一種大尺度管道煤粉弱點火爆炸試驗系統的制作方法

本實用新型涉及粉塵爆炸實驗裝置，具體涉及一種大尺度管道煤粉弱點火爆炸試驗系統。

背景技術：

粉塵爆炸，指粉塵在爆炸極限范圍內，遇到熱源（明火或溫度），火焰瞬間傳播于整個混合粉塵空間，化學反應速度極快，同時釋放大量的熱，承受很高的溫度和很大的壓力，系統的能量轉化為機械功以及光和熱的輻射，具有很強的破壞力。而煤粉爆炸是威脅鍋爐房人員人身安全和設備損失的主要根源。而現有煤塵管道爆炸試驗裝置主要特點是管道尺寸內徑在100mm左右，尺寸較小，點火強度大（大于10kJ化學點火源），煤塵云不易形成，粉塵云密度分布不均勻，不可重復等，實驗數據不精確，實際模擬效果不佳，不利于實際巷道爆炸情況的研究。

技術實現要素：

針對上述背景技術中的不足，本實用新型提供了一種大尺度管道煤粉弱點火爆炸試驗系統，用以解決現有技術中管道小、試驗精度低、可重復性強等技術問題。

本實用新型的技術方案是：一種大尺度管道煤粉弱點火爆炸試驗系統，包括泄爆罐和水平試驗管道；水平試驗管道上連接有噴粉揚塵裝置、點火裝置、通風除塵裝置、抽真空裝置、測試裝置和控制器；噴粉揚塵裝置、點火裝置、測試裝置均與控制器相連接；噴粉揚塵裝置上連接有空氣壓縮機，空氣壓縮機的輸出管道上設有油水分離器；水平試驗管道兩側外壁上設有安裝孔，水平試驗管道的上表面上設有測試孔，測試孔內設有傳感器。

所述噴粉揚塵裝置包括噴頭、粉室、高壓氣室；噴頭安裝在粉室的輸出端，高壓氣室安裝在粉室的輸入端，噴頭與粉室之間設有單向閥，高壓氣室與粉室之間設有電磁閥，高壓氣室的輸入端設有手動閥門，手動閥門與空氣壓縮機相連接。

所述噴頭為空心半球形且安裝在安裝孔內；噴頭上均勻分布有揚塵孔。

所述噴頭上均勻分布124個揚塵孔，124個揚塵孔組成六個半徑不同的同心圓；揚塵孔的直徑為1.0~1.6mm。

所述水平試驗管道的一端由法蘭盤密封，法蘭盤的中心位置設有點火孔，點火裝置通過點火孔與水平試驗管道相連接；水平試驗管道的另一端與泄爆罐相連接，水平試驗管道與泄爆罐之間設有泄爆膜。

所述水平試驗管道的長度為30~40m；水平試驗管道的內徑為200~300mm。

所述水平試驗管道的兩側共設有18個獨立的噴粉揚塵裝置。

所述傳感器包括壓力傳感器和溫度傳感器。

本實用新型采用大直徑管道多點噴粉揚塵裝置，使爆炸煤塵濃度分布均勻、煤量可控，測試爆炸參數更接近巷道爆炸實際，同時因內管徑尺寸大，煤塵云易形成并達到爆炸濃度，使用弱點火能量即可點爆，避免了大能量化學點火源的配比研制等問題，也減少了采集數據因點火能量大所引起的誤差。利用此發明裝置，不僅解決了煤粉-空氣混合物在弱點火（40J）條件下的燃燒爆炸不易實現的問題，而且試驗精度高，可重復性強，為研究用管道模擬巷道爆炸傳播提供了新的方法和途徑。本實用新型結構簡單，設計巧妙，具有較高的試驗價值。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖，

