可燃气管道泄漏射流火焰模拟及细水雾灭火装置

本发明涉及可燃气管道泄露射流火焰燃烧及其灭火，具体是关于一种可燃气管道泄漏射流火焰模拟及细水雾灭火装置。

背景技术：

1、在节能减排的大背景下，燃料燃烧过程中的安全高效利用已成为人们关注的热点问题。在整个燃料燃烧技术路线中，天然气等清洁气体燃料常采用管道进行长距离输送、入户使用等，但采用管道输送的方式，将面临着管道泄露及破裂风险，尤其是在大力提倡使用零碳燃料氢、氨等气体燃料时，采用管道对氢、氨气体燃料进行输送时，将面临着更为严重的管道泄露及破裂风险。可燃气泄漏往往分布在大面积区域，且泄漏速度极快，如果在泄漏初期射流火焰得不到有效、及时地处置，将极易导致重大火灾和爆炸中毒等严重事故，往往造成重大人员伤亡和经济损失。

2、因此，在加强管道输运相关技术能力的同时，同样需要关注一旦管道出现可燃气体泄露后，所面临的可燃气体着火及灭火问题。

3、为了实现管道泄露后对可燃气体着火及灭火性能的系统研究，同时借助实验室的系统测量手段，亟需构建实验室条件下能够灵活模拟多种典型管道泄露条件下的射流火焰实验装置，以及具有灵活调节性能的细水雾灭火装置。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种可燃气管道泄漏射流火焰模拟及细水雾灭火装置，具有结构紧凑、多种泄露射流火焰灵活组织以及细水雾形成粒径及喷射角度灵活调节的优势。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、本发明所述的可燃气管道泄漏射流火焰模拟及细水雾灭火装置，包括：射流火焰模拟装置，用于在可燃气体通入的情况下模拟不同射流火焰；细水雾喷射器，若干个细水雾喷射器均位于所述射流火焰模拟装置的顶部，且绕射流火焰周向设置，用于对射流火焰喷出细水雾以进行灭火。

4、所述的可燃气管道泄漏射流火焰模拟及细水雾灭火装置，优选地，所述射流火焰模拟装置包括：入口总管；入口管，与所述入口总管的一侧连通；支路管，若干个支路管的第一端分别与所述入口总管的另一侧连通，若干个支路管的第二端分别用于与端部总管连通；端部总管，与所述支路管的第二端连通；其中，每个所述支路管上设置有若干个泄漏模拟器，所述泄漏模拟器用于模拟不同射流火焰。

5、所述的可燃气管道泄漏射流火焰模拟及细水雾灭火装置，优选地，所述泄漏模拟器包括旋转筒、定位环以及调节环组件；所述旋转筒的两端分别套设在所述支路管的两侧相邻的短节上，所述旋转筒的筒壁上设置有镂空窗；两个所述定位环间隔的套设在所述旋转筒外，且与所述旋转筒紧配合或固定连接；所述调节环组件套设在所述旋转筒外，且位于两个所述定位环之间；所述调节环组件的外壁上设置有不同形状的泄漏口；在不同形状的所述泄漏口与所述镂空窗相对时，形成不同的火焰喷射口。

6、所述的可燃气管道泄漏射流火焰模拟及细水雾灭火装置，优选地，所述调节环组件包括近端调节环、中间调节环和远端调节环；所述近端调节环、所述中间调节环和所述远端调节环沿着与所述入口总管间的距离由近至远依次紧邻布置；所述近端调节环的后端与所述中间调节环的前端，以及所述中间调节环的后端与所述远端调节环的前端分别采用上下台阶方式搭接；相应地，所述泄漏口包括近端多结构泄漏口、中间多结构泄漏口和远端多结构泄漏口；所述近端多结构泄漏口、中间多结构泄漏口和远端多结构泄漏口分别包括不同大小的圆形口、不同大小的矩形口、s形口、月牙形口以及三角形口。

7、所述的可燃气管道泄漏射流火焰模拟及细水雾灭火装置，优选地，所述细水雾喷射器包括中心柱锥体、内层分隔体、外层壳体、内层旋流气分配体、外层旋流气分配体、内层直流气分配体以及外层直流气分配体；

