高温条件下危化品爆炸极限测定装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911003602.1 (22)申请日 2019.10.22 (71)申请人 常州大学 地址 213164 江苏省常州市武进区滆湖路1 号 (72)发明人 周宁王腾李雪倪鹏飞 袁雄军李恩田赵会军 (74)专利代理机构 常州市英诺创信专利代理事 务所(普通合伙) 32258 代理人 王美华 (51)Int.Cl. G01N 25/54(2006.01) (54)发明名称 一种高温条件下危化品爆炸极限测定装置 (57)摘要 本发明涉及一种高温条件下危化品爆炸极 限测定装置， 包。

2、括气体制备单元、 液体高温加热 单元、 固体材料高温分解单元、 爆炸试验单元以 及数据采集处理系统。 通过气体制备单元、 液体 高温加热单元和固体材料高温分解单元分别向 爆炸试验单元通入三相气液固混合物组成的可 燃混合气体， 对高温条件下危化品爆炸极限进行 测试。 本发明测试过程中可以根据实际需要进行 气液固三相在高温高压下一定的配比， 从而可以 更贴切的模拟实际工业环境下的三相气液固混 合物组成的可燃混合气体， 并对其爆炸极限进行 测试， 为工业生产提供边界条件。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 110632118 A 2019.12.31 CN 110632118 A 1.一种。

3、高温条件下危化品爆炸极限测定装置， 包括气体制备单元、 液体高温加热单元、 固体材料高温分解单元、 爆炸试验单元以及数据采集处理系统， 其特征是： 所述的 气体制备单元： 具有可按不同工况条件配置可燃混合气体的配气罐， 配气罐管路连接 有原料气罐； 液体高温加热单元： 具有容置并加热液体物料的釜体， 釜体内设有搅拌轴， 搅拌轴上安 装有上桨叶和下桨叶， 上桨叶和下桨叶的侧面之间固定有导流管， 釜体底部设有包容于釜 体侧面的夹套； 固体材料高温分解单元： 具有耐压壳体、 终端控制器以及采气管， 采气管安装在耐压壳 体顶部并连通爆炸试验单元， 耐压壳体内设有用于放置引弧固体物料的铂坩埚， 铂坩埚底。

4、 部设有加热棒， 铂坩埚上方设有作为电弧引发极的铂针， 耐压壳体内壁顶部安装有红外测 温探头， 所述的加热棒、 铂针和红外测温探头均与终端控制器线路连接； 爆炸试验单元： 包括柱形高压容器、 点火装置以及鼓风机， 点火装置与柱形高压容器线 路连接， 鼓风机与柱形高压容器两端以气管相连， 柱形高压容器壁上连接有压力传感器， 温 度传感器、 火焰传感器及应变传感器； 数据采集处理系统： 具有与爆炸试验单元线路连接的数据采集仪， 数据采集仪内含有 超动态电阻应变仪、 动态测试分析仪和信号放大器。 2.如权利要求1所述的高温条件下危化品爆炸极限测定装置， 其特征是： 所述的配气罐 管路连接有用于配气罐。

5、抽取真空的真空泵， 配气罐顶端连接有安全阀， 配气罐底部通过单 流阀与柱形高压容器进气端管路连通。 3.如权利要求1所述的高温条件下危化品爆炸极限测定装置， 其特征是： 所述的釜体呈 倒锥形， 釜体上端设有搅拌电机， 搅拌电机输出轴与搅拌轴传动， 导流管与柱形高压容器进 气端管路连接。 4.如权利要求1所述的高温条件下危化品爆炸极限测定装置， 其特征是： 所述的耐压壳 体底部连接有用于耐压壳体抽取真空的真空泵， 采气管与柱形高压容器进气端管路连接。 5.如权利要求1所述的高温条件下危化品爆炸极限测定装置， 其特征是： 所述的柱形高 压容器管路连接有用于柱形高压容器抽取真空的真空泵， 柱形高压容。

