多組分可燃液體火災(zāi)危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)研究

吳迪

摘 要 隨著化學(xué)工業(yè)和石油化學(xué)工業(yè)的不斷發(fā)展及化工產(chǎn)品的多樣化，各種化工和石化產(chǎn)品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中得到了廣泛應(yīng)用。其中很多化學(xué)品在混合后其液體燃燒速率、熱輻射功率、火場(chǎng)溫度、閃點(diǎn)等火災(zāi)危險(xiǎn)性重要指標(biāo)發(fā)生了改變。對(duì)于單組分可燃液體火災(zāi)危險(xiǎn)性的指標(biāo)，可以通過(guò)文獻(xiàn)查閱獲得；對(duì)于不同種可燃液體相互混合的情況，很難從文獻(xiàn)上查到。由于多組分可燃液體在生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等各個(gè)環(huán)節(jié)均有涉及，存在著較大火災(zāi)危險(xiǎn)性。因此，認(rèn)識(shí)、了解多組分可燃液體火災(zāi)危險(xiǎn)性對(duì)于預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生具有重要意義。

關(guān)鍵詞 多組分液體；火災(zāi)危險(xiǎn)性；測(cè)試準(zhǔn)確度

1 研究目標(biāo)

通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和理論分析，揭示出多組分可燃液體在火災(zāi)過(guò)程中特性參數(shù)變化，并進(jìn)一步明確特性參數(shù)火災(zāi)熱輻射、火場(chǎng)溫度、燃燒速率等的變化規(guī)律。

2 研究?jī)?nèi)容及基本思路

本文將對(duì)汽油與柴油、汽油與航空煤油、汽油與機(jī)油、航空煤油與柴油四組混合液體進(jìn)行不同二元配比，通過(guò)多次試驗(yàn)的方法采集可燃液體的火焰溫度、燃燒質(zhì)量速度及過(guò)程中的輻射熱，然后經(jīng)過(guò)擬合處理后得出結(jié)論并分析誤差。

3 危險(xiǎn)性參數(shù)測(cè)試方法

輻射熱強(qiáng)度：打開輻射測(cè)頭保護(hù)蓋，并將測(cè)頭對(duì)準(zhǔn)被測(cè)方向， 即可直接測(cè)出工作地點(diǎn)所接受到的單向輻射熱強(qiáng)度。

火場(chǎng)溫度：采用感溫探頭分別置于液體燃燒器具上的四個(gè)不同固定位置，分別測(cè)試出可燃液體的火場(chǎng)溫度。

燃燒速率：通過(guò)直接測(cè)量燒掉液體質(zhì)量（G），液體燃燒的表面積（S），燒掉G千克液體所需要的時(shí)間（T），間接測(cè)量液體燃燒重量速度（V重=G/S·T）

閃點(diǎn)：閉口杯和開口杯閃點(diǎn)的測(cè)定方法。

4 測(cè)試設(shè)備

HAQ-A10000（帶RS232）電子天平、TDB-6A型電腦閉口閃點(diǎn)測(cè)定儀、TDK-6型電腦開口閃點(diǎn)測(cè)定儀、彩屏無(wú)紙記錄儀XM8000、熱輻射計(jì)（DaqpRo）、熱偶電阻、燒杯（150ml和1000ml）、量筒（5ml和50ml）、攪拌器，隔溫板、喬安（JOOAN）530YRB-T 480線紅外監(jiān)控?cái)z像頭。

5 實(shí)驗(yàn)方法

熱輻射：將四組混合液體按照不同的配比混合均勻后通過(guò)熱輻射計(jì)進(jìn)行熱輻射測(cè)定，每組測(cè)定4次。

火場(chǎng)溫度：采用八個(gè)感溫探頭分別置于液體燃燒器具上的四個(gè)不同固定位置，分別測(cè)試出點(diǎn)燃各種純凈液體后隨時(shí)間變化火場(chǎng)的溫度變化情況，然后將四組混合液體按照不同的配比進(jìn)行多組分可燃液體的火場(chǎng)溫度的測(cè)定。

燃燒速率：分別測(cè)試出各種純凈藥品的燃燒速度，然后將可燃的四組混合液體，按照不同的配比進(jìn)行多組分可燃液體的燃燒速度測(cè)定。

閃點(diǎn)：閉口杯和開口杯閃點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)方法。

6 實(shí)驗(yàn)步驟

熱輻射：首先接通熱輻射計(jì)（DaqpRo）的進(jìn)水管和出水管，保持水流持續(xù)流淌，防止高溫對(duì)輻射探頭的損害，其次熱輻射計(jì)開機(jī)，在顯示器上運(yùn)行熱輻射計(jì)相應(yīng)的Daqlab應(yīng)用程序，用量筒分別量取兩種液體倒入燒杯中，用攪拌器攪拌均勻后倒入坩堝中，并引燃，在顯示器上觀察輻射能圖形變化趨勢(shì)，直至可燃液體自然熄滅，停止運(yùn)行應(yīng)用程序，保存數(shù)據(jù)。

