一種氣體物質泄漏模擬實驗裝置的制作方法

本實用新型屬于有害氣體泄漏預估環境風險技術領域，具體地說是一種利用室內實驗方法預測實際環境中氣體物質泄漏擴散范圍和濃度的氣體物質泄漏模擬實驗裝置。

背景技術：

眾所周知，有毒有害氣體在空氣一但泄漏，將隨時危脅人類的生命。1984年印度博帕爾聯合碳化物公司所屬農藥廠有毒氣體發生泄漏，造成2000多人死亡，5萬人失明，20多萬人被迫轉移，釀成安全史上有名的博帕爾慘案。這起事故給博帕爾后面的幾十年帶來了不可磨滅的影響，時至今日，依然談之色變。

正如這次事故一樣，在石油、化工企業遍布世界各地的當今，在生產、儲存、運輸和使用過程中存在著各種易燃易爆及有毒有害的危險物質。一旦這些危險有害物質發生泄漏，將會引起火災、爆炸或中毒事故，不僅可能造成巨大的人員傷亡、財產損失，還會對環境造成污染，影響深遠。

就我國來言，十幾年來在現代工業高速發展的同時，有毒有害氣體事故性泄漏也進入了增長階段，發生的頻率及重大程度讓人觸目驚心。2002年8月23日，株洲市白石港航運碼頭發生一起嚴重的氯氣泄漏事故，75個裝滿液體氯氣的鋼瓶在洪水的浸泡下發生泄漏，當地數百名居民出現不同程度的中毒；2003年12月23日，鶯慶開縣發生硫化氫井噴事故，方圓八十公里成為警戒區，死亡人數多達數百人，受傷人數更是高達九千多人，安置災民近六萬人。2004年10月6日，陜西省榆林市神木縣境內的天然氣管道被裝載機挖裂，發生了一起天然氣泄漏事故，200萬m^·的天然氣發生泄漏，時間長達7h，4000人連夜疏散；2005年3月29日，京滬高速公路淮安段，一輛載有約35噸液氯的槽罐車在與貨車發生碰撞后發生液氯大面積泄漏，事故波及周圍多個區縣，造成29人死亡，456人中毒，10500人被迫轉移，京滬高速公路宿遷至寶應段封閉20小時。

自進入2013年以來，據統計，截止八月份全國范圍內就己經發生了數十起有毒有害氣體泄漏事故。2013年6月2日陜西延長石油集團氟桂化工有限公司無水氟化氫車間發生気化氫氣體泄漏。由于該氣體比較刺鼻，商州區夜村鎮張村、于源、白楊店村等多個村子的數千名村民都聞到此味，村民被緊急疏散；2013年6月3日，吉林省寶源豐禽業公司設備爆炸事故引發氨氣的泄漏，此事故造成121人死亡，76人重傷，直接經濟損失1.82億元。2013年8月31日，上海寶山一冷庫發生液氨泄漏，導致15人死亡，30多人受傷。2013年8月31日廣東韶關仁化縣銀海有色金屬綜合回收有限公司發生砷化氫氣體泄漏事件，造成3名工人遇難，多名工人入院治療。

這些血的教訓無不告誡著我們研究環境風險物質泄漏擴散行為的緊迫性。為了預防此類事故的發生以及在事故發生后提供積極補救措施，確定事故突發現場的最佳防護距離，有必要對氣體環境風險物質的泄漏擴散方式和路徑進行研究。因此，需要一套實驗裝置對氣體風險物質泄漏后的觀測，得到氣體在模擬實驗空間單元中的擴散流場及動力學過程，同時結合數據接收單元以及數據分析單元合作下，采用理論分析及數值模擬等手段揭示泄漏氣體擴散的流動特性及其演變規律，預測它的時間分布規律，從而為應急救援和疏散決策制定提供有力的理論指導和數據支撐。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種利用室內實驗方法預測實際環境中氣體物質泄漏擴散范圍和濃度的氣體物質泄漏模擬實驗裝置。

