CN115792084A - 模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟不同液位高度储罐灭火及复燃过程的装置，包括：燃烧模拟器、供气装置、灭火装置、燃烧控制装置、循环供给装置、监测装置。燃烧模拟器上部敞口，内盛有不燃液层，进一步分为水层和不燃油层，用于模拟实际油层。供气装置从燃烧模拟器底部通入可燃气体，点燃后模拟储罐全液面火灾。灭火装置可喷射泡沫进行灭火，进入的泡沫在液层表面扩散，对不燃液层表面进行冷却。燃烧控制装置测量不燃液层表面的温度变化，控制气体的通入速率，实现灭火和复燃过程。循环供给装置可实现不燃液层的循环利用。监测装置可监测灭火剂的覆盖过程和火焰状态信息。本发明装置，可模拟不同液位高度储罐火灾及复燃过程，为储罐火灾灭火提供指导。

Description

模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置

技术领域

本发明属于储罐火灾模拟测试技术领域，具体是一种模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置。

背景技术

随着我国经济的快速发展，对液体燃料的需求与日俱增，为此我国兴建了大量储罐用于储存相关油品。在油品的储存过程中，油品表面到储罐顶部的距离(下称有效侧壁高度)会随着油品储量的变化而变化，形成不同液位高度的储存情况。近年来，由于设备失效或操作失误等原因，不同液位高度储罐火灾时有发生，对于低液位情况下的储罐，其有效侧壁高度较大，在液位上方空间内往往会积聚大量可燃蒸汽，火灾危险性较大。此外，一旦发生火灾，有效侧壁高度会改变空气卷吸过程，使得火焰行为发生明显变化，进而影响事故发展和灾变规律。例如，2021年沧州鼎瑞发生一起储罐火灾事故，火灾发生时储罐液位高度较低，火焰进入罐体内部燃烧，导致罐体整体坍塌，造成了严重的事故后果。

针对储罐火灾，往往采用泡沫灭火剂进行灭火，泡沫灭火剂覆盖在油品表面，降低油面温度并阻断油品蒸汽的蒸发，即可实现灭火。但在实际储罐灭火过程中往往无法明确泡沫液在油品表面的具体流动情况，从而造成泡沫灭火剂无法完全覆盖油品表面，这可能会导致灭火不彻底。部分未熄灭的火焰持续向泡沫灭火剂加热，破坏泡沫灭火剂的稳定性，使其失效，这极易导致储罐复燃，造成灭火失败，给现场的消防救援工作带来巨大的挑战。此外，在储罐消防实战演练中，传统实战训练具有一定局限性，如往往采用液体燃料进行燃烧灭火，消耗大量的人力物力财力，受到装置、人员的限制，严重影响企业的正常生产活动，甚至可能会造成较为严重的污染。因此，有必要研发一款经济方便的模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，尤其是模拟泡沫灭火剂的动态覆盖过程及复燃过程。

储罐火为典型油池火灾，对于油池火燃烧模拟装置，已有学者进行了相关的开发。纪杰等人设计开发了一种研究空缺高度(即有效侧壁高度)对油池火热反馈机制影响的实验装置(授权公告号CN 216525630U)，该装置基于液位平衡装置，通过更换不同的套筒模拟不同空缺高度下油池火的燃烧，并通过热反馈测量系统获取油池火的燃烧数据。唐飞等人设计开发了一种基于液面稳定条件下的环形油池火热反馈测量系统(授权公告号CN105606485A)，该装置基于液位平衡装置，研究环形油池火的关键燃烧参数。毛少华等人提供了一种大尺度油池火燃烧速率测量装置(授权公告号CN108732058B)，该装置基于压差式液位测量原理，将油池与小敞口容器相连组成连通系统，利用电子天平测量油池火燃烧过程中小敞口容器中液位变化，进而计算油池火燃烧速率。刘乃安等人提供了一种可维持稳定燃烧的多尺度圆形油池火阵列实验装置(授权公告号CN110567833A)，该装置基于液位平衡装置，在测试平台上阵列排布多个油池，可通过改变油盘尺寸、间距及燃料类型展开燃烧特性的系统测量研究。对于油池火灭火模拟装置，陶波等人设计开发了一种基于低压双流体细水雾的灭油池火效能实验装置(授权公告号CN212433030U)，该装置通过在实验舱体内设置燃烧油盘与细水雾发生装置，研究细水雾的雾动量值对灭火效能的影响。黄石磊等人设计开发了一种泡沫灭火剂灭油火污染特性研究试验平台(授权公告号115112821A)，该平台可通过竖向移动的泡沫喷枪向着火油盘内喷射泡沫灭火剂，模拟泡沫灭火剂不同释放方式的灭火有效性研究。课题组前期设计开发了一种模拟高温导热构件对灭火影响的装置(授权公告号CN113450613B)，该装置通过在承装容器内设置导热构件模拟储罐火灾现场的高温导热构件，研究高温导热构件对储罐灭火过程的影响以及灭火后高温导热构件是否会造成复燃现象。

