一种爆炸容器内炮烟检测处理方法及装置与流程

本发明属于爆炸安全防护技术领域，具体涉及一种爆炸容器内炮烟检测处理方法及装置。

背景技术：

爆炸容器是一类特殊的内高压抗爆容器，能够有效限制爆炸冲击波、爆轰产物以及飞片的作用范围，保护实验人员和周围设施的安全，广泛应用于爆炸材料性能测试、爆炸效应测试、爆炸加工、爆炸合成及爆炸销毁等民用及国防军事领域。

炸药在爆炸容器内爆炸后，会产生大量的烟尘颗粒物质以及CO、N_xO_y等有毒有害气体，若不及时处理会对操作人员身心健康产生很大的危害。现有的爆炸容器仅采用简单的排烟管道，没有对爆炸容器内炮烟进行检测与处理，不利于保护实验人员的人身安全。因此，有必要发明一种爆炸容器内炮烟检测处理装置，及时对爆炸容器内的炮烟浓度进行检测，对炸药爆炸产生的颗粒物及有毒有害气体进行吸收与降尘处理，同时降低爆炸容器内的温度。

技术实现要素：

本发明针对目前爆炸容器内炮烟排放存在的问题，提出一种爆炸容器内炮烟检测处理方法及装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种爆炸容器内炮烟检测处理装置，包括：细水雾喷淋系统、烟气吸收系统和炮烟检测系统，所述细水雾喷淋系统包括：变频泵、操作箱、进水管、圆环形喷管和喷嘴；所述变频泵与操作箱连接，通过设定合适的压力参数控制进水口压力以及进水流量，所述进水管与安装在爆炸容器外的变频泵通过法兰连接，所述圆环形喷管通过转接口与进水管连接，所述圆环形喷管上开设有喷嘴开口并与相同规格尺寸的喷嘴连接，所述喷嘴可根据实际情况进行拆卸与更换；所述炮烟检测系统包括：烟气传感器和烟气分析显示屏；所述烟气传感器安装在爆炸容器内；所述烟气分析显示屏与烟气传感器连接，通过数据采集对爆炸容器内的烟气进行在线监测，以便操作人员及时了解爆炸容器内的气体浓度，当浓度超过设定的安全浓度便提示报警；所述烟气吸收系统包括：金属蜂窝催化剂外壳，活性炭吸收袋和碱石灰吸收袋；所述金属蜂窝催化剂作为外壳，爆炸产生的气体经过金属蜂窝催化剂外壳后将氮氧化物转化为N₂，CO转化为CO₂；所述金属蜂窝催化剂外壳内部填充活性炭吸收袋和碱石灰吸收袋，对固体颗粒物和气体进行进一步吸附。

优选的，所述细水雾喷管采用了圆环形喷管，圆环的直径为1m，对称设置8个喷嘴，形成的喷雾范围更大，除尘效果更好。

优选的，所述喷嘴可根据使用的具体情况进行及时更换，可采用空心锥形喷嘴，喷孔直径在0.5～0.8mm范围内，能产生空心锥形喷雾形状，喷射出的液滴较小，雾化性较好，雾化面积较大；可采用直孔喷嘴，喷嘴直径在0.5～0.8mm范围内，产生柱状的喷雾，雾化效果较好；可采用螺纹喷嘴，喷嘴直径在0.5～0.6mm范围内，喷雾高度较高，雾化水雾相对较大。

优选的，所述喷嘴与圆环形喷管采用螺纹连接，所述圆环形喷管与进水管采用转接口连接，便于长期使用过程中的更换与拆卸清洗。

优选的，所述烟气传感器通过探测器检测到爆炸容器内的气体浓度，并通过数据采集和转换系统，显示在烟气分析显示屏上，可及时对爆炸容器内的炮烟进行检测，根据浓度大小及时对细水雾喷淋大小进行调整；当爆炸容器内CO浓度高于浓度设定范围24ppm～50ppm的上限值，N_xO_y浓度高于浓度设定范围0.13ppm～1ppm的上限值时，烟气传感器会发生报警，提示操作人员危险性。