本實用新型目的是通過如下技術方案來實現的：一種氣體物質泄漏模擬實驗裝置，它包括有車載式集裝箱，及設置在車載式集裝箱內的氣體發生單元，其特征在于：所述氣體發生單元輸入端分別與空氣進口及風險物質添加單元連接，氣體發生單元輸出端與模擬實驗空間單元輸入端連接，模擬實驗空間單元輸入端還與溫度、濕度的模擬環境調節單元，在模擬實驗空間單元內還均布有檢測探頭；模擬實驗空間單元輸出端通過數據接收單元與數據分析單元輸入端連接；模擬實驗空間單元輸出端還分別與氣體回收單元以及通過噴淋單元與液體回收單元的輸入端連接。

本實用新型各個單元的功能及作用如下：

（1）氣體發生單元：通過空氣過濾器將空氣過濾，通過引風機輸送進入模擬實驗空間，引風機可選擇不同速率以模擬氣體不同的泄漏速率。

（2）氣體風險物質添加單元：純凈空氣進入模擬實驗空間單元前，氣體風險物質添加單元可選擇在純凈空氣中混入來自色料斗的色粉或來自氣體風險物質儲瓶的風險物質，在泄漏口處充分混合后進入模擬實驗空間單元。

（3）模擬實驗空間單元：混合氣體經過泄漏口以一定速度進入模擬實驗空間單元，以其自有的運動方式進行擴散，模擬實驗空間單元中的檢測探頭會將所經過混合氣體中風險物質的濃度和時間記錄下來，并實時傳入數據接收單元。同時由于混合氣體中還伴有色料，因此可以通過高清攝像機直觀清晰展現混合氣體的泄漏方式和擴散途徑，以還原混合氣體泄漏后的運動過程。

（4）模擬環境調節單元：該單元主要是集中在模擬實驗空間單元頂部，其作用主要為用于模擬環境換條件，其中溫度調節器調節范圍為-25℃~30℃，濕度調節器調節范圍在30%~80%。

（5）數據接收單元：數據接收單元主要由位于模擬實驗倉內的檢測探頭、高清攝像機和接收器三部分組成，檢測探頭在模擬實驗空間中成矩陣式扇形分布，以保證檢測探頭檢測數據能夠充分反映混合氣體的擴散過程。高清攝像機則可以記錄有色混合氣體在模擬實驗空間單元中擴散的全過程，檢測探頭和高清攝像機用于數據的收集，接收器將返回數據轉化為電信號傳入數據分析單元。

（6）數據分析單元：該單元構成主要為計算機，通過對數據接收單元采集數據的分析整理，實時給出模擬實驗空間單元內混合氣體的擴散運動方式。

（7）氣體回收單元：通過模擬實驗空間單元的混合氣體經過氣體回收裝置進行收集，然后通過引風機將管道內的混合氣體送入活性炭吸附凈化器，凈化后產生的潔凈氣體一部分送回模擬實驗空間單元以保證倉內氣壓穩定，多余部分排入大氣環境中。

（8）噴淋單元：該單元主要位于模擬實驗空間單元頂部，起作用主要是通過堿液、酸液或其他液體去除模擬實驗空間單元中殘留的酸性氣體或堿性氣體，達到清洗模擬實驗空間單元的目的。

（9）液體回收單元：噴淋單元產生的液體與氣體風險物質混合后，降落至地面，由位于模擬實驗倉底部的導流槽收集后，排入污水凈化系統進行處理。

本實用新型具有如下優點：

1）具備對不同類型氣體進行實驗模擬的能力，通過分布在模擬實驗倉內探頭可以實時掌握氣體風險物質的擴散速率和濃度，同時傳入計算機中，繪制模擬實驗倉內各檢測點氣體風險物質隨時間變化曲線，清晰直觀的展示了氣體風險物質的擴散情況。

2）本實用新型在氣體風險物質添加單元中添加了色料斗，以保證氣體風險物質在擴散過程中可以通過肉眼直接觀察，同時可以在此過程中用高清攝像機記錄，對于掌握氣體風險物質的擴散途徑有著更清晰的認識。