通过对已有技术的调研分析可以得出，现有模拟储罐燃烧和灭火的装置存在以下问题。一方面，现有的储罐模拟装置往往通过人为更换侧壁调整液位高度，更换成本较高。另一方面，现有储罐模拟装置往往采用油池火进行模拟，一次实验往往会消耗大量的液体燃料，产生的烟尘等有害物质会造成环境污染；同时，采用油池火时，其燃烧速率受到实验油品种类的限制，燃烧强度无法精确控制。此外，本课题组前期研发的模拟高温导热构件对灭火影响的装置，主要研究高温导热构件对火灾发展及复燃的影响。本发明主要模拟液位高度和泡沫覆盖过程对储罐火灭火及复燃的影响，然而关于这方面的模拟装置几乎没有。在实际储罐火灾灭火救援中，液位高度不仅会影响火焰行为，而且会影响泡沫的喷射情况，在液位高度较低时，无法很好地明确泡沫灭火剂的动态覆盖过程。此外，如果泡沫灭火剂未完全覆盖油品表面，灭火不彻底，极有可能会造成复燃现象。因此，亟需研发一款装置模拟不同液位高度情况下储罐的灭火及复燃的过程。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，所述装置可模拟不同液位储罐火灾的燃烧过程、灭火过程以及复燃过程，并表征所需的状态信息，从而提升人们对不同液位高度储罐火灾燃烧与灭火过程的认识，为储罐火灾灭火及消防演练提供相关技术支持。

根据本发明实施例的一种模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，包括：燃烧模拟器，所述燃烧模拟器的上端敞口，内部承载有不燃液层，所述不燃液层包括下部水层和上部不燃油层；供气装置，所述供气装置与所述燃烧模拟器下部连接，可向所述燃烧模拟器内通入可燃气体，所述可燃气体被点燃后朝向所述敞口一侧形成火焰；灭火装置，所述灭火装置用于对所述燃烧模拟器内喷射泡沫，模拟储罐火灾的的灭火过程；燃烧控制装置，所述燃烧控制装置可用于获取所述液体层表面以上的温度，并通过温度的变化调节可燃气体的供气速率，从而控制燃烧速率；循环供给装置，所述循环供给装置与所述燃烧模拟器连接，可将所述燃烧模拟器内燃烧后的不燃性油与其他成分分离，并将不燃性油储存，以及实验前所述不燃液层的供给，实现不燃液层的循环利用；监测装置，所述监测装置用于监测所述泡沫灭火剂在所述燃烧模拟器内的动态覆盖过程和所述火焰的高度与温度。

根据本发明实施例的一种模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，所述燃烧模拟器包括承装容器、不燃液层、深度测量标尺、承装容器支撑架和点火装置，所述承装容器内承装所述不燃液层；所述深度测量标尺位于所述承装容器内部，用于测量所述不燃液层的深度；所述承装容器支撑架用以支撑所述承装容器；所述点火装置可点燃所述可燃气体，模拟储罐全液面火灾。

可选地，所述承装容器为金属圆筒，可更换不同尺寸的所述承装容器模拟不同大小储罐火燃烧。

可选地，所述不燃液层包括下部水层与上部不燃油层，所述不燃油层与所述水层互不相溶；所述水层厚度可调，以实现不同液位高度下的储罐火燃烧，所述不燃油层主要用于模拟储罐火灾事故场景中燃料的物理属性，保证泡沫扩散过程与实际火场中扩散过程一致。

