可燃性试验范文

可燃性试验范文（精选9篇）

可燃性试验 第1篇

气雾剂或喷雾器,是指金属、玻璃或塑料制成的符合联合国《关于危险货物运输的建议书(规章范本)》[1]第6.2.4节要求的不可再充装的贮器,内装加压的压缩、液化或溶解气体,带或不带液体、糊或粉末,并装有释放装置,可使内装物以固体或液体悬浮颗粒的形式,以气体、泡沫、糊状物或粉末,或以液态或气态喷射出来[2],因为该类产品的主要成分及喷射剂多为有机溶剂,故遇到火源后极易剧烈燃烧,对设施和环境构成极大威胁。在联合国《关于危险货物运输的建议书(规章范本)》[1]、《国际海运危规》(IMDG)[3]、《化学品分类及标记全球协调制度》(GHS)[4]等中将气雾剂划分为第2类危险品,对接触及运输等构成极大威胁。气雾剂主要分为泡沫气雾剂和喷洒气雾剂,所谓泡沫气雾剂即是指喷涂泡沫、凝胶或糊状物等的气雾剂产品。

目前,泡沫气雾剂易燃性的判定主要是依据联合国《关于危险货物运输的建议书(试验和标准手册)》[5]第31.6节规定的气雾剂泡沫易燃性试验,这项试验标准说明了以泡沫、凝胶或糊状物喷出的气雾剂,确定其易燃性的方法:喷出泡沫、凝胶或糊状物的气雾剂,将其喷洒到表面玻璃上(大约五克),并将一个点火源(蜡烛、小蜡烛、火柴或打火机)放在表面玻璃的基座上,观察泡沫、凝胶冻或糊状物是否发生点火和持续燃烧。点火的定义是,火焰稳定,至少保持两秒钟,高度至少4厘米。如果火焰高度达到20厘米或以上,火焰持续时间在两秒钟或以上,或如果火焰持续时间达7秒钟或以上,火焰高度达4厘米或以上,则该气雾剂产品应列为极易燃。通过测定样品火焰的燃烧高度和持续时间来评定泡沫气雾剂的易燃性具有直观、测量简便等优点,目前已被世界各国广泛采用作为易燃泡沫气溶胶的判定方法,我国国标GB/T 21632-2008《危险品喷雾剂泡沫可燃性试验方法》也等同采用了该方法。

在该领域的检测设备方面,目前常见的泡沫气溶胶易燃性试验仪生产商包括美国爱迪赛恩科技有限公司,其产品检测精度好,但自动化程度一般,并且价格十分昂贵,为国内相关检测仪器的十几倍,不能形成规模化商品在相关检测领域进行推广使用;国内方面,吉林宏源科学仪器有限公司和河南海克尔仪器仪表有限公司也研制生产该类型检测设备,但其设备也存在自动化检测程度低、检测精度不高及结构简陋等缺点。针对上述现状,本研究结合易燃泡沫气溶胶的实际判定经验,研制了一种小型的、高精度的、全自动化的泡沫气溶胶易燃性试验仪,并对其进行了试验验证和相关研究。

1 泡沫气溶胶易燃性试验仪结构设计

泡沫气雾剂易燃性试验仪用于评估以泡沫、凝胶或糊状物喷出的气溶胶的易燃性,适用于泡沫、摩丝、胶状或浆状形式喷射的喷雾剂产品。该仪器符合联合国《关于危险货物运输的建议书(试验和标准手册)》[5]第31.6节气雾剂泡沫的易燃性试验和GB/T 21632-2008《危险品喷雾剂泡沫可燃性试验方法》。仪器内置高精度光敏传感器阵列智能识别火焰高度的阶跃变化,根据循环实时采样信息测算出火焰最大高度和持续燃烧时间的精确结果。

实现的主要技术性能指标有:仪器外形尺寸800mm×320mm×470mm;高度测量精度5mm,量程大于20cm;时间测量精度10ms,量程大于10s。图1为泡沫气溶胶易燃性试验仪检测平台构造效果图。

1.1 仪器硬件设计

泡沫气雾剂易燃性试验仪采用MCU+ARM架构,采用步进电机驱动点火源实现自动点火控制,通过火焰高度检测模块自动检测泡沫气雾剂火焰高度,采用光敏及红外热释电传感器组合检测,通过梳状遮光罩壳的透光孔、遮光齿和传感器位置调整以及双遮光罩的映像布局,结合逐次梯度自适应算法,实现多波长、形态、强度火焰的高度及阴燃的定量、非接触、低成本检测;高精度计时模块记录燃烧时间,并根据试验数据自动生成报表,实现了检测过程的精确化、自动化,图2为仪器硬件框图。

1.2 点火装置设计

高自动化点火装置可调水平高度,是直线运动平台上的随动机构。对样品施加火源时,电机带动点火装置靠近样品,点燃后带动电机远离样品。点火装置进给与移出的步进策略通过测试结果来优化。图3为点火机构示意图。

2 泡沫气溶胶易燃性试验仪关键技术研究

由于可燃物质存在的状态及混合情况不同,燃烧形式是多种多样的,燃烧的强度、火焰的形态及波长都不尽相同,包括没有火焰的缓慢燃烧——阴燃。在现有的火焰检测技术中,辐射光能检测法、检出电极法、差压法、声波法等主要用于火焰的定性检测[6~9],很少用于火焰高度的精确检测;而机器视觉图像法虽然可以用来检测火焰高度,但需要图像采集硬件处理电路和图像处理识别算法,系统实现复杂,技术难度大,且由于检测对象多,视觉图像法难以适应各种强度和波长的火焰[10]。本研究针对上述问题,设计并实现了多波长、形态、强度火焰的高度及阴燃的定量、非接触、低成本检测的检测方案。

2.1 火焰波长分析

对具有代表性的泡沫啫喱、酒精、摩丝以及点火枪等物质产生的火焰进行光谱分析,结果表明不同物质光谱分布范围相差较大,强度分布各异,单一传感器很难完全覆盖,因此本研究采用了可见光与红外热释电组合检测技术。

2.2 火焰高度组合检测技术

本研究设计的火焰检测范围为0~235mm,火焰分辨力为5mm,采用可见光与红外传感器对火焰进行探测。可见光与红外传感器在竖直方向上并行依次排列在火焰检测电路板上,电路板安装在开有小孔的遮光装置内。遮光装置如图4所示。

导光孔与火焰传感器对应排布,通过遮光板对火焰高度进行了分割,有效屏蔽了斜向上或斜向下射入的火焰光线,只允许与传感器同水平高度的各角度光线射入,使火焰尖端处于同高度位置的传感器在火焰左右波动时都能捕捉到光线,提高火焰高度检测精度。当有火焰产生时,垂直于透光孔的火焰光线使得火焰传感器输出相应信号,根据输出信号计算火焰高度。根据火焰高度检测范围,设计遮光装置总长为240mm。为保证检测精度,即保证火焰传感器能且仅能接收到从与其相对应的透光孔入射的光线,对透光罩的尺寸进行了设计。同时考虑工件的可加工性,遮光板中心间距设计为10mm,采用两个检测模块镜像安装,增大了水平方向的检测范围。如图5所示。

综上所述,采用光敏及红外热释电传感器组合检测,通过梳状遮光罩壳的透光孔、遮光齿和传感器位置调整以及双遮光罩的映像布局,结合逐次梯度自适应算法,实现多波长、形态、强度火焰的高度及阴燃的定量、非接触、低成本检测。

2.3 基于逐次梯度温度分析法的火焰高度检测算法设计

根据齿梳状遮光罩对火焰高度分割,以密集线阵传感器能够感受到火焰光线的最高位置作为火焰高度,则根据四组传感器数据得到的火焰高度值为:

式中,Hax为火焰左侧基于火焰基端安装的能够感受到最高火焰的传感器编号(Hax=0,1,2,…,23, 24);Hby为火焰右侧高于左侧火焰检测模块5mm安装的能够感受到最高火焰传感器编号(Hby=0,1,2,…,23,24)。

在实际检测过程中,火焰尖端的抖动对高度检测,通过对火焰竖直方向的光强进行逐次梯度分析模拟真实火焰分布,从而建立光谱分布表决机制消除火焰尖端抖动干扰。

设一组传感器输出的信号梯度幅值为N(i),i={0,1,…,24},将其分为m个级别,则m的取值为{1,2,…,max(N(i))-1}。记p(k)表示第k个级别的频率,则有:

在空间检测范围内,火焰的有无在梯度上表现较大差异性,通过阈值t将火焰梯度幅值分成两部分:C1={1,2,…,t},C2={t+1,t+2,…,max(N(i))-1},其均值分别为:

则两组的总的均值和两组之间的方差为:

当方差最大时,对应的t值即为最优阈值,将该值代入式(6)即可求出分界点。最终根据四组传感器得到较为精确的火焰高度,并通过火焰高度传感器检测时间长度计算火焰持续时间,从而实现多波长、形态、强度火焰的高度及阴燃的定量、非接触、低成本检测。

3 泡沫气溶胶易燃性试验仪的应用

采用所研制的液体持续燃烧试验仪,依据《关于危险货物运输的建议书(试验和标准手册)》[5]第三部分3.1.6的实验要求,选择部分样品进行泡沫气溶胶易燃性实验测试,3份相同泡沫气雾剂样品(PU发泡剂)的测试结果如表1所示,不同气雾剂样品的易燃性测试结果如表2所示。

注:环境温度:25℃;环境湿度:70%;样品温度:20℃

注:环境温度:25℃;环境湿度:70%;样品温度:20℃

试验结果表明,该仪器能够快速准确的对泡沫气溶胶的燃烧高度和持续时间进行检测,检测流程符合标准的要求,并能够做出直接基于试验数据的判断。其具有检测精度高、重复性好,操作简易,自动化程度高的特点。

4 结束语

本文研究的泡沫气雾剂易燃性检测仪采用M C U + A R M架构 , 采用步进电机驱动点火源实现自动点火控制;通过火焰高度检测模块自动检测泡沫气雾剂火焰高度,采用光敏及红外热释电传感器组合检测,通过梳状遮光罩壳的透光孔、遮光齿和传感器位置调整以及双遮光罩的映像布局,结合逐次梯度自适应算法,实现多波长、形态、强度火焰的高度及阴燃的定量、非接触、低成本检测;实现了检测过程的精确化、自动化。试验结果表明该仪器自动化程度高、可操作性好、火焰高度测定精确,能够满足泡沫气雾剂危险特性检测的需要。