圖2為本實用新型噴頭示意圖。

具體實施方式

實施例1：如圖1-2所示，一種大尺度管道煤粉弱點火爆炸試驗系統，包括泄爆罐1和水平試驗管道16；水平試驗管道16上連接有噴粉揚塵裝置、點火裝置5、通風除塵裝置4、抽真空裝置3、測試裝置7和控制器6；噴粉揚塵裝置、點火裝置5、測試裝置7均與控制器6相連接；通風除塵裝置4主要是在每次試驗完畢后，清除管道中的產物以及未反應粉塵。抽真空裝置3為真空泵，用于在試驗前對管道預抽一定的真空度，真空表量程0～0.1MPa，以保證試驗過程中噴粉揚塵裝置通過高壓氣流夾帶著粉塵噴射到水平管道中時，管內的壓力為常壓狀態。噴粉揚塵裝置上連接有空氣壓縮機2，空氣壓縮機2的輸出管道上設有油水分離器19；油水分離器在壓縮空氣的輸送過程中去除空氣中的水分，以保證輸送的是干燥空氣，同時避免壓縮空氣中混入雜質對電磁閥等電器件造成損害。水平試驗管道16兩側外壁上設有若干安裝孔17，水平試驗管道16的上表面上設有測試孔18，測試孔18內設有傳感器20。控制器6包括噴射延遲控制器和點火延遲控制器兩部分, 用于控制電磁閥開啟、點火以及觸發動態數據采集分析系統開始記錄。測試裝置7由壓力傳感器、傳感器適配器、TST6300高速動態測試儀動態數據采集分析系統組成，主要對煤粉-空氣混合物爆炸壓力、火焰波等爆炸參數傳播過程進行試驗測試研究。

進一步優選，噴粉揚塵裝置包括噴頭21、粉室9、高壓氣室11；噴頭21安裝在粉室9的輸出端，高壓氣室11安裝在粉室9的輸入端，噴頭21與粉室9之間設有單向閥13，高壓氣室11與粉室9之間設有電磁閥10，高壓氣室11的輸入端設有手動閥門12，手動閥門12與空氣壓縮機2相連接。

進一步優選，噴頭21為空心半球形且安裝在安裝孔17內；噴頭21上均勻分布有揚塵孔22。

進一步優選，噴頭21上均勻分布124個揚塵孔，124個揚塵孔組成六個半徑不同的同心圓，以保證水平試驗管道內的粉塵云濃度沿管道軸向及徑向分布均勻；揚塵孔22的直徑為1.0~1.6mm。

進一步優選，水平試驗管道16的一端由法蘭盤15密封，法蘭盤15的中心位置設有點火孔，點火裝置5通過點火孔與水平試驗管道16相連接；水平試驗管道16的另一端與泄爆罐1相連接，水平試驗管道16與泄爆罐1之間設有泄爆膜。

進一步優選，水平試驗管道16的長度為30~40m；水平試驗管道16的內徑為200~300mm。

進一步優選，水平試驗管道16的兩側共設有18個獨立的噴粉揚塵裝置。

進一步優選，點火裝置5輸出的點火能為40J。

進一步優選，傳感器20包括壓力傳感器和溫度傳感器，用于測量壓力及火焰信號，得到爆炸波沿管道傳播過程中不同測點處的壓力、火焰、溫度與時間歷程曲線。

工作過程：步驟一，安裝噴粉揚塵裝置并關閉單向閥13，將煤粉裝入粉室9中，安裝泄爆膜8，連接空氣壓縮機2、抽真空裝置3、除塵裝置4、點火裝置 5、控制系統6和測試裝置 7，關閉手動閥12，檢查系統氣密性；確保系統氣密性后，打開手動閥12，關閉單向閥13；然后啟動抽真空裝置將水平試驗管道內空氣壓力抽至0.03-0.06MPa；

步驟二，打開并啟動空氣壓縮機2把高壓空氣壓入高壓氣室11，然后關閉手動閥12，打開單向閥13，同時啟動控制系統6、測試裝置 7和點火裝置5，采集并自動記錄數據；

步驟三，關閉單向閥13，啟動除塵裝置4直至管道內達到試驗要求。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。