可选地，所述不燃油层可以为硅油等耐热性较好的油品，这里不做具体限制。

有利地，所述点火装置可固定在承装容器内的侧壁处，且不应占用较大空间，以避免对燃烧产生较大影响。

根据本发明实施例的一种模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，所述供气装置包括储气钢瓶、减压阀、供气管道、喷嘴和质量流量控制器，所述储气钢瓶可提供所述可燃气体；所述减压阀设置在所述储气钢瓶上，以控制所述可燃气体的输出压力；所述供气管道一端与所述储气钢瓶连接，一端与所述喷嘴连接，用以输送所述可燃气体；所述喷嘴位于所述承装容器底部，用于将所述可燃气体通入至所述承装容器内，用以模拟储罐火灾中燃料的蒸发过程；所述质量流量控制器设置在所述供气管道上，受所述燃烧控制装置控制，用以调节所述可燃气体的供气速率，从而模拟不同燃烧速率下的储罐全液面火灾。

有利地，所述喷嘴的数量取决于所述承装容器的具体大小，且所述喷嘴应在所述承装容器底部均匀布置，使得通入的所述可燃气体从所述不燃液层表面均匀溢出。

根据本发明实施例的一种模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，所述灭火装置包括泡沫液储罐、泡沫产生器、水带和水枪，所述泡沫液储罐与泡沫产生器连接，用于储存泡沫液；所述泡沫产生器用于制备不同发泡倍数的泡沫灭火剂；所述水带两侧分别与所述泡沫产生器和所述水枪连接，用于将所述泡沫灭火剂喷射至所述承装容器内，所述泡沫灭火剂进入所述承装容器后在液层表面扩散，对所述不燃油层进行冷却覆盖，模拟实际泡沫灭火的覆盖过程。

可选地，所述灭火装置位置可调，所述水带与所述水枪能够在水带长度范围内自由活动，可模拟从不同位置、角度喷射的泡沫灭火剂的强释放、缓释放灭火效果。

有利地，所述泡沫灭火剂与所述不燃油层互不相溶且密度比所述不燃油层小，喷射后能够轻易覆盖在所述不燃油层表面。

根据本发明实施例的一种模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，所述燃烧控制装置包括温度传感器、控制系统；所述温度传感器用于测量所述不燃油层表面的温度参数，并将测量数据传输给所述控制系统；所述控制系统通过对温度参数变化控制所述质量流量控制器，调节所述可燃气体供气速率，从而控制所述燃烧速率的大小。

有利地，所述温度传感器数量取决于所述喷嘴数量，宜保证每个所述喷嘴附近有一套所述温度传感器。

有利地，所述燃烧控制装置在所述泡沫灭火剂喷射后开始作用，当所述泡沫灭火剂喷射并覆盖至所述不燃油层上部后，被覆盖处所述温度传感器检测到温度降低，所述控制系统通过对温度信号变化的感知，控制所述质量流量控制器减小所述可燃气体供应速率，从而使所述不燃液层上部的火焰逐渐熄灭，以模拟储罐的灭火过程。

有利地，灭火结束停止喷射所述泡沫灭火剂后，若所述泡沫灭火剂未完全覆盖所述不燃油层表面，导致未覆盖的所述不燃油层表面仍有残留火焰燃烧。此时，该部位所述温度传感器仍然暴露于残留火焰内，则该部位喷嘴仍然继续通入可燃气体，火焰得以继续燃烧。当已覆盖的泡沫灭火剂在残留火焰热辐射等因素作用下失效后，无法对油面起到覆盖和冷却作用，使得其他所述温度传感器检测到温度上升，所述控制系统即会控制所述质量流量控制器重新通入所述可燃气体，所述可燃气体进入所述承装容器内遇到残留火焰后被点燃，以模拟储罐灭火不彻底后的复燃过程。

根据本发明实施例的一种模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，所述燃烧控制装置还包括悬浮装置、固定支架，所述悬浮装置位于承装容器内部，用于固定所述温度传感器。所述悬浮装置密度小于所述不燃油层，大于所述泡沫灭火剂，可漂浮在所述不燃油层上且可被所述泡沫灭火剂轻易覆盖，以保证所述温度传感器测量所述不燃液层表面以上固定距离处的温度；所述固定支架放置在承装容器内部，用于嵌套所述悬浮装置，以保证所述悬浮装置只在竖直方向运动。