摘要：针对泡沫气溶胶危险特性分类的实际需求,研制了一种小型的、高精度的、全自动化的泡沫气溶胶易燃性试验仪。详细介绍了仪器的结构设计和火焰高度检测等关键技术的研究。使用该仪器对泡沫气溶胶易燃性进行实验,验证了仪器的实验效果。结果显示设备检测精度高、复现性好、自动化程度高,满足了泡沫气溶胶危险性判定的实际需要。

关键词：危险品分类,危险特性检测仪器,泡沫气溶胶,火焰高度检测

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可燃性试验 第2篇

1可燃气体和可燃液体蒸气报警装置宜设置在下列建筑物和场所：

(1)可燃气体和可燃液体库(罐)，

(2)用液体燃料或天然气等作燃料的锅炉房等建筑物内，

(3)根据工艺需要装设可燃气体和可燃液体的地方和场所。

2可燃气体和可燃液体、报警探测器宜设置固定式或移动式可燃性气敏检测和报警装置，设固定型可燃性气敏检测报警装置的建筑物或场所，应设置独立的气敏报警系统，有条件时亦可与火灾报警系统综合组成自动喷气、喷泡沫等自动灭火控制系统。

可燃性试验 第3篇

相对于氧化剂, 在热气溶胶灭火剂中应用的可燃剂 (还原剂) 的种类很多, 如树脂、碳水化合物、含氮化合物等。笔者认为有机酸钾盐是作为热气溶胶灭火剂可燃剂的一种较好的选择, 国内外学者对此也进行了研究。有机酸包括三聚氰酸、异三聚氰酸、巴比妥酸、羟基乙酸或酒石酸。使用这些有机酸盐的优点是燃烧速度快且温度低, 可以在短时间内产生大量低温灭火气溶胶。

笔者以气溶胶灭火效能试验为方法, 研究以有机酸钾盐为主要可燃剂的气溶胶灭火剂。

1灭火试验方法

灭火试验用密闭试验箱为边长1 m1 m1 m的立方体, 由6块厚2 mm的钢板焊接而成;在距底面10 cm, 侧边2 cm处安装10 cm10 cm玻璃窗, 以便观察箱内火源燃烧情况;在玻璃窗边钻有1小孔, 以便在试验箱顶面封闭后在箱外点火;试验箱顶面可完全打开, 以便排烟;底面均匀分布有20个1 cm2通气孔, 以便在试验中泄压。火源采用直径15 cm油盘, 内装93#汽油。试验中用胶带将顶面4边密封, 以防气溶胶损失, 试验后撕掉胶带打开顶面排烟。火源布置在试验箱底面有玻璃窗和点火孔一角距底面10 cm高度处。

称取一定质量的气溶胶灭火剂装在直径5 cm的不锈钢小杯中, 置于试验箱底面中心处。采用吸满汽油的细棉线点火, 棉线直径约2 mm。将细棉线吸满汽油后, 从点火孔深入试验箱内, 通过火源后, 一端浸入气溶胶灭火剂中, 另一端留在试验箱外。试验时, 先将顶面4边用胶带封闭, 点燃留在试验箱外的细棉线一端, 火焰沿细棉线向前传播, 约5 s内引燃油盘火源。油盘火源点燃后20～40 s引燃气溶胶灭火剂。从玻璃窗观察油盘燃烧情况, 试验记录从油盘点燃到油盘熄灭的时间t1和从气溶胶灭火剂点燃到油盘熄灭的时间t2。在不放置气溶胶灭火剂的条件下, 在试验箱中只有油盘燃烧时, 油盘火源会因密闭试验箱中氧气耗尽而熄灭, 试验测出油盘火源因氧气耗尽而熄灭的时间为2.5～3 min。所以笔者认为气溶胶灭火剂具有明显灭火效果的判据是从油盘点燃到油盘熄灭的时间t1<2 min, 且t1越短, 灭火效果越好。

2气溶胶灭火剂配方的试验确定

2.1 氧化剂的试验确定

确定硝酸钾或高氯酸钾为氧化剂, 可燃剂选择蔗糖。硝酸钾或高氯酸钾与蔗糖发生反应, 见式 (1) 、式 (2) 。

undefined

根据以上化学方程式可得:质量比KNO3/C12H22O11为74/26, KClO4/C12H22O11为72/28。将硝酸钾粉碎后过100目筛, 高氯酸钾过100目筛, 蔗糖过60目筛。将硝酸钾/蔗糖、高氯酸钾/蔗糖按以上质量比例均匀混合, 制成试验烟火药。按前文方法试验两种气溶胶灭火剂的灭火效能。试验采用“半分法”进行, 所谓“半分法”就是如果在气溶胶灭火剂质量为M时, 两种灭火剂都能灭火, 则下一次试验时的灭火剂用量减半, 改为M/2;如果两种灭火剂都不能灭火, 则下一次试验时的灭火剂用量加倍, 改为2M。如果在M1时灭火, 在M2时没灭火 (M1>M2) , 则取M1和M2的算术平均值M3= (M1+M2) /2。依次试验下去, 直到得到一种灭火剂灭火而另一种不能灭火, 试验结束。为避免出现小数, 所以笔者选择26=64作为初始药量, 试验数据见表1所示。

由表1可见, 经过5组试验后, 在药量M=44 g时, 硝酸钾/蔗糖还能有明显的灭火功能, 而高氯酸钾/蔗糖已经没有明显的灭火功能了。所以, 试验证明Baratov、Spector和Posson的论点有误, 碳酸钾气溶胶的灭火效能优于氯化钾气溶胶。溴化钾不是卤代烷, 氯化钾和溴化钾高温 (1 500 ℃) 也不发生热分解。所以, 笔者认为反应undefined在一般温度下不会发生, 且氯化钾和溴化钾等由于不会发生热分解反应, 所以吸热降温能力应该比碳酸钾和碳酸氢钾弱。碳酸钾 (碳酸氢钾) 热分解具有明显的吸热降温作用, 碳酸钾在891 ℃热分解, 吸热Qp=-5.480 8 kJ/g, 也能形成固体气溶胶微粒, 起到消灭自由基中断链反应的目的。笔者采用硝酸钾作为热气溶胶灭火剂的氧化剂。

2.2 可燃剂的试验确定

选择有机酸钾盐为主要可燃剂。同时考虑价格、毒性、吸湿性等3方面因素, 从所有市售有机酸钾盐中选择了两种有机酸钾盐进行灭火试验研究, 称为L和N。L和N具有价格便宜, 无毒、无害、无刺激性, 吸湿性小 (N有微引湿性) 等优点。将L和N粉碎后过100目筛, 分别与硝酸钾按零氧平衡质量比例均匀混合, 配成两种试验烟火药L/KNO3和N/KNO3进行灭火试验。同时, 对C4H4K2O60.5H2O/KNO3=54/46和C12H22O11/KNO3=26/74进行灭火试验, 以对比L、N、酒石酸钾、蔗糖4种可燃剂的灭火性能。试验数据见表2所示。

由表2可见, 以L为可燃剂的热气溶胶灭火剂的灭火效能最高, 在16～32 g/m3;其次是N, 在32～48 g/m3;再次是蔗糖在48～64 g/m3;最后是酒石酸钾在64～128 g/m3。在药量同为64 g的情况下, 灭火时间的顺序与灭火效能的顺序一致, 以L为可燃剂的热气溶胶灭火剂从药剂点燃到油盘熄灭时间最短, t2=17 s;其次是N, t2=63 s;再次是蔗糖, t2=77 s;最后是酒石酸钾, t2>120 s。

2.3 添加剂的试验确定

热气溶胶灭火剂在燃烧时可能发生火焰外喷现象, 这种现象在实际应用中是十分有害的, 不但不能灭火还可能造成火灾。所以在试验中同时观察了以上4种可燃剂的火焰外喷情况。以L和蔗糖为可燃剂的热气溶胶灭火剂在燃烧时燃烧速度快、气压高、有明显的火焰外喷。N和酒石酸钾燃速慢、气压低、燃烧平稳无火焰。所以在安全性上N和酒石酸钾要优于L和蔗糖。由于以L为可燃剂的热气溶胶灭火剂的灭火效能最高, 所以决定在以L为可燃剂的热气溶胶灭火剂中添加热耗散剂, 以达到降低反应速度, 减小火焰外喷的目的。

在热气溶胶灭火剂中添加的热耗散剂应能在较高温度发生热分解吸热, 且热分解产物应具有灭火功能。能发生热分解且分解产物能起到灭火功能的物质主要有碳酸钾和碳酸氢钾。碳酸钾在891 ℃热分解, 碳酸氢钾在100～200 ℃热分解。在烟火药中热耗散剂的热分解温度不应太低, 太低的热分解温度会妨碍燃烧, 所以笔者选用碳酸钾作为热耗散剂。同时选择酚醛树脂作为粘合剂, 酚醛树脂是在烟火学中经常使用的一种粘合剂, 根据经验在烟火药中粘合剂的用量为5%。所以试验烟火药的成份为硝酸钾、L、酚醛树脂5%和碳酸钾。将不同碳酸钾质量分数的热气溶胶灭火剂50 g装在不锈钢小杯子中用烟火引线点燃, 试验在不同碳酸钾质量分数下的烟火药的燃烧速度和火焰外喷情况, 同时测量燃烧率。试验结果如图1所示。

由图1可见, 随着碳酸钾质量分数从10%增加到38%, 烟火药的燃烧残渣量逐渐增加, 燃烧率逐渐降低。其中当碳酸钾质量分数为38%时, 燃烧率迅速降低为39%, 燃烧时间迅速增加。观察试验现象, 随着碳酸钾比例的增加, 火焰外喷现象明显减弱。既要使火焰外喷降低又要保持较高的燃烧效率, 确定碳酸钾的质量分数为24%。碳酸钾在以N为主要可燃剂的热气溶胶灭火剂中不是必要的。

综上所述, 笔者得出两种以有机酸钾盐为主要可燃剂的热气溶胶灭火剂配方:

(1) 硝酸钾、L、酚醛树脂5%、碳酸钾24%, 以下简称“灭火剂AFEL”;

(2) 硝酸钾、N、酚醛树脂5%, 以下简称“灭火剂AFEN”。

3灭火效能试验

在得到了两种以有机酸钾盐L和N为主要可燃剂的热气溶胶灭火剂的配方后, 笔者对这两种灭火剂进行灭火效能试验。灭火效能是指扑灭单位封闭空间容积内特定类型的火所需要的气溶胶发生剂的质量。在前文的研究中, 评定某种灭火剂的灭火能力, 主要还是采用灭火时间。但是, 灭火效能不等于灭火时间, 灭火效能高的灭火剂一般灭火时间也短。

