器16外部，控制器14连接着测温元件A 12；盛装液体助燃剂的容器18的内腔连通着管路，下游和上游的管路上分别设置有止回阀B61、止回阀C62。
靠近燃料喷出口321处还布置有可燃物添加配件，其构成如下：可燃物喷嘴323、可燃物供应存储箱324；其中：可燃物喷嘴323后部直接连通可燃物供应存储箱324或者通过管路连通可燃物供应存储箱324；可燃物喷嘴323的喷口对应着燃料喷出口321的燃料喷出通道，二者轴线之间夹角为5~45°。
下述实施例选日常生活中常见的金属材料（纯铜、6062铝合金、Q235碳钢、304不锈钢）以及日常生活中容易获取的助燃剂（乙醇、汽油、煤油）做为模拟：
实施例3（纯铜在乙醇助燃剂的火场环境中的氧化行为）
使用乙醇作为燃料模拟助燃剂燃烧，使用日常生活中常见的纯铜作为模拟氧化金属材料，使用扫描电子显微镜、能谱仪、原子力显微镜和X射线衍射仪等设备分析样品表面氧化状态；因为乙醇极易挥发，所以加热装置采用水浴或者油浴，加热温度为70-80℃，首先打开设备所有阀门，让其乙醇气体把设备内的空气排出，再关闭保温集气罐后的阀门，待保温集气罐2存储一定量的气态燃料，达到一定的气压后通过二次加热装置3和稳压阀使燃料喷出量保持稳定，然后点燃，得到稳定燃烧的乙醇火焰。控制气体燃料流量，以控制火球直径大约为10cm左右，纯铜样品为2*10*20mm的片状，顶部打孔为了方便悬挂样品，样品悬挂距离焰芯10cm处，不直接接触火焰，氧化时间分别为0.5min、1min、2min、3min、4min、5min、10min、20min、30min，由于纯铜本身易氧化的性质以及乙醇燃烧的火焰中有大量CO2，H2O（g），CO的存在，这些气体都是氧化性气体，这更加加剧了铜的氧化，纯铜表面出现氧化脱落，同时，燃烧造成的样品周围气体的流动也加剧了氧化层的剥离，并且氧化物的形态呈现密集的网状结构，与此同时，样品表面均呈现出有碳的沉积，这与乙醇的不完全燃烧有关。这些氧化特点均能作为判断火场中是否有乙醇助燃剂存在的参考点。
实施例4（6062铝合金在乙醇助燃剂的火场环境中的氧化行为）
使用乙醇作为燃料模拟助燃剂燃烧，使用日常生活中常见的6062铝合金作为模拟氧化金属材料，使用扫描电子显微镜、能谱仪、原子力显微镜和X射线衍射仪等设备分析样品表面氧化状态；因为乙醇极易挥发，所以加热装置采用水浴或者油浴，加热温度为70-80℃，首先打开设备所有阀门，让其乙醇气体把设备内的空气排出，再关闭保温集气罐后的阀门，待保温集气罐2存储一定量的气态燃料，达到一定的气压后通过二次加热装置3和稳压阀使燃料喷出量保持稳定，然后点燃，得到稳定燃烧的乙醇火焰。控制气体燃料流量，以控制火球直径大约为10cm左右，6062铝合金样品为2*10*20mm的片状，顶部打孔为了方便悬挂样品，样品悬挂距离焰芯10cm处，不直接接触火焰，氧化时间分别为0.5min、1min、2min、3min、4min、5min、10min、20min、30min，由于6062铝合金本身易氧化易形成致密的氧化膜的性质，所以实验前进行机械抛光处理以减少实验变量。乙醇燃烧的火焰中有大量CO2，H2O（g），CO的存在，这些气体都是氧化性气体，这更加加剧了铝合金的氧化。铝合金在自然状态下会形成致密的氧化层，在乙醇燃烧的气氛中，众多氧化性成分促进了氧化层的形成。同时，因为乙醇的不完全燃烧，样品表面还会有碳的沉积。这些氧化特点均能作为判断火场中是否有乙醇助燃剂存在的参考点。
实施例5（Q235碳钢在乙醇助燃剂的火场环境中的氧化行为）