根据本发明实施例的一种模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，所述循环供给装置包括储存池、废液池、油水分离器、输送管路、阀门、液体泵，所述储存池用于储存不燃性油与水，所述油水分离器用于将灭火后所述承装容器内的所述不燃性油与废液分离，所述废液即为水与所述泡沫灭火剂的混合物，所述不燃性油被运往所述储存池，所述废液被运往所述废液池；所述阀门装设于输送管路上；所述液体泵用于输送水与所述不燃性油进入所述承装容器中，实现所述不燃液层的循环利用。

根据本发明实施例的一种模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，所述监测装置包括摄像装置、温度测量装置、电脑，所述摄像装置包括高位摄像机、低位摄像机，所述高位摄像机固定在高位支架上，用于拍摄所述承装容器内部燃烧情况以及灭火时泡沫动态流动情况，所述水平摄像机用于拍摄火焰高度情况；所述温度测量装置固定在所述悬浮装置上，可用于测量所述不燃液层与所述火焰的温度；所述电脑用于记录所述摄像装置拍摄的视频与所述温度测量装置的测量数据。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明和上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明一个实施例的模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置的总体结构示意图。

图2为本发明一个实施例的模拟不同液位高度浮顶储罐模拟的装置的燃烧示意图。

图3为本发明一个实施例的模拟/不同液位高度浮顶储罐模拟的装置灭火及复燃示意图。

附图标记：

不同液位高度浮顶储罐灭火及复燃模拟装置1000、

燃烧模拟器100、承装容器110、敞口120、不燃液层130、水层131、不燃油层132、火焰140、深度测量标尺150、承装容器支架160、点火装置170、

供气装置200、储气钢瓶210、减压阀220、供气管道230、喷嘴240、质量流量控制器250、可燃气体260、防火密封材料270、

灭火装置300、泡沫液储罐310、泡沫产生器320、水带330、水枪340、底座350、泡沫灭火剂360、

燃烧控制装置400、温度传感器410、

控制系统420、悬浮装置430、支架440、

循环供给装置500、储存池510、不燃性油储存池511、水池512、

油水分离器520、油水产物530、不燃性油531、废液532、水533、

废液池540、阀门550、输送管路560、液体泵570、

监测装置600、摄像装置610、高位摄像机611、水平摄像机612、高位支架613、温度测量装置620、第一热电偶621、第二热电偶622、

电脑630。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件所具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面参考说明书附图描述本发明实施例的模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置。

根据本发明实施例的模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置1000，如图1所示，包括：燃烧模拟器100、供气装置200、灭火装置300、燃烧控制装置400、循环供给装置500和监测装置600。

其中，如图1所示，燃烧模拟器100是由承装容器110、不燃液层130、承装容器支架160和点火装置170构成。承装容器110放置在承装容器支架170上，一端形成敞口120，内承载有不燃液层130，不燃液层130由下部的水层131与上部的不燃油层132构成，用以模拟储罐火灾中的液体燃料表面，点火装置170用于点燃通入的可燃气体260，向敞口120一侧产生火焰140。

如图1所示，燃烧模拟器还包括深度测量标尺150，用于确定不燃液层131的液位高度，以模拟不同液位高度的储罐火灾。

如图1所示，水层131可在承装容器100的底部形成低温区，对不燃油层132的底部进行水封，作为水垫层；水层131还可作为一个高温隔绝区，使得靠近水层131附近的不燃油层的温度降低，防止不燃油层132的大量蒸发。

可选地，承装容器110材质为金属圆筒，可更换不同尺寸圆筒模拟不同大小的储罐火灾。

可选地，点火装置170为脉冲式点火器，可以通过电脑630设置点火时间，安全便捷点燃可燃气体260。

继续参照图1所示，供气装置200与燃烧模拟器100的底部连接，供气装置200包括储气钢瓶210、减压阀220、供气管道230、喷嘴240和质量流量控制器250。储气钢瓶210用以提供可燃气体260；减压阀220安装在储气钢瓶210上，可控制可燃气体260的输出压力；供气管道230与储气钢瓶210和喷嘴240连接，用以运输可燃气体260；喷嘴固定在承装容器110内部，用于将可燃气体260通入至不燃液层130上部气体空间；质量流量控制器250安装在供气管道230上，可精确调节可燃气体260的供气速率。

