多组分可燃液体火灾危险性实验研究

吴迪

摘 要 随着化学工业和石油化学工业的不断发展及化工产品的多样化，各种化工和石化产品在国民经济各部门中得到了广泛应用。其中很多化学品在混合后其液体燃烧速率、热辐射功率、火场温度、闪点等火灾危险性重要指标发生了改变。对于单组分可燃液体火灾危险性的指标，可以通过文献查阅获得；对于不同种可燃液体相互混合的情况，很难从文献上查到。由于多组分可燃液体在生产、运输、储存等各个环节均有涉及，存在着较大火灾危险性。因此，认识、了解多组分可燃液体火灾危险性对于预防火灾的发生具有重要意义。

关键词 多组分液体；火灾危险性；测试准确度

1 研究目标

通过文献调研、实验数据统计和理论分析，揭示出多组分可燃液体在火灾过程中特性参数变化，并进一步明确特性参数火灾热辐射、火场温度、燃烧速率等的变化规律。

2 研究内容及基本思路

本文将对汽油与柴油、汽油与航空煤油、汽油与机油、航空煤油与柴油四组混合液体进行不同二元配比，通过多次试验的方法采集可燃液体的火焰温度、燃烧质量速度及过程中的辐射热，然后经过拟合处理后得出结论并分析误差。

3 危险性参数测试方法

辐射热强度：打开辐射测头保护盖，并将测头对准被测方向， 即可直接测出工作地点所接受到的单向辐射热强度。

火场温度：采用感温探头分别置于液体燃烧器具上的四个不同固定位置，分别测试出可燃液体的火场温度。

燃烧速率：通过直接测量烧掉液体质量（G），液体燃烧的表面积（S），烧掉G千克液体所需要的时间（T），间接测量液体燃烧重量速度（V重=G/S·T）

闪点：闭口杯和开口杯闪点的测定方法。

4 测试设备

HAQ-A10000（带RS232）电子天平、TDB-6A型电脑闭口闪点测定仪、TDK-6型电脑开口闪点测定仪、彩屏无纸记录仪XM8000、热辐射计（DaqpRo）、热偶电阻、烧杯（150ml和1000ml）、量筒（5ml和50ml）、搅拌器，隔温板、乔安（JOOAN）530YRB-T 480线红外监控摄像头。

5 实验方法

热辐射：将四组混合液体按照不同的配比混合均匀后通过热辐射计进行热辐射测定，每组测定4次。

火场温度：采用八个感温探头分别置于液体燃烧器具上的四个不同固定位置，分别测试出点燃各种纯净液体后随时间变化火场的温度变化情况，然后将四组混合液体按照不同的配比进行多组分可燃液体的火场温度的测定。

燃烧速率：分别测试出各种纯净药品的燃烧速度，然后将可燃的四组混合液体，按照不同的配比进行多组分可燃液体的燃烧速度测定。

闪点：闭口杯和开口杯闪点的实验方法。

6 实验步骤

热辐射：首先接通热辐射计（DaqpRo）的进水管和出水管，保持水流持续流淌，防止高温对辐射探头的损害，其次热辐射计开机，在显示器上运行热辐射计相应的Daqlab应用程序，用量筒分别量取两种液体倒入烧杯中，用搅拌器搅拌均匀后倒入坩埚中，并引燃，在显示器上观察辐射能图形变化趋势，直至可燃液体自然熄灭，停止運行应用程序，保存数据。

火场温度：首先将8根热偶探头分别置于液体燃烧器具上的四个不同固定位置，将探头另一端口连接到彩屏无纸记录仪XM8000后端的接口处，在显示器上运行彩屏无纸记录仪XM8000相应的DataManagement应用程序。其次用量筒分别量取两种液体倒入烧杯中，用搅拌器搅拌均匀后倒入坩埚中，并引燃，通过探头的数据传输分别测试出各个探头在不同时间所在处的火场温度，在显示器上观察火场温度图形变化趋势，最后直至可燃液体自然熄灭，停止运行应用程序，保存数据，冷却探头。

燃烧速率：首先HAQ-A10000（带RS232）电子天平开机，在显示器上运行sscom32，设置每隔一秒保存质量数据并通过22接口数据线传输到计算机，去皮调零后，用量筒分别量取两种液体倒入烧杯中，用搅拌器搅拌均匀后倒入坩埚中，并引燃，观察质量变化数据，直至液体燃烧自然熄灭，停止运行sscom32，保存数据。通过HAQ-A10000（带RS232）电子天平分别测试出各种纯净药品的燃烧的不同阶段的质量，然后将可燃的四组混合液体，按照不同的配比进行多组分可燃液体不同阶段的质量测定。根据质量的变化计算出液体燃烧速度。

闪点：闭口杯和开口杯闪点的实验步骤。

7 实验数据

热辐射值：通过制作热辐射值—时间曲线、二维拟合曲线及拟合曲线一次微分图。找出拟合曲线拐点，即辐射热值最大的点，以及找出一次微分线段与y=0的交点。

火场温度：通过制作温度—时间曲线、二维拟合曲线。找出拟合曲线拐点，即辐射热值最大的点，以及观察拟合曲线的倾斜率。

燃烧速率：通过制作质量—时间曲线、拟合曲线一次微分图。观察斜率拟合曲线拐点及变化状况，即观察出燃烧速率的变化趋势。

闪点：汽油属于甲类液体，柴油和航空煤油都属于乙类液体，当汽油达到混合液体总量的3%时，闪点基本已经接近室温，此时危险程度大大增加；汽油与机油的混合液体，当汽油含量高于混合液体总量的1.9%时，混合液体的闪点将达到乙类液体的闪点范围，当汽油含量超过混合液体总量的3%后，混合液体闪点必将达到甲类液体的闪点范围；航空煤油与机油的混合液体，当航空煤油含量超过混合液体总量的28%后，混合液体便由丙类变为了乙类。

8 结束语

本文将理论分析与实验测量相结合起来，寻找可燃混合液体火灾危险性评价参数。在本文中，测量的液体包含了甲乙丙三类，并且做到了两两相混合，得出以下结论：

（1）单组份可燃液体燃烧火场温度最大值由大到小为汽油、航空煤油、柴油、机油；热辐射值最大值由大到小为航空煤油、柴油、汽油、机油；燃烧速率最大值由大到小为汽油、航空煤油、柴油、机油。

（2）可燃液体混合物，当轻质油加入量较少时，混合液体的各项危险性并没有明显变化。当轻质油加入量适中时，随着轻质油加入量的递增，闪点降低，燃烧热值的释放速率、火场温度的增温速率、液体燃烧速率加快，火场温度的最大值逐渐升高，热辐射最大值在汽油加入量为1%-3%时热辐射最大值为300J左右，当汽油加入量≥4%时，人辐射最大值为220J 左右，并无递增趋势，加入量超过某一值之后，闪点、热辐射值、火场温度、燃烧速率较快地趋近于轻质油的变化规律。

（3）虽然火场温度、热辐射值、燃烧速率的变化规律与闪点的变化规律没有一致性，但是在火灾的发展阶段，即混合液体燃烧的过程中可以依据火场温度的变化规律来判定火灾危险性。