CN206672497U - 工业生产线火灾模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种工业生产线火灾模拟实验装置，包括：火灾模拟室、工业生产线模拟单元、烟气温度测量子系统和烟气成分测量子系统以及设置于火灾模拟室外部的控制平台。火灾模拟室的顶壁吊设至少四个横梁，在每相邻两个横梁之间设置至少一个烟气出口，工业生产线模拟单元包括在火灾模拟室的底壁设置的至少二排烧嘴，烟气温度测量子系统包括热电偶矩阵及烟气温度数据采集单元，烟气成分测量子系统包括气体探头矩阵及与烟气成分数据采集单元。在火灾模拟室的顶壁内侧于每相邻两个横梁之间且于每个烟气出口两侧分别设置至少一个热电偶，在火灾模拟室的顶壁内侧于每相邻两个横梁之间且于每个烟气出口两侧分别设置至少一个气体探头。

Description

工业生产线火灾模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及消防安全技术领域，尤其涉及一种对火灾进行模拟的实验系统。

背景技术

随着经济的发展，工业生产企业数量不断增多，规模也不断扩大，随之而来的火灾事故也越来越多，因此开展相关的火灾实验研究也越来越受到重视，相应的燃烧控制装置起着举足轻重的作用。虽然工业生产企业都会在消防方面投入大量资金和设备，但由于缺乏高仿真的智能火灾模拟装置，因此很多消防演习难以起到应有的火灾警示作用。目前在消防演练中，火灾的模拟材料大都是用草、木头等可燃性的材料浇上汽油等燃料进行引燃，这种方式产生的烟雾大，烟雾既污染环境，同时又容易对人体造成伤害。同时火焰不易控制，短时间再次点燃剩余材料困难，天气有风时更容易由于火星、烟尘等因素造成不必要的火灾损失。

同时，生产线火灾存在火势蔓延快，着火点不易确定等实际复杂性，现有的火灾模拟发生装置针对特定火灾情况而设计，不适用工业生产线进行火灾模拟。

如中国专利申请第200910089091.X号揭示的一种火灾烟气流场示踪方法，包括货火源模拟系统、激光片光系统、摄像系统、烟颗粒模拟系统、示踪颗粒加入方法；火源模拟系统采用燃气流量可控的丙烷气体燃烧器；烟颗粒采用檀香燃烧的烟颗粒模拟火灾烟颗粒；示踪颗粒粒径为1～1.5μm的氮化硼颗粒，用空气压缩机将氮化硼颗粒均匀、稳定的输运到烟气层中。然而，该专利申请中采用加热系统内部空气引发空气流动以观测装置内部模拟烟颗粒的运动，不产生真正火焰，即无法观测到火灾中火势蔓延的情景，也不适合对火灾的影响因素进行研究。

又如中国专利申请第201110073740.4号揭示的一种地铁车站火灾模拟实验平台，提供一种地铁车站内部火灾模拟实验平台，涉及对地铁车站火灾事故的发生发展机理、控制与防治技术进行实验研究的地铁火灾事故模拟的设备，包括大比例尺地铁车站实体模型、火源系统、通风排烟系统、火灾探测报警系统、实验测量采集系统以及数据分析系统，其中，大比例尺地铁车站实体模型采用防火材料构建而成，是包含区间隧道、站台、站厅、设备房等的多层建筑结构；实体模型整体可进行拆卸组合；火源系统可模拟不同的火灾场景，并产生接近于真实的火灾热烟气。然而，该实验平台仅针对地铁车站的火灾情况进行模拟，且该实验平台中只设有一个燃烧器无法模拟火灾中火焰蔓延的情景。