笔者认为某种灭火剂的灭火效能不是确定值, 而是具有一定分布的概率值。因为灭火试验是一个影响因素非常多, 不确定性非常大的随机事件, 所以设灭火剂的灭火效能值是服从正态分布的概率值, 采用兰利法对灭火效能进行试验。刺激量xi是灭火剂药量, 根据前文试验经验, 取xL=0和xU=64 (AFEL) 、xU=128 (AFEN) , 定试验量为20。试验数据如表3所示。

由表3可见, 在AFEL灭火效能试验中, x1L=x19=36、x0U=x5=54, 有混合结果区 (36, 54) 。区中刺激量有x2、x3、x4、x8、x9、x12、x13、x15、x16、x17等10个, 所以有nm=10。响应与不响应的转换共出现8次。根据以上试验数据, 按照最大似然估计法计算, 求得μ0=43.926, σ0=10.383。所以, μL=μ0=43.926, σL=β σ0=1.2610.383=13.082 6, 可得到99%概率灭火效能m99=μ+u0.99σ=43.926+2.326 313.082 6=74.360 1 g/m3。同理在AFEN灭火效能试验中, μN=35.147, σN=15.109 9, 99%概率灭火效能m99=70.297 2 g/m3。

AFEN的99%概率灭火效能m99优于AFEL的m99。这与表2得出的以L为可燃剂的热气溶胶灭火剂灭火效能更优矛盾。笔者认为, 这是因为在前后两次试验中, 气溶胶灭火剂的配方不完全一样:前文试验的气溶胶灭火剂没有添加粘合剂酚醛树脂, 在以N为主要可燃剂的热气溶胶灭火剂中添加5%的酚醛树脂后, 因为酚醛树脂比N更易燃, 所以烟火药的燃烧速度明显增加了, 燃烧得更充分, 灭火气溶胶的释放速率更快。相同质量的灭火气溶胶在更短时间内释放, 灭火效率应该更快。

值得注意的是, AFEL的σL/μL=29.78%;AFEN的σN/μN=42.99%。这说明气溶胶灭火剂在灭火时的不确定度是很大的, 简单认为某一种灭火剂的灭火效能是某一确定值是片面的。应该以概率论的方法研究气溶胶灭火剂的灭火能力, 这样研究更科学。

4气溶胶灭火剂燃烧产物毒性试验研究

以有机酸钾盐为主要可燃剂的热气溶胶灭火剂, 主要成份包括:硝酸钾、有机酸钾盐L和N、碳酸钾和酚醛树脂。这些物质都是无毒无刺激性的。但是, 其燃烧产物是否无毒无害还需进一步的试验研究。为此, 应用德国MRU Vario Plus便携式工业气体连续监测仪对灭火剂燃烧后的气体成份进行分析。

在无火源的条件下, 分别点燃70.3 g灭火剂AFEN和74.4 g灭火剂AFEL。应用烟气分析仪测量灭火剂点燃后2 min内烟气中有害成份的浓度, 每2 s测量一次。由于气溶胶灭火剂中不含硫元素, 所以燃烧产生的烟气中不可能含有SO2和H2S气体, 有害气体主要为:CO、CO2、NO、NOx、NO2。试验数据见图2、图3所示。

从图2、图3可见, 两种灭火剂燃烧后的O2体积分数均大于20%, 不会使人体窒息。CO2的体积分数在1%左右, 略高于空气中的体积分数, 对人体也无害。参考CO、NO、NOx、NO2的半数致死浓度LC50值, 笔者研究的两种气溶胶灭火剂的燃烧产物都是低毒的, 不会使人体在短时间内中毒。但是, 灭火气溶胶的主要成分是碳酸钾, 吸入会刺激人体的呼吸道。所以, 灭火剂应尽量在无人密闭空间内使用, 或在喷放后尽快使人员疏散。

5结论

(1) 碳酸钾 (碳酸氢钾) 的灭火能力优于氯化钾。

(2) 得出两种以有机酸钾盐为主要可燃剂的热气溶胶灭火剂配方:硝酸钾、有机酸钾盐L、酚醛树脂5%、碳酸钾24%;硝酸钾、有机酸钾盐N、酚醛树脂5%。

(3) 按照兰利法对两种气溶胶灭火剂的灭火效能进行试验研究, 得出以L为可燃剂的热气溶胶灭火剂99%概率灭火效能为74.4 g/m3;以N为可燃剂的热气溶胶灭火剂99%概率灭火效能为70.3 g/m3。

(4) 气溶胶灭火剂在灭火时的不确定性是很大的, 简单认为某一种灭火剂的灭火效能是某一确定值是不科学的, 应以概率论的方法研究气溶胶灭火剂的灭火能力。

(5) 对气溶胶灭火剂的燃烧产物的毒性进行了测量, 气溶胶灭火剂的燃烧产物是低毒的。

摘要：用1 m3密闭试验箱进行灭火性能试验, 采用半分法得出两种以有机酸钾盐为主要可燃剂的气溶胶灭火剂的配方, 并对比其灭火时间。在热气溶胶灭火剂中添加碳酸钾作为热耗散剂, 以降低反应速度, 减小火焰外喷。用兰利法进行试验, 得出了两种灭火剂的99%概率灭火效能, 在7075 g/m3之间。经测量, 气溶胶灭火剂的燃烧产物是低毒的。气溶胶灭火剂在灭火时的不确定度很大, 应以概率论的方法研究其灭火能力。

关键词：气溶胶灭火剂,有机酸钾盐,兰利法,概率论

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可燃冰阅读题答案 第4篇

①6月2日，国土资源部在北京宣布：我国正在南海海域进行的天然气水合物试开采已连续产气22天，取得了持续产气时间长、气流稳定、环境安全等多项重大突破性成果。标志着我国成为全球海域天然气水合物试开采连续采气时间 最长的国家。

②什么是天然气水合物呢?天然气水合物是是一种含有大量甲醛气体的水合物。大量存在于陆地上的冻土带和海底。在高温低压的条件下，天然气水合物形成了冰雪般的固态，它外面看似冰，一点火却可以烧起来，所以俗称“可燃冰”。如果把甲醛从冰中释放出来，体积将是水的160多倍。

③海底可燃冰是天然气(甲醛类)被包进水分子中，在海底低温与压力下结晶形成的。海底形成可燃冰有三个基本条件。首先，可燃冰在零度以上可以生成，在20摄氏度便要分解，而海底的温度一般都在2-4摄氏度;其次，可燃冰在零度时，30个大气压以上就可能生成，而以海洋的深度，30个大气压很容易保证，并且压力越大，水合物就越不容易分解，就越稳定;最后，海底的有机物沉淀，其中富含的碳经过生物转化，可形成充足的甲烷气源。海底的地层是多孔介质，在温度、压力和气源三者具备的条件下，便会在介质的空隙中生成可燃冰的晶体。

④据科学家测算，1立方米的可燃冰，在常温常压下可释放164立方米甲烷气体和0.8立方米的淡水。甲烷是人们可以用来燃烧发电的可燃气体，而且燃烧后几乎不产生任何污染物质。可燃冰将成为21世纪极具潜势的洁净新能源。

⑤但是，甲烷气体是温室气体之一，一旦散失，会严重破坏环境。而且可燃冰的开采还可能会造成大陆架边缘动荡，引发海底塌方并导致灾难性的海啸。因此，可燃冰的开发利用还面临着种.种难题。但我们相信，随着人类对可燃冰研究的不断深入，这些难题一定会在不久的将来得到解决。

1.海底可燃冰的形成需要哪些条件?(3分)

2.第④段“燃烧后几乎不产生任何污染物质”一句中“几乎”一词能否去掉?为什么?(3分)

3.第④段主要采用了什么说明方法?有什么作用?(2分)

4.可燃冰开采利用不当将会造成哪些后果?(2分)

答案：

1. 参考答案：可燃冰在零度至20度之间可以生成;可燃冰在零度时，30个大气压以上就可能生成;海底的有机物沉淀，其中富含的碳经过生物转化，可形成充足的甲烷气源。

评分标准： 3分。每个要点1分。(只回答温度、压力、气源给1分)

2.参考答案 ：不能去掉。(1分)“几乎”表示大多数之意，并非全部(“几乎”表程度，意思是“差不多，接近于”)，它表明可燃冰燃烧后还是会产生少量污染物，若去掉“几乎”，则不能准确表达这种意思。所以不能去掉。(1分)它体现了说明文语言的准确性。(1分)意近即可。

3.参考答案：第④段主要采用列数字说明方法，作用：能更准确具体地说明可燃冰是一种极具潜力的清洁新能源。

评分标准：2分。说明方法1分，作用1分。

4.参考答案：后果：严重破坏环境，造成大陆架边缘动荡，引发海底塌方，导致海啸。

可燃性试验 第5篇

利用可燃性废料焙烧砖瓦,具有诸多优越性:(1)可燃性废料来源广、易采集、易操作、易燃烧、使用价值高;(2)可有效利用再生资源,变废为宝,开辟节能捷径,开发绿色建材资源,可节约资源、降低能耗、增加经济效益和社会效益,促进砖瓦行业可持续发展;(3)内燃焙烧可加快火行速度和轮窑周转,提高产量和工效;(4)可改善坯体成型、干燥、焙烧性能,缩短干燥和焙烧时间,提高产量和质量;(5)混合料塑性适度,坯体强度高,成品的物理性能良好。实践证明,可燃性废料是用于轮窑焙烧砖瓦的好燃料,可一举多得,应用前景广阔。

近年来,常德市西湖区砖瓦总厂在区老科协的指导下,利用可燃性废料焙烧砖瓦,取得了良好的经济效益和社会效益。笔者根据多年窑炉生产经验及所掌握的相关工艺要领,就利用可燃性废料焙烧砖瓦的工艺技术与操作要领问题谈几点浅见,仅供参考。

1 可燃性废料的选用与分类

用于轮窑焙烧砖瓦的可燃性废料,可分为内燃焙烧和外燃焙烧两大类次生燃料。凡是含有一定发热量的可燃性废料,均可用于轮窑焙烧砖瓦。各类可燃性废料,可视其物理性能和化学性能,或用于内燃焙烧,或用于外燃焙烧。内燃焙烧与外燃焙烧可综合采用,也可单独采用。

2 内燃焙烧用可燃性废料

用于内燃焙烧的可燃性废料,主要有粉煤灰、煤矸石、炉渣等再生燃料。

2.1 内燃焙烧用粉煤灰

粉煤灰是火电厂锅炉排出的废渣,含有一定的发热量,是一种利用价值较高的再生资源。粉煤灰颗粒微细,一般粒径为0.3 mm左右,分为粗灰、中粗灰、细灰三类。粉煤灰颗粒越细越利于掺配使用,越易于充分燃烧,越利于坯体成型。