使用乙醇作为燃料模拟助燃剂燃烧，使用日常生活中常见的Q235碳钢作为模拟氧化金属材料，使用扫描电子显微镜、能谱仪、原子力显微镜和X射线衍射仪等设备分析样品表面氧化状态；因为乙醇极易挥发，所以加热装置采用水浴或者油浴，加热温度为70-80℃，首先打开设备所有阀门，让其乙醇气体把设备内的空气排出，再关闭保温集气罐后的阀门，待保温集气罐2存储一定量的气态燃料，达到一定的气压后通过二次加热装置3和稳压阀使燃料喷出量保持稳定，然后点燃，得到稳定燃烧的乙醇火焰。控制气体燃料流量，以控制火球直径大约为10cm左右，Q235碳钢样品为2*10*20mm的片状，顶部打孔为了方便悬挂样品，样品悬挂距离焰芯10cm处，不直接接触火焰，氧化时间分别为0.5min、1min、2min、3min、4min、5min、10min、20min、30min，对Q235碳钢进行机械抛光处理。乙醇燃烧的火焰中有大量CO2，H2O（g），CO的存在，这些气体都是氧化性气体，这与普通高温下会更加加剧Q235碳钢的氧化。Q235碳钢在自然状态下的氧化多是增重，在申请人初步探索中Q235碳钢出现了失重趋势，这很可能与样品周围的气体流动加速剥离氧化层有关系，并且因为燃烧产物中有大量的氧化性气氛的存在，对Q235碳钢的腐蚀氧化也是一个促进作用，同时在乙醇燃烧气氛中二价铁离子的存在会促进乙醇燃烧产物形成碳纳米管。同时，因为乙醇的不完全燃烧，样品表面还会有碳的沉积。这些氧化特点均能作为判断火场中是否有乙醇助燃剂存在的参考点。
实施例6（304不锈钢在乙醇助燃剂的火场环境中的氧化行为）
使用乙醇作为燃料模拟助燃剂燃烧，使用日常生活中常见的304不锈钢作为模拟氧化金属材料，使用扫描电子显微镜、能谱仪、原子力显微镜和X射线衍射仪等设备分析样品表面氧化状态；因为乙醇极易挥发，所以加热装置采用水浴或者油浴，加热温度为70-80℃，首先打开设备所有阀门，让其乙醇气体把设备内的空气排出，再关闭保温集气罐后的阀门，待保温集气罐2存储一定量的气态燃料，达到一定的气压后通过二次加热装置3和稳压阀使燃料喷出量保持稳定，然后点燃，得到稳定燃烧的乙醇火焰。控制气体燃料流量，以控制火球直径大约为10cm左右，304不锈钢样品为2*10*20mm的片状，顶部打孔为了方便悬挂样品，样品悬挂距离焰芯10cm处，不直接接触火焰，氧化时间分别为0.5min、1min、2min、3min、4min、5min、10min、20min、30min，对304不锈钢进行机械抛光处理。乙醇燃烧的火焰中有大量CO2，H2O（g），CO的存在，这些气体都是氧化性气体，相对于在普通环境下304不锈钢是不容易被氧化的，但是在有氧化性气氛的环境下会比在普通环境中更容易出现氧化。同时，因为乙醇的不完全燃烧，样品表面还会有碳的沉积。这些氧化特点均能作为判断火场中是否有乙醇助燃剂存在的参考点。
实施例7（纯铜在汽油助燃剂的火场环境中的氧化行为）
使用汽油作为燃料模拟助燃剂燃烧，使用日常生活中常见的纯铜作为模拟氧化金属材料，使用扫描电子显微镜、能谱仪、原子力显微镜和X射线衍射仪等设备分析样品表面氧化状态；因为汽油极易挥发，馏程为30℃至220℃，所以加热装置采用水浴或者油浴，加热温度为50-70℃，首先打开设备所有阀门，让其汽油气体把设备内的空气排出，再关闭保温集气罐后的阀门，待保温集气罐2存储一定量的气态燃料，达到一定的气压后通过二次加热装置3和稳压阀使燃料喷出量保持稳定，然后点燃，得到稳定燃烧的汽油火焰。