一种热流粉尘云着火温度特性测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及粉尘防爆技术领域，特别涉及一种热流粉尘云着火温度特性测试装置，还涉及使用该装置的热流粉尘云着火温度特性测试方法。

背景技术

随着生产技术的不断提高，生产工艺日趋复杂，许多生产过程会存在热气流负载可燃爆粉尘云粒子遇高温热表面的情况，粉尘云的最小着火温度是可燃爆粉尘的爆炸关键特征参数之一，而在复杂工艺条件下可燃爆粉尘的爆炸特征参数的准确获取是涉粉爆工贸行业生产过程中粉尘爆炸防控成功与否的重要前提。为此，亟需一种能够模拟热流可燃爆粉尘云遇到高温热表面被引燃的工况的装置，以能够精准获得在该环境条件下可燃爆粉尘云最小着火温度，为可燃爆粉尘的爆炸防控装置的研发提供关键支撑数据。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明实施例提供一种热流粉尘云着火温度特性测试装置，能够收集以及记录热流粉尘云着火温度特性，为爆炸防控装置的研发提供关键支撑数据。

本发明实施例还提供一种使用上述测试装置的热流粉尘云着火温度特性测试方法。

根据本发明第一方面的实施例，提供一种热流粉尘云着火温度特性测试装置，包括充气部件，包括气罐；循环加热部件，包括加热仓、气体储存仓以及风机，所述加热仓的一端连通所述气体储存仓的一端，所述加热仓的另一端设有入气口和第一循环接口，所述气体储存仓的另一端设有出气口和第二循环接口，所述风机的两端分别连通所述第一循环接口和所述第二循环接口，所述入气口连通所述气罐；储粉部件，包括储粉罐，所述出气口连通所述储粉罐的一端；粉尘云燃烧仓，所述粉尘云燃烧仓的端部连通所述储粉罐的另一端，所述粉尘云燃烧仓具有连通外界的开口端；以及检测部件，包括用于观察和记录粉尘云着火状态的火焰观察器，所述火焰观察器设置在所述开口端。

上述热流粉尘云着火温度特性测试装置，至少具有以下有益效果：依次连通的充气部件、循环加热部件、储粉部件以及粉尘云燃烧仓形成能够模拟实际生产的装置，通过控制终端进行控制各个部件的运行与连通，工作时，气罐内的压缩气体充入加热仓，达到所需的设计值后，停止充气，风机、加热仓以及气体储存仓三者两两相互连通，启动风机和加热仓，开始对压缩气体进行循环加热，以使压缩气体成为热气流，热气流稳定到设定的温度值后，停止风机和加热，气体储存仓连通储粉罐，气体储存仓中的热气流携带储粉罐中粉尘粒子沿着通路向粉尘云燃烧仓的开口端快速运动，热气流使粉尘在粉尘云燃烧仓中快速分散形成热流粉尘云，热流粉尘云在粉尘云燃烧仓再次被加热后，即可实现模拟热流粉尘云遇到高温表面被引燃的实际生产工况，并通过控制加热仓和粉尘云燃烧仓的加热温度实现不同实际生产工况的模拟和测试，检测部件的火焰观察器能观察到处于粉尘云燃烧仓的热流粉尘云是否被引燃，通过多次测试进一步得到粉尘云的最小着火温度，并把数据传输到控制终端，得出热流粉尘云温度特性。使用该装置测试得到的数据，为可燃爆粉尘的爆炸防控装置的研发提供最接近实际生产工况的关键数据。

根据本发明第一方面实施例所述的热流粉尘云着火温度特性测试装置，所述加热仓包括第一石英管，所述第一循环接口和所述出气口均设置在所述第一石英管的一端，所述第一石英管的另一端通过管道连通所述气体储存仓，所述第一石英管外设有第一加热带，所述第一加热带外设有第一石棉保温层。

根据本发明第一方面实施例所述的热流粉尘云着火温度特性测试装置，所述第一石英管内填充氧化铝陶瓷颗粒，所述氧化铝陶瓷颗粒为球形。

根据本发明第一方面实施例所述的热流粉尘云着火温度特性测试装置，所述第一加热带由第一电加热丝构成，所述第一电加热丝缠绕在所述第一石英管外。

根据本发明第一方面实施例所述的热流粉尘云着火温度特性测试装置，所述粉尘云燃烧仓包括第二石英管，所述开口端设置在所述第二石英管的一端，所述第二石英管的另一端连通所述储粉罐，所述第二石英管外设有第二加热带，所述第二加热带外设有第二石棉保温层。