2.1.1 粉煤灰的物理性能

粉煤灰为多孔结构,对水的吸附能力大,含水分30%的粉煤灰仍呈松散状态。其物理性能因原煤产地、煤层、煤矿和电厂锅炉负荷的高低而异,差别较大。粉煤灰的物理性能要求详见表1。

2.1.2 粉煤灰的化学成分

粉煤灰的化学成分因原煤产地、煤矿、煤层而异,差别较大。粉煤灰的化学成分要求详见表2。

2.1.3 粉煤灰的技术指标

粉煤灰须经0.3 mm孔径筛筛分除渣,其筛余量分别为:粗灰30%左右,中粗灰20%～25%,细灰10%～15%。其活性SiO2应大于50%,SO3应小于3%,烧失量应小于10%,含泥量应小于1%。如果烧失量大于10%,会导致砖瓦产生开裂,影响产品的强度。如果SO3大于3%,会导致坯体产生鱼鳞状般的剥落,影响产品的强度和耐久性。

2.2 内燃焙烧用煤矸石

煤矸石是夹生在煤层中的可燃性岩石,是一种含少量可燃物质的热能资源。煤矸石一般占采煤量的2%左右,是含碳岩石、碳质页岩、碳质灰岩及少量煤炭与泥质或砂质页岩、砂岩、石灰石等的混杂物。煤矸石从煤层周围爆破采出或在洗煤时排出后,常被作为废石或废料废弃。

2.2.1 煤矸石的分类与选择

煤矸石的性能与煤矿、煤层、开采方法等因素有关,不同煤矿、不同煤层及不同开采方法采出的煤矸石组成不同,性能也差别很大。煤矸石的分类方法,主要有质地分类法、颜色分类法、排出期限分类法。(1)按质地分,有含碳质、泥质、砂质页岩成分或含砂岩和石灰岩成分的页岩等。(2)按颜色分,有白矸石、灰矸石、黑矸石、红绿矸石等。(3)按排出期限分:堆存多年受大气风化而崩解成粉末的叫风化矸石,含碳量下降,热值不高;新近排出的叫新矸石,含碳量较高,热值也较高;风化一年以上的叫陈矸石,含碳量有所下降,热值不是很高;在堆放中自行燃烧过的红矸石,热值很低。制砖时,煤矸石的选用,以含碳量较高,发热量为(1.2～1.5)4.186 kJ/kg的陈矸石为宜。

2.2.2 煤矸石的物理性能

煤矸石的物理性能,一般与其形成年代、矿物组成、埋藏深度等因素有关。煤矸石的种类不同,硬度也不同。其普氏硬度一般为2～3,有的达4～5;自然含水率一般为4%～5%,个别高的达20%;发热量因含碳量的多少而异,差别很大,一般为(1.2～1.5)4.186 kJ/kg,最低的为(0.4～0.6)4.186 kJ/kg,最高的为(1.6～1.8)4.186 kJ/kg。制砖煤矸石的物理性能要求,详见表3。

2.2.3 煤矸石的化学成分

煤矸石的化学成分因煤矿、煤层、种类及其组成而异,差别较大。制砖煤矸石的化学成分要求详见表4。

2.2.4 煤矸石的技术指标

内燃用煤矸石的技术指标是:普氏硬度3;塑性指数≥7;干燥敏感性系数8;活性SiO2>50%;SO3<1%。如果SO3>1%,会导致坯体产生鱼鳞片般的剥落,影响砖瓦的外观和耐久性,且会在焙烧中产生膨胀,使坯体松散。煤矸石破碎的颗粒组成及其收缩率和发热量,应符合表5的要求。

2.2.5 煤矸石的困存与风化

作内燃焙烧的煤矸石,应选用已风化崩解的陈矸石。如果使用矿井刚采出或洗煤厂刚排出的新矸石,会导致坯体表面粗糙,密实度低而极易产生干燥裂纹,也会加速机件的磨损。因此,新矸石须堆放在露天原料场困存、风化,使其经过反复的风吹、雨淋、日晒、冰冻,在反复吸水、干燥、冷热、胀缩等风化作用下产生体积变化、化学变化、物理变化,加速崩解成细小的颗粒。以改善其粘结性能、成型性能、干燥性能和焙烧性能。新矸石困存、风化、陈化的时间,一般为13～15个月。

2.3 内燃焙烧用炉渣灰

炉渣是火电厂、钢铁厂、造纸厂等工厂锅炉排出的废渣,含有一定的热量。炉渣的性能与原煤产地、煤矿、煤层和燃烧率等因素有关,不同产地、不同煤矿、不同煤层及不同燃烧率的炉渣成分不同,性能差别较大。用于内燃焙烧的炉渣物化性能,应符合生产工艺的要求。

2.3.1 炉渣的物理性能

炉渣的发热量和可塑性,可分为高、中、低三类;高热量为1500 k J/kg～1800 kJ/kg;中热量为1200 kJ/kg～1 500 kJ/kg;低热量为800 kJ/kg～1 200 kJ/kg;高塑性指数>12;中塑性指数7～12;低塑性指数<7。用于内燃焙烧的炉渣热量和塑性等物理性能,应符合表6的要求。

2.3.2 炉渣的化学成分

炉渣的化学成分因原煤产地、煤矿、煤层和燃烧率而异,差别较大。用于内燃焙烧的炉渣化学性能,应符合表7的要求。

2.3.3 炉渣的工艺技术指标

选用炉渣应先进行化验、检测、试验。用于内燃焙烧的炉渣灰颗粒组成、塑性指数、发热量等工艺参数,应符合表8的要求。

2.4 煤矸石和炉渣的破碎与筛分

利用上述三种可燃性废料作内燃焙烧的燃料,既可单独使用,也可混合使用,但一般采取单独使用的方法。以上三种可燃性废料,除粉煤灰呈粉状只需筛分,不需破碎外,煤矸石和炉渣须经破碎后,再行筛分。

2.4.1 煤矸石和炉渣的破碎工艺

煤矸石和炉渣应先行脱水,其水分含量以破碎时不扬尘为宜,视其含水率适度后,按表6和表8的颗粒组成比率进行破碎、筛分。破碎时多用锤式破碎机,利用其快速旋转的锤头将煤矸石或炉渣击碎。为避免发热量偏高,塑性指数偏低而导致制坯成型困难,应在破碎前采用孔径0.5 mm的振动筛筛除煤矸石中的煤粉,选出煤块,剔除道钉等铁质杂物,然后进行破碎。

2.4.2 破碎料的筛分

煤矸石或炉渣经破碎后,应进行筛分。二者的筛分方法有:(1)在破碎机旁安装一台孔径0.3 mm的振动筛,边破碎边筛分;(2)在破碎机前设置一台孔径0.3 mm的溜筛或振动筛或回转筛,边破碎边筛分;(3)将筛余料破碎后,再进行筛分破碎筛分,直到筛余料不能破碎为止。

2.5 内燃料配合比的确定

确定配合比的依据,是内燃料发热量的高低和泥料塑性指数的大小,应视二者的具体情况而定,确定最佳的配合比。

2.5.1 合理确定内燃料与泥料的配合比

确定内燃料与泥料之配合比的方法:先计算出产品(如1万块砖瓦坯)在外燃焙烧时所需的热量,再按测得的内燃料热值计算其与泥料的配合比。常用的定比方法有计算法和试掺法,计算法较复杂,且变化因素多,计算的结果往往与实际情况不完全相同。目前,一般采用试掺法,即按同样坯体在同一窑内的外烧焙烧平均耗煤量85%计算(因内燃焙烧比外燃焙烧的热损失少)。其计算公式为:

式中G每万块坯体的内燃料掺入量,t;

G1每万块坯体外燃焙烧的煤耗量,t;

Q1煤的发热量,kcal/kg;

Q内燃料发热量,kcal/kg。

用此计算值进行试掺试烧,不断调整,确定最佳配合比。试掺法应灵活掌握,合理掺配,切忌掺配量引起坯体发热过高造成砖过火。在一般情况下,内燃料的掺入量可按以下比率进行均匀掺配:(1)泥料的塑性指数≥15,内燃料的发热量为1200 kJ/kg～1500 kJ/kg,内燃料与泥料的配合比为25%∶75%～30%∶70%;(2)内燃料的发热量为1 000 kJ/kg～1200 kJ/kg,泥料的塑性指数≥15,其与泥料的配合比为30%∶70%～35%65%;(3)内燃料发热量为1 600 kJ/kg～1 800 kJ/kg,泥料的塑性指数≥15,其与泥料的配合比为20%∶80%～25%∶75%。总而言之,合理的掺配量应通过试验测定,确定最精确的配合比。

2.5.2 内燃料的均匀掺配

粉煤灰或煤矸石或炉渣灰与泥料的掺配,须按配合比进行计量掺配,混合均匀。其掺配方法有:手工掺配法、机械掺配法、恒量机械掺配法等,应视厂情而定。

手工掺配法:测定内燃料和泥料的质量后,按配合比进行手工掺配。操作方法是:核定铲运机或翻斗车载运泥料的车均质量,确保每车泥料的质量大致相等;固定用车、锹、铲等掺配工具计量内燃料的掺入量,确保掺入量均匀、稳定、准确。手工掺配误差大,一般误差在±5%～8%之间,且劳动强度较大。

机械掺配法:按砖瓦挤出机的分钟产量计算出内燃料的应掺量,调整配料机闸板进行自动化掺配。机械掺配的准确度、均匀度、混合度较高,其偏差在3%以下,且省工、省力、省料。目前,大都采用机械掺配法。常用的有箱式给料机、圆盘式给料机、皮带运输机等,可视需要选用。

3 外燃焙烧用可燃性废料

以往,砖瓦轮窑焙烧都采用原煤(烟煤、柴烟)作燃料,既消耗能源,又增加成本,也污染环境。常德市西湖区砖瓦总厂利用可燃性废料作燃料,采取坯体内燃与外燃相结合的焙烧方法焙烧砖瓦,既节省能源,又节约成本,也保护了环境。该厂的生产实践,开辟了一条“节能利废,变废为宝”的砖瓦焙烧燃料捷径。用于轮窑焙烧砖瓦的可燃性废料,种类多,来源广,利用价值高。可用于砖瓦外燃焙烧的可燃性废料,主要有棉秆、秕谷、酒谷、谷壳、锯木屑、芦苇渣、甘蔗渣等能燃烧的废料或垃圾。