再如中国专利申请第201420057362.X号揭示的一种外界风作用下腔室火灾模拟实验装置，是与实际房间尺寸成一定比例的单一房间构造，火源位于房间内部。该温度测量系统包括位于着火房间内和外立面左侧的竖向热电偶矩阵，房间左侧开口和右侧开口的热电偶矩阵，20个可根据实验需求任意调整位置的铠装热电偶及与其电信号连接的数据处理装置。然而，该火灾模拟实验装置为按照中等尺度模型比例1:3设计的腔室火灾实验模拟，无横梁及排气口，不适用于工业生产线的相关火灾模拟；热电偶矩阵设置于房间左侧开口和右侧开口，无法精确确定着火点，也无法准确模拟高温烟气的在厂房内的流动情况。

因此，研制一种能够模拟相关火势蔓延情况、更加精确的测定着火点的适合工业生产线的火灾模拟系统成为业内急需解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种工业生产线火灾模拟实验装置，该系统能够模拟相关火势蔓延情况，更加精确的测定着火点并准确模拟高温烟气的在厂房内的流动情况。

根据本实用新型的一个方面，提供一种工业生产线火灾模拟实验装置，包括：火灾模拟室、设置于火灾模拟室内的工业生产线模拟单元、设置于火灾模拟室内部的烟气温度测量子系统和烟气成分测量子系统、以及设置于火灾模拟室外部的控制平台。火灾模拟室包括顶壁、底壁、两端壁以及两侧壁，火灾模拟室的顶壁间隔吊设至少四个横梁，在每相 邻两个横梁之间于火灾模拟室的顶壁上设有至少一个烟气出口，火灾模拟室的一端壁开有至少一个通风窗，至少一个通风窗根据控制平台的指令在关闭模式和打开模式之间进行自动切换，火灾模拟室的另一端壁设置有卷帘门，卷帘门根据控制平台的指令在全闭模式、半闭模式和全开模式之间进行自动切换。工业生产线模拟单元包括在火灾模拟室的底壁上沿纵向方向设置的至少二排用于喷火的烧嘴，每排烧嘴包括至少六个间隔设置的烧嘴，每个烧嘴与燃气源连接。烟气温度测量子系统包括热电偶矩阵以及与热电偶矩阵电信号连接的烟气温度数据采集单元，烟气温度数据采集单元通过数据线将采集的数据传送至控制平台。烟气成分测量子系统包括气体探头矩阵以及与气体探头矩阵通过电信号连接的烟气成分数据采集单元，烟气成分数据采集单元通过数据线将采集的数据传送至控制平台。其中，在火灾模拟室的顶壁内侧于每相邻两个横梁之间且于每个烟气出口两侧分别设置至少一个热电偶以构成热电偶矩阵；在火灾模拟室的顶壁内侧于每相邻两个横梁之间且于每个烟气出口两侧分别设置至少一个气体探头以构成气体探头矩阵。

可选择地，每个烧嘴包括燃气入口以及火焰出口，每个烧嘴的燃气入口分别与一个第一电磁阀相连，每个第一电磁阀具有全开、半开以及闭合三种状态以对应于每个烧嘴的火焰出口的一级火、二级火以及无火三种状态，控制平台通过改变每个第一电磁阀的状态从而改变每个烧嘴的喷火状态。

可选择地，每排的至少六个烧嘴沿纵向方向等间隔分布。

可选择地，控制平台根据预先设定的模式分别控制与每个烧嘴相应的第一电磁阀的状态以在工业生产线模拟单元上实现不同着火点、不同强度或不同着火材料的火灾模拟。

可选择地，火灾模拟室的至少三个烟气出口分别设置有变频轴流风机以改变每个烟气出口单位时间内的烟气排出量。

可选择地，烟气温度测量子系统的热电偶矩阵包括10～30个温度测量热电偶探头，烟气成分测量子系统的气体探头矩阵包括10～30个电化学气体成分探头。

可选择地，进一步包括烟气速度测量子系统，烟气速度测量子系统包括测速探头矩阵以及与测速探头矩阵通过电信号连接的烟气流速数 据采集单元，烟气流速数据采集单元通过数据线将采集的数据传送至控制平台，在火灾模拟室的顶壁内侧于每相邻两个横梁之间且于每个烟气出口两侧分别设置至少一个测速探头以构成测速探头矩阵。