根据本发明第一方面实施例所述的热流粉尘云着火温度特性测试装置，所述第二加热带由第二电加热丝构成，所述第二电加热丝缠绕在所述第二石英管外。

根据本发明第一方面实施例所述的热流粉尘云着火温度特性测试装置，所述检测部件还包括若干个第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述粉尘云燃烧仓，所述第一温度传感器用于监测所述第二石英管的加热温度。

根据本发明第一方面实施例所述的热流粉尘云着火温度特性测试装置，所述检测部件还包括第二温度传感器、第一压力传感器以及第二压力传感器，所述第二温度传感器和所述第一压力传感器均设置在所述气体储存仓，所述第二压力传感器设置在所述加热仓。

根据本发明第二方面实施例，提供一种热流粉尘云着火温度特性测试方法，使用上述第一方面实施例所述的热流粉尘云着火温度特性测试装置进行测试，包括如下步骤：

步骤一，所述气罐连通所述入气口，将压缩气体定量充入所述加热仓；

步骤二，所述第一循环接口和所述第二循环接口分别连通所述风机，启动所述风机和所述加热仓，对气体进行循环加热，加热所述粉尘云燃烧仓；

步骤三，所述出气口连通所述储粉罐，所述气体储存仓内的定温定压气体携带所述储粉罐中的粉尘沿着通路向所述粉尘云燃烧仓内分散成粉尘云，通过所述检测部件的记录数据量化出热流粉尘云的着火温度特性。

上述热流粉尘云着火温度特性测试方法，至少具有以下有益效果：使用该方法，能有效模拟真实的生产工况，通过模拟出各种实际生产工艺中携粉气流的实际温度，在热流粉尘云着火温度特性测试装置的测试与记录下，精准获得遇高温热表面环境条件下可燃爆粉尘云最小着火温度。

根据本发明第二方面实施例所述的热流粉尘云着火温度特性测试方法，步骤二中，所述加热仓的加热温度小于或等于所述粉尘云燃烧仓的加热温度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1，本实施例的热流粉尘云着火温度特性测试装置包括通过管道依次连通的充气部件、循环加热部件、储粉部件以及粉尘云燃烧仓60，该测试装置还包括检测部件，检测部件包括用于观察和记录粉尘云着火状态的火焰观察器70。

结合图1进行理解，其中，充气部件包括气罐10，气罐10内储存有压缩气体；循环加热部件包括加热仓20、气体储存仓30以及风机40，加热仓20的一端连通气体储存仓30的一端，具体的，加热仓20连通气体储存仓30的管道中设有第四电磁阀84，加热仓20的另一端设有入气口和第一循环接口，气体储存仓30的另一端设有出气口和第二循环接口，风机40的两端分别连通第一循环接口和第二循环接口，风机40与第一循环接口连通的管道中设有第三电磁阀83，风机40与第二循环接口连通的管道中设有第七电磁阀87，入气口连通气罐10，入气口与气罐10连通的管道处设有第一电磁阀81；储粉部件包括储粉罐50，出气口连通储粉罐50的一端，出气口与储粉罐50连通的管道中设有第八电磁阀88；粉尘云燃烧仓60的端部连通储粉罐50的另一端，粉尘云燃烧仓60具有连通外界的开口端，火焰观察器70设置在开口端。各零部件通过管道连通，控制终端控制设置在管道上的各个电磁阀，以实现相关零部件的通断状态，使得各个零部件之间协同配合，同时按设定规程进行测试，需说明的是，检测部件最终记录和检测到的数据最终均会传输到控制终端，各电磁阀未收到控制端的启动信号均处于关闭状态，管道不接通。

