一种水平风管气固两相抑爆剂抑制粉尘爆炸实验系统技术方案

本技术公开了一种水平风管气固两相抑爆剂抑制粉尘爆炸实验系统，包括粉尘供给系统、点火系统、抑爆系统、负压防爆风机和数据采集及控制组件，粉尘供给系统用于向水平风管内输送粉尘，点火系统用于使粉尘产生燃爆，负压防爆风机用于在水平风管内产生负压气流；当粉尘爆燃时，抑爆系统将气相抑爆剂与固相抑爆剂混合形成气固两相抑爆剂，并喷入水平风管内对粉尘爆燃进行抑制，数据采集及控制组件用于对实验中粉尘燃爆及抑爆的时间进行控制，并能获取从粉尘发生燃爆直至抑爆结束的各种数据，从能获取不同气流特征情况下，气固两相抑爆剂进行抑爆过程中粉尘爆炸火焰、压力及流场的变化规律，对后续实际场景的气固两相抑爆剂具体应用提供数据支撑。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于粉尘爆炸学科研究领域，尤其是涉及一种水平风管气固两相抑爆剂抑制粉尘爆炸实验系统。

技术介绍

1、除尘系统的防爆装置主要基于四类安全防护技术，即抗爆、泄爆、隔爆和抑爆。相比其他安全防护技术，抑爆遵循“灭早灭小”的原则，即传感器探测到高温或火焰时，以高压气体(即气相抑爆剂)为驱动力，向爆炸区域喷洒固相抑爆剂。该技术不仅能降低除尘系统的制造成本，还能防止粉尘二次爆炸，是最经济有效的防护技术。目前水平管道式粉尘爆炸实验装置内粉尘云均由扬尘系统、吹粉系统等正压粉尘分散装置形成。然而，现有涉及金属粉尘的除尘系统，实际工作过程均遵循负压除尘原理。因此，需要将负压抽吸这一关键因素引起的持续气流特性对粉尘爆炸压力及火焰传播特性的影响进行系统分析。

2、另外目前粉尘爆炸抑制研究主要集中于现行单相抑爆剂性能考察及新型固相抑爆剂研制，当前研究缺乏对多种抑爆技术相结合考虑，即水平风管内气固两相抑爆剂对粉尘爆炸影响机制尚不明朗。并且现有实验装置进行抑爆均是在密闭及气流稳定环境中进行粉尘爆炸后的抑爆试验，而在实际场景中发生粉尘爆炸的场所其会存在不同的气流情况，而不同的气流特征会对后续抑爆效果造成影响。

3、因此，如何提供一种新的实验系统，通过负压抽吸的方式实现在不同气流特征下进行气固两相抑爆剂抑制粉尘爆炸的实验，并获得所需实验数据，对后续实际场景的气固两相抑爆剂具体应用提供数据支撑，是本行业所需解决的技术问题之一。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本技术提供一种水平风管气固两相抑爆剂抑制粉尘爆炸实验系统，通过负压抽吸的方式实现在不同气流特征下进行气固两相抑爆剂抑制粉尘爆炸的实验，并获得所需实验数据，对后续实际场景的气固两相抑爆剂具体应用提供数据支撑。

2、为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种水平风管气固两相抑爆剂抑制粉尘爆炸实验系统，包括粉尘供给系统、点火系统、抑爆系统、水平风管、负压防爆风机、速度控制器和数据采集及控制组件；

3、所述粉尘供给系统包括粉尘仓、电动机、螺旋叶片和下料管，粉尘仓装在下料管外部，用于向下料管内注入粉尘；螺旋叶片装在下料管内，电动机装在下料管一端、且电动机的转动轴伸入下料管内与螺旋叶片连接，用于带动螺旋叶片旋转驱动粉尘向下料管另一端移动；所述下料管另一端与水平风管连通；

4、所述水平风管为两端敞口的圆柱形管道，负压防爆风机的进风口通过管路与水平风管一端连接，用于在水平风管内产生负压气流；负压防爆风机和水平风管的连接处装有阻火器，用于阻止粉尘爆燃产生的火焰向负压防爆风机扩散，速度控制器与负压防爆风机连接，用于对负压防爆风机的转速进行控制；

5、所述点火系统包括点火电极和高压点火器，点火电极处于下料管和阻火器之间的水平风管内，高压点火器装在水平风管外部，高压点火器通过电线与点火电极连接，用于控制点火电极激发火光使水平风管内的粉尘发生爆燃；

6、所述抑爆系统包括气体储罐、储粉罐和喷嘴，喷嘴装在点火电极和阻火器之间的水平风管外部，且喷嘴的喷口与水平风管内部连通；气体储罐与储粉罐的进口通过管路连接，储粉罐的出口与喷嘴的进口通过管路连接，气体储罐与储粉罐分别盛放气相抑爆剂和固相抑爆剂，电磁阀装在气体储罐与储粉罐之间的管路上，用于对气相抑爆剂的释放进行控制，当电磁阀开启时，气相抑爆剂经过管路进入储粉罐，进而带动其内部的固相抑爆剂混合形成气固两相抑爆剂，并从喷嘴喷入水平风管内对粉尘爆燃进行抑制；