可选择地，进一步包括邻接火灾模拟室一侧设置的控制室，控制平台、烟气温度数据采集单元、烟气成分数据采集单元以及烟气流速数据采集单元分别设置于控制室内。

可选择地，每个烧嘴通过燃气管与燃气源连接，燃气管的末端封闭且在燃气管的管壁上设有与烧嘴数目相等的燃气支管，每个燃气支管与每个烧嘴连接以将燃气输送至烧嘴内燃烧。

可选择地，进一步包括报警单元，报警单元分别与烟气温度测量子系统和烟气成分测量子系统电连接，报警单元检测到温度参数和/或有毒气体成分参数高于设定安全参数时，报警单元发出安全警报。

优选地，火灾模拟室的室壁材料为防火隔热板。具体地，火灾模拟室先采用钢制骨架搭建后，再于钢制骨架上安装防火隔热板作为室壁。其中，防火隔热板可以选择发泡水泥防火板、石棉水泥保温防火隔热板或者耐高温不锈钢板外加绝热材料。

可选择地，钢制骨架和防火隔热板均采用模块化设计以方便快速安装和拆卸。

可选择地，火灾模拟室的两侧壁进一步设置有观测窗以实现对模拟火灾进行实时观测，观测窗处采用耐高温钢化玻璃封闭。

可选择地，控制室围绕火灾模拟室的至少一个观测窗邻接火灾模拟室一侧壁设置，以便于操作员实时观测火灾模拟室内的情况。

可选择地，燃气为VOC气体作为助燃气的天然气，，VOC气体含量以体积百分比计为燃气总量的20～50％。

可选择地，该系统进一步设置有混合器，混合器包括混合器本体，设于混合器本体内部的气体混合腔，设置于混合器本体一端壁的天然气入口、设置于混合器本体一侧壁的VOC气体入口以及设置于混合器本体另一端壁的燃气出口，燃气出口通过燃气管与烧嘴相连。其中，气体混合腔中邻近燃气出口设有旋转叶轮。

可选择地，火灾模拟室的室壁材料可以为其它隔热材料，以防止烟 气热量泄漏导致测得烟气温度不准确。

可选择地，通风窗与卷帘门可以选择耐高温不锈钢材料外加绝热材料制成。

可选择地，控制平台可以为个人电脑、服务器或工作站。

本实用新型的有益效果是：(1)、在火灾模拟室的顶壁设置有测量温度的热电偶、检测烟气成分的气体探头以及测量烟气速度的测速探头，能够灵敏准确的定位着火点，准确模拟高温烟气的在厂房内的流动情况；(2)、本实用新型通过改变每个第一电磁阀的状态进而改变每个烧嘴的喷火状态，从而实现工业生产线火灾中不同着火点、不同强度或不同着火材料的模拟，以及火势蔓延情况的还原，提高模拟的真实度；(3)、针对工业生产线的着火点难以确定的问题，本实用新型的热电偶矩阵、气体探头矩阵和测速探头矩阵分散设置于火灾模拟室的顶壁，提高了对火灾检测的灵敏度以及准确度。

附图说明

图1为本实用新型的工业生产线火灾模拟实验装置的立体示意图。

图2为本实用新型的工业生产线火灾模拟实验装置的纵向剖视示意图。

图3为本实用新型的工业生产线火灾模拟实验装置的顶壁仰视示意图。

具体实施方式

请参照图1，根据本实用新型的一种非限制性实施方式，提供了一种工业生产线火灾模拟实验装置，包括：火灾模拟室100、设置于火灾模拟室100内的工业生产线模拟单元(以下详细介绍)、设置于火灾模拟室100内部的烟气温度测量子系统(以下详细介绍)、烟气成分测量子系统(以下详细介绍)和烟气速度测量子系统(以下详细介绍)、邻接火灾模拟室100一侧设置的控制室400以及设置于控制室400内部的控制平台900。