3.1 外燃焙烧用可燃性废料的收集与应用

凡是可燃烧的农业副产品、工业废料、加工渣料、生活垃圾等,均可收集用作轮窑砖瓦外燃焙烧的燃料。可燃性废料大都呈松散状态,体积很大且轻、松软,不便于包装和运输,其物理性能和化学成分各异,堆放占地面积大。收集可燃性废料以就近逐地取材为主,可采取上门收购或送货上门的方法;(1)签订常年收废利废合同,使排废业主有利可图而不乱扔废料,并按焙烧工艺的要求保存好所排出的废料;(2)备足一定数量的麻袋或编织袋等包装工具和车辆,将不同的细小废料分别用麻袋或编织袋装好,并用脚踩紧,运回厂区后摊开晒干,将其水分降至10%以下即可投入轮窑焙烧;(3)棉秆、玉米秆、豆秆、麦秸等长茎农业副产品,须晒干至其水分在10%以下再运回厂区,用破碎机将其破碎成5 cm～10 cm长的小节秆,然后投入轮窑焙烧;(4)建立废料储存仓库,有些可燃性废料具有季节性,当收集的废料在短期内用不完时,可堆放到废料库内储存。所储存的废料含水率应不超过5%～8%,以免发生霉烂而降低发热量。

3.2 可燃性废料外燃焙烧投料方法

砖瓦轮窑焙烧用可燃性废料作燃料,投料的方法与原煤的投料方法基本相同。其工艺特点是:(1)内燃料在坯体内燃烧,加快了火行速度和轮窑周转,减少了灰渣,节省工时和成本;(2)可燃性废料易燃烧、易燃尽、火力大、投料量也大,因而须连续不断地投料,勤投少打,视火候投料;(3)明确窑炉专业技术人员负责管理焙烧工作,投料人员实行四班轮换制,坚持勤添勤打,适量投料,适火焙烧,避免投料过量造成焙烧过火或投料偏少造成欠火;(4)落实焙烧管理责任制,由当班投料人员和焙烧技术员负责管理投料、看火、焙烧等业务工作,逐排检查火候,掌握水行速度,准确调整火闸,并做好记录;(5)充分利用可燃性废料的热能,尽材尽用、尽燃尽热、节能降耗,实现优质、高产、高效、环保和可持续发展的目标。

摘要：介绍轮窑焙烧砖瓦所采用的可燃性废料的种类、性能、热量、配比、破碎筛分及其内燃和外燃焙烧工艺与操作技术。

可燃性试验 第6篇

石油、化工等工业生产活动中经常会产生大量的可燃性、有毒性气体, 如果不能对可燃性、有毒性气体进行严格的控制和检测, 会造成严重的后果, 带来人身安全和财产损失等问题。可燃性、有毒性气体检测报警器就是用来检测工业生产活动中泄漏的可燃性、有毒性气体含量的仪器, 是维护生产秩序, 保障人身和财产安全的重要工具。要想充分发挥这种仪器的作用, 需要按时做好故障处理和日常维护工作, 确保可燃性、毒性检测报警器能正常工作。

1. 可燃性、有毒性气体检测报警器在工业生产中的作用

可燃性、有毒性气体检测报警器也可称为气体泄漏检测报警仪器, 是工业生产领域中常用来检测生产场所泄漏气体的仪器。因为在工业行业中, 许多生产活动都涉及到有毒物质, 像化工行业、燃气行业经常会产生可燃性气体和有毒性气体, 一旦这些气体的含量超过空间承载量, 或者受到外界因素影响, 容易造成危险事故。工业生产空间较大, 而且有的生产活动是在室外进行, 室外空间宽阔, 有泄露现象也会快速被空气、风等稀释, 因此一旦在生产过程中产生可燃性、有毒性气体, 很难能够被人为察觉, 要想通过人为方式检测到这类气体是非常困难的。可燃性、有毒性气体泄漏会严重的影响工业生产顺利进行, 其对设备、环境的污染影响严重, 还会因操作等问题引起其他事故, 例如在可燃性气体存在的区域内会因摩擦、明火出现而引发火灾、爆炸等现象, 而在有毒性气体聚集的区域中, 会引起人员中毒, 无论是哪种都会给工业生产活动带来严重影响。

面对这些问题, 要想创设安全、平稳的生产环境, 应该加强对工业生产区域可能泄露气体的检测, 最方便的做法就是安装可燃性、有毒性气体检测报警器, 实时监测生产环境周围的气体含量和种类, 这样可以防止可燃性、有毒性气体泄漏造成的事故发生。当工业生产现场中存在可燃性、有毒性气体泄漏现象时, 气体泄漏检测报警仪器就会通过探测器准确的捕捉到空气中含有的气体信号, 这部分的信号经过处理后转变为电流信号被传送到报警仪器, 当电流信号达到报警仪器接收的最大值后, 说明周围环境中含有的可燃性、有毒性气体浓度值已经达到上限, 此时就会触发报警器, 报警器向工作人员发出警报, 报警器响动后工作人员会迅速的采取应急对策, 来保障人员安全, 并快速通风, 掐断电源, 防止通电造成爆炸事故。

2. 可燃性、有毒性气体检测报警器故障分析和处理方法

(1) 故障分析

工业生产环境一般都较差, 在安装可燃性、有毒性气体检测报警器时需要找到适当位置, 但是因为仪器所处地点较为特殊, 加上一些操作不当、维护不及时等原因, 容易使可燃性、有毒性气体检测报警器出现故障问题。故障一旦产生, 就会影响报警仪器的正常判断, 如果不及时处理就会造成事故发生。因此要根据不同的故障表现来进行处理, 提前解决障碍, 发挥气体检测报警器的作用。

①仪表指示偏差

可燃性、有毒性气体检测报警器指示仪表会出现指示偏差, 一旦指示仪表出现问题, 例如指示值过低, 或者无变化就会导致可燃性、有毒性气体浓度值达到上限时报警器无反应。报警器仪表指示偏差问题的出现原因有以下几点:A.可燃性、有毒性气体检测报警器内部电路损坏或者电流不稳;B.可燃性、有毒性气体检测报警器的检测器损坏, 无法正常工作;C.可燃性、有毒性气体检测报警器过滤器堵塞, 无法使气体通过;D.检测元件出现问题, 或者因元件使用时间过长导致元件功能受损, 或因元件被空气中的污染物质污染, 导致功能受损。

②仪表报警装置不稳

可燃性、有毒性气体检测报警器指示仪表时而报警时而正常也是常出现的故障问题, 这个故障发生的原因有以下几点:A.可燃性、有毒性气体检测报警器检测器的安装位置处于通风处, 受到风向的影响使得指示仪表出现故障;B.可燃性、有毒性气体检测报警器检测器的安装位置位于气流交集处, 影响指示仪表正常工作;C.检测器中进入了灰尘等脏物, 使得仪表指示工作无法正常进行;D.可燃性、有毒性气体检测报警器仪器安放地点附近出现断断续续的泄漏情况, 使得指示仪表出现时而正常时而报警的故障;E.放大器电路中存在问题。

③报警器一直发声

可燃性、有毒性气体检测报警器一直发出报警声, 这种故障产生的原因有以下几种:A.可燃性、有毒性气体检测报警器安装地点周围出现气体泄漏, 浓度值达到上限, 促使报警器一直发声;B.可燃性、有毒性气体检测报警器仪表指示值未校准, 使得报警器出现故障, 始终发声;C.检测元件破损, 引起报警器装置未能正常工作, 始终发出警报;D.有灰尘等脏物进入到可燃性、有毒性气体检测报警器之中, 影响报警器正常工作, 使其一直发出报警声。

④仪表指示不稳定

可燃性、有毒性气体检测报警器仪表指示不稳故障产生原因有以下几点:A.可燃性、有毒性气体检测报警器处于通风处, 受到风向的影响使得指示仪表出现故障;B.安装位置位于气流交集处, 影响指示仪表正常工作;C.过滤器堵塞;D.可燃性、有毒性气体检测报警器安装的位置震动较大, 影响报警器正常工作;E.可燃性、有毒性气体检测报警器元件受到污染, 使得报警器仪表指示不稳定。

(2) 处理方法

针对以上4种可燃性、有毒性气体检测报警器故障现象, 有针对性的总结了以下几种处理方法, 达到快速、有效处理故障的效果。

①针对仪表指示偏差

当可燃性、有毒性气体检测报警器出现仪表指示偏差故障时, 可能存在上文提到的几个原因, 对此提出几种处理方法:A.仔细检测可燃性、有毒性气体检测报警器电源部位、电路情况、保险丝;B.利用数字万用表检查可燃性、有毒性气体检测报警器是否存在损坏;C.清洗过滤器, 保持过滤器畅通;D.针对遭受污染的检测器元件, 要统一更换新的元件。

②针对仪表报警装置不稳

当可燃性、有毒性气体检测报警器装置不稳定时, 可有针对性的进行下列处理:A.排除风向和气流对可燃性、有毒性气体检测报警器造成的影响, 更换报警器的安装位置;B.检测器内部进入脏物后, 及时清洗、烘干;C.确认生产现场及周边环境是否存在可燃性、有毒性气体泄漏;D.修复存在问题的放大器电路。

③针对报警器一直发声

当可燃性、有毒性气体检测报警器一直发声时, 可有针对性的进行下列处理:A.厂房联合进行气体检测, 确认周边厂房是否存在泄漏问题;B.校准仪表;C.重新更换元件;D.检测器内部进入脏物后, 及时清洗、烘干。

④针对仪表指示不稳定

当可燃性、有毒性气体检测报警器指示不稳, 不能发出报警声时, 可进行下列处理:A.排除风向、气流震动对可燃性、有毒性气体检测报警器造成的影响, 更换报警器的安装位置;B.清洗过滤器;C.更换安装新的元件。

3. 可燃性、有毒性气体检测报警器日常维护分析

可燃性、有毒性气体检测报警有型号和种类区分, 不过其日常维护和保养工作都大致相同, 可燃性、有毒性气体检测报警的使用要严格按照说明书进行, 并且遵守维护原则。

以下对维护方法进行分析。

(1) 要按照相关规定申请计量检定机构对报警器进行检定, 查看报警器的元件使用情况和报警器装置功能, 一旦检定结果不合格必须及时进行维修和更换, 保证报警器能够探测到空气中的可燃性、有毒性气体。

(2) 工业内部要定期对报警器进行检测, 主要的检测内容包括:可燃性、有毒性气体检测报警各个部位的连接是否完好, 报警器的内部是否清洁、干燥, 报警器探头部位是否有堵塞情况等。定期检测一般以两周为周期。

(3) 可燃性、有毒性气体检测报警指示仪表需要定期校准, 校准过后应该持续观察2~3天, 记录短期内校准值发生的变化, 如果校准后定值发生较大变动应该及时更换指示仪表, 如果校准后定值不变, 此时可以继续使用指示仪表。

