一种多用途可燃气体自然聚集危险性演示装置的制作方法

本发明涉及可燃气体研究设备领域，尤其是涉及一种多用途可燃气体自然聚集危险性演示装置。

背景技术：

随着现代化经济建设的发展，工业生产突飞猛进，一些气体及蒸汽爆炸事故也随之增加，破坏威力也呈不断加剧之势，人们也为此付出了极大的代价，由于缺乏科学与强有力的安全监测和预防、控制措施，导致气体及蒸汽爆炸事故频频发生，事故的频率和后果均呈上升趋势，给国家带来巨大经济损失，严重威胁了人民的生命安全，恶化了生态和居住环境。

可燃气体与空气混合物的爆炸以及可燃液体的蒸汽与空气混和物的爆炸多发生在能源及其使用加工行业(如石油、天然气)、化工行业。气体爆炸不仅会造成重大的人员伤亡，还会造成巨大的财产损失。气体(蒸汽)燃爆事故的发生随着现代工业的发展、生产规模的扩大以及新技术、新工艺的运用而增加，这是由于操作规模越来越大，且涉及易燃易爆的生产过程逐渐增多，导致在此过程中发生机械设备、高压反应设备、生产和储存过程原料等的爆炸事故，特别是在石油、化工、煤矿等行业。气体爆炸在发生前难以被预测，事故的形成过程不直观，所以很难被监测到，而人们对这类事故还存在着恐慌心理，这就使得爆炸事故往往披着神秘的面纱。因此在很多的化工企业中，对这方面的问题经常只是略微关注，很少有安全管理人员愿意过多地涉足这类事故，而相关方面的技术研究与防范措施尚不严密。

可燃气体诱发的事故不断发生，例如“网红”自热火锅产品引发的安全事故，自热火锅中含有食品专用发热包，发热包中的“铝粉”属于危险化学品，根据gb30000.13-2013《化学品分类和标签规范第13部分：遇水放出易燃气体的物质和混合物》的分类标准规定，发热包内的物质属于遇水放出易燃气体的物质和混合物类别1或类别2；根据联合国《关于危险货物运输的建议书·规章范本》的分类标准，自发热方便火锅产品在运输中属于危险货物。根据我们的实验结果，通常每包加热包大概能产生40升氢气。氢气在空气中的燃烧极限是4％到75.6％，当然还有其它一些封闭，或者半封闭的条件，比方说车内，都会存在类似的风险。自发热食品不仅在密闭空间使用时，可能带来爆燃的风险，在一些公共场合，密集大量地使用，也有很大的安全隐患。在旅游大巴、长途大巴行驶过程中，很多游客并不知道，这里面会产生氢气。大面积、大量地使用自发热火锅，有可能导致氢气在车辆里面累积。特别是夏天，开着空调，整个车箱是密闭的环境。在这种情况下，如果达到了爆炸下限浓度，碰到一点点的火源，并不需要打火机这种火源，可能身上的一点静电，或是电路的一些火花，就足以引发爆燃事故。此外，独拉松电池也属于遇水放出易燃气体的物质和混合物。然而，车用香水、空气清新剂、酒精消毒液等含易挥发易燃气体的物品也极易引发燃爆事故。此外，液化气、石油天然气、压力罐、气雾剂等因含易燃气体也会带来安全隐患。因此，针对于多种用途的多功能的可燃气体一体化危险性测试演示装置的研制就显得尤为重要。

要控制气体(蒸汽)燃爆灾害事故及其生态事故的发生就必须深入研究其爆炸特性，发展危险性检测演示技术。而且安全测试技术与经济效益和社会效益是互相促进，相辅相承的。危险性测试演示技术的提高不但能降低财产损失和人员伤亡，还会带来健康的生产秩序和长期稳定的经济和社会效益。因此十分有必要对气体(蒸汽)燃爆危险性测试演示装置进行研制。解决当前气体(蒸汽)燃爆的问题，关键是要处理好科学研究和检测评价的关系。一方面需要加快有关气体(蒸汽)燃爆安全测试方面的研究，另一方面还要加强可燃气体危险性检测演示装置的制备。