请参照图2，火灾模拟室100包括顶壁110、底壁130、两端壁140、150以及两侧壁(未标号)。火灾模拟室100的顶壁110等间隔吊设四个横梁120，在每相邻两个横梁120之间于火灾模拟室100的顶壁110上设有一个烟气出口111，火灾模拟室100的一端壁140开有二个通风窗200(图中仅示出一个)，二个通风窗200根据控制平台900的指令在关闭模式和打开模式之间进行自动切换。火灾模拟室100的另一端壁150设置有卷帘门300，卷帘门300根据控制平台900的指令在全闭模式、半闭模式和全开模式之间进行自动切换。火灾模拟室100的每个侧壁上设置有两个观测窗160。

工业生产线模拟单元包括在火灾模拟室100的底壁130上沿纵向方向设置的二排用于喷火的烧嘴500，其中，每排烧嘴500包括六个等间隔设置的烧嘴500。每个烧嘴500包括燃气入口(未标号)以及火焰出口(未标号)。

其中，每个烧嘴500通过燃气管(图未示)与燃气源连接，燃气管的末端封闭且在燃气管的管壁上设有与烧嘴数目相等的燃气支管，每个燃气支管与一个烧嘴500对应连接。每个燃气支管上设置有一个第一电磁阀(图未示)，每个第一电磁阀具有全开、半开以及闭合三种状态以对应于每个烧嘴500的火焰出口的一级火、二级火以及无火三种状态。控制平台900通过改变每个第一电磁阀的状态从而改变每个烧嘴500的喷火状态以在工业生产线模拟单元上实现不同着火点、不同强度或不同着火材料的火灾模拟。

烟气温度测量子系统包括热电偶矩阵以及与热电偶矩阵电信号连接的烟气温度数据采集单元(图未示)，烟气温度数据采集单元通过数据线将采集的数据传送至控制平台900。烟气成分测量子系统包括气体探头矩阵以及与气体探头矩阵通过电信号连接的烟气成分数据采集单元，烟气成分数据采集单元通过数据线将采集的数据传送至控制平台900。烟气速度测量子系统包括测速探头矩阵以及与测速探头矩阵通过电信号连接的烟气流速数据采集单元，烟气流速数据采集单元通过数据线将采集的数据传送至控制平台900。

如图3所示，在火灾模拟室100的顶壁110内侧于每相邻两个横梁120之间且于每个烟气出口111两侧分别设置一个热电偶600以构成热电偶矩阵。在火灾模拟室100的顶壁110内侧于每相邻两个横梁120之 间且于每个烟气出口111两侧分别设置一个气体探头700以构成气体探头矩阵。在火灾模拟室100的顶壁110内侧于每相邻两个横梁120之间且于每个烟气出口111两侧分别设置一个测速探头800以构成测速探头矩阵。

作为一种可替代实施方式一，火灾模拟室100的三个烟气出口111分别设置有变频轴流风机115以根据需要来调节每个烟气出口111的排烟量。

作为一种可替代实施方式二，控制室400围绕火灾模拟室100的一个观测窗160设置。

作为一种可替代实施方式三，控制平台900、烟气温度数据采集单元、烟气成分数据采集单元以及烟气流速数据采集单元分别设置于控制室400内。

作为一种可替代实施方式四，控制平台900为个人电脑。

作为一种可替代实施方式五，火灾模拟室100的室壁材料为防火隔热板，通风窗200与卷帘门300由耐高温不锈钢外加绝热材料制成，观测窗160采用耐高温钢化玻璃封闭。

作为一种可替代实施方式六，该系统还进一步包括报警单元，报警单元分别与烟气温度测量子系统和烟气成分测量子系统电连接，报警单元检测到温度参数和/或有毒气体成分参数高于设定安全参数时，报警单元发出安全警报。