8、贯穿所述中心柱锥体的中心设置有中心水流通道；

9、所述内层分隔体同中心轴套设在所述中心柱锥体外，且所述内层分隔体的内壁和所述中心柱锥体的外壁之间形成内层旋流气通道；

10、所述外层壳体同中心轴套设在所述内层分隔体外，且所述外层壳体的内壁和所述内层分隔体的外壁之间形成外层旋流气通道；

11、所述内层旋流气分配体套设在所述外层壳体上部外，且与所述内层旋流气通道的截面呈切向连通；

12、所述外层旋流气分配体套设在所述外层壳体上部外，且与所述外层旋流气通道的截面呈切向连通；

13、所述内层直流气分配体套设在所述外层壳体下部外，且与所述内层旋流气通道的截面呈径向连通；

14、所述外层直流气分配体套设在所述外层壳体下部外，且与所述外层旋流气通道的截面呈径向连通。

15、所述的可燃气管道泄漏射流火焰模拟及细水雾灭火装置，优选地，所述中心柱锥体包括由上至下一体设置的第一锥体结构和第一柱体结构；所述内层分隔体包括由上至下一体设置的异形体结构和第二柱体结构，所述异形体结构具有内锥面和外锥面；所述外层壳体包括由上至下一体设置的第二锥体结构和第三柱体结构。

16、所述的可燃气管道泄漏射流火焰模拟及细水雾灭火装置，优选地，所述第一锥体结构的锥角为α；

17、所述异形体结构的内锥面的锥角为α；

18、所述异形体结构的外锥面的锥角为β；

19、所述第二锥体结构的锥角为β；

20、其中，20°＜α＜60°，1.5α＜β＜3α。

21、所述的可燃气管道泄漏射流火焰模拟及细水雾灭火装置，优选地，所述内层旋流气分配体包括具有内层旋流气环腔的内层旋流本体和内层旋流气切向流道，所述内层旋流气环腔通过所述内层旋流气切向流道与所述内层旋流气通道切向连通；

22、所述外层旋流气分配体包括具有外层旋流气环腔的外层旋流本体和外层旋流气切向流道，所述外层旋流气环腔通过所述外层旋流气切向流道与所述外层旋流气通道切向连通；

23、所述内层直流气分配体包括具有内层直流气环腔的内层直流本体和内层直流气径向流道，所述内层直流气环腔通过所述内层直流气径向流道与所述内层旋流气通道径向连通；

24、所述外层直流气分配体包括具有外层直流气环腔的外层直流本体和外层直流气径向流道，所述外层直流气环腔通过所述外层直流气径向流道与所述外层旋流气通道径向连通。

25、所述的可燃气管道泄漏射流火焰模拟及细水雾灭火装置，优选地，所述细水雾喷射器还包括旋流气流管路和直流气流管路；

26、所述旋流气流管路包括两条旋流气支路管和旋流气入口管，两条所述旋流气支路管的第一端分别与所述内层旋流气环腔和所述外层旋流气环腔连通，两条所述旋流气支路管的第二端汇入一起并与所述旋流气入口管连通；在两条所述旋流气支路管上分别设置有旋流气阀门；

27、所述直流气流管路包括两条直流气支路管和直流气入口管，两条所述直流气支路管的第一端分别与所述内层直流气环腔和所述外层直流气环腔连通，两条所述直流气支路管的第二端汇入一起并与所述直流气入口管连通，在两条所述直流气支路管上分别设置有直流气阀门。

28、所述的可燃气管道泄漏射流火焰模拟及细水雾灭火装置，优选地，所述细水雾喷射器还包括圆形端盖和水流入口管；所述圆形端盖盖设在所述中心柱锥体、所述内层分隔体和所述外层壳体形成整体的尾端；所述水流入口管插设在所述圆形端盖上，并与所述中心水流通道连通。

29、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

30、(1)通过本发明中所述的射流火焰模拟装置，可对泄露口单元进行灵活选取及任意组合，从而构建多种泄露口形状，能够模拟接近于实际管道泄露条件的多种泄露射流火焰；

31、(2)通过对相邻各个泄露模拟器的启停，以及喷射角度调节，可以模拟多股泄露射流火焰群的燃烧行为，如多股平行泄露射流火焰、多股交叉泄露射流火焰等；

32、(3)通过本发明中所述的细水雾喷射器，可实现对细水雾喷出的锥角角度进行在线灵活调节，具体通过调整内层气流与外层气流间的气流动量比，实现对雾化锥角范围在α至β之间的在线调节；

33、(4)通过本发明中所述的细水雾喷射器，可实现对喷出细水雾的雾滴粒径的灵活调节，具体通过调节内、外层通道中，旋流气流与直流气流间的动量比，实现对喷嘴出口处整体气流旋流强度的调节，以调整对水流的剪切破碎效果，进而实现对雾滴粒径的在线灵活调节。