可选地，供气管道230、喷嘴240的数量与布置情况应取决于承装容器的实际大小，应在承装容器110底部的圆形平面内均匀布置喷嘴240，确保喷嘴240喷出的可燃气体260均匀布满整个圆形平面；供气管道230需穿过承装容器110底部与对应喷嘴240连接，二者之间可能存在间隙，为防止承装容器内部不燃液层130泄露，需采用防火密封材料270将底部间隙进行封堵。

在一些具体示例中，可通过调节质量流量控制器250的供气速率来模拟不同燃料蒸发速率的储罐火灾，例如，如图2所示，在液位高度较低时，燃烧时火焰140会进入承装容器110内部，火焰140的底部在承装容器110内部的具体位置由向下空气卷吸动量与向上可燃气体动量共同决定。当供气速率较小时，向下的空气卷吸动量能够克服向上可燃气体动量，到达不燃液层130表面附近，则火焰140底部会紧贴不燃液层130表面。当可燃气体260的供气速率增大时，向上可燃气体动量增加，抑制了空气卷吸动量，火焰150底部会脱离不燃液层130表面向上移动。

可选地，可燃气体源为储气钢瓶210，当储气钢瓶210中的可燃气体260耗尽后，可通过更换储气钢瓶210补充可燃气体260，确保可燃气体供应充足。

可选地，可燃气体260可以为甲烷、丙烷常用气体燃料，这里不做具体限制。

结合图1和图3所示，灭火装置300用于承装容器110内的火焰灭火，灭火装置300包括泡沫液储罐310、泡沫产生器320、水带330、水枪340和底座350。泡沫液储罐310放置在底座350上，底座350下部设有滑轮，且在一侧设有把手，泡沫产生器320设置在泡沫液储罐310上部，一端通过管路连接泡沫液储罐310内部，另一端通过水带330连接水枪340，可模拟不同位置、角度、喷射强度情况下泡沫灭火剂360的灭火效果，也可模拟泡沫灭火剂360在不同发泡倍数下的强释放、缓释放流动覆盖过程，强释放过程与缓释放过程的区别在于泡沫灭火剂360的喷射位置，分别为不燃液层130表面与承装容器110侧壁。

可选地，泡沫灭火剂360可选择普通蛋白泡沫灭火剂或氟蛋白泡沫灭火剂等，这里不做具体限制。

如图1、图2和图3所示，燃烧控制装置400包括温度传感器410，控制系统420，温度传感器用于测量火焰140的实时温度数据，并将温度信号传输到控制系统420；控制系统420可接收温度传感器410的温度信号，将温度信号转换为电信号，并将采集到的模拟量转化为数字量与计算机形成通讯，计算机发出相应指令使控制系统对质量流量控制器250输出量进行实时控制，从而通过环境温度的变化实现对可燃气体260释放速率的控制。

有利地，温度传感器410的数量宜与喷嘴240的数量一致，应保证每个喷嘴240附近有一套测量系统410。

在一些具体示例中，如图3所示，当喷射泡沫灭火剂360覆盖在不燃液层130上部后，被覆盖处温度传感器310检测到所在位置温度降低，控制系统420通过对温度信号变化的感知，控制质量流量控制器250减小可燃气体260供气速率，从而使不燃液层130上部火焰140逐渐熄灭，以模拟储罐的灭火过程。

在一些具体示例中，如图3所示，在灭火结束停止喷射泡沫灭火剂360后，若泡沫灭火剂360未完全覆盖不燃液层130表面，导致未覆盖的不燃液层130表面仍有残留火焰140燃烧。此时，该部位温度传感器310处仍然暴露在残留火焰140内，则该部位喷嘴240继续通入可燃气体260，火焰140得以燃烧。当已覆盖的泡沫灭火剂360在残留火焰140热辐射等因素作用下失效后，无法对不燃液层130表面起到冷却覆盖作用，使得其他温度传感器310检测到温度上升，控制系统420即会控制流量控制器250重新通入可燃气体260，可燃气体260被输送至承装容器110内接触残留火焰140后重新被点燃发生燃烧，以模拟储罐灭火不彻底后复燃过程。