3）本實用新型加入了模擬環境調節單元，該單元的存在可以使本實驗裝置模擬在不同濕度條件下的氣體風險物質擴散情況。同時本實用新型還可以通過控制氣體發生單元中引風機的運轉速率來控制氣體風險物質的泄漏速度。

4）本實用新型通過對實驗倉條件下風險物質的擴散運動的研究，探索實驗條件與自然環境條件氣體風險物質的擴散規律的差異與相似，找出二者的空間尺度折算系數，從而不斷提高室內實驗的精確度，為實際應急救援中最佳安全距離的確定提供可靠依據。

附圖說明

圖1是本實用新型的工藝流程示意簡圖；

圖2是圖1中氣體發生單元示意簡圖；

圖3是圖1中氣體風險物質添加單元示意簡圖；

圖4是圖1中模擬實驗空間單元示意簡圖；

圖5是圖1中數據接收單元示意簡圖；

圖6是圖1中氣體回收單元示意簡圖；

圖7是圖1中噴淋單元示意簡圖；

圖8是圖1中液體回收示意簡圖；

圖9是本實用新型的具體實施結構示意簡圖。

圖9中主要部件說明：A-氣體發生單元，B-氣體風險物質添加單元，C-模擬實驗空間單元，S-溫度、濕度的模擬環境調節單元，E-數據接收單元，F-數據分析單元，G-氣體回收單元，H-噴淋單元，I-液體回收單元，Z-車載式集裝箱，A-A1-空氣過濾器，A-A2-引風機，B-B1-色料斗，B-B2-氣體風險物質儲瓶，B-B3-泄漏口，C-模擬實驗倉，S-S1-溫度調節器，S-S2-濕度調節器， E-E1-檢測探頭，E-E2-高清攝像機，E-E3-接收器，F-計算機，G-G1-氣體收集裝置，G-G2-氣體補充裝置，G-G3、G4、G5-閥門，G-G6-引風機，G-G7-活性炭吸附凈化器，H-H1-水泵，H-H2-噴頭，I-I1-導流槽，I-I2-水泵，I-I2-污水處理系統。

下面將結合附圖通過實例，對本實用新型作進一步詳細說明，但下述實例僅僅是本實用新型的例子而已，并不代表本實用新型所限定的權利保護范圍；本實用新型的權利保護范圍以權利要求書為準。

具體實施方式

實例1

如附圖1-9所示，圖中的Z為車載式集裝箱，及設置在車載式集裝箱Z內的氣體發生單元A，該氣體發生單元A輸入端分別與空氣進口及氣體風險物質添加單元B連接，氣體發生單元A輸出端與模擬實驗空間單元C輸入端連接，模擬實驗空間單元C輸入端還與溫度、濕度的模擬環境調節單元S，在模擬實驗空間單元內還均布有檢測探頭；模擬實驗空間單元C輸出端通過數據接收單元E與數據分析單元F輸入端連接；模擬實驗空間單元C輸出端還分別與氣體回收單元G以及通過噴淋單元H與液體回收單元I的輸入端連接。

首先對通過模擬環境調節單元S的溫度調節器S1和濕度調節器S2，在-25℃~30℃溫度調節范圍及30%~80%濕度調節范圍內，設定若干次模擬的溫度和濕度，然后依次進行模擬實驗，從而實現不同環境背景下的環境風險物質泄漏模擬。然后在引風機A2的作用下，使空氣經過空氣過濾器A1凈化后，純凈空氣與來自色料斗B1的色粉充分混合后，經泄漏口B3進入到模擬實驗空間單元C中，進入模擬實驗空間單元C中的有色混合氣體以一定速度泄漏，以其自身的擴散方式進行擴散，此時處于模擬實驗空間單元C內的高清攝像機E2對其中的有色混合氣體實時進行拍攝采集，并同步將數據輸送至接收器E3，最終送至計算機F中整理分析計算，完成實驗的有色混合氣體經過氣體收集裝置G1進行收集，此時依次將閥門G3、閥門G4、閥門G5打開，在引風機G6的作用下將收集的氣體送入空氣過濾器G7中，經過凈化后的氣體一部分經過氣體補充裝置G2送回模擬實驗空間單元C，另一部分經過閥門G5排入空氣中。

