[实用新型]一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置

说明书

本实用新型公开了一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置，所述装置包括杯式燃烧器主体、红外气体分析仪、集气罩、烟气分析仪、排气管路、高压储气钢瓶、集气瓶、风机、石英玻璃罩、热电偶、数据采集模块、计算机、高速摄像机等部分，可实现对杯式燃烧器实验过程中燃料的燃烧产物和灭火剂与火焰作用产物的定性定量分析，研究可燃物燃烧与灭火机理，并可对实验产生的有毒有害物质有效隔离，结构安全可靠，测量结果准确，环境友好。

技术领域

本实用新型涉及火灾科学技术领域，具体涉及一种用于杯式燃烧器的燃烧与灭火过程综合分析装置。

背景技术

1977年R.Hirst和K.Booth(Hirst R,Booth K.Measurement of flame-extinguishing concentrations[J].Fire Technology,1977,13(4):296-315.)系统介绍了杯式燃烧器在评价灭火剂临界灭火浓度方面应用以来，杯式燃烧器作为一种实验室尺度、可产生稳定扩散火焰的装置，成为研究燃料扩散燃烧和评价气体灭火剂效能的有效实验工具，其方法写入了NFPA 2001(Standard on Clean Agent Fire ExtinguishingSystems)、ISO 14520-Part1(Gaseous fire-extinguishing systems-physicalproperties and system design)和GB/T20702-2006(气体灭火剂灭火性能测试方法)等相关标准中，基于杯式燃烧器原理的改进型装置在评价其他诸如泡沫灭火剂、高沸点气体灭火剂、细水雾灭火剂、干粉灭火剂等不同类型的灭火介质上(如中国专利CN103454387A所公开的泡沫灭火剂实验用杯式燃烧器、中国专利CN103901156A所公开的一种适用于蒸气态灭火剂灭火性能测试的杯式燃烧器；论文Tianshui Liang,Runwan Li,Jing Li,Yanyan Xu,Wei Zhong,Jun Zhao,Siuming Lo.Extinguishment of hydrocarbon pool fires byultrafine water mist with ammonium/amidogen compound in an improved cupburner[J].Fire and Materials,2018,42(8)、付海雁.基于杯式燃烧器的超细干粉灭火剂灭火性能研究[D].南京理工大学,2015等)同样得到了广泛的应用。

现有的杯式燃烧器装置一般用来测试灭火剂的临界灭火浓度，基于此装置的燃料燃烧产物及灭火剂与火焰作用产物分析的研究较少，而现有对灭火产物分析一般通过大尺度的实体火实验进行研究。在对灭火剂机理研究的过程中，灭火剂临界灭火浓度、灭火过程时间、灭火剂用量、火场温度、火焰结构与形态、燃料性质和热释放速率及灭火剂与火焰作用产物生成量等因素和其间的关系对于灭火剂灭火效能、对环境与健康的危害性等灭火剂综合性能的评估有着重要作用。杯式燃烧器作为实验室尺度模型，相比大尺度实体火实验，实验条件更易控制，得到的实验数据更为准确，在测量灭火浓度的基础上分析此过程中燃烧特征参量和燃烧产物可提高灭火剂浓度测试的准确性并可深入研究燃烧与灭火机理。传统的杯式燃烧器是相对敞开的体系，实验装置周围的环境(如气流扰动)会影响燃料燃烧和灭火过程，造成测量误差。在灭火浓度计算上，需要确定火焰的熄灭时间以计算灭火剂使用量，灭火过程中燃料燃烧的特征参数会发生突变，而现有的方法一般是通过人为观测火焰形态变化确定熄灭时间，精确性较低，造成灭火浓度测试结果的不准确。同时在对含卤元素灭火剂临界灭火浓度已有的研究中发现，灭火剂与火焰作用过程中，会有大量卤化氢气体(如氟化氢、氯化氢、溴化氢等)、酰卤类气体化合物(如碳酰氯、碳酰氟等)等剧毒产物生成。传统杯式燃烧器实验过程中，这些剧毒气体会释放到周围环境中，对实验人员的健康、实验室设备和周围环境都会造成严重的不可逆损害。这些剧毒腐蚀性产物生成量的精确测量，对灭火剂的适用条件和改进方法的研究也有着重要的意义。