有利地，模拟储罐油池火灭火后的复燃过程完成后，仍可继续采用灭火装置300对火焰140进行灭火，也可以直接关闭减压阀220，等待火焰140自行熄灭。

继续参照图1和图2所示，燃烧控制装置400还包括悬浮装置430和支架440，悬浮装置430漂浮于不燃液层130上部，用于固定温度传感器310，悬浮装置430的密度比不燃液层130小，比泡沫灭火剂360大，可以轻易被泡沫灭火剂360覆盖，以保证温度传感器310测量不燃油层132上部固定位置处的温度。支架440放置于承装容器110内部，用于嵌套悬浮装置430，保证悬浮装置430只在竖直方向运动。

可选地，悬浮装置430应选用抗烧性能较好的材料，能耐受较高的火焰温度。

可选地，为避免因固定支架440被火焰140加热，从而对附近不燃液层130温度造成影响，固定支架440可选择不锈钢等导热系数较小的材质。

如图3所示，当灭火完成关闭减压阀220后，燃烧后的不燃液层130与泡沫灭火剂360的混合物，即油水产物530由循环供油装置处理。循环供油装置500包括储存池510、油水分离器520、废液池540和输送管路560。首先，承装容器110中的油水产物530通过输送管路560进入油水分离器520，由于油水产物530中不燃性油531与废液532互不相溶，油水分离器520根据不燃性油531与废液532的密度差，利用重力沉降原理将二者分离，不燃性油531进入储存池510中的不燃性油储存池511，废液532进入废液池540，以实现不燃性油531的循环利用。

如图1所示，循环供油装置还包括液体泵570，循环供油装置还可实现实验前的不燃油层130的供给。在实验前应先打开储存池510中水池512上部的管路阀门540，将水533输送至承装容器110内形成水层131，再打开储存池511中不燃性油储存池511对应管路上的阀门540，输送不燃性油进入承装容器110形成不燃油层132。

可选地，液体泵570可选择离心泵，其扬程、功率应满足输送不燃液层130的要求。

可以理解的是，本发明通过设置前述装置，可充分了解并分析不同液位高度浮顶储罐灭火及复燃过程，可以作为实战消防演练用的模拟仪器，提升参与人员对于储罐燃烧、灭火、复燃过程的认识。

在本发明的一些实施例中，如图2、图3所示，监测装置600包括摄像装置610，在这些示例中，摄像装置610包括高位摄像机611和水平摄像机612，高位摄像机611通过高位支架613固定，可通过调节高度、角度，从承装容器110顶部敞口120处拍摄内部的燃烧情况、灭火过程以及复燃过程；水平摄像机612放置在距离燃烧模拟器100中心5米的水平位置，高度可调节，可拍摄敞口120上部的火焰形态及高度等状态信息，有利于后续相关分析。

可选地，摄像装置为610为录像机，有利于录下整个燃烧及灭火过程，并可实时记录承装容器110外部火焰140的形状变化，据此计算火焰高度。

在本发明的一些实施例中，如图1、图2所示，监测装置600还包括多个温度测量装置620，多个温度测量装置设置在承装容器110的不同位置处，至少部分温度监测装置620设置在不燃液层130处，也就是说通过监测承装容器110的多个位置处的温度，可实时了解承装容器110内各处温度环境特征，从而准确判断此处的燃烧状态以及灭火情况。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义就是两个或两个以上。

可选地，多个温度监测装置620固定在各个悬浮装置340上，从而判断对应喷嘴140垂直方向多处的温度，实时了解泡沫灭火剂310对于可燃气体250燃烧和灭火过程的影响。

可选地，多个温度监测装置620设在不燃液层130内，使得温度监测装置620能够准确监测到不燃液层130的温度。

有利地，如图1、图2所示，温度监测装置包括多个第一热电偶621和第二热电偶622，多个第一热电偶621在喷嘴240处从不燃液层130表面至敞口120的方向间隔设在固定悬浮装置430上，从而获得喷嘴240上部的不同高度处的温度。

在一些具体实例中，第二热电偶622设置在喷嘴240附近的不燃液层130内，可根据不燃液层130的液位高度情况，沿垂直方向设置多个，从而获得每个喷嘴240附近不燃液层130不同深度处的温度数据。

