LNG泄漏扩散和池火燃烧模拟实验平台制造技术

本实用新型专利技术涉及LNG泄漏扩散和池火燃烧模拟实验平台。该平台包括由LNG储罐、绝热管道、实验装置、防爆隔离墙组成的实验系统；由电子天平、点火系统、甲烷浓度检测仪、热电偶树、数据采集器、摄像机组成的测试系统和由PLC控制系统、各类显示仪表和控制阀门组成的控制系统。通过对可换装表面材料和调整角度的LNG表面蔓延实验装置的设计，可进行LNG在不同物质表面和流淌速度下蔓延、气化扩散的实验模拟；配合点火系统和甲烷浓度检测仪，实现LNG气云浓度变化监测以及气云点火，并自动进行数据和图像采集。该平台具有实验时间短费用低，实验效率高等优点。采用本设计实验步骤少且在严格监测和控制下保障实验安全，操作简便，实验可重复性高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及火灾安全
，特别涉及一种LNG泄漏扩散和池火燃烧模拟实验平台。
技术介绍
作为石油化工行业以及能源领域重要的原材 料和产品，LNG (液化天然气)在工业和民用中得到了广泛应用，大规模LNG的安全储运格外重要。由于管道或阀门故障以及LNG槽车交通意外等安全事故，LNG在储运过程中可能出现泄漏。LNG—旦泄漏往往会迅速气化形成可燃气云，在点火源的作用下可能发生闪燃或爆燃现象；当LNG泄漏喷射到地面或水面时，在瞬时低温的作用下，大量LNG会在一定范围内形成低温液池，如果有引火源和辐射热的作用则可形成池火或由池火同时引发大规模蒸气云爆炸事故。目前有关LNG安全事故研究主要集中在大规模尺度LNG水面或水下泄漏扩散、火灾爆炸的风险以及灾害后果、损害范围分析等方面。而通过实验室小尺度模拟实验对LNG泄漏流动及其相变过程、LNG扩散、浓度迁移规律以及LNG低温池火燃烧与快速蒸发、燃爆事故演化的动力学过程等内容目前还缺乏相关深入的研究报道。因此构建一个可以模拟LNG泄漏、燃烧的小尺度实验平台显得尤为重要，利用该平台可以开展LNG在不同物质表面泄漏扩散、浓度迁移、池火燃烧、爆燃转捩等多方面的研究，为LNG泄漏、火灾、爆炸预防技术提供新的技术方案和理论基础，为预防和控制LNG爆炸灾害提供理论依据和实验数据。
技术实现思路
本技术旨在针对上述现有研究手段的不足，开展小尺度的LNG安全性能实验研究，弥补现有研究手段的不足和空白，特别研制一种功能齐全，安全可控且可重复实验的LNG泄漏扩散和池火燃烧模拟实验平台。该平台能实现LNG安全导出、点火控制及形成池火等过程，并可自动采集实验数据，记录实验图像，还可根据实验目的更换托盘表面的材料垫层、调整托盘角度，进一步开展LNG在不同物质表面(混凝土、金属或干沙)的蔓延和气化过程以及LNG池火形成和池火过程火焰阵面精细结构等方面的研究。LNG泄漏扩散和池火燃烧模拟实验平台主要包括三个系统，其中实验系统用以实现模拟实验平台中物质储存、输送以及安全保证；测试系统用以实现包括温度、浓度、扩散图像，燃烧阵面等的图像记录和数据采集工作；控制系统用以监视状态参数控制实验的进行和保障安全。本技术为实现上述目的所采取的技术方案是一种LNG泄漏扩散和池火燃烧模拟实验平台，其特征在于包括实验系统、测试系统以及控制系统三部分，所述的实验系统包括LNG储罐、绝热管道、实验装置及防爆隔离墙；所述的测试系统包括电子天平、点火系统、摄像机、甲烷浓度检测仪、数据采集器及热电偶树；所述的控制系统包括PLC控制系统、各类显示仪表及各类控制阀门，且各类显示仪表及各类控制阀门分别连接在所述的LNG储罐及绝热管道上；LNG储罐置于防爆隔离墙的一侧，实验装置、电子天平、点火系统、摄像机、甲烷浓度检测仪、数据采集器及热电偶树置于防爆隔离墙的另一侧，LNG储罐通过绝热管道穿过防爆隔离墙与实验装置连接；所述的电子天平位于实验装置的底部，且与PLC控制系统连接，PLC控制系统还分别与点火系统、摄像机、甲烷浓度检测仪及数据采集器连接，数据采集器与热电偶树连接。LNG的储存和导出LNG储存在绝热低温储罐中，显示仪表实时监控储罐内各状态参数；LNG导出过程中采用安装在储罐上的自增压系统和管路上的减压阀、放空阀组及第一放空阀，控制压力通过绝热管道导出。导液过程中为保障压力稳定，绝热管道通过放空阀组和第一放空阀连接放空管路将气化的LNG及时排出。LNG泄漏扩散实验泄漏扩散实验在LNG正常导出的基础上测试LNG气化过程产 生的气云图像和各项参数，通过更换托盘表面的材料垫层，实验LNG在不同物质表面的扩散行为，通过改变托盘角度，研究LNG不同流淌速率下的扩散行为。LNG池火燃烧实验通过监测气云浓度分布和点火控制，实现LNG的池火燃烧，并通过测试温度分布、采集图像等研究手段研究LNG池火燃烧特征。