控制气体燃料流量，以控制火球直径大约为10cm左右，纯铜样品为2*10*20mm的片状，顶部打孔为了方便悬挂样品，样品悬挂距离焰芯10cm处，不直接接触火焰，氧化时间分别为0.5min、1min、2min、3min、4min、5min、10min、20min、30min，对纯铜进行机械抛光处理。汽油燃烧的热值高，样品在铜一位置受热温度也更高，同时汽油燃烧的火焰中有大量CO2，H2O（g），CO，N的氧化物，S的氧化物，还有一些有机物的存在，这些气体都是氧化性气体，这相比于在乙醇燃烧环境中的氧化更加剧烈，同时燃烧产生的高的热量在某种程度上也加剧了纯铜的氧化。与此同时，样品表面均会呈现出有碳的沉积，并且由于汽油的碳链比较乙醇长的原故，样品表面沉积的碳要多余乙醇燃烧环境中。这些氧化特点均能作为判断火场中是否有汽油助燃剂存在的参考点。
实施例8（6062铝合金在汽油助燃剂的火场环境中的氧化行为）
使用汽油作为燃料模拟助燃剂燃烧，使用日常生活中常见的6062铝合金作为模拟氧化金属材料，使用扫描电子显微镜、能谱仪、原子力显微镜和X射线衍射仪等设备分析样品表面氧化状态；因为汽油极易挥发，馏程为30℃至220℃，所以加热装置采用水浴或者油浴，加热温度为50-70℃，首先打开设备所有阀门，让其汽油气体把设备内的空气排出，再关闭保温集气罐后的阀门，待保温集气罐2存储一定量的气态燃料，达到一定的气压后通过二次加热装置3和稳压阀使燃料喷出量保持稳定，然后点燃，得到稳定燃烧的汽油火焰。控制气体燃料流量，以控制火球直径大约为10cm左右，6062铝合金样品为2*10*20mm的片状，顶部打孔为了方便悬挂样品，样品悬挂距离焰芯10cm处，不直接接触火焰，氧化时间分别为0.5min、1min、2min、3min、4min、5min、10min、20min、30min，对6062铝合金进行机械抛光处理。汽油燃烧的热值高，样品在同一位置受热温度也更高，同时汽油燃烧的火焰中有大量CO2，H2O（g），CO，N的氧化物，S的氧化物，还有一些有机物的存在，这些气体都是氧化性气体，这相比于在乙醇燃烧环境中的氧化更加剧烈，同时燃烧产生的高的热量在某种程度上也加剧了6062铝合金的氧化，铝合金在自然状态下会形成致密的氧化层，在汽油燃烧的气氛中，众多氧化性成分促进了氧化层的形成。与此同时，样品表面均会呈现出有碳的沉积，并且由于汽油的碳链比较乙醇长的缘 故，样品表面沉积的碳要多余乙醇燃烧环境中。这些氧化特点均能作为判断火场中是否有乙醇助燃剂存在的参考点。
实施例9（Q235碳钢在汽油助燃剂的火场环境中的氧化行为）
使用汽油作为燃料模拟助燃剂燃烧，使用日常生活中常见的Q235碳钢作为模拟氧化金属材料，使用扫描电子显微镜、能谱仪、原子力显微镜和X射线衍射仪等设备分析样品表面氧化状态；因为汽油极易挥发，馏程为30℃至220℃，所以加热装置采用水浴或者油浴，加热温度为50-70℃，首先打开设备所有阀门，让其汽油气体把设备内的空气排出，再关闭保温集气罐后的阀门，待保温集气罐2存储一定量的气态燃料，达到一定的气压后通过二次加热装置3和稳压阀使燃料喷出量保持稳定，然后点燃，得到稳定燃烧的汽油火焰。控制气体燃料流量，以控制火球直径大约为10cm左右，Q235碳钢样品为2*10*20mm的片状，顶部打孔为了方便悬挂样品，样品悬挂距离焰芯10cm处，不直接接触火焰，氧化时间分别为0.5min、1min、2min、3min、4min、5min、10min、20min、30min，对Q235碳钢进行机械抛光处理。