一种爆炸容器内炮烟检测处理方法，包括如下方法步骤：

步骤1：当实验人员爆破试验结束后，打开变频泵的操作箱，设定合适的进水压力，使得变频泵正常工作，炮烟消洗剂进入爆炸容器内，在爆炸容器内形成圆柱形水雾。

步骤2：打开烟气传感器和高温数显温度计，对爆炸容器内的烟气浓度和温度进行及时检测。

步骤3：若烟气浓度高于设定值上限时，可以适当地调节进水压力，增大雾化效果。若烟气浓度低于设定值下线时，继续消洗，同时观察爆炸容器内的浓度变化。

步骤4：经过水雾消洗以及炮烟吸附装置吸附一段时间后，爆炸容器内的烟气浓度稳定低于设定值下限时，关闭变频泵以及烟气传感器，结束本次炮烟处理检测。

优选的，步骤1所述的炮烟消洗剂可根据炮烟浓度和处理时间因素选取，可采用水、碳酸钠、仲辛醇、磷酸三丁酯或者尿素溶液，其中水的吸收效果相对较差，但便于长期使用；碳酸钠来源广泛，价格适宜，但碱性稍强，长期使用可能会腐蚀管道；仲辛醇能有效的吸收氮氧化物，一小部分被还原为NH₃，大部分被还原为N₂；磷酸三丁酯可将氮氧化物还原为N₂，不产生二次污染；采用尿素溶液作为吸收剂，运行费用低，吸收效果好，不产生二次污染，其主要反应为：

NO+NO₂→N₂O₃

N₂O₃+H₂O→2HNO₂

(NH₂)₂CO+2HNO₂→CO₂+2N₂+3H₂O

与目前爆炸容器内炮烟处理方法相比，本发明的优点是：

1.物理化学法综合洗消炮烟

本发明同时采用物理和化学两种吸收方式对炮烟进行处理，保证实验人员的安全；采用烟气传感器进行炮烟浓度检测，通过金属蜂窝催化剂将氮氧化物转化为N₂，CO转化为CO₂；采用活性炭吸收袋和碱石灰吸收袋吸收炸药爆炸产生的颗粒物及有毒有害气体；采用细水雾降尘，雾化水滴吸附粉尘沉降地面，无泥泞现象产生，节约用水量，而且可降低容器内温度。

2.灵活选择消洗剂

本发明的炮烟消洗剂可根据炮烟浓度以及处理时间等因素选取，采用水、碳酸钠、仲辛醇、磷酸三丁酯或者尿素溶液；水价格便宜，来源广泛，对于烟气浓度不高、需长期清洗的条件下适用；碳酸钠来源广泛，但碱性较强，对于烟气浓度较大有限消洗次数的条件下适用；仲辛醇、磷酸三丁酯、尿素溶液除氮氧化物的效果较好，对于氮氧化物浓度较高的条件下适用。

3.操作简单、洗消高效

对于爆炸容器内炮烟，只需控制室内进行按钮操作，几分钟即可显著降低炮烟浓度，同时亦可降低爆炸容器内的温度。

附图说明

图1为本发明的一种爆炸容器内炮烟检测处理装置示意图；

图2为本发明的烟气分析显示屏示意图；

图3为本发明的烟气传感器示意图；

图4为本发明的圆环形喷管示意图；

图5为本发明的锥形喷嘴结构示意图；

图6为本发明的直孔喷嘴结构示意图；

图7为本发明的螺旋喷嘴结构示意图；

图8为本发明的高温数显温度计示意图；

图9为本发明的炮烟吸附装置示意图。

图中：1-底座；2-“ON”键；3-接线柱；4-显示屏；5-操作箱；6-“OFF”键；7-变频泵；8-进水管；9-炮烟吸收装置；10-爆炸容器；11-高温数显温度计；12-烟气传感器；13-圆环形喷管；14-烟气分析显示屏；15-探测器；16-射流泵；17-检测单元；18-喷嘴开口；19-空心锥形喷嘴；20-空心喷孔；21-喷嘴螺纹；22-直孔喷嘴；23-螺旋喷嘴；24-温度传感器；25-金属蜂窝催化剂外壳；26-活性炭吸附袋；27-碱石灰吸附袋。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