6、器一侧连接有泄压 阀， 柱形高压容器另一侧连接有废气管， 柱形高压容器中间表面开设有可视窗， 柱形高压容 器的进气端设有针阀。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110632118 A 2 一种高温条件下危化品爆炸极限测定装置 技术领域 0001 本发明涉及爆炸极限测试技术领域， 尤其是一种高温条件下危化品爆炸极限测定 装置。 背景技术 0002 目前的爆炸极限测试， 主要是依据一些国家标准及行业标准， 如GB/T21844-2008 化合物(蒸汽和气体)易燃性浓度限值的标准试验方法 、 GB/T12474-2008 空气中可燃气 体爆炸极限测定方法 、 ASTME681-04 化学品(蒸汽和。

7、气体)爆炸极限标准测试方法 等， 其 测试对象主要针对气体或者蒸汽。 CN201010509028.X涉及一种非标状态下可燃气体爆炸极 限测试系统,其包括配气装置、 爆炸装置、 温控装置、 数据采集处理装置； 所述爆炸装置包括 防爆罐体和保温护套,防爆罐体和保温护套之间安装有加热元件,防爆罐体中安装有隔板, 隔板将防爆罐体的内腔分隔成气体缓冲室和气体爆炸室,隔板上安装有导通气体缓冲室和 气体爆炸室的电磁阀,爆炸装置的输入口与气体缓冲室相连通,所述的输入口还旁接有真 空泵； 在所述的气体缓冲室中安装有缓冲压力传感器和缓冲温度传感器,在所述的气体爆 炸室中安装有爆炸前温度传感器、 爆炸前压力传感器。

8、、 点火器以及作为爆炸测试用的爆炸 压力传感器。 0003 现有技术在应用于液体固态混合物的测试时存在一些问题， 当液体混合物中含有 水时， 按现有测试装置抽真空后进样， 造成在正常使用过程中本来挥发量较小的水无形中 扩大， 对测试结果影响非常大； 其次， 即使液体混合物中都是可燃的有机物， 在测量的时候 抽真空后进样， 使得测试时蒸汽的成分和液体混合物在生产、 储存、 运输及使用过程中自然 挥发的气相成分存在明显的差别， 导致现有测试装置的测试结果应用在化学品生产、 储存、 运输及使用过程中并不很准确。 发明内容 0004 本发明要解决的技术问题是： 为了克服现有技术中之不足， 本发明提供一。

9、种高温 条件下危化品爆炸极限测定装置， 克服目前测试技术中只能进行单相可燃气体或液体混合 物爆炸极限测定的问题， 在测试时可根据实际需要对气液固三相在高温高压下进行一定的 配比， 从而更贴切地模拟实际工业环境下三相气液固混合物组成的可燃混合气体， 以测试 可燃混合气体的爆炸极限。 0005 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种高温条件下危化品爆炸极限测 定装置， 包括气体制备单元、 液体高温加热单元、 固体材料高温分解单元、 爆炸试验单元以 及数据采集处理系统。 0006 气体制备单元： 具有可按不同工况条件配置可燃混合气体的配气罐， 配气罐管路 连接有原料气罐； 0007 液体高温。

10、加热单元： 具有容置并加热液体物料的釜体， 釜体内设有搅拌轴， 搅拌轴 上安装有上桨叶和下桨叶， 上桨叶和下桨叶的侧面之间固定有导流管， 釜体底部设有包容 说明书 1/4 页 3 CN 110632118 A 3 于釜体侧面的夹套； 0008 固体材料高温分解单元： 具有耐压壳体、 终端控制器以及采气管， 采气管安装在耐 压壳体顶部并连通爆炸试验单元， 耐压壳体内设有用于放置引弧固体物料的铂坩埚， 铂坩 埚底部设有加热棒， 铂坩埚上方设有作为电弧引发极的铂针， 耐压壳体内壁顶部安装有红 外测温探头， 所述的加热棒、 铂针和红外测温探头均与终端控制器线路连接； 0009 爆炸试验单元： 包括柱形。

11、高压容器、 点火装置以及鼓风机， 点火装置与柱形高压容 器线路连接， 鼓风机与柱形高压容器两端以气管相连， 柱形高压容器壁上连接有压力传感 器， 温度传感器、 火焰传感器及应变传感器； 0010 数据采集处理系统： 具有与爆炸试验单元线路连接的数据采集仪， 数据采集仪内 含有超动态电阻应变仪、 动态测试分析仪和信号放大器。 0011 进一步地， 所述的配气罐管路连接有用于配气罐抽取真空的真空泵， 配气罐顶端 连接有安全阀， 配气罐底部通过单流阀与柱形高压容器进气端管路连通。 0012 所述的釜体呈倒锥形， 釜体上端设有搅拌电机， 搅拌电机输出轴与搅拌轴传动， 导 流管与柱形高压容器进气端管路连。