7、所述数据采集及控制组件包括同步控制器、数据采集仪、同步脉冲信号发生器、计算机、多个压力传感器、辐射热流计和火焰探测器；计算机通过同步控制器对高压点火器的启停和电磁阀的开闭进行控制，多个压力传感器布设在水平风管内壁上，用于获取各个位置的实时压力数据，辐射热流计和火焰探测器均装在水平风管内壁上，分别用于获取辐射热流数据和火焰数据，计算机通过同步脉冲信号发生器控制数据采集仪同步采集压力传感器、辐射热流计和火焰探测器反馈的数据。

8、进一步，还包括支架，水平风管装在支架上，使水平风管距离地面一定距离且水平放置。这样设置能使水平风管处于一定高度，便于实验的进行及观测。

9、进一步，所述水平风管为透明材质，高速摄像机装在水平风管周围，计算机通过同步控制器对高速摄像机的启停进行控制，使高速摄像机拍摄水平风管内部的实时图像，并反馈给计算机。采用透明材质及高速摄像机能拍摄粉尘爆燃过程中火焰的变化情况，为后续分析提供更多的数据。

10、进一步，所述水平风管的材质为透明亚克力。采用该材质既能保证透明观察的需求，还具有所需抵抗粉尘爆燃产生冲击力的性能。

11、进一步，所述下料管为l型，装有螺旋叶片的部分与水平风管的轴线平行、其余部分与水平风管的轴线垂直。采用这种结构不仅能保证粉尘在下料管内均匀的输送过程，而且便于其进入水平风管。

12、与现有技术相比，本技术采用粉尘供给系统、点火系统、抑爆系统、水平风管、负压防爆风机和数据采集及控制组件相结合方式，粉尘供给系统用于向水平风管内输送粉尘，点火系统用于使水平风管内的粉尘产生燃爆，负压防爆风机用于在水平风管内产生负压气流并能对气流特征进行调整，使其产生不同的气流特征并保持，使得实验能在不同气流特征下进行；当形成粉尘爆燃时，抑爆系统将气相抑爆剂与固相抑爆剂混合形成气固两相抑爆剂，并喷入水平风管内对粉尘爆燃进行抑制，数据采集及控制组件用于对实验中粉尘燃爆及抑爆的时间进行控制，并能获取从粉尘发生燃爆直至抑爆结束的各种数据，从能获取不同气流特征情况下，气固两相抑爆剂进行抑爆过程中粉尘爆炸火焰、压力及流场的变化规律；对后续实际场景的气固两相抑爆剂具体应用提供数据支撑。另外，本技术在实验过程中粉尘燃料用量少，能够保证在正确的操作下不会发生危险，整个系统运转安全可靠。

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【技术保护点】

1.一种水平风管气固两相抑爆剂抑制粉尘爆炸实验系统，其特征在于，包括粉尘供给系统、点火系统、抑爆系统、水平风管、负压防爆风机、速度控制器和数据采集及控制组件；

2.根据权利要求1所述水平风管气固两相抑爆剂抑制粉尘爆炸实验系统，其特征在于，还包括支架，水平风管装在支架上，使水平风管距离地面一定距离且水平放置。

3.根据权利要求1所述水平风管气固两相抑爆剂抑制粉尘爆炸实验系统，其特征在于，所述水平风管为透明材质，高速摄像机装在水平风管周围，计算机通过同步控制器对高速摄像机的启停进行控制，使高速摄像机拍摄水平风管内部的实时图像，并反馈给计算机。

4.根据权利要求3所述水平风管气固两相抑爆剂抑制粉尘爆炸实验系统，其特征在于，所述水平风管的材质为透明亚克力。

5.根据权利要求1所述水平风管气固两相抑爆剂抑制粉尘爆炸实验系统，其特征在于，所述下料管为L型，装有螺旋叶片的部分与水平风管的轴线平行、其余部分与水平风管的轴线垂直。

【技术特征摘要】

1.一种水平风管气固两相抑爆剂抑制粉尘爆炸实验系统，其特征在于，包括粉尘供给系统、点火系统、抑爆系统、水平风管、负压防爆风机、速度控制器和数据采集及控制组件；

2.根据权利要求1所述水平风管气固两相抑爆剂抑制粉尘爆炸实验系统，其特征在于，还包括支架，水平风管装在支架上，使水平风管距离地面一定距离且水平放置。

3.根据权利要求1所述水平风管气固两相抑爆剂抑制粉尘爆炸实验系统，其特征在于，所述水平风管为透明材质，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚楠，张术琳，严翔，鲁义，杨杰，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：新型
国别省市：