尽管在此已详细描述本实用新型的优选实施方式，但要理解的是本实用新型并不局限于这里详细描述和示出的具体结构和步骤，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。

Claims (8)

1.一种工业生产线火灾模拟实验装置，其特征在于包括：火灾模拟室、设置于所述火灾模拟室内的工业生产线模拟单元、设置于所述火灾模拟室内部的烟气温度测量子系统和烟气成分测量子系统、以及设置于所述火灾模拟室外部的控制平台；

所述火灾模拟室包括顶壁、底壁、两端壁以及两侧壁，所述火灾模拟室的顶壁间隔吊设至少四个横梁，在每相邻两个横梁之间于所述火灾模拟室的顶壁上设有至少一个烟气出口，所述火灾模拟室的一端壁开有至少一个通风窗，所述火灾模拟室的另一端壁设置有卷帘门；

所述工业生产线模拟单元包括在所述火灾模拟室的底壁上沿纵向方向设置的至少二排用于喷火的烧嘴，每排烧嘴包括至少六个间隔设置的烧嘴，每个所述烧嘴与燃气源连接；

所述烟气温度测量子系统包括热电偶矩阵以及与所述热电偶矩阵电信号连接的烟气温度数据采集单元，所述烟气温度数据采集单元通过数据线与所述控制平台相连；以及

所述烟气成分测量子系统包括气体探头矩阵以及与所述气体探头矩阵通过电信号连接的烟气成分数据采集单元，所述烟气成分数据采集单元通过数据线与所述控制平台相连；

其中，在所述火灾模拟室的顶壁内侧于每相邻两个横梁之间且于每个烟气出口两侧分别设置至少一个热电偶以构成所述热电偶矩阵；在所述火灾模拟室的顶壁内侧于每相邻两个横梁之间且于每个烟气出口两侧分别设置至少一个气体探头以构成所述气体探头矩阵。

2.如权利要求1所述的工业生产线火灾模拟实验装置，其特征在于，每个所述烧嘴包括燃气入口以及火焰出口，每个所述烧嘴的所述燃气入口分别与一个第一电磁阀相连，每个第一电磁阀具有全开、半开以及闭合三种状态。

3.如权利要求2所述的工业生产线火灾模拟实验装置，其特征在于，所述火灾模拟室的所述至少三个烟气出口分别设置有变频轴流风机。

4.如权利要求3所述的工业生产线火灾模拟实验装置，其特征在于，所述烟气温度测量子系统的所述热电偶矩阵包括10～30个热电偶，所述烟气成分测量子系统的所述气体探头矩阵包括10～30个气体探头。

5.如权利要求1～4中任一项所述的工业生产线火灾模拟实验装置，其特征在于，进一步包括烟气速度测量子系统，所述烟气速度测量子系统包括测速探头矩阵以及与所述测速探头矩阵通过电信号连接的烟气流速数据采集单元，所述烟气流速数据采集单元通过数据线与所述控制平台相连，在所述火灾模拟室的顶壁内侧于每相邻两个横梁之间且于每个烟气出口两侧分别设置至少一个测速探头以构成所述测速探头矩阵。

6.如权利要求5所述的工业生产线火灾模拟实验装置，其特征在于，进一步包括邻接所述火灾模拟室一侧设置的控制室，所述控制平台、所述烟气温度数据采集单元、所述烟气成分数据采集单元以及所述烟气流速数据采集单元分别设置于所述控制室内。

7.如权利要求6所述的工业生产线火灾模拟实验装置，其特征在于，每个所述烧嘴通过燃气管与燃气源连接，所述燃气管的末端封闭且在所述燃气管的管壁上设有与所述烧嘴数目相等的燃气支管，每个所述燃气支管与每个所述烧嘴连接。

8.如权利要求7所述的工业生产线火灾模拟实验装置，其特征在于，进一步包括报警单元，所述报警单元分别与所述烟气温度测量子系统和所述烟气成分测量子系统电连接。