(4) 有的可燃性、有毒性气体检测报警具备自检试验系统, 因此工作人员可以经常通过自检试验系统来查看报警器的运行情况, 提高报警器的安全性。

(5) 传感器元件要根据厂商提供的使用寿命及时更换。

结束语

实践证明, 可燃性、有毒性检测报警器在工业生产活动中具有非常重要的地位, 对维护生产活动的安全和秩序起到作用。如果可燃性、有毒性气体检测报警器出现故障, 不能及时处理会引发严重后果, 因此需要落实好气体检测报警器的故障处理工作和养护工作, 这样才能充分的发挥出其报警作用, 维护生命和财产安全, 促进工业活动持续、顺利的进行。

参考文献

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三元混合可燃液体闪点研究 第7篇

随着科学技术的发展, 化学工业逐步发展为一个多行业、多品种的生产部门, 各种化工产品在国民经济各部门中得到了广泛应用。在种类繁多的化工产品中, 百分之八十五的都具有易燃易爆危险性。需要注意的是, 在生产、加工、运输、储存等过程中, 化工产品都不同程度的存在火灾危险性。闪点是可燃性液体生产储存、加工运输和日常使用的一个安全指标, 它可以表征液体火灾危险性的大小, 对于消防工作有着十分重要的指导意义:例如石油产品, 闪点在45℃以下的为易燃品, 在45℃以上的为可燃品, 消防部门可以以此为依据确定灭火战斗方案和选择灭火剂。在生产生活中, 两种或两种以上的易燃可燃液体同时存在的情况比较普遍, 如在化工冶金、涂料工业、制药、精细化工等行业都会经常遇到。但是对于多种易燃可燃液体的闪点, 我们不能像纯组分易燃可燃液体那样通过查文献资料来获得, 如果采用仪器测试, 所受的限制会比较大, 因此, 研究三元混合可燃液体的闪点变化规律对于快速估算出易燃可燃液体的闪点具有重要意义。

1 实验部分

1.1 实验目的

通过对选取的三种可燃液体混合液闪点大量的测试, 研究其闪点的变化规律, 并根据实验所得数据推算其闪点的估算公式。

1.2 实验仪器、药品

仪器:全自动开口杯闪点测试仪ZHK302, 100ml量筒, 250ml烧杯, 玻璃棒。

药品:冰乙酸丙烯酸邻苯二甲酸二异辛酯 (均为分析纯) 。

(1) 冰乙酸, 即无水乙酸, 有机化合物。其在低温时凝固成冰状, 俗称冰乙酸。凝固时体积膨胀可能导致容器破裂。闪点39℃, 爆炸极限4.0%~16.0%, 空气中最大允许浓度不超过25mg/m3。纯的乙酸在低于熔点时会冻结成冰状晶体, 所以无水乙酸又称为冰醋酸。乙酸是重要的有机酸之一, 主要用于合成醋酸乙烯、醋酸纤维、醋酸酐、醋酸酯、金属醋酸盐及卤代醋酸等。也是制药、染料、农药及其他有机合成的重要原料。此外, 在照像药品制造、醋酸纤维素、织物印染以及橡胶工业等方面也有广泛的用途、制造塑料、染料的溶剂、照相、医药、农药以及其他有机合成的原料。

(2) 丙烯酸是化学式为C3H4O2的有机化合物, 是最简单的不饱和羧酸。纯的丙烯酸是无色澄清液体, 带有特征的刺激性气味。它可与水、醇、醚和氯仿互溶, 是由从炼油厂得到的丙烯制备的。有机合成原料及合成树脂单体, 是聚合速度非常快的乙烯类单体。大多数用以制造丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯、羟乙酯等丙烯酸酯类。

(3) 邻苯二甲酸二异辛酯为无色或浅黄色粘性液体。微有气味。溶于脂肪烃、芳香烃和大多数有机溶剂, 微溶于甘油、乙二醇和一些胺类, 不溶于水。相对密度0.980~0.983。凝固点-55℃。沸点370℃。折光率1.4860。闪点210℃。粘度0.083Pa·s (20℃) 。经实验表明, 邻苯二甲酸二异辛酯对实验动物有一定的致癌作用。有刺激性, 是一种良好的溶剂, 增塑剂。

1.3 实验方法

将三种可燃液体按照事先规定的比例进行混合, 分别对样品进行闪点的测试。

1.4 测试方法

取一定量的试验样品, 倒入开口杯中, 使液面与开口杯内的刻度线平齐, 将温度传感器和温度计插入液面。打开电源, 调整温度传感器的位置, 使刻度盘上显示的温度与温度计位置保持一致。按“A”键设定一个估算闪点温度, 再次按“A”键进行确定, 按“C”键仪器开始加热, 当温度达到设定温度前10℃时, 仪器开始自动点火, 温度每升高2℃重复一次点火。当液面上方出现到一闪即熄的现象时, 仪器刻度盘上显示的就是该试样的闪点。按“捕捉”键捕捉闪点, 按“B”键对测量温度进行保存, 按“D”键结束测试。测试结束后, 提高温度传感器和温度计, 取下开口杯, 切断电源, 对仪器进行冷却。

1.5 实验方案设计和数据处理方法

(1) 原理

利用Taylor导出的特殊三项式对实验测得的数据进行分析:

其中的系数为:

(2) 实验方案设计说明

根据实验原理的要求, 本实验需要十个实验样本, 其组分间的配比如表1。实验设计中, 前7组数据用于解出上述公式中的相关的系数, 其余3个点用于检验该公式的准确性, 并通过误差分析, 进一步对得出的公式进行修正。

2 结果与讨论

三元混合液体闪点的测试

将选定的冰乙酸、丙烯酸、邻苯二甲酸二异辛酯 (均为分析纯) 液体按照规定比例混合均匀, 配成混合溶液66ml, 测试闪点后, 得出结果如表2所示。

注:X1—丙烯酸;X2—冰乙醇;X3—邻苯二甲酸二异辛酯;Y—实测闪点;Y′—计算闪点

2.1 通过实验得到

冰乙酸、丙烯酸、邻苯二甲酸二异辛酯三种可燃液体的闪点估算公式为:

通过对冰乙酸、丙烯酸、邻苯二甲酸二异辛酯三种混合可燃液体闪点的测定, 得出以下规律:混合液体的闪点在组成混合液体的单组分液体闪点的最小值和最大值之间。相同体积的任意两种易燃液体混合, 其闪点更接近相对分子质量大的液体的闪点;不同体积的三种液体混合, 其闪点更加接近混合液体中比重组分较大的液体的闪点。

2.2 误差分析

经计算对比, 上述经验式对给定组分混合液闪点的计算值与实测值较为接近, 但略有误差。经分析, 我们认为误差主要是测量数据相对较少造成的无法控制的偶然误差;此外, 在测量中所选三种液体的密度不同导致液体不能混溶也影响了实验数据测量的精确性。在实验过程中, 将预先混合后的多组分可燃液体倒入开口杯后, 由于仪器加热时间较长, 液体再次出现了分层, 密度大的易燃液体沉入杯底, 最终导致了实验主要误差的产生。

3 结语

闪点的高低是表征可燃液体火灾危险性的一项重要参数, 是可燃性液体生产加工, 运输储存的一个安全指标。在化工生产中可燃液体的生产、储存厂房和库房的耐火等级、占地面积、安全疏散、防爆设施等的确定和选择都需要根据闪点来确定;石油储罐的堆场布置、防火间距, 可燃和液化石油气储罐的布置、防火间距等的确定也要以闪点为依据。从防火的角度讲, 易燃液体的闪点越高越好。一旦发生火灾, 快速计算其闪点进而决定下一步的处置方案是有效控制火灾, 减少火灾造成的人员伤亡和财产损失的重要措施。冰乙酸、丙烯酸、邻苯二甲酸二异辛酯是现实生活中常见的三种化工原料, 其自身的化学性质决定其均带有一定的火灾危险性, 所以, 当三种易燃液体混合时, 根据上面得出的估算公式可以方便、迅速得到其闪点, 掌握其化学性质, 对方便化工生产, 预防火灾事故都有着十分重要的意义。

摘要：闪点是指在一稳定的空气环境中, 可燃性液体或固体表面产生的蒸气在试验火焰作用下被闪燃时的最低温度。利用闪点测定仪对三元醇类混合、三元醚类混合、醇醚混合等不同情况下混合易燃液体的闪点变化规律进行了实验研究, 推算出了三元混合易燃液体在规定实验条件下闪点随配比变化的闪点估算公式, 并且对混合易燃液体的闪点变化规律进行了分析。

关键词：易燃液体,闪点,酸类,酯类

参考文献

[1]武利民.现代涂料配方设计.北京:化学工业出版社, 2000

[2]杨守生.消防工程专业实验.北京:中国人民公安大学出版社, 2012

[3]黄郑华.化工消防安全基础.北京:中国人民公安大学出版社, 2012

未来新能源:可燃冰 第8篇

可燃冰顾名思义像冰一样的固体点火能燃烧, 是一种非常规能源。它是天然气分子 (除氢、氦和氖外) 充填在水的晶体笼架中形成的冰状固体物, 又叫 (天然) 气水合物或固体气。由于可燃冰中以甲烷 (大于90%) 为主, 故也称甲烷水合物。充填甲烷的可燃冰1立方米可产出气164立方米和水0.8立方米, 其能量密度是煤和黑色页岩的10倍左右, 是一种能量密度高的能源。在煤炭、石油、天然气等传统能源储量有限并且价格趋势逐渐走高的情况下, 可燃冰正以其独特的优势, 进入科学家的视野, 并有可能一举成为21世纪的新能源。

要形成可燃冰, 必须同时具备三个条件:一是低温 (0~1 0℃) ;二是高压 (>10MPa或水深300m及更深) ;三是充足的气源。由于形成条件的制约, 可燃冰通常仅分布在海洋大陆架外的陆坡、深海和深湖以及永久冰土带。大约27%的陆地 (极地冰川冰土带和冰雪高山冻结岩) 和90%的大洋水域是可燃冰的潜在区, 其中大洋水域的30%可能是其气藏的发育区。

陆地上发现的可燃冰气藏与常规气藏赋存形式相同, 都在成岩的层状地层中, 因此, 开发上和常规气层开发基本相同。陆上可燃冰气藏与海洋可燃冰气藏相比, 气层厚度相对较大, 并且均发现在含油气盆地中, 气藏是下生上储型, 气源是来自下伏地层中的常规气藏的热解气, 因为甲烷的碳同位素组成通常为-41‰至-49‰。