汽油燃烧的热值高，样品在同一位置受热温度也更高，同时汽油燃烧的火焰中有大量CO2，H2O（g），CO，N的氧化物，S的氧化物，还有一些有机物的存在，这些气体都是氧化性气体，这相比于在乙醇燃烧环境中的氧化更加剧烈，在某种程度上汽油燃烧产生的有机物还会对样品产生腐蚀作用，同时燃烧产生的高的热量在某种程度上也加剧了Q235碳钢的氧化，样品周围由于温度的变化造成的气体流动也会对氧化层起剥离作用，同时，因为汽油的不完全燃烧会在样品表面沉积碳，并且沉积碳的含量与可燃物的碳链长短有关，这些特点均与在普通空气中氧化有很大的不同，均能作为判断火场中是否有汽油助燃剂存在的参考点。
实施例10（304不锈钢在汽油助燃剂的火场环境中的氧化行为）
使用汽油作为燃料模拟助燃剂燃烧，使用日常生活中常见的304不锈钢作为模拟氧化金属材料，使用扫描电子显微镜、能谱仪、原子力显微镜和X射线衍射仪等设备分析样品表面氧化状态；因为汽油极易挥发，馏程为30℃至220℃，所以加热装置采用水浴或者油浴，加热温度为50-70℃，首先打开设备所有阀门，让其汽油气体把设备内的空气排出，再关闭保温集气罐后的阀门，待保温集气罐2存储一定量的气态燃料，达到一定的气压后通过二次加热装置3和稳压阀使燃料喷出量保持稳定，然后点燃，得到稳定燃烧的汽油火焰。控制气体燃料流量，以控制火球直径大约为10cm左右，304不锈钢样品为2*10*20mm的片状，顶部打孔为了方便悬挂样品，样品悬挂距离焰芯10cm处，不直接接触火焰，氧化时间分别为0.5min、1min、2min、3min、4min、5min、10min、20min、30min，对304不锈钢进行机械抛光处理。汽油燃烧的热值高，样品在同一位置受热温度也更高，同时汽油燃烧的火焰中有大量CO2，H2O（g），CO，N的氧化物，S的氧化物，还有一些有机物的存在，这些气体都是氧化性气体，这相比于在乙醇燃烧环境中的氧化更加剧烈，相对于在普通环境下304不锈钢是不容易被氧化的，但是在有氧化性气氛的环境下会比在普通环境中更容易出现氧化。在某种程度上汽油燃烧产生的有机物还会对304不锈钢样品生成的保护性氧化层产生腐蚀作用，同时燃烧产生的高的热量在某种程度上也加剧了304不锈钢的氧化。同时，因为汽油的不完全燃烧会在样品表面沉积碳，并且沉积碳的含量与可燃物的碳链长短有关，这些特点均与在普通空气中氧化有很大的不同，均能作为判断火场中是否有汽油助燃剂存在的参考点。
实施例11（纯铜在煤油助燃剂的火场环境中的氧化行为）
使用煤油作为燃料模拟助燃剂燃烧，使用日常生活中常见的纯铜作为模拟氧化金属材料，使用扫描电子显微镜、能谱仪、原子力显微镜和X射线衍射仪等设备分析样品表面氧化状态；因为煤油沸点高175-325℃，并挥发程度远远小于乙醇和汽油，所以加热装置采用线圈加热，加热温度设置为300℃，首先打开设备所有阀门，让其煤油气体把设备内的空气排出，再关闭保温集气罐后的阀门，待保温集气罐2存储一定量的气态燃料，达到一定的气压后通过二次加热装置3和稳压阀使燃料喷出量保持稳定，然后点燃，得到稳定燃烧的煤油火焰。控制气体燃料流量，以控制火球直径大约为10cm左右，纯铜样品为2*10*20mm的片状，顶部打孔为了方便悬挂样品，样品悬挂距离焰芯10cm处，不直接接触火焰，氧化时间分别为0.5min、1min、2min、3min、4min、5min、10min、20min、30min，对纯铜进行机械抛光处理。煤油主要为碳原子数C11-C17的高沸点烃类混合物。主要成分是饱和烃类，还含有不饱和烃和芳香烃。因品种不同含有烷烃28-48%，芳烃20-50%或8%～15%，不饱和烃1-6%，环烃17-44%。