使用该装置进行测试时，先将粉尘加入到储粉罐50中，再打开气罐10、第一电磁阀81和第二电磁阀82，压缩气体通入加热仓20，当检测到加热仓20内的压缩气体达到实验所需的设计值的1.5倍时，气罐10、第一电磁阀81和第二电磁阀82关闭，接着打开第三电磁阀83、第四电磁阀84以及第七电磁阀87，风机40、加热仓20以及气体储存仓30三者之间相互连通，同时，加热仓20开始进行加热，启动后的风机40带动压缩气体进行循环流动，以使气体加热的更快、更加充分，当气体加热至实验所设计的温度值并稳定时，可停止风机40以及加热仓20的加热，将粉尘云燃烧仓60的内壁面加热至实验所设计的温度值并稳定后，关闭风机40、第三电磁阀83、第四电磁阀84以及第七电磁阀87，气体储存仓30设有第五电磁阀85，第五电磁阀85连通外界，通过第五电磁阀85调整气体储存仓30的气体压力至实验所需要的设计值，一切准备就绪后，打开第八电磁阀88，气体储存仓30内的热气流冲入储粉罐50中并带动储粉罐50中的粉尘运动形成热流粉尘云，热流粉尘云朝向设置有火焰观察器70的粉尘云燃烧仓60开口端快速运动，当粉尘云燃烧仓60内壁的温度达到可燃爆粉尘的最低着火温度时，快速运动的热流粉尘云通过高温的粉尘云燃烧仓60时会发生着火，火焰观察器70将着火现象记录下来，至此完成一次测试。通过调整粉尘云燃烧仓60与加热仓20的加热温度可模拟不同生产工艺中携粉气流的实际温度，以实现测试不同实际工况中热流粉尘云的着火温度特性。

本实施例中，检测部件还包括第二温度传感器31、第一压力传感器32以及第二压力传感器25，第二温度传感器31和第一压力传感器32均设置在气体储存仓30，在循环加热气体过程中，第二温度传感器31和第一压力传感器32用于监测气体储存仓30内流动气流的温度以及压力，方便控制气流的加热时间，其中，第二压力传感器25设置在加热仓20，第二压力传感器25与加热仓20之间通过管道连通，管道上设有第二电磁阀82，充气时，第二电磁阀82打开，通过第二压力传感器25反馈的压力数值，控制终端可有效控制充入加热仓20的压缩气体。需说明的是，第一压力传感器32通过管道连通气体储存仓30，第一压力传感器32与气体储存仓30之间的管道设有第六电磁阀86，打开第六电磁阀86后，再通过打开第五电磁阀85配合第一压力传感器32，可实现精准控制气体储存仓30的气体，使其达到测试所需的压力值。

其中，加热仓20包括第一石英管21，第一循环接口和出气口均设置在第一石英管21的一端，第一石英管21的另一端通过管道连通气体储存仓30，第一石英管21外设有第一加热带22，第一加热带22外设有第一石棉保温层23，第一加热带22能对第一石英管21进行加热，热量通过第一石英管21传导至第一石英管21内的气流，以使循环流动在第一石英管21内的压缩气体温度提升，第一石棉保温层23将第一加热带22包裹，以使加热过程中，第一加热带22产生的热量传导至第一石英管21的速度加快，同时也能保温停止加热后的第一石英管21，降低热量逃逸至外界的比例。

进一步的，第一石英管21内填充氧化铝陶瓷颗粒24，其中，氧化铝陶瓷颗粒24为球形，氧化铝陶瓷颗粒24填满第一石英管21的内部空间。在加热第一石英管21过程中，热量能有效传导至氧化铝陶瓷颗粒24，而球形的氧化铝陶瓷颗粒24能加大与气体的接触面积，使气体循环加热过程中受热更均匀。

如图1所示，第一加热带22由第一电加热丝构成，第一电加热丝缠绕在第一石英管21外，第一电加热丝缠绕在第一石英管21两端的密集度高于中间部，能使加热过程中，第一石英管21各处的加热温度基本一致，通过电加热的方式使加热更加恒定，并且加热的温度和时长均可方便实时调控。

其中，粉尘云燃烧仓60包括第二石英管61，开口端设置在第二石英管61的一端，第二石英管61的另一端连通储粉罐50，第二石英管61外设有第二加热带62，第二加热带62外设有第二石棉保温层63。第二石英管61是热气流携带的粉尘变成粉尘云的地方，也是测试热流粉尘云着火温度特性的地方，同时也为使第二石英管61内的环境温度能达到实验设计的温度，在第二石英管61外包裹第二加热带62，第二加热带62的外包裹有第二石棉保温层63，以防止加热效率慢，同时加热完毕后还能保持第二石英管61壁面温度基本不会改变。