火場(chǎng)溫度：首先將8根熱偶探頭分別置于液體燃燒器具上的四個(gè)不同固定位置，將探頭另一端口連接到彩屏無(wú)紙記錄儀XM8000后端的接口處，在顯示器上運(yùn)行彩屏無(wú)紙記錄儀XM8000相應(yīng)的DataManagement應(yīng)用程序。其次用量筒分別量取兩種液體倒入燒杯中，用攪拌器攪拌均勻后倒入坩堝中，并引燃，通過(guò)探頭的數(shù)據(jù)傳輸分別測(cè)試出各個(gè)探頭在不同時(shí)間所在處的火場(chǎng)溫度，在顯示器上觀察火場(chǎng)溫度圖形變化趨勢(shì)，最后直至可燃液體自然熄滅，停止運(yùn)行應(yīng)用程序，保存數(shù)據(jù)，冷卻探頭。

燃燒速率：首先HAQ-A10000（帶RS232）電子天平開機(jī)，在顯示器上運(yùn)行sscom32，設(shè)置每隔一秒保存質(zhì)量數(shù)據(jù)并通過(guò)22接口數(shù)據(jù)線傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，去皮調(diào)零后，用量筒分別量取兩種液體倒入燒杯中，用攪拌器攪拌均勻后倒入坩堝中，并引燃，觀察質(zhì)量變化數(shù)據(jù)，直至液體燃燒自然熄滅，停止運(yùn)行sscom32，保存數(shù)據(jù)。通過(guò)HAQ-A10000（帶RS232）電子天平分別測(cè)試出各種純凈藥品的燃燒的不同階段的質(zhì)量，然后將可燃的四組混合液體，按照不同的配比進(jìn)行多組分可燃液體不同階段的質(zhì)量測(cè)定。根據(jù)質(zhì)量的變化計(jì)算出液體燃燒速度。

閃點(diǎn)：閉口杯和開口杯閃點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)步驟。

7 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

熱輻射值：通過(guò)制作熱輻射值—時(shí)間曲線、二維擬合曲線及擬合曲線一次微分圖。找出擬合曲線拐點(diǎn)，即輻射熱值最大的點(diǎn)，以及找出一次微分線段與y=0的交點(diǎn)。

火場(chǎng)溫度：通過(guò)制作溫度—時(shí)間曲線、二維擬合曲線。找出擬合曲線拐點(diǎn)，即輻射熱值最大的點(diǎn)，以及觀察擬合曲線的傾斜率。

燃燒速率：通過(guò)制作質(zhì)量—時(shí)間曲線、擬合曲線一次微分圖。觀察斜率擬合曲線拐點(diǎn)及變化狀況，即觀察出燃燒速率的變化趨勢(shì)。

閃點(diǎn)：汽油屬于甲類液體，柴油和航空煤油都屬于乙類液體，當(dāng)汽油達(dá)到混合液體總量的3%時(shí)，閃點(diǎn)基本已經(jīng)接近室溫，此時(shí)危險(xiǎn)程度大大增加；汽油與機(jī)油的混合液體，當(dāng)汽油含量高于混合液體總量的1.9%時(shí)，混合液體的閃點(diǎn)將達(dá)到乙類液體的閃點(diǎn)范圍，當(dāng)汽油含量超過(guò)混合液體總量的3%后，混合液體閃點(diǎn)必將達(dá)到甲類液體的閃點(diǎn)范圍；航空煤油與機(jī)油的混合液體，當(dāng)航空煤油含量超過(guò)混合液體總量的28%后，混合液體便由丙類變?yōu)榱艘翌悺?/p>

8 結(jié)束語(yǔ)

本文將理論分析與實(shí)驗(yàn)測(cè)量相結(jié)合起來(lái)，尋找可燃混合液體火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)參數(shù)。在本文中，測(cè)量的液體包含了甲乙丙三類，并且做到了兩兩相混合，得出以下結(jié)論：

（1）單組份可燃液體燃燒火場(chǎng)溫度最大值由大到小為汽油、航空煤油、柴油、機(jī)油；熱輻射值最大值由大到小為航空煤油、柴油、汽油、機(jī)油；燃燒速率最大值由大到小為汽油、航空煤油、柴油、機(jī)油。

（2）可燃液體混合物，當(dāng)輕質(zhì)油加入量較少時(shí)，混合液體的各項(xiàng)危險(xiǎn)性并沒(méi)有明顯變化。當(dāng)輕質(zhì)油加入量適中時(shí)，隨著輕質(zhì)油加入量的遞增，閃點(diǎn)降低，燃燒熱值的釋放速率、火場(chǎng)溫度的增溫速率、液體燃燒速率加快，火場(chǎng)溫度的最大值逐漸升高，熱輻射最大值在汽油加入量為1%-3%時(shí)熱輻射最大值為300J左右，當(dāng)汽油加入量≥4%時(shí)，人輻射最大值為220J 左右，并無(wú)遞增趨勢(shì)，加入量超過(guò)某一值之后，閃點(diǎn)、熱輻射值、火場(chǎng)溫度、燃燒速率較快地趨近于輕質(zhì)油的變化規(guī)律。

（3）雖然火場(chǎng)溫度、熱輻射值、燃燒速率的變化規(guī)律與閃點(diǎn)的變化規(guī)律沒(méi)有一致性，但是在火災(zāi)的發(fā)展階段，即混合液體燃燒的過(guò)程中可以依據(jù)火場(chǎng)溫度的變化規(guī)律來(lái)判定火災(zāi)危險(xiǎn)性。