碳原子数为11-16。此外，还有少量的杂质，如硫化物（硫醇）、胶质等。其中硫含量0.04%～0.10%。不含苯、二烯烃和裂化馏分。因此煤油燃烧产物中多为CO2，H2O（g），CO等，还含有少量的N的氧化物，S的氧化物，这些气体都是氧化性气体，这比在空气或者乙醇燃烧环境中的氧化更加剧烈，同时燃烧产生的高的热量在某种程度上也加剧了纯铜的氧化。与此同时，样品表面均会呈现出有碳的沉积，并且由于煤油的碳链比乙醇长的缘故，样品表面沉积的碳要多余乙醇燃烧环境中。这些氧化特点均能作为判断火场中是否有煤油助燃剂存在的参考点。
实施例12（6062铝合金在煤油助燃剂的火场环境中的氧化行为）
使用煤油作为燃料模拟助燃剂燃烧，使用日常生活中常见的6062铝合金作为模拟氧化金属材料，使用扫描电子显微镜、能谱仪、原子力显微镜和X射线衍射仪等设备分析样品表面氧化状态；因为煤油沸点高175-325℃，并挥发程度远远小于乙醇和汽油，所以加热装置采用线圈加热，加热温度设置为300℃，首先打开设备所有阀门，让其煤油气体把设备内的空气排出，再关闭保温集气罐后的阀门，待保温集气罐2存储一定量的气态燃料，达到一定的气压后通过二次加热装置3和稳压阀使燃料喷出量保持稳定，然后点燃，得到稳定燃烧的煤油火焰。控制气体燃料流量，以控制火球直径大约为10cm左右，6062铝合金样品为2*10*20mm的片状，顶部打孔为了方便悬挂样品，样品悬挂距离焰芯10cm处，不直接接触火焰，氧化时间分别为0.5min、1min、2min、3min、4min、5min、10min、20min、30min，对6062铝合金进行机械抛光处理。煤油主要为碳原子数C11-C17的高沸点烃类混合物。主要成分是饱和烃类，还含有不饱和烃和芳香烃。因品种不同含有烷烃28-48%，芳烃20-50%或8%～15%，不饱和烃1-6%，环烃17-44%。碳原子数为11-16。此外，还有少量的杂质，如硫化物（硫醇）、胶质等。其中硫含量0.04%～0.10%。不含苯、二烯烃和裂化馏分。因此煤油燃烧产物中多为CO2，H2O（g），CO等，还含有少量的N的氧化物，S的氧化物，这些气体都是氧化性气体，这比在空气或者乙醇燃烧环境中的氧化更加剧烈，同时燃烧产生的高的热量在某种程度上也加剧了6062铝合金的氧化。铝合金在自然状态下会形成致密的氧化层，在煤油燃烧的气氛中，众多氧化性成分促进了氧化层的形成。与此同时，样品表面均会呈现出有碳的沉积，并且由于煤油的碳链比乙醇长的缘故，样品表面沉积的碳要多余在乙醇燃烧环境中。这些氧化特点均能作为判断火场中是否有煤油助燃剂存在的参考点。
实施例13（Q235碳钢在煤油助燃剂的火场环境中的氧化行为）
使用煤油作为燃料模拟助燃剂燃烧，使用日常生活中常见的Q235碳钢作为模拟氧化金属材料，使用扫描电子显微镜、能谱仪、原子力显微镜和X射线衍射仪等设备分析样品表面氧化状态；因为煤油沸点高175-325℃，并挥发程度远远小于乙醇和汽油，所以加热装置采用线圈加热，加热温度设置为300℃，首先打开设备所有阀门，让其煤油气体把设备内的空气排出，再关闭保温集气罐后的阀门，待保温集气罐2存储一定量的气态燃料，达到一定的气压后通过二次加热装置3和稳压阀使燃料喷出量保持稳定，然后点燃，得到稳定燃烧的煤油火焰。控制气体燃料流量，以控制火球直径大约为10cm左右，Q235碳钢样品为2*10*20mm的片状，顶部打孔为了方便悬挂样品，样品悬挂距离焰芯10cm处，不直接接触火焰，氧化时间分别为0.5min、1min、2min、3min、4min、5min、10min、20min、30min，对Q235碳钢进行机械抛光处理。