参照图1-9，一种爆炸容器内炮烟检测处理装置，包括：细水雾喷淋系统、烟气吸收系统和炮烟检测系统，操作箱5和变频泵7固定在底座1上，变频泵7通过线缆与操作箱5的接线柱3连接，进水管7与安装在爆炸容器10外的变频泵7通过法兰连接，圆环形喷管13通过转接口与进水管8连接，圆环形喷管13上开设有喷嘴开口18并与喷嘴19采用螺纹连接，喷嘴可根据实际情况进行拆卸与更换；高温数显温度计11安装在爆炸容器10内，检测爆炸容器10内的温度变化；烟气传感器12安装在爆炸容器10内，对爆炸容器10内的气体浓度进行及时检测，烟气分析显示屏14与烟气传感器12连接，并通过数据采集和转换系统，显示在烟气分析显示屏14上，可及时对爆炸容器10内的炮烟进行检测，根据浓度大小及时对细水雾大小进行调整；当爆炸容器10内CO浓度高于浓度设定范围24ppm～50ppm的上限值，N_xO_y浓度高于浓度设定范围0.13ppm～1ppm的上限值时，烟气传感器12会发生报警，提示操作人员危险性；爆炸容器10底部两侧对称装有两个烟气吸收装置9a和9b，烟气吸收装置9由金属蜂窝催化剂25作为外壳，内部填充活性炭吸收袋26和碱石灰吸收袋27，爆炸产生的气体经过金属蜂窝催化剂外壳25将氮氧化物转化为N₂，CO转化为CO₂，再由活性炭吸收袋26和碱石灰吸收袋27对固体颗粒物和气体进行进一步吸附。

爆炸容器内炮烟处理检测装置中喷管采用了圆环形喷管13，直径为1m，对称设置8个喷嘴开口18，形成的喷雾范围更大，除尘效果更好；喷嘴可根据使用的具体情况进行及时更换，可采用空心锥形喷嘴19，喷孔直径在0.5～0.8mm范围内，能产生空心锥形喷雾形状，喷射出的水雾液滴较小，雾化性较好，雾化面积较大；可采用直孔喷嘴22，喷嘴直径在0.5～0.8mm范围内，产生柱状的喷雾，雾化效果较好；可采用螺纹喷嘴23，喷嘴直径在0.5～0.6mm范围内，喷雾高度较高，雾化水雾相对较大。

一种爆炸容器内炮烟检测处理方法，包括如下方法步骤：

步骤1：当实验人员爆破试验结束后，打开变频泵操作箱“ON”键2，设定合适的进水压力，使得变频泵7正常工作，水进入到爆炸容器10内，在爆炸容器10内形成环形喷雾；

步骤2：打开烟气传感器12和高温数显测温计11，对爆炸容器10内的炮烟气浓度和温度进行及时检测；

步骤3：若烟气浓度高于设定值上限时，可以适当地调节进水压力，增大雾化效果，若烟气浓度低于设定值下限时，继续消洗，同时观察爆炸容器10内的浓度变化；

步骤4：经过水雾消洗以及炮烟吸收装置9吸附一段时间后，爆炸容器10内的烟气浓度稳定低于设定值下限时，关闭变频泵7以及烟气传感器12，结束本次炮烟处理检测。

实施例2

一种爆炸容器内炮烟检测处理装置同实施例1，不同检测处理方法在于：检测处理方法实例2中炮烟喷淋水雾采用碳酸钠作为消洗剂，即当实验所用炸药量较大，累积的炮烟浓度较高、颗粒物较多时，水作为消洗剂效果相对较差，采用碱性溶液碳酸钠进行消洗，效果更好；而且碳酸钠来源较广，价格便宜，但其具有一定的碱性，仅当炮烟浓度过大时考虑使用，不适宜长期使用，否则会对进水管8、圆环形喷管13、喷嘴19产生腐蚀作用。

实施例3

一种爆炸容器内炮烟处理检测装置同实施例1，不同检测处理方法在于：检测处理方法实例3中炮烟喷淋水雾采用仲辛醇或磷酸三丁酯作为消洗剂，仲辛醇不仅能有效的吸收氮氧化物，一小部分被还原为NH₃，大部分被还原为N₂；磷酸三丁酯可将氮氧化物还原为N₂，不产生二次污染，当炮烟浓度相对较大时消洗炮烟的效果更好，可根据爆炸容器10内的炮烟浓度和使用条件进行合适的选择。

实施例4

一种爆炸容器内炮烟检测处理装置同实施例1，不同检测处理方法在于：检测处理方法实例4中炮烟喷淋水雾采用尿素溶液作为消洗剂，运行费用低，吸收效果好，不产生二次污染，不会对进水管8、圆环形喷管13、喷嘴19产生腐蚀作用，其主要化学反应为：

NO+NO₂→N₂O₃

N₂O₃+H₂O→2HNO₂

(NH₂)₂CO+2HNO₂→CO₂+2N₂+3H₂O

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。