目前海洋中发现的可燃冰数量与规模比陆地上大, 主要分布在东、西太平洋边缘和西大西洋边缘, 此外, 东大西洋边缘和印度洋有小量发现, 中、北美洲沿岸发现最多。目前, 海洋中发现可燃冰赋存量以及分布多寡可能与研究调查程度详疏有关。随着研究和调查探查的增加, 世界海洋中发现的可燃冰逐渐增加, 1993年海底发现57处, 2001年增加到88处。海洋中每处可燃冰范围往往很大, 美国东南海岸外的布莱克海岭可燃冰面积就有约26 000平方千米。海洋可燃冰往往赋存于新生代成岩欠佳或未成岩沉积物中, 在砂岩和粉砂岩中以细粒浸染状分布于孔隙中或以网脉状充填裂隙中, 若在未成岩沉积物中通常呈团块状、絮云状、薄层状和透镜状, 故含气整体性较差, 但在砂岩储集层中含气整体性较好, 海洋可燃冰在上新世地层中发现多。海洋可燃冰充填的天然气, 大多数来自下伏同体系沉积层 (物) 和同层沉积物形成的生物气为主, 由甲烷碳同位素组成, 通常为-57‰至-96‰。

二、可燃冰的研究历史

可燃冰的研究由来已久, 可追溯到二百多年前。1819世纪是在实验室内小规模的研究。1778年和1811年分别实验成功二氧化硫水合物和氯气水合物, 此后至20世纪30年代前, 实验获得了甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷, 氮、二氧化碳、硫化氢、氩、氪和氙等各自的水合物。30年代初苏联学者在西伯利亚输气管道中首次发现了自然形成的可燃冰, 1946年苏联学者最先提出在永久冻土带有可燃冰的假想。上世纪60年代开始, 苏联、美国、德国、荷兰相继开展水合物的结构和热动力学研究。1960年在西伯利亚发现了第一个可燃冰气藏麦素雅哈气田, 并于1969年投入开发, 采气14年, 总采气50.17108m3 (约为该气田总产气量的36%) 。1972年美国学者和苏联学者分别在阿拉斯加北极斜坡第三系中和黑海海底沉积物中取得可燃冰天然样品。

世界第一个可燃冰气藏的发现和开发, 以及在地层中可燃冰自然样品的获得, 对20世纪后叶可燃冰的综合研究和勘探、评价及研究领域迅速扩大, 研究国家不断增加, 起到了重大推动作用。美国、日本、印度、俄罗斯、德国、美国、加拿大、挪威和巴基斯坦、荷兰在寻找海洋可燃冰上有较大的投入, 并取得显著的进展。迄今, 世界上至少有30多个国家和地区进行可燃冰的研究与调查勘探。

可燃冰勘探取得重大进展是依靠地震BSR (似海底反射层) 。BSR是海底地震反射剖面中一种地震反射层, 位于海底下几百米沉积中, 且与海底地形近于平行。BSR为海底沉积物中可燃冰稳定带基底, 其上是可燃冰或气藏赋存处。目前, 世界海上可燃冰发现及范围圈定主要有赖于BSR。

20世纪末和21世纪初是利用BSR大力勘探海上可燃冰时期。除俄罗斯西西伯利亚北部的麦索雅哈气田可燃冰开发外, 可燃冰均未开发。能源匮乏的日本走在可燃冰钻探的前面, 在该国南海海槽已钻7口探井, 还与加拿大合作在加拿大马更歇三角洲冰土带进行可燃冰钻探。

美国科学家早在1934年首次在输气管道中发现了天然气水合物, 它堵塞了管道, 影响了气体的输送而开始了对水合物结构及形成条件的研究。随后美、加在加拉斯加北坡、马更歇三角洲冻土带相继发现了大规模的水合物矿藏。70年代初英国地调所科学家在美国东海岸大陆边缘所进行的地震探测中发现了“似海底反射层” (Bottom Similating, Reflector, 英文称BSR) 。紧接着于1974年又在深海钻探岩芯中获取天然气水合物样品, 并释放出大量甲烷, 证实了"似海底反射"与天然气水合物有关。1979年美国借助深海钻探计划 (DSDP) 和大洋钻探计划 (ODP) , 长期主持和组织了此项工作, 最早指出天然气水合物为未来的新型能源, 并绘制了全美天然气水合物矿床位置图。积极参加这项工作的还有英国、加拿大、挪威、日本和法国等。1991年美国能源部组织召开“美国国家天然气水合物学术讨论会”。最为重要的是1995年冬ODP64航次在大西洋西部布莱克海台组织了专门的天然气水合物调查, 打了一系列深海钻孔, 首次证明天然气水合物广泛分布, 肯定其具有商业开发的价值。同时指出天然气水合物矿层之下的游离气也具有经济意义。以甲烷碳量计算, 初步估计该地区天然气水合物资源量多达100亿吨, 可满足美国105年的天然气消耗。在天然气水合物取得一系列研究成果的基础上, 美国地质学会主席莫尔斯于1996年把天然气水合物的发现作为当今六大成就之一。因此, 美国参议院于1998年通过决议, 把天然气水合物作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划, 要求能源部和美国地质调查局等有关部门组织实施, 其内容包括资源详查、生产技术、全球气候变化、安全及海底稳定性等五方面的问题, 拟每年投入资金2000万美元, 要求2010年达到计划目标, 2020年将投入商业性开发。

亚洲东北亚海域是可燃冰的又一重要富集区。20世纪80年代末ODP127、131航次在日本周缘海域进行钻探, 获得了天然气水合物及BSR异常广布的重要发现。美国能源部的Krason在1992年日本东京召开的第29届国际地质大会上表明在日本周缘海域共发现9处BSR分布区。矿层位于海底以下150-300M处, 矿层厚度分别为3m、5m、7m, 总厚为15m。估计在日本南海海槽的BSR颁面积约35 000km2。由于美国能源部发表了上述评估数据, 加之日本油气能源短缺, 它引起了日本通产省、科技界及企业界的高度重视。1995年日本通产省资源能源厅石油公司 (JNOC) 联合10家石油天然气私营企业制定了1995年l999年宏伟的“甲烷天然气水合物研究及开发推进初步计划”, 投资6400万美元。通过对日本周边海域, 特别是南海海槽、日本海东北部的鄂霍茨克海的靶区调查, 发现南海海槽水合物位于水深850~1150m, 离岸较近, 易于开发。水合物赋存于砂岩和火山沉积物中, 其也隙度为35%, 水合物充填率达85%, 初步评价, 日本南海海槽的可燃冰资源量为7.4l012m3, 可满足日本100年的能源消耗。

三、我国有关可燃冰的研究及调查

近年来, 国家领导和国土资源部、科技部、财政部、国家计委等部委领导非常重视天然气水合物的调查与研究。首先是对我国管辖海域历年来做过大量的地震勘查资料分析, 在冲绳海槽的边坡、南海的北部陆坡、西沙海槽和西沙群岛南坡等处发现了海底天然气水合物存在的似海底地震反射层 (BSR) 标志。并在对海底天然气水合物的成因、地球化学、地球物理特征、外北采集、资料处理解释、钻孔取样、测井分析、资源评价、海底地质灾害等方面进行了系统的研究, 并取得了丰富的资料和大量的数据。

从1984年开始, 我国地质界对国外有关水合物调查状况及其巨大的资源潜力进行了系统的资料汇集。广州海洋地质调查局的科技人员对20世纪80年代早、中期在南海北部陆坡区完成的2万多公里地震资料进行复查, 在南海北部陆坡区发现有似海底反射 (BSR) 显示。根据国土资源部中国地质调查局的安排, 广州海洋地质调查局于1999年10月首次在我国海域南海北部西沙海槽区开展海洋天然气水合物前期试验性调查。完成三条高分辨率地震测线共543.3km。2000年9月至11月, 广州海洋地质调查局“探宝号”和“海洋四号”调查船在西沙海槽继续开展天然气水合物的调查。资料表明:地震剖面上具明显似海底反射界面 (BSR) 和振幅空白带。“BSR”界面一般位于海底以下300-700m, 最浅处约180m。振幅空白带或弱振幅带厚度约80~600m, “BSR”分布面积约2400km2。以地震为主的多学科综合调查表明:海域天然气水合物主要赋存于活动大陆边缘和非活动大陆边缘的深水陆坡区, 尤以活动陆缘俯冲带增生楔区、非活动陆缘和陆隆台地断褶区水合物十分发育。根据ODP184航次1144钻井资料揭示, 在南海海域东沙群岛东南地区, 一百万年以来沉积速率在每百万年400~1200m之间, 莺歌海盆地中中新世以来沉积速度很大。资料表明:南海北部和西部陆坡的沉积速率和已发现有丰富天然气水合物资源的美国东海岸外布莱克海台地区类似。南海海域水合物可能赋存的有利部位是:北部陆坡区、西部走滑剪切带、东部板块聚合边缘及南部台槽区。本区具有增生楔型双BSR、槽缘斜坡型BSR、台地型BSR及盆缘斜坡型BSR等四种类型的水合物地震标志BSR构型。从地球化学研究发现南海北部陆坡区和南沙海域, 经常存在临震前的卫星热红外增温异常, 其温度较周围海域升高5~6℃, 特别是南海北部陆坡区, 从琼东南开始, 经东沙群岛, 直到台湾地区西南一带, 多次重复出现增温异常, 它可能与海底的天然气水合物及油气有关。

综合资料表明:南海陆坡和陆隆区应有丰富的天然气水合物矿藏, 估算其总资源量达643.5~772.2亿吨油当量, 大约相当于我国陆上和近海石油天然气总资源量的1/2。

西沙海槽位于南海北部陆坡区的新生代被动大陆边缘型沉积盆地。新生代最大沉积厚度超过7000m, 其断裂活跃。水深大于400m。基于应用国家863研究项目“深水多道高分辨率地震技术”而获得了可靠的天然气水合物存在地震标志:在西沙海槽盆北部斜坡和南部台地深度200~700m发现强BSR显示, 在部分测线可见到明显的BSR与地层斜交现象;振幅异常, BSR上方出现弱振幅或振幅空白带, 以层状和块状分布, 厚度80~450m;BSR波形与海底反射波相比, 出现明显的反极性;BSR之上的振幅空白带具有明显的速度增大的变化趋势。资料表明:南海北部西沙海槽天然气水合物存在面积大, 是一个有利的天然气水合物远景区。

2001年, 中国地质调查局在财政部的支持下, 广州海洋地质调查局继续在南海北部海域进行天然气水合物资源的调查与研究, 计划在东沙群岛附近海域开展高分辨率多道地震调查3500km, 在西沙海槽区进行沉积物取样及配套的地球化学异常探测35个站位及其他多波束海底地形探测、海底电视摄像与浅层剖面测量等。另据我国台大海洋所及台湾中油公司资料, 在台西南增生楔, 水深500~2000m处广泛存在BSR, 其面积2104km2。并在台东南海底发现大面积分布的白色天然气水合物赋存区。