中国专利cn105928978a公开了一种狭长受限空间可燃气体燃爆测试装置，包括其包括点火装置、耐压密闭容器、可燃气体气罐、空气压缩机和plc控制总成装置。中国专利cn102937606a公开了一种可燃气体在高温条件下爆炸极限测试装置，包括温度数据采集系统、加热温控系统和配气进气/抽气吹扫系统。该装置只适用于气体样品，不适合遇水释放易燃气体的物品和产生易挥发气体的物品。此外，该装置不适合多用途多元气体的常温常压测试和演示，无法自然聚集可燃气体提高检测演示的准确性。

因此，对于现有的自然聚集可燃气体演示装置中，演示的安全性、便捷性、结果的精准性、以及标的气体的普遍适用性均是要进一步改进的技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多用途可燃气体自然聚集危险性演示装置，通过双重泄压功能保证了演示的安全性问题，通过可调节的进气或气体发生功能实现了演示气体的普遍适用性，通过可编程性的点火、排气实现演示结果的精准性和便捷性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明中多用途可燃气体自然聚集危险性演示装置，包括壳体、点火组件、气体引入组件、气体发生组件、排气组件，属于半封闭式测试演示装置，可用于常温常压下多元气体(蒸汽)燃爆特性测试演示，可以对实际工艺和工况进行更加务实、有效的风险辨识。其中具体地：

壳体中部开设有操作口，所述操作口中设有试样盛放器皿，所述试样盛放器皿中能够盛放；

点火组件包括分别设于壳体上端和下端的上火花塞和下火花塞；

气体引入组件一端与待演示气体储罐连接，另一端与所述壳体连通，实现将待演示气体引入壳体；

气体发生组件与所述壳体连通，能够将反应液体导流至所述试样盛放器皿从而产生待演示气体；

排气组件包括分别设于壳体上端和下端的上排气阀和下排气阀。

进一步地，所述壳体为上端和下端均具有封头，封头优选为尖型或半球型。

进一步地，所述上火花塞和下火花塞对称设置于封头的顶端，所述上排气阀和下排气阀设于封头一侧。

进一步地，所述气体发生组件包括储液容器和设于储液容器出液口的加液阀。

进一步地，所述演示装置还包括二位三通阀；

所述二位三通阀的第一连接口与所述待演示气体储罐连接；

所述二位三通阀的第二连接口与所述加液阀连接；

所述二位三通阀的第三连接口通过入口管路接入所述壳体内部。

进一步地，所述入口管路远离二位三通阀的一端设于所述试样盛放器皿上方。若切换为气体发生模式时，可将储液容器中的反应液体加入试样盛放器皿中，从而原位生成待演示气体。

进一步地，所述壳体上还设有聚合物薄膜贴覆区。聚合物薄膜贴覆区通过聚合物薄膜的爆破起到泄压作用，同时操作口上也可贴附聚合物薄膜，与聚合物薄膜贴覆区一同起到泄压的作用。

进一步地，待可燃气体危险性演示试验完成后，打开安全泄压口，确保演示安全。

进一步地，所述壳体为透明或半透明的无机材料。优选为透明无机材料，可实现较好的演示效果。

进一步地，所述点火组件还包括同时与上火花塞和下火花塞连接的电源。

进一步地，所述下排气阀、上排气阀、加液阀、二位三通阀均为电磁阀。

进一步地，所述演示装置还包括微处理器和触摸显示器；

所述微处理器和触摸显示器电连接，构成人机交互；

所述微处理器与所述电源连接；电源接收到微处理器给出的电信号后向上火花塞或下火花塞发出电流，实现对应位置的电火花产生。

所述微处理器分别与下排气阀、上排气阀、加液阀、二位三通阀电连接。微处理器发出的指令信号控制下排气阀、上排气阀、加液阀、二位三通阀的开度或阀位切换。触摸显示器构成人机交互，同时显示演示装置的状态及模式。