进一步的，第二加热带62由第二电加热丝构成，第二电加热丝缠绕在第二石英管61外。第二石英管61也是采用电加热的方式，其中，第二电加热丝缠绕在第二石英管61两端的密集度高于第二石英管61中部，以使在加热过程整个第二石英管61内的环境加热更加均匀，第二石英管61内壁面各处的温度基本相同，以使热流粉尘云在通过第二石英管61内部即可进行粉尘云的着火测试，且测试得出的结果更加准确。在其它的一些实施例中，检测部件还包括若干个第一温度传感器64，第一温度传感器64设置在粉尘云燃烧仓60，第一温度传感器64用于监测第二石英管61的加热温度，以使第二石英管61的加热更加可控，具体的，第二石英管61的两端以及中部均设置有一个第一温度传感器64，以使第二石英管61内壁各处温度可以满足多处第一温度传感器64的监测数据在可接受微小差异范围内，通过控制各处的第二电加热丝的加热强度，以使第二石英管61内壁各处的温度基本一致。

一种热流粉尘云着火温度特性测试方法，使用上述的热流粉尘云着火温度特性测试装置进行测试，包括如下步骤：

步骤一，气罐10连通入气口，将压缩气体定量充入加热仓20，具体地，将第四电磁阀84和第三电磁阀83关闭，打开第一电磁阀81和第二电磁阀82后，拧开气罐10的启动阀门，压缩气体充入加热仓20中，通过第二压力传感器25可以直观了解到充入的压缩气体量，当达到实验设计值的1.5倍时，就可以关闭气罐10，同时关闭第一电磁阀81和第二电磁阀82，停止充入压缩气体，进行下一步操作。

步骤二，第一循环接口和第二循环接口分别连通风机40，具体地，将第三电磁阀83和第七电磁阀打开，第四电磁阀84打开后，风机40、加热仓20以及气体储存仓30三者两两相互连通，压缩气体流通三者之间，启动风机40和加热仓20，风机40带动压缩气体均匀流动，加热仓20加热流经的压缩气体，以实现对气体进行循环加热，第二温度传感器31监测压缩气体的温度变化，以便实时进行调控，当第二温度传感器31监测到气体的温度被均匀加热到实验所需的设计值时，可关闭风机40和加热仓20停止加热，当停止加热后，如因热对流、热辐射等导致气体储存仓30内的气体温度有所降低时，则需继续启动风机40和加热仓20，以确保气体储存仓30内的气体始终稳定在实验所需的设计值；与此同时，加热粉尘云燃烧仓60，通过第一温度传感器64监测加热粉尘云燃烧仓60的加热温度，当第一温度传感器64检测到温度上升至实验设计值，且数值稳定时，关闭第七电磁阀87、第四电磁阀84、风机40以及加热仓20，打开第六电磁阀86，通过第一压力传感器32观察气体储存仓30内的气体压力值，当发现压力值过大时，可打开第五电磁阀85将气体储存仓30内气体少量释放到大气中，以使气体储存仓30内的气体压力值达到实验所需的设计值，调整完毕后关闭第五电磁阀85和第六电磁阀86，即可进行下一步骤。

步骤三，出气口连通储粉罐50，也即打开第八电磁阀，气体储存仓30内的定温定压气体携带储粉罐50中的粉尘沿着通路向粉尘云燃烧仓60内分散成粉尘云，热流粉尘云通过高温的粉尘云燃烧仓60时，当设计的实验值高于粉尘云的最低着火温度，热流粉尘云出现着火现象，通过多次试验不断调整粉尘云燃烧仓60内壁加热实验设计温度值，即可准确得到热流粉尘云在该温度的热气流下的着火温度特性，通过检测部件的记录数据测量化出热流粉尘云的着火温度特性。

其中，步骤二中，加热仓20的加热温度小于或等于粉尘云燃烧仓60的加热温度，通过设计不同的实验设计值进行测试，模拟多种实际工况中的情况，可全方位的了解和得出热流粉尘云的温度特性，以使数据更加全面以及真实可靠。通过使用该方法及装置测试得到的热流粉尘云的温度特性，可为爆炸防控装置的研发提供关键支撑数据，以使研发出来的爆炸防控装置能有效降低粉尘爆炸对企业造成的损失，进一步地使粉尘防爆防控更加成功。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。