19981999年863项目开展了“海底气体水合物资源探查的关键技术”研究, 1999年广州海洋地质调查局在南海西沙海槽区至少在130km地震剖面上发现了BSR;2000年广州海洋地质调查局在西沙海槽继续进行以可燃冰为目标的地震测量。经过两年多工作已大致圈出8000km2BSR可燃冰范围。此外, 在台湾省东南和西南海底也发现了可燃冰。

参考文献

可燃气体报警器的设计 第9篇

1 硬件设计

1.1 系统的结构分析

该系统组成如图1所示。它由传感器检测电路、A/D转换部分、单片机、数码管显示部分和声光报警部分等组成[1]。检测电路把泄漏气体浓度的变化转变成电信号,根据气体浓度和电压信号之间的对应关系,再对该模拟信号进行分析处理,并通过A/D转换变为数字信号输入单片机,最后由单片机驱动LED数码管显示和信号显示灯及蜂鸣器完成报警过程。当泄漏气体的浓度达到一定值时,可以启动通风换气设备进行排气,同时通过电磁阀将气体管道关闭,并可以通过RS-485总线与上位机进行通信(将实时数据发送给上位机用户)。当泄漏气体的浓度降低到安全点后,关闭通风换气设备,停止报警,将气体管道打开,达到安全保护的目的。

该报警器具有下述功能:

(1)当被检测区域的可燃浓度达到报警设定值时报警器应能发出声、光报警信号。

(2)报警器在传感元件断路或短路时应发出报警信号,有明显区别的声、光故障信号。

(3)报警器应对声、光报警装置设置手动自检功能。

(4)对于有输出控制功能的报警器,当报警器发出报警信号时,应能启动输出控制功能。

(5)报警器的供电电压必须非常稳定,否则,将会影响报警的正常工作。

1.2 可燃气体检测电路

1.2.1 气敏传感器(探头)

选用的气敏传感器型号为MC-112,它是一种催化燃烧式传感器。这种传感器主要用于检测可燃性气体,它是由4只感应电阻构成惠斯登检测桥路。当含有可燃性的混合气体扩散到检测元件上时,在气敏元件表面有一层催化剂,催化剂迅速与可燃性气体进行无焰燃烧,并产生热量。温度使感应电阻阻值发生变化,打破电桥平衡,产生微小的电压差信号,此信号与可燃气体浓度是成正比的,从而达到检测可燃气体浓度的目的。

1.2.2 气体检测电路的设计

气体检测电路原理如图2所示,由气敏传感器(探头)MC-112和电阻RW和电阻R2、R3组成平衡电桥检测电路,电压信号分别从电阻RW和探头的中点取出,被取出的电压信号被加到运放LM358的2(-)脚反相输入端和3(+)脚同相输入端;此时被取出的电压信号应相等。在气敏传感器通电的情况下,在未检测到一定浓度的可燃气体时,气敏传感器的反应电阻不会发生任何反应和变化,这样从探头中点取出的电压信号也不会发生变化。当在输入端加上+5 V电压时,经过3个二极管(IN4001),每个二极管的压降约为0.7 V,最后在探头两端的电压约为2.7~2.9 V,此时运放反相端2(-)的电压为1.4 V左右,同相端3(+)的电压也应为1.4 V左右;未探测到可燃气体时,差动运算放大器反相端和同相端的输入信号电压差几乎为零,那么此时差动放大器的输出端1,通过调节RW使输出电压信号也接近于零。当气敏传感器探测到一定浓度的可燃性气体泄漏时,在传感器元件上的催化剂使可燃性气体进行无焰燃烧,产生热量使感应电阻阻值发生变化,打破电桥平衡,产生了微小的电压差信号,此时差动运算放大器同相端3(+)的电位V3+高于反相端2(-)的电位V2-,经差动运算放大器放大后输出的差模电压信号为3.5 V左右,由公式(1)可算出差动运算放大器输出端的电压值。可燃性气体的浓度变化时所对应输出电压的变化:气体浓度↑V3+↑(V3+-V2-)↑Vo↑,由差动运算放大器的反相输入端和同相输入端输入信号分别为V2-和V3+时输出电压为[2]:

1.2.3 主控单元电路

主控单元电路如图3所示[3],微处理器采用AT89C51。A/D转换芯片采用ADC0809,ADC0809的时钟信号CLK由89C51的ALE信号提供。系统晶振采用4 MHz,图中加在ADC0809的ALE(及START)端的正脉冲宽度大于250 ns,满足ADC0809对ALE引脚信号的要求。检测到的气体浓度信号即电压信号经放大、滤波后送到ADC0809的模拟量输入端IN0。由于单片机为8位处理器,当输入电压为5 V时,ADC0809输出数值为255(FF H),因此单片机最大数值分辨率为0.019 6 V,测试时电压数值的变化一般以0.02 V的电压幅度变化。如果要获得更高的精度,应采用12位的A/D转换器,但对于报警器而言这种精度完全满足要求。根据所测得的电压值基本上要比标准值偏大0.01~0.02 V,可以通过校正ADC0809的基准电压来解决,因为该系统设计时直接用+5 V的供电电源作为基准电压,所以电压可能有偏差。另外,也可用软件编程来校正测量值。ADC0809的直流输入阻抗为1 MΩ,能满足一般的电压测试需要,另外经测试ADC0809可直接在2~5 MHz的时钟频率下工作,这样可以省去分频器。

1.3 声光报警及继电器控制电路

1.3.1 声光报警电路

声光报警电路如图4所示,工作指示灯为绿灯闪烁,其工作状态的控制由P1.1来完成。通过软件的设置,从P1.1输出一方波来控制三极管VT1的通断,从而控制工作指示灯的闪烁。当泄漏气体的浓度达到某一值时,由软件将P1.3置1,此时三极管VT3导通,红色报警灯亮,同时蜂鸣器发出报警声。红灯和蜂鸣器构成报警部分。在电路通过软件置位P1.2=1时,黄灯亮表明电路出现故障。

1.3.2 继电器控制电路

继电器控制电路如图5所示。该电路由继电器K1和K2、排气扇、电磁阀等组成。当泄漏气体浓度达到一定值时,通过软件将P1.4、P1.5置1,此时三极管VT4、VT5均导通,继电器K1、K2工作,其常开触点闭合,排气扇工作,进行换气,电磁阀电路接通,将气体管道关闭。当气体浓度下降到某一值时,也可以通过软件将P1.4、P1.5清零,此时三极管VT4、VT5均截止,继电器K1、K2停止工作,常开触点断开。关闭排风扇和电磁阀电路,排风扇停止工作,气体管道打开。指示灯:应采用发光二极管,应以颜色标记。红色表示报警信号,黄色表示故障信号,绿色表示电源工作正常。所有指示灯应清晰地标注功能,在一般环境光线下,指示灯在距其正前方3 m处应清晰可见。电磁继电器:接点宜采用双接点结构。继电器应用封闭式,不得由一接点同时控制探测器内部及外部电路。电子元器件:应进行三防(防潮、防霉、防盐雾)处理。音响器件:在额定电压下,音响器件在距其正前方1 m处的声压级(A计权)应小于70 d B,不大于115 d B,在85%额定工作电压条件下,音响器件应能发出声响。开关和按键:开关和按键应坚固、耐用并清晰地标注出其功能。探测器外壳应选用不燃烧材料和难燃烧材料(氧指数≥32)。

2 软件设计

本系统的软件设计以C语言为基础,可以在执行的开始和过程中,根据气体爆炸下限的不同修改报警临界值,增大了使用的范围[4]。系统主程序流程图如图6所示。

开始让气敏元件预热一段时间,时间可以根据气敏元件的不同进行调整(本设计中的探头预热约5 min),延时用循环程序实现,同时在循环首尾位置分别使P1.1置1、复0,可实现绿灯闪烁。在系统中设置一个按键用P3.2来控制,用来检测报警器报警功能是否正常,若键被按下则置位P1.3=1(红灯亮同时蜂鸣器叫),表示报警器正常响应时间在30 s以内。使P1.1始终保持置1,使绿灯常亮,表示电源处于正常的供电状态。从A/D转换器读取转换值与预先设定的电压值进行比较,根据事先建立好的浓度和电压对应的关系:气体浓度不同时所对应的电压值不同,查找出与浓度所对应电压值时的报警点。根据不同的可燃气体的爆炸下限不同,设置报警器报警时对应的最小可燃气体浓度值[5],若大于或等于此值则置P1.3=1(红灯亮、蜂鸣器叫),同时置位P1.4=1(打开排风扇)和P1.5=1(关闭电磁阀),并显示气体浓度达真实值90%,响应时间30 s以内。设定一个电压值,该电压值高于气体浓度所对应的电压峰值,该数值大于或等于报警峰值时表示检测电路出现故障,这时置位P1.2=1(黄灯亮,蜂鸣器叫)表示电路出现故障。

3 结语

当今社会,出现许多种可燃气体报警器,而这些产品大都是针对煤气的泄漏作相应的报警,即为家庭式。但是随着社会的发展,煤气报警器也在由单一的家庭式发展为小区监控。对某个区域的燃气泄漏进行监控,这是今后的发展趋势。随着人民物质生活水平的提高,燃气使用率不断增加,对于燃气泄漏的检测越来越引起大家的重视,我国许多城市已制定了一些新建住宅必须安装燃气泄漏报警器的相关规定,该型可燃气体报警器是针对以上问题开发的一种安全装置,该报警器能根据可燃气体检测浓度进行声光报警,并控制相应设备进行工作,实现安全保护,是城市燃气工程中所必需的产品,所以市场前景良好,同时这也为城市居民使用燃气解除了后顾之忧。

摘要：设计了一种可燃气体报警器,介绍了报警器的工作原理及其软、硬件的设计。该报警器以性能、参数稳定的气体传感器为探测器,采用89C51单片机进行控制,能根据可燃气体检测浓度进行声光报警,并控制相应设备进行工作,实现安全保护。

关键词：89C51单片机,气体检测,探测报警器

参考文献

[1]杨宁,胡学军.单片机与控制技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.

[2]GB15322.2-2003可燃气体探测器——第2部分:测量范围为0～100%LEL的独立式可燃气体探测器[S].

[3]张勇.Protel99se电路设计技术入门与应用[M].北京:电子工业出版社,2005.

[4]李光飞,李良儿.单片机C程序设计实例指导[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.