在本发明的描述中，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。

有利地，对于不燃液层130上方的第一个温度监测装置同时也作为温度传感器410，可将该处温度数据传递控制系统420，实现对喷嘴240的可燃气体通气速率控制。

在具体示例中，当可燃气体260释放后采用点火装置170点燃，如图2所示，可燃气体260喷出不燃液层130表面后，气体与新鲜空气接触，发生燃烧。

当点火装置170动作后，需要开启高位摄像机611与水平摄像机612，使得摄像装置观测内部燃烧状况与表观火焰高度。

随着燃烧的持续，当火焰140高度稳定，各类燃烧数据参数采集后，通过电脑630开启燃烧控制装置400，确认燃烧控制装置400开始工作后，此时可将灭火装置300开启，如图3所示，灭火装置300将泡沫灭火剂360不断喷射到不燃液层130的表面或者承装容器110的侧壁处。

在泡沫灭火剂360释放后，高位摄像机611继续监测承装容器110内部的燃烧情况以及泡沫灭火剂360在不燃液层130表面的流动覆盖情况，以及停止泡沫液360供应后的灭火情况和灭火结束后有无复燃情况。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1、图2和图3中显示了15个温度测量装置620、3个悬浮装置430用于示例说明的目的，但是普通技术人员在阅读了上面的技术方案之后、显然可以理解将该方案应用到其他数量的温度测量装置620、悬浮装置430的技术方案中，这也落入本发明的保护范围之内。

根据本发明实施例的模拟不同液位高度浮顶储罐灭火及复燃的装置1000及模拟方法中对于可燃气体260的燃烧原理对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，其特征在于，包括：

燃烧模拟器，所述燃烧模拟器的上部敞口，内部盛有不燃液层，所述不燃液层包括下部水层和上部不燃油层，不燃油层漂浮在水层之上，用于模拟实际储罐内的油层表面；

供气装置，所述供气装置与所述燃烧模拟器下部连接，可向所述燃烧模拟器内通入可燃气体，所述可燃气体通过所述不燃液层进入所述燃烧模拟器上部气体空间，点燃后形成火焰，模拟储罐全液面火灾场景；

灭火装置，所述灭火装置用于对所述燃烧模拟器内部喷射泡沫，泡沫在所述不燃液层表面扩散，对其表面进行冷却，模拟储罐火灾的灭火过程；

燃烧控制装置，所述燃烧控制装置可用于获取所述不燃油层表面的温度，并通过温度的变化控制所述可燃气体的通入速率，从而实现对燃烧速率的控制；

循环供给装置，所述循环供给装置与所述燃烧模拟器连接，可将燃烧后所述燃烧模拟器内的不燃性油与其他成分分离，并将不燃性油储存，以及实验前所述不燃液层的供给，实现不燃液层的循环利用；

监测装置，所述监测装置用于监测所述泡沫灭火剂在所述燃烧模拟器内不燃油层上部的动态覆盖过程和所述火焰高度和温度的变化。

2.根据权利要求1所述的模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，其特征在于，所述燃烧模拟器包括承装容器、不燃液层、深度测量标尺、承装容器支架和点火装置，所述承装容器内承装所述不燃液层；所述不燃液层包括下部水层与上部不燃油层，所述不燃油层与所述水层互不相溶；所述水层厚度可调，以实现不同液位高度下的储罐火燃烧，所述不燃油层主要用于模拟储罐火灾事故场景中燃料的物理属性，保证泡沫扩散过程与实际火场中扩散过程一致；所述深度测量标尺位于所述承装容器内部，用于测量所述不燃液层的厚度；所述承装容器支撑架用以支撑所述承装容器；所述点火装置可点燃通入的所述可燃气体，在所述承装容器内不燃油层上部燃烧，模拟储罐全液面火灾。

3.根据权利要求1所述的模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，其特征在于，所述供气装置包括储气钢瓶、减压阀、供气管道、喷嘴和质量流量控制器，所述储气钢瓶可提供所述可燃气体；所述减压阀设置在所述储气钢瓶上，以控制所述可燃气体的输出压力；所述供气管道一端与所述储气钢瓶连接，一端与所述喷嘴连接，用以输送所述可燃气体；所述喷嘴位于所述承装容器底部，用于将所述可燃气体通入至所述承装容器内，用以模拟储罐火灾中燃料的蒸发过程；所述质量流量控制器设置在所述供气管道上，受所述燃烧控制装置控制，用以调节所述可燃气体的供气速率，从而模拟不同燃烧速率下的储罐全液面火灾。