进一步地，所述微处理器为arm处理器。

进一步地，所述待演示气体比空气轻时，微处理器控制电源向上火花塞输出电流，同时微处理器控制下排气阀打开；

所述待演示气体比空气重时，微处理器控制电源向下火花塞输出电流，同时微处理器控制上排气阀打开；

所述待演示气体为比空气轻和比空气重的混合气体时，微处理器程序性控制电源输出电流，同时程序性控制下排气阀、上排气阀的开闭。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本装置具有多用途功能，可同时检测多种可燃气体，包括1)遇水放出易燃气体的物质或物品，如火锅加热包等；2)易挥发气体的物品，如车用香水等；3)易燃气体，如液化气等。便于气体自然聚集，提高了检测精准度。

2、该装置结构简单、成本低，灵敏度高、运行安全可靠、降低对大气的污染。操作简单、制造方便、成本较低，装置直接检测可燃气体的危险性时可靠、安全，同时可降低维护人员的工作量、搬运方便、节省劳力。

3、本演示装置属于半封闭式测试装置，装置设有安全泄压口，能够在燃爆发生后及时泄放压力，保护装置不被爆压损坏。

4、对于多种混合气体演示测试时，可采用自设定的演示试验间隔，测试方法灵活便捷，便于直接快速地对多组分可燃气体进行判断和筛选。

5、本装置可用于常温常压下多元气体(蒸汽)燃爆特性测试，可以对实际工艺和工况进行更加务实、有效的风险辨识，从研究单一气体(蒸汽)的危险特性测试转变为对实际工艺条件中的多种气体(蒸汽)爆炸危险性的测试演示，提升气体(蒸汽)相关领域生产实际工艺安全测试演示水平。

6、本装置可实现完全的自动化程序性运行，尤其是面对多组分具有密度差的混合气体，可通过微处理器程序性地进行点燃试验，并适应性地作出排气位置变换，相比于现有的演示装置其结果更加精确。

附图说明

图1为本发明中多用途可燃气体自然聚集危险性演示装置的结构示意图。

图中：1-上火花塞、2-聚合物薄膜贴覆区、3-试样盛放器皿、4-操作口、5-下排气阀、6-下火花塞、7-二位三通阀、8-气体引入口、9-加液阀、10-上排气阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本可燃气体自然聚集危险性演示装置具有多用途功能，可同时检测多种可燃气体，包括1)遇水放出易燃气体的物质或物品，如火锅加热包等；2)易挥发气体的物品，如车用香水等；3)易燃气体，如液化气等。便于气体自然聚集，提高了检测精准度。

本可燃气体自然聚集危险性演示装置结构简单、成本低；灵敏度高、运行安全可靠、降低对大气的污染。操作简单、制造方便、成本较低，装置直接检测可燃气体的危险性时可靠、安全，同时可降低维护人员的工作量、搬运方便、节省劳力。

本测试装置属于半封闭式测试装置，装置设有安全泄压口，能够在燃爆发生后及时泄放压力，保护装置不被爆压损坏。装置可用于常温常压下多元气体(蒸汽)燃爆特性测试，可以对实际工艺和工况进行更加务实、有效的风险辨识，从研究单一气体(蒸汽)的危险特性测试转变为对实际工艺条件中的多种气体(蒸汽)爆炸危险性的测试演示，提升气体(蒸汽)相关领域生产实际工艺安全测试水平。

实施例1

本实施例中多用途可燃气体自然聚集危险性演示装置，包括壳体、点火组件、气体引入组件、气体发生组件、排气组件，参见图1。本多用途可燃气体自然聚集危险性演示装置属于半封闭式测试演示装置，可用于常温常压下多元气体(蒸汽)燃爆特性测试演示，可以对实际工艺和工况进行更加务实、有效的风险辨识。其中具体地：

壳体中部开设有操作口4，所述操作口4中设有试样盛放器皿3，所述试样盛放器皿3中能够盛放反应固体，反应固体与反应液体反应而产生待演示气体；壳体为上端和下端均具有封头，封头优选为尖型或半球型。壳体上还设有聚合物薄膜贴覆区2。聚合物薄膜贴覆区2通过聚合物薄膜的爆破起到泄压作用，同时操作口4上也可贴附聚合物薄膜，与聚合物薄膜贴覆区2一同起到泄压的作用。待可燃气体危险性演示试验完成后，打开安全泄压口，确保演示安全。具体实施时壳体为透明或半透明的无机材料。优选为透明无机材料，可实现较好的演示效果。