煤油主要为碳原子数C11-C17的高沸点烃类混合物。主要成分是饱和烃类，还含有不饱和烃和芳香烃。因品种不同含有烷烃28-48%，芳烃20-50%或8%～15%，不饱和烃1-6%，环烃17-44%。碳原子数为11-16。此外，还有少量的杂质，如硫化物（硫醇）、胶质等。其中硫含量0.04%～0.10%。不含苯、二烯烃和裂化馏分。因此煤油燃烧产物中多为CO2，H2O（g），CO等，还含有少量的N的氧化物，S的氧化物，这些气体都是氧化性气体，这相比于在乙醇燃烧环境中的氧化更加剧烈，在某种程度上煤油燃烧产生的有S的氧化物等腐蚀性成分还会对样品产生腐蚀作用，同时燃烧产生的高的热量在某种程度上也加剧了Q235碳钢的氧化，样品周围由于温度的变化造成的气体流动也会对氧化层起剥离作用，同时，因为煤油的不完全燃烧会在样品表面沉积碳，并且沉积碳的含量与可燃物的碳链长短有关，这些特点均与在普通空气中氧化有很大的不同，均能作为判断火场中是否有煤油助燃剂存在的参考点。
实施例14（304不锈钢在煤油助燃剂的火场环境中的氧化行为）
使用煤油作为燃料模拟助燃剂燃烧，使用日常生活中常见的304不锈钢作为模拟氧化金属材料，使用扫描电子显微镜、能谱仪、原子力显微镜和X射线衍射仪等设备分析样品表面氧化状态；因为煤油沸点高175-325℃，并挥发程度远远小于乙醇和汽油，所以加热装置采用线圈加热，加热温度设置为300℃，首先打开设备所有阀门，让其煤油气体把设备内的空气排出，再关闭保温集气罐后的阀门，待保温集气罐2存储一定量的气态燃料，达到一定的气压后通过二次加热装置3和稳压阀使燃料喷出量保持稳定，然后点燃，得到稳定燃烧的煤油火焰。控制气体燃料流量，以控制火球直径大约为10cm左右，304不锈钢样品为2*10*20mm的片状，顶部打孔为了方便悬挂样品，样品悬挂距离焰芯10cm处，不直接接触火焰，氧化时间分别为0.5min、1min、2min、3min、4min、5min、10min、20min、30min，对304不锈钢进行机械抛光处理。煤油主要为碳原子数C11-C17的高沸点烃类混合物。主要成分是饱和烃类，还含有不饱和烃和芳香烃。因品种不同含有烷烃28-48%，芳烃20-50%或8%～15%，不饱和烃1-6%，环烃17-44%。碳原子数为11-16。此外，还有少量的杂质，如硫化物（硫醇）、胶质等。其中硫含量0.04%～0.10%。不含苯、二烯烃和裂化馏分。因此煤油燃烧产物中多为CO2，H2O（g），CO等，还含有少量的N的氧化物，S的氧化物，这些气体都是氧化性气体，这相比于在乙醇燃烧环境中的氧化更加剧烈，相对于在普通环境下304不锈钢是不容易被氧化的，但是在有氧化性气氛的环境下会比在普通环境中更容易出现氧化。在某种程度上煤油燃烧产生腐蚀性产物还会对304不锈钢样品生成的保护性氧化层产生腐蚀作用，同时燃烧产生的高的热量在某种程度上也加剧了304不锈钢的氧化。同时，因为煤油的不完全燃烧会在样品表面沉积碳，并且沉积碳的含量与可燃物的碳链长短有关，这些特点均与在普通空气中氧化有很大的不同，均能作为判断火场中是否有煤油助燃剂存在的参考点。

Claims (4)

1.模拟稳定助燃剂燃烧环境装置之二，其使用液体燃料作为能源模拟助燃剂燃烧；其特征在于：首先利用加热装置（1）加热液体燃料使其气化挥发，通过保温集气罐（2）存储气态燃料，通过布置在水面以下的球形燃烧室（3）得到稳定燃烧的火焰，控制气态燃料流量以直径为10cm的火球对金属表面进行不接触式燃烧，得到不同金属表面的不同氧化层，通过不同氧化层的氧化特点判断火场中是否含液体燃料；