本技术所产生的有益效果是可实现远程控制LNG泄漏和燃烧的模拟，避免LNG可能造成的窒息伤害、冷伤害及燃烧热伤害等；通过对可换装表面材料和调整角度的实验装置的设计，可进行LNG在不同物质表面和LNG流淌速度下扩散的模拟；通过点火系统和甲烷浓度检测仪共同作用，实现了自动监测浓度，在着火限内快速进行点火(扩散初期对LNG进行点火，能够形成池火而避免爆燃)，并自动进行数据和图像的采集。该模拟实验平台具有实验时间短且费用低，实验效率高等优点。采用本设计实验步骤少且安全可靠，在严格监测和控制下保障实验安全，操作简便，实验可重复性高。附图说明图I是LNG泄漏扩散和池火燃烧模拟实验平台布置示意图。图2是自增压系统原理图。图3是放空阀组构成图。图4是实验装置正视图。图5是实验装置右视图。图6是点火系统及点火布置示意图。图7是LNG泄漏扩散及池火燃烧模拟实验平台工作原理流程图；图中的管道阀门表示为第二阀门8、止回阀9、减压阀12、第三阀门14及第四阀门17 ;安全阀表示为主安全阀29和副安全阀31 ;放空阀表示为放空阀组10、第一放空阀15及第二放空阀30。具体实施方式下面通过附图对本技术的技术方案做进一步详细描述。参照图I、图2、图3、图4、图5、图6和图7，LNG泄漏扩散和池火燃烧模拟实验平台包括实验系统、测试系统以及控制系统三部分，实验系统用以实现模拟实验平台中物质储存、输送以及安全保证；实验系统包括LNG储罐32、带绝热保温层的绝热管道7、实验装置18及防爆隔离墙26 ;测试系统包括电子天平19、点火系统21、摄像机22、甲烷浓度检测仪23、数据采集器24及热电偶树25 ;控制系统包括PLC控制系统16、各类显示仪表及各类控制阀门，且各类显示仪表及各类控制阀门分别连接在LNG储罐32及绝热管道7上；LNG储罐32置于防爆隔离墙26的一侧，实验装置18、高精度电子天平19、点火系统21、高速摄像机22、甲烷浓度检测仪23、数据采集器24及热电偶树25置于防爆隔离墙26的另一侧，LNG储罐32通过绝热管道7穿过防爆隔离墙26与实验装置18连接；电子天平19位于实验装置18的底部，且与PLC控制系统16连接，PLC控制系统16还分别与点火系统21、摄像机22、甲烷浓度检测仪23及数据采集器24连接，数据采集器24与热电偶树25连接。本技术的显示仪表包括第一压力表I、第一温度计4、第一液位计5、第二压力表11、第二液位计20以及由第三压力表13-1、第二温度计13-2和流量计13-3构成的仪表组13，其中第一压力表I、第一温度计4和第一液位计5安装在LNG储罐32上，第二压力表11和仪表组13分别安装在绝热管道7上，第二液位计20安装在实验装置18中，第一压力表I、第一温度计4、第一液位计5、第二压力表11、第二液位计20以及由第三压力表13-1、第二温度计13-2和流量计13-3构成的仪表组13分别与PLC控制系统16连接。本技术的控制阀门包括第一阀门2、自增压系统6、第二阀门8、止回阀9、放空阀组10、减压阀12、第三阀门14、第一放空阀15、第四阀门17、节约阀28、主安全阀29、第二 放空阀30和副安全阀31，其中第一阀门2安装在通向LNG储罐32中的液体输入管3上，自增压系统6、第二放空阀30和副安全阀31分别安装在通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LNG泄漏扩散和池火燃烧模拟实验平台，其特征在于：包括实验系统、测试系统以及控制系统三部分，所述的实验系统包括LNG储罐（32）、绝热管道（7）、实验装置（18）及防爆隔离墙（26）；所述的测试系统包括电子天平（19）、点火系统（21）、摄像机（22）、甲烷浓度检测仪（23）、数据采集器（24）及热电偶树（25）；所述的控制系统包括PLC控制系统（16）、各类显示仪表及各类控制阀门，且各类显示仪表及各类控制阀门分别连接在所述的LNG储罐（32）及绝热管道（7）上；LNG储罐（32）置于防爆隔离墙（26）的一侧，实验装置（18）、电子天平（19）、点火系统（21）、摄像机（22）、甲烷浓度检测仪（23）、数据采集器（24）及热电偶树（25）置于防爆隔离墙（26）的另一侧，LNG储罐（32）通过绝热管道（7）穿过防爆隔离墙（26）与实验装置（18）连接；所述的电子天平（19）位于实验装置（18）的底部，且与PLC控制系统（16）连接，PLC控制系统（16）还分别与点火系统（21）、摄像机（22）、甲烷浓度检测仪（23）及数据采集器（24）连接，数据采集器（24）与热电偶树（25）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晅亚，纪超，许晓元，赵力增，王颖，郭歌，于年灏，
申请(专利权)人：公安部天津消防研究所，
类型：实用新型
国别省市：