点火组件包括分别设于壳体上端和下端的上火花塞1和下火花塞6。上火花塞1和下火花塞6对称设置于封头的顶端，所述上排气阀10和下排气阀5设于封头一侧。点火组件还包括同时与上火花塞1和下火花塞6连接的电源。

气体引入组件一端与待演示气体储罐连接，另一端与所述壳体连通，实现将待演示气体引入壳体。

气体发生组件与所述壳体连通，能够将反应液体导流至所述试样盛放器皿3从而产生待演示气体。气体发生组件包括储液容器和设于储液容器出液口的加液阀9。

排气组件包括分别设于壳体上端和下端的上排气阀10和下排气阀5。

演示装置还包括二位三通阀7，二位三通阀7的第一连接口与所述待演示气体储罐连接；二位三通阀7的第二连接口与所述加液阀9连接；二位三通阀7的第三连接口通过入口管路接入所述壳体内部。入口管路远离二位三通阀7的一端设于所述试样盛放器皿3上方。若切换为气体发生模式时，可将储液容器中的反应液体加入试样盛放器皿3中，从而原位生成待演示气体。下排气阀5、上排气阀10、加液阀9、二位三通阀7均为电磁阀。

演示装置中的微处理器和触摸显示器电连接，构成人机交互；微处理器与所述电源连接；电源接收到微处理器给出的电信号后向上火花塞1或下火花塞6发出电流，实现对应位置的电火花产生。微处理器分别与下排气阀5、上排气阀10、加液阀9、二位三通阀7电连接。微处理器发出的指令信号控制下排气阀5、上排气阀10、加液阀9、二位三通阀7的开度或阀位切换。触摸显示器构成人机交互，同时显示演示装置的状态及模式。具体选型时，所述微处理器为arm处理器。

微处理器可根据预设的程序准确地对各个阀门、火花塞进行开度控制。如：待演示气体比空气轻时，微处理器控制电源向上火花塞1输出电流，同时微处理器控制下排气阀5打开；待演示气体比空气重时，微处理器控制电源向下火花塞6输出电流，同时微处理器控制上排气阀10打开；待演示气体为比空气轻和比空气重的混合气体时，微处理器程序性控制电源输出电流，同时程序性控制下排气阀5、上排气阀10的开闭。

本装置进行可燃气体危险性演示试验时，包括以下运行步骤：

(1)将聚合物薄膜贴覆区2紧闭，将待测气体由气体引入口8通过二位三通阀7，以此导入整个演示装置内部，之后需要对待演示气体的性质进行分析，之后通过人机交互选定预设的测试模式，参见下述几种情况；

(2a)对于比空气轻的气体试样，打开下排气阀5，点燃上火花塞1，对于多组分气体试样，点燃间隔可以进行设定；

(2b)对于比空气重的气体试样，打开上排气阀10，点燃下火花塞6，对于多组分气体试样，点燃间隔可以进行设定；

(2c)对于比空气轻和比空气重的混合气体时，程序性控制下排气阀(5)、上排气阀(10)的开闭；

(2d)对于易挥发性液体物品，关闭二位三通阀7，打开操作口4，将试样滴加至试样盛放器皿3中，关闭操作口4，待液体试样挥发后，重复上述(2a)至(2c)中的任一步骤；

(3)对于遇水放出易燃气体的物质或物品，关闭二位三通阀7，打开操作口4，将试样加入至试样盛放器皿3中，关闭操作口4，打开加液阀9，使去离子水滴加至试样盛放器皿3中，加入一定量的去离子水后关闭加液阀9，待试样与去离子水充分反应后，重复上述(2a)至(2c)中的任一步骤；

(4)待可燃气体危险性演示试验完成后，打开安全泄压口4。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。