多組分可燃液體火災危險性實驗研究

吳迪

摘 要 隨著化學工業和石油化學工業的不斷發展及化工產品的多樣化，各種化工和石化產品在國民經濟各部門中得到了廣泛應用。其中很多化學品在混合后其液體燃燒速率、熱輻射功率、火場溫度、閃點等火災危險性重要指標發生了改變。對于單組分可燃液體火災危險性的指標，可以通過文獻查閱獲得；對于不同種可燃液體相互混合的情況，很難從文獻上查到。由于多組分可燃液體在生產、運輸、儲存等各個環節均有涉及，存在著較大火災危險性。因此，認識、了解多組分可燃液體火災危險性對于預防火災的發生具有重要意義。

關鍵詞 多組分液體；火災危險性；測試準確度

1 研究目標

通過文獻調研、實驗數據統計和理論分析，揭示出多組分可燃液體在火災過程中特性參數變化，并進一步明確特性參數火災熱輻射、火場溫度、燃燒速率等的變化規律。

2 研究內容及基本思路

本文將對汽油與柴油、汽油與航空煤油、汽油與機油、航空煤油與柴油四組混合液體進行不同二元配比，通過多次試驗的方法采集可燃液體的火焰溫度、燃燒質量速度及過程中的輻射熱，然后經過擬合處理后得出結論并分析誤差。

3 危險性參數測試方法

輻射熱強度：打開輻射測頭保護蓋，并將測頭對準被測方向， 即可直接測出工作地點所接受到的單向輻射熱強度。

火場溫度：采用感溫探頭分別置于液體燃燒器具上的四個不同固定位置，分別測試出可燃液體的火場溫度。

燃燒速率：通過直接測量燒掉液體質量（G），液體燃燒的表面積（S），燒掉G千克液體所需要的時間（T），間接測量液體燃燒重量速度（V重=G/S·T）

閃點：閉口杯和開口杯閃點的測定方法。

4 測試設備

HAQ-A10000（帶RS232）電子天平、TDB-6A型電腦閉口閃點測定儀、TDK-6型電腦開口閃點測定儀、彩屏無紙記錄儀XM8000、熱輻射計（DaqpRo）、熱偶電阻、燒杯（150ml和1000ml）、量筒（5ml和50ml）、攪拌器，隔溫板、喬安（JOOAN）530YRB-T 480線紅外監控攝像頭。

5 實驗方法

熱輻射：將四組混合液體按照不同的配比混合均勻后通過熱輻射計進行熱輻射測定，每組測定4次。

火場溫度：采用八個感溫探頭分別置于液體燃燒器具上的四個不同固定位置，分別測試出點燃各種純凈液體后隨時間變化火場的溫度變化情況，然后將四組混合液體按照不同的配比進行多組分可燃液體的火場溫度的測定。

燃燒速率：分別測試出各種純凈藥品的燃燒速度，然后將可燃的四組混合液體，按照不同的配比進行多組分可燃液體的燃燒速度測定。

閃點：閉口杯和開口杯閃點的實驗方法。

6 實驗步驟

熱輻射：首先接通熱輻射計（DaqpRo）的進水管和出水管，保持水流持續流淌，防止高溫對輻射探頭的損害，其次熱輻射計開機，在顯示器上運行熱輻射計相應的Daqlab應用程序，用量筒分別量取兩種液體倒入燒杯中，用攪拌器攪拌均勻后倒入坩堝中，并引燃，在顯示器上觀察輻射能圖形變化趨勢，直至可燃液體自然熄滅，停止運行應用程序，保存數據。

火場溫度：首先將8根熱偶探頭分別置于液體燃燒器具上的四個不同固定位置，將探頭另一端口連接到彩屏無紙記錄儀XM8000后端的接口處，在顯示器上運行彩屏無紙記錄儀XM8000相應的DataManagement應用程序。其次用量筒分別量取兩種液體倒入燒杯中，用攪拌器攪拌均勻后倒入坩堝中，并引燃，通過探頭的數據傳輸分別測試出各個探頭在不同時間所在處的火場溫度，在顯示器上觀察火場溫度圖形變化趨勢，最后直至可燃液體自然熄滅，停止運行應用程序，保存數據，冷卻探頭。

燃燒速率：首先HAQ-A10000（帶RS232）電子天平開機，在顯示器上運行sscom32，設置每隔一秒保存質量數據并通過22接口數據線傳輸到計算機，去皮調零后，用量筒分別量取兩種液體倒入燒杯中，用攪拌器攪拌均勻后倒入坩堝中，并引燃，觀察質量變化數據，直至液體燃燒自然熄滅，停止運行sscom32，保存數據。通過HAQ-A10000（帶RS232）電子天平分別測試出各種純凈藥品的燃燒的不同階段的質量，然后將可燃的四組混合液體，按照不同的配比進行多組分可燃液體不同階段的質量測定。根據質量的變化計算出液體燃燒速度。

閃點：閉口杯和開口杯閃點的實驗步驟。

7 實驗數據

熱輻射值：通過制作熱輻射值—時間曲線、二維擬合曲線及擬合曲線一次微分圖。找出擬合曲線拐點，即輻射熱值最大的點，以及找出一次微分線段與y=0的交點。

火場溫度：通過制作溫度—時間曲線、二維擬合曲線。找出擬合曲線拐點，即輻射熱值最大的點，以及觀察擬合曲線的傾斜率。

燃燒速率：通過制作質量—時間曲線、擬合曲線一次微分圖。觀察斜率擬合曲線拐點及變化狀況，即觀察出燃燒速率的變化趨勢。

閃點：汽油屬于甲類液體，柴油和航空煤油都屬于乙類液體，當汽油達到混合液體總量的3%時，閃點基本已經接近室溫，此時危險程度大大增加；汽油與機油的混合液體，當汽油含量高于混合液體總量的1.9%時，混合液體的閃點將達到乙類液體的閃點范圍，當汽油含量超過混合液體總量的3%后，混合液體閃點必將達到甲類液體的閃點范圍；航空煤油與機油的混合液體，當航空煤油含量超過混合液體總量的28%后，混合液體便由丙類變為了乙類。

8 結束語

本文將理論分析與實驗測量相結合起來，尋找可燃混合液體火災危險性評價參數。在本文中，測量的液體包含了甲乙丙三類，并且做到了兩兩相混合，得出以下結論：

（1）單組份可燃液體燃燒火場溫度最大值由大到小為汽油、航空煤油、柴油、機油；熱輻射值最大值由大到小為航空煤油、柴油、汽油、機油；燃燒速率最大值由大到小為汽油、航空煤油、柴油、機油。

（2）可燃液體混合物，當輕質油加入量較少時，混合液體的各項危險性并沒有明顯變化。當輕質油加入量適中時，隨著輕質油加入量的遞增，閃點降低，燃燒熱值的釋放速率、火場溫度的增溫速率、液體燃燒速率加快，火場溫度的最大值逐漸升高，熱輻射最大值在汽油加入量為1%-3%時熱輻射最大值為300J左右，當汽油加入量≥4%時，人輻射最大值為220J 左右，并無遞增趨勢，加入量超過某一值之后，閃點、熱輻射值、火場溫度、燃燒速率較快地趨近于輕質油的變化規律。

（3）雖然火場溫度、熱輻射值、燃燒速率的變化規律與閃點的變化規律沒有一致性，但是在火災的發展階段，即混合液體燃燒的過程中可以依據火場溫度的變化規律來判定火災危險性。