具体包括设置有液体燃料供应源（4），其布置在加热装置（1）上游；其通过连接管路连通着加热装置（1）；
加热装置（1）中设置有测温元件A（12）、液面传感器（13）、控制器（14）；其中：电加热线圈（11）布置在连通液体燃料供应源（4）的一次加热管路（15）外部；测温元件A （12）、液面传感器（13）均布置在一次加热管路（15）内部；液面传感器（13）布置在一次加热管路（15）出口处的管路处；
在一次加热管路（15）下游连通保温集气罐（2）的管路中还设置有止回阀 B（61）、泵（21）；其中：泵（21）布置在止回阀 B（61）的上游；
在一次加热管路（15）上游连通液体燃料供应源（4）的管路上还设置有止回阀 C（62）；止回阀 C（62）的上游还设置有总阀开关（7）；
球形燃烧室（3）内部连通上游保温集气罐（2）的管路上还设置有电子打火装置（34）；连通上游保温集气罐（2）的球形燃烧室（3）内部管路末端布置有多孔球形预混室（32）；球形燃烧室（3）内还设置有测温元件B（31）、活动样品挂架（8）、活动标尺（37）；其中：测温元件B（31）靠近活动样品挂架（8）布置；活动标尺（37）在球形燃烧室（3）内部空腔中远离活动样品挂架（8）布置；
在模拟稳定助燃剂燃烧环境装置之二中还设置有连通多孔球形预混室（32）的空气导管（36），在空气导管（36）上位于球形燃烧室（3）外部的近端处还设置有稳压单元（33）、抽气泵（35）；其中：抽气泵（35）位于更靠近空气导管（36）外端出口处；
球形燃烧室（3）内部空腔还连通着废气软管（38）；废气软管（38）的下游出口端连通着后续设备或者大气；
球形燃烧室（3）整体通过支架 A（39）辅助固定。
2.按照权利要求 1 所述模拟稳定助燃剂燃烧环境装置之二，其特征在于：加热装置（1）中的核心设备为电加热线圈（11）。
3.按照权利要求 2 所述模拟稳定助燃剂燃烧环境装置之二，其特征在于：加热装置（1）的构成如下：电加热线圈（11）、测温元件A（12）、控制器（14）、油浴容器（16）、支架 B（17）、盛装液体助燃剂的容器（18）；其中：盛装液体助燃剂的容器（18）固定布置在支架 B（17）上并使得盛装液体助燃剂的容器（18）能悬空布置在油浴容器（16）的内部空间中且不直接接触油浴容器（16）；
电加热线圈（11）布置在盛装液体助燃剂的容器（18）外部；电加热线圈（11）和盛装液体助燃剂的容器（18）都布置在油浴容器（16）中的油浴油里；测温元件A（12）布置在油浴容器（16）中盛装液体助燃剂的容器（18）外部的油浴油中；控制器（14）布置在油浴容器（16）外部，控制器（14）连接着测温元件A（12）；
盛装液体助燃剂的容器（18）的内腔连通着管路，下游和上游的管路上分别设置有止回阀 B（61）、止回阀 C（62）。
4.按照权利要求 1-3 其中之一所述模拟稳定助燃剂燃烧环境装置之二，其特征在于：靠近燃料喷出口（321）处还布置有可燃物添加配件，其构成如下：可燃物喷嘴（323）、可燃物供应存储箱（324）；其中：可燃物喷嘴（323）后部直接连通可燃物供应存储箱（324）或者通过管路连通可燃物供应存储箱（324）；可燃物喷嘴（323）的喷口对应着燃料喷出口（321）的燃料喷出通道，二者轴线之间夹角为 5~45°。
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