一种大尺度管道煤粉弱点火爆炸试验系统的制作方法

本实用新型涉及粉尘爆炸实验装置，具体涉及一种大尺度管道煤粉弱点火爆炸试验系统。

背景技术：

粉尘爆炸，指粉尘在爆炸极限范围内，遇到热源（明火或温度），火焰瞬间传播于整个混合粉尘空间，化学反应速度极快，同时释放大量的热，承受很高的温度和很大的压力，系统的能量转化为机械功以及光和热的辐射，具有很强的破坏力。而煤粉爆炸是威胁锅炉房人员人身安全和设备损失的主要根源。而现有煤尘管道爆炸试验装置主要特点是管道尺寸内径在100mm左右，尺寸较小，点火强度大（大于10kJ化学点火源），煤尘云不易形成，粉尘云密度分布不均匀，不可重复等，实验数据不精确，实际模拟效果不佳，不利于实际巷道爆炸情况的研究。

技术实现要素：

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提供了一种大尺度管道煤粉弱点火爆炸试验系统，用以解决现有技术中管道小、试验精度低、可重复性强等技术问题。

本实用新型的技术方案是：一种大尺度管道煤粉弱点火爆炸试验系统，包括泄爆罐和水平试验管道；水平试验管道上连接有喷粉扬尘装置、点火装置、通风除尘装置、抽真空装置、测试装置和控制器；喷粉扬尘装置、点火装置、测试装置均与控制器相连接；喷粉扬尘装置上连接有空气压缩机，空气压缩机的输出管道上设有油水分离器；水平试验管道两侧外壁上设有安装孔，水平试验管道的上表面上设有测试孔，测试孔内设有传感器。

所述喷粉扬尘装置包括喷头、粉室、高压气室；喷头安装在粉室的输出端，高压气室安装在粉室的输入端，喷头与粉室之间设有单向阀，高压气室与粉室之间设有电磁阀，高压气室的输入端设有手动阀门，手动阀门与空气压缩机相连接。

所述喷头为空心半球形且安装在安装孔内；喷头上均匀分布有扬尘孔。

所述喷头上均匀分布124个扬尘孔，124个扬尘孔组成六个半径不同的同心圆；扬尘孔的直径为1.0~1.6mm。

所述水平试验管道的一端由法兰盘密封，法兰盘的中心位置设有点火孔，点火装置通过点火孔与水平试验管道相连接；水平试验管道的另一端与泄爆罐相连接，水平试验管道与泄爆罐之间设有泄爆膜。

所述水平试验管道的长度为30~40m；水平试验管道的内径为200~300mm。

所述水平试验管道的两侧共设有18个独立的喷粉扬尘装置。

所述传感器包括压力传感器和温度传感器。

本实用新型采用大直径管道多点喷粉扬尘装置，使爆炸煤尘浓度分布均匀、煤量可控，测试爆炸参数更接近巷道爆炸实际，同时因内管径尺寸大，煤尘云易形成并达到爆炸浓度，使用弱点火能量即可点爆，避免了大能量化学点火源的配比研制等问题，也减少了采集数据因点火能量大所引起的误差。利用此发明装置，不仅解决了煤粉-空气混合物在弱点火（40J）条件下的燃烧爆炸不易实现的问题，而且试验精度高，可重复性强，为研究用管道模拟巷道爆炸传播提供了新的方法和途径。本实用新型结构简单，设计巧妙，具有较高的试验价值。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图，

图2为本实用新型喷头示意图。

具体实施方式

实施例1：如图1-2所示，一种大尺度管道煤粉弱点火爆炸试验系统，包括泄爆罐1和水平试验管道16；水平试验管道16上连接有喷粉扬尘装置、点火装置5、通风除尘装置4、抽真空装置3、测试装置7和控制器6；喷粉扬尘装置、点火装置5、测试装置7均与控制器6相连接；通风除尘装置4主要是在每次试验完毕后，清除管道中的产物以及未反应粉尘。抽真空装置3为真空泵，用于在试验前对管道预抽一定的真空度，真空表量程0～0.1MPa，以保证试验过程中喷粉扬尘装置通过高压气流夹带着粉尘喷射到水平管道中时，管内的压力为常压状态。喷粉扬尘装置上连接有空气压缩机2，空气压缩机2的输出管道上设有油水分离器19；油水分离器在压缩空气的输送过程中去除空气中的水分，以保证输送的是干燥空气，同时避免压缩空气中混入杂质对电磁阀等电器件造成损害。水平试验管道16两侧外壁上设有若干安装孔17，水平试验管道16的上表面上设有测试孔18，测试孔18内设有传感器20。控制器6包括喷射延迟控制器和点火延迟控制器两部分, 用于控制电磁阀开启、点火以及触发动态数据采集分析系统开始记录。测试装置7由压力传感器、传感器适配器、TST6300高速动态测试仪动态数据采集分析系统组成，主要对煤粉-空气混合物爆炸压力、火焰波等爆炸参数传播过程进行试验测试研究。

进一步优选，喷粉扬尘装置包括喷头21、粉室9、高压气室11；喷头21安装在粉室9的输出端，高压气室11安装在粉室9的输入端，喷头21与粉室9之间设有单向阀13，高压气室11与粉室9之间设有电磁阀10，高压气室11的输入端设有手动阀门12，手动阀门12与空气压缩机2相连接。

进一步优选，喷头21为空心半球形且安装在安装孔17内；喷头21上均匀分布有扬尘孔22。

进一步优选，喷头21上均匀分布124个扬尘孔，124个扬尘孔组成六个半径不同的同心圆，以保证水平试验管道内的粉尘云浓度沿管道轴向及径向分布均匀；扬尘孔22的直径为1.0~1.6mm。

进一步优选，水平试验管道16的一端由法兰盘15密封，法兰盘15的中心位置设有点火孔，点火装置5通过点火孔与水平试验管道16相连接；水平试验管道16的另一端与泄爆罐1相连接，水平试验管道16与泄爆罐1之间设有泄爆膜。

进一步优选，水平试验管道16的长度为30~40m；水平试验管道16的内径为200~300mm。

进一步优选，水平试验管道16的两侧共设有18个独立的喷粉扬尘装置。

进一步优选，点火装置5输出的点火能为40J。

进一步优选，传感器20包括压力传感器和温度传感器，用于测量压力及火焰信号，得到爆炸波沿管道传播过程中不同测点处的压力、火焰、温度与时间历程曲线。

工作过程：步骤一，安装喷粉扬尘装置并关闭单向阀13，将煤粉装入粉室9中，安装泄爆膜8，连接空气压缩机2、抽真空装置3、除尘装置4、点火装置 5、控制系统6和测试装置 7，关闭手动阀12，检查系统气密性；确保系统气密性后，打开手动阀12，关闭单向阀13；然后启动抽真空装置将水平试验管道内空气压力抽至0.03-0.06MPa；

步骤二，打开并启动空气压缩机2把高压空气压入高压气室11，然后关闭手动阀12，打开单向阀13，同时启动控制系统6、测试装置 7和点火装置5，采集并自动记录数据；

步骤三，关闭单向阀13，启动除尘装置4直至管道内达到试验要求。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。