4.根据权利要求3所述的模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，其特征在于，所述喷嘴的数量取决于所述承装容器的具体大小，且所述喷嘴在所述承装容器底部均匀布置，使得通入的所述可燃气体在所述不燃液层表面均匀溢出。

5.根据权利要求1所述的模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，其特征在于，所述灭火装置包括泡沫液储罐、泡沫产生器、水带和水枪，所述泡沫液储罐用于储存泡沫液；所述泡沫产生器用于制备不同发泡倍数的泡沫灭火剂；所述水带和所述水枪用于将所述泡沫灭火剂喷射至所述承装容器内，可模拟从不同位置、角度喷射的泡沫灭火剂的强释放、缓释放灭火效果；所述泡沫灭火剂进入所述承装容器后在液层表面扩散，对所述不燃油层进行冷却覆盖，模拟实际泡沫灭火的覆盖过程。

6.根据权利要求1所述的模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，其特征在于，所述燃烧控制装置包括温度传感器、控制系统；所述温度传感器用于测量所述不燃油层上部温度参数，并将测量数据传输给所述控制系统；所述温度传感器数量取决于所述喷嘴数量，宜保证每个所述喷嘴附近有一套所述温度传感器；所述控制系统通过温度参数变化控制所述质量流量控制器，调节所述可燃气体供气速率，从而控制所述燃烧速率的大小。

7.根据权利要求6所述的模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，其特征在于，所述燃烧控制装置在所述泡沫灭火剂喷射后开始作用，当所述泡沫灭火剂覆盖在所述不燃油层上部后，被覆盖处所述温度传感器检测到温度降低，所述控制系统通过对温度信号变化的感知，控制所述质量流量控制器减小所述可燃气体供气速率，从而使所述不燃液层上部的火焰逐渐熄灭，以模拟储罐的灭火过程；灭火结束停止喷射所述泡沫灭火剂后，若所述泡沫灭火剂未完全覆盖所述不燃油层表面，导致未覆盖的所述不燃油层表面仍有残留火焰燃烧。此时，该部位所述温度传感器仍然暴露于残留火焰内，则该部位喷嘴仍然继续通入可燃气体，火焰得以继续燃烧。当已覆盖的泡沫灭火剂在残留火焰热辐射等因素作用下失效后，无法对油面起到覆盖和冷却作用，使得其他所述温度传感器检测到温度上升，所述控制系统即会控制所述质量流量控制器重新通入所述可燃气体，所述可燃气体进入所述承装容器内遇到残留火焰后被点燃，以模拟储罐灭火不彻底后的复燃过程。

8.根据权利要求6所述的模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，其特征在于，燃烧控制装置还包括悬浮装置、固定支架，所述悬浮装置位于所述承装容器内部，用于固定所述温度传感器，其密度小于所述不燃油层，大于所述泡沫灭火剂，可漂浮在所述不燃油层上且可被所述泡沫灭火剂轻易覆盖，以保证所述温度传感器测量所述不燃液层表面以上固定距离处的温度；所述固定支架放置在承装容器内部，用于嵌套所述悬浮装置，以保证所述悬浮装置只在竖直方向运动。

9.根据权利要求1所述的模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，其特征在于，所述循环供给装置包括储存池、废液池、油水分离器、输送管路、阀门、液体泵，所述储存池用于储存不燃性油与水，所述油水分离器用于将灭火后所述承装容器内的所述不燃性油与废液分离，所述废液即为所述水与所述泡沫灭火剂的混合物，所述不燃性油被运往所述储存池，所述废液被运往所述废液池；所述阀门装设于输送管路上；所述液体泵用于实验前将所述水与所述不燃性油输送至所述承装容器中，以实现所述不燃性油的循环利用。

10.根据权利要求1所述的模拟不同液位高度储罐灭火及复燃的装置，其特征在于，所述监测装置包括摄像装置、温度测量装置、电脑，所述摄像装置包括高位摄像机、低位摄像机，所述高位摄像机用于拍摄所述承装容器内部燃烧情况以及灭火时泡沫动态流动情况，所述低位摄像机用于拍摄火焰高度情况；所述温度测量装置固定在所述悬浮装置上，可用于测量不同位置处所述不燃液层与所述火焰的温度；所述电脑用于记录所述摄像装置拍摄的视频与所述温度测量装置的测量数据。

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