12、接。 0013 所述的耐压壳体底部连接有用于耐压壳体抽取真空的真空泵， 采气管与柱形高压 容器进气端管路连接。 0014 所述的柱形高压容器管路连接有用于柱形高压容器抽取真空的真空泵， 柱形高压 容器一侧连接有泄压阀， 柱形高压容器另一侧连接有废气管， 柱形高压容器中间表面开设 有可视窗， 柱形高压容器的进气端设有针阀。 0015 本发明的有益效果是： 本发明克服了目前测试技术中只能进行单相可燃气体或液 体混合物爆炸极限测定的问题， 测试过程中可以根据实际需要进行气液固三相在高温高压 下一定的配比， 从而可以更贴切的模拟实际工业环境下的三相气液固混合物组成的可燃混 合气体， 并对其爆炸极限进行。

13、测试， 为工业生产提供边界条件， 可以防止在化工生产中危险 的发生的问题。 附图说明 0016 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 0017 图1是本发明的结构示意图。 0018 图中： 1、 配气罐， 2、 真空泵， 3、 针阀， 4、 原料气罐， 5、 单流阀， 6、 压力传感器， 7、 温度 传感器， 8、 安全阀， 9、 搅拌电机， 10、 釜体， 11、 夹套， 12、 导流管， 13、 上桨叶， 14、 下浆叶， 15、 搅拌轴， 16、 引弧固体物料， 17、 电弧， 18、 加热棒， 19、 红外测温探头， 20、 采气管， 21、 铂针， 22、 铂坩埚， 23、 终端。

14、控制器， 24、 火焰传感器， 25、 鼓风机， 26、 应变传感器， 27、 可视窗， 28、 点 火装置， 29、 数据采集仪， 30、 柱形高压容器， 31、 泄压阀， 32、 废气管， 33.耐热壳体。 具体实施方式 0019 现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。 这些附图均为简化的示意图， 仅以 示意方式说明本发明的基本结构， 因此其仅显示与本发明有关的构成。 0020 如图1所示的一种高温条件下危化品爆炸极限测定装置， 包括： 包括气体制备单 元、 液体高温加热单元、 固体材料高温分解单元、 爆炸试验单元以及数据采集处理系统。 说明书 2/4 页 4 CN 110632118 。

15、A 4 0021 所述气体制备单元： 具有配气罐1， 配气罐1管路连接有原料气罐4， 配气罐1顶部连 接有真空泵2和安全阀8， 配气罐1侧壁连接有压力传感器6和温度传感器7， 配气罐1底部的 管路上设有针阀3。 0022 所述液体高温加热单元： 具有加热液体物料呈倒锥形的釜体10， 釜体上端设有搅 拌电机9， 搅拌电机9输出轴传动连接有搅拌轴15， 搅拌轴15上相距设有上桨叶13和下桨叶 14， 位于上桨叶13和下桨叶14的侧面之间固定有导流管12， 釜体10底部设有包容于釜体10 侧面的夹套11。 0023 所述固体材料高温分解单元： 具有加热装置、 终端控制器23以及真空泵2， 所述加 热。

16、装置包括耐热壳体33， 耐热壳体33内设有铂坩埚22、 位于铂坩埚22内的引弧固体物料16 及设在铂坩埚22底面的加热棒18， 铂坩埚22是固体材料高温分解装置的重要组成部分， 它 是熔化和精炼金属液体以及固体加热、 反应的容器， 是保证固体材料高温分解顺利进行的 基础。 0024 位于引弧固体物料16上方设有作为电弧17引发极的铂针21， 引弧固体物料16旁侧 设有红外测温探头19， 加热棒18、 红外测温探头19及铂针21均与终端控制器23线路连接， 红 外测温探头19探测耐压壳体33的温度， 反馈至终端控制器23， 并通过终端控制器23调节不 同温度段气化分解样品， 使得复杂组分的采样分。