將上述模擬實驗的相關數據，通過分布在模擬實驗倉內探頭可以實時掌握氣體風險物質的擴散速率和濃度，同時傳入計算機中，繪制模擬實驗倉內各檢測點氣體風險物質隨時間變化曲線，清晰直觀的展示了氣體風險物質的擴散情況。

實例2

如附圖1-9所示，結構與實例1相同，故省略之。

首先對通過模擬環境調節單元S的溫度調節器S1和濕度調節器S2，在-25℃~30℃溫度調節范圍及30%~80%濕度調節范圍內，設定本次模擬的溫度和濕度，從而實現不同環境背景下的環境風險物質泄漏模擬。然后在引風機A2的作用下，使空氣經過空氣過濾器A1凈化后，純凈空氣與來自氣體風險物質儲瓶B2的混合氣體充分混合后，經泄漏口B3進入到模擬實驗空間單元C中，進入模擬實驗空間單元C內的混合氣體以一定速度泄漏，以其自身的擴散方式進行擴散，此時處于模擬實驗倉內的檢測探頭E1對其經過的氣體風險物質實時進行監測，并同步將數據輸送至接收器E3中，最終送至計算機F1系統中整理分析計算，完成實驗的有色混合氣體經過氣體收集裝置G1進行收集，此時依次將閥門G3、閥門G4、閥門G5打開，在引風機G6的作用下將收集的氣體送入空氣過濾器G7中，經過凈化后的氣體一部分經過氣體補充裝置G2送回模擬實驗空間單元C內，另一部分經過閥門G5排入空氣中。對于在模擬實驗倉中仍殘留的氣體，可通過水泵H1的作用下，再由噴頭H2噴出的液體進行清洗，產生的廢液經導流槽I1，在水泵I2的作用下送至污水處理系統I3進行處理。

實例3

如附圖1-9所示，結構與實例1相同，故省略之。

首先對通過模擬環境調節單元S的溫度調節器S1和濕度調節器S2，在-25℃~30℃溫度調節范圍及30%~80%濕度調節范圍內，設定本次模擬的溫度和濕度，從而實現不同環境背景下的環境風險物質泄漏模擬。然后在引風機A2的作用下，使空氣經過空氣過濾器A1凈化后，經過氣體風險物質添加單元B，純凈空氣先后與來自色料斗B1的色粉和來自氣體風險物質儲瓶B2的氣體風險物質充分混合后，經泄漏口B3進入到模擬實驗空間單元C中，進入模擬實驗空間單元C內的有色混合氣體以一定速度泄漏，以其自身的擴散方式進行擴散，此時處于模擬實驗倉內的檢測探頭E1和高清攝像機E2對其經過的有色混合氣體實時進行監測，檢測探頭E1收集有色混合氣體不同時間不同位置的濃度變化，高清攝像機E2則記錄了有色混合氣體在模擬實驗空間單元C中擴散運動的全過程，在此過程中模擬信號和圖像信號將輸送至接收器E3，然后送至計算機系統F1中整理分析計算，完成實驗的有色混合氣體經過氣體收集裝置G1進行收集，此時將閥門G3、閥門G4、閥門G5打開，在引風機G6的作用下將收集的氣體送入空氣過濾器G7中，經過凈化后的氣體一部分經過氣體補充裝置G2送回模擬實驗空間單元C內，另一部分經過閥門G5排入空氣中。對于在模擬實驗倉中仍殘留的氣體，可通過水泵H1的作用下，通過噴頭H2噴出的液體進行清洗，產生的廢液經導流槽I1，在水泵I2的作用下送至污水處理系統I3進行處理。從而實現了本實用新型的目的。