17、析成为可能， 这样不仅可以实现根据具体 待分析物质选择最优化的分解温度， 终端控制器23还可以作为整个测定装置的安全屏障。 0025 耐压壳体33内表面顶部安装有采气管20， 耐压壳体33底部管路连接有真空泵2。 0026 所述爆炸试验单元： 包括柱形高压容器30， 该柱形高压容器30的设计温度范围为 常温600， 设计压力范围为010MPa。 所述柱形高压容器30上螺纹连接有压力传感器6、 温度传感器7、 火焰传感器24以及应变传感器26； 位于柱形高压容器30右侧设有与柱形高压 容器30线路连接的点火装置28， 鼓风机25通过管路连接柱形高压容器30两端， 柱形高压容 器30左端连接有泄压。

18、阀31， 柱形高压容器30右端设有废气管32， 柱形高压容器30中部设有 采用氟胶圈密封的可视窗31， 柱形高压容器30左端还管路连接有真空泵2。 0027 数据采集处理系统： 包含有超动态电阻应变仪、 动态测试分析仪和信号放大器， 上 述仪器均与数据采集仪29线路连接， 数据采集仪29与爆炸试验单元线路连接以记录爆炸压 力、 爆炸温度、 火焰传播速度和容器应力形变等相关数据。 0028 本发明的工作原理及使用流程： 各单元安装连接好后， 将柱形高压容器30温度加 热至相应工况温度， 并进行氮气吹扫， 排出柱形高压容器30内的其他气体， 开启氮气阀门， 氮气经管路通入柱形高压容器30， 最终由。

19、废气管32排出。 经过三次吹扫后， 关闭氮气阀门和 废气管32的阀门， 用真空泵2对柱形高压容器30进行抽真空处理， 抽真空至0.1MPa。 0029 将相应工况条件下液体物料放入釜体10中， 在搅拌电机9的驱动下， 搅拌轴15带动 上浆叶13、 下浆叶14及导流管12转动， 在离心力的作用下使导流管12中的液体向上流动， 且 由于釜体10呈倒锥形， 可保证釜体10底部的物料最大限度地与导流管12接触， 使物料中的 水份被导流管12抽走并蒸发， 从而使得蒸汽排出并传输至柱形高压容器30内。 0030 通过真空泵2将配气罐1中抽真空， 按不同工况条件下将所需要的氧气和氮气或其 它气体燃料由原料气。

20、罐4通入配气罐1， 通过压力传感器6和温度传感器7进行压力和温度的 监控， 待配气罐1内的可燃混合气体均匀稳定后， 经针阀3并通过单流阀5通入柱形高压容器 30内。 说明书 3/4 页 5 CN 110632118 A 5 0031 将工况条件下的引弧固体物料16放入铂坩埚22内， 在终端控制器23的控制下， 加 热棒18加热铂坩埚22中的引弧固体物料16， 并通过铂针21引发产生电弧17， 使引弧固体物 料16产生等离子体而瞬间达到高温， 将铂坩埚22中的引弧固体物料16分解气化， 引弧固体 物料16汽化后的蒸汽通过采气管20通入到柱形高压容器30内， 红外测温探头19检测分解过 程中的温度。

21、变化并传输至终端控制器23， 从而对固体材料的分解气化过程进行监测。 0032 开启鼓风机25， 待上述气体制备单元、 液体高温加热单元和固体材料高温分解单 元所进入柱形高压容器30内的气体、 蒸汽混合好后， 关闭鼓风机25两端的阀门， 同时关闭柱 形高压容器30进气端的针阀3， 开启柱形高压容器30上的压力传感器6， 温度传感器7， 火焰 传感器24、 应变传感器26以及相应的数据采集仪29， 通过点火装置28调到相应的点火能进 行点火， 由数据采集仪29记录测试过程中的爆炸压力、 爆炸温度、 火焰传播速度和容器应力 形变等相关数据， 测试完毕后， 开启废气管32的阀门， 通过废气管32排出废气， 根据测试情 况确定是否需要调整气体量来进行再一次的测试。 0033 以上述依据本发明的理想实施例为启示， 通过上述的说明内容， 相关工作人员完 全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内， 进行多样的变更以及修改。 本项发明的技术 性范围并不局限于说明书上的内容， 必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。 说明书 4/4 页 6 CN 110632118 A 6 图1 说明书附图 1/1 页 7 CN 110632118 A 7 。