本发明专利技术涉及LNG泄漏扩散和池火燃烧模拟实验平台及其实验方法。该平台包括由LNG储罐、绝热管道、实验装置、防爆隔离墙组成的实验系统；由电子天平、点火系统、甲烷浓度检测仪、热电偶树、数据采集器、摄像机组成的测试系统和由PLC控制系统、各类显示仪表和控制阀门组成的控制系统。通过对可换装表面材料和调整角度的LNG表面蔓延实验装置的设计，可进行LNG在不同物质表面和流淌速度下蔓延、气化扩散的实验模拟；配合点火系统和甲烷浓度检测仪，实现LNG气云浓度变化监测以及气云点火，并自动进行数据和图像采集。该平台具有实验时间短费用低，实验效率高等优点。采用本设计实验步骤少且在严格监测和控制下保障实验安全，操作简便，实验可重复性高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及火灾安全
，特别涉及一种LNG泄漏扩散和池火燃烧模拟实验平台及其实验方法。
技术介绍
作为石油化工行业以及能源 领域重要的原材料和产品，LNG (液化天然气)在工业和民用中得到了广泛应用，大规模LNG的安全储运格外重要。由于管道或阀门故障以及LNG槽车交通意外等安全事故，LNG在储运过程中可能出现泄漏。LNG—旦泄漏往往会迅速气化形成可燃气云，在点火源的作用下可能发生闪燃或爆燃现象；当LNG泄漏喷射到地面或水面时，在瞬时低温的作用下，大量LNG会在一定范围内形成低温液池，如果有引火源和辐射热的作用则可形成池火或由池火同时引发大规模蒸气云爆炸事故。目前有关LNG安全事故研究主要集中在大规模尺度LNG水面或水下泄漏扩散、火灾爆炸的风险以及灾害后果、损害范围分析等方面。而通过实验室小尺度模拟实验对LNG泄漏流动及其相变过程、LNG扩散、浓度迁移规律以及LNG低温池火燃烧与快速蒸发、燃爆事故演化的动力学过程等内容目前还缺乏相关深入的研究报道。因此构建一个可以模拟LNG泄漏、燃烧的小尺度实验平台显得尤为重要，利用该平台可以开展LNG在不同物质表面泄漏扩散、浓度迁移、池火燃烧、爆燃转捩等多方面的研究，为LNG泄漏、火灾、爆炸预防技术提供新的技术方案和理论基础，为预防和控制LNG爆炸灾害提供理论依据和实验数据。
技术实现思路
本专利技术旨在针对上述现有研究手段的不足，开展小尺度的LNG安全性能实验研究，弥补现有研究手段的不足和空白，特别研制一种功能齐全，安全可控且可重复实验的LNG泄漏扩散和池火燃烧模拟实验平台，并针对平台提出实验方法。该平台能实现LNG安全导出、点火控制及形成池火等过程，并可自动采集实验数据，记录实验图像，还可根据实验目的更换托盘表面的材料垫层、调整托盘角度，进一步开展LNG在不同物质表面(混凝土、金属或干沙)的蔓延和气化过程以及LNG池火形成和池火过程火焰阵面精细结构等方面的研究。LNG泄漏扩散和池火燃烧模拟实验平台主要包括三个系统，其中实验系统用以实现模拟实验平台中物质储存、输送以及安全保证；测试系统用以实现包括温度、浓度、扩散图像，燃烧阵面等的图像记录和数据采集工作；控制系统用以监视状态参数控制实验的进行和保障安全。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案是一种LNG泄漏扩散和池火燃烧模拟实验平台，其特征在于包括实验系统、测试系统以及控制系统三部分，所述的实验系统包括LNG储罐、绝热管道、实验装置及防爆隔离墙；所述的测试系统包括电子天平、点火系统、摄像机、甲烷浓度检测仪、数据采集器及热电偶树；所述的控制系统包括PLC控制系统、各类显示仪表及各类控制阀门，且各类显示仪表及各类控制阀门分别连接在所述的LNG储罐及绝热管道上；LNG储罐置于防爆隔离墙的一侧，实验装置、电子天平、点火系统、摄像机、甲烷浓度检测仪、数据采集器及热电偶树置于防爆隔离墙的另一侧，LNG储罐通过绝热管道穿过防爆隔离墙与实验装置连接；所述的电子天平位于实验装置的底部，且与PLC控制系统连接，PLC控制系统还分别与点火系统、摄像机、甲烷浓度检测仪及数据采集器连接，数据采集器与热电偶树连接。本专利技术所述的LNG泄漏扩散和池火燃烧模拟实验平台的LNG泄漏扩散模拟实验方法，其特征在于包括如下步骤 步骤一实验准备 (一).环境参数记录记录实验条件下的环境温度、空气湿度、大气压力、风速、风向及大气稳定程度环境参数； (二).安全检测检测储罐有无破损及结霜现象，检查管路有无明显的破损，检测消防设备是否齐全，泡沫灭火器是否能正常工作，消防设备能否正常运行； (三).储罐状态监测通过第一压力表、第一温度计、第一液位计检测LNG储罐中储存的LNG状态，并将检测信息反馈到PLC控制系统上； 步骤二 LNG导出 (-).通过自增压系统增加储罐内的压力作为LNG输出动力，待第一压力表示数达到O.6Mpa时停止增压，增压过程的压力实时显示在PLC控制系统上，设定LNG储罐上第二放空阀的控制压力，超压时，自动打开第二放空阀，卸掉部分气体降低压力，使第一压力表示数稳定在一定范围； (二).管道预冷向绝热管道导入少量的LNG，使LNG在绝热管道中气化吸收热量，通过设置在绝热管道中的温度计监控温度，直至绝热管道温度接近储罐中LNG的温度为止； (三).导出LNG:严格监测绝热管道内LNG的压力和温度，设定放空阀组和第一放空阀压力值，在绝热管道超压时，自动排空泄压，通过减压阀和放空阀组及第一放空阀的配合，平稳输出LNG ； 步骤三进行LNG泄漏扩散模拟实验 (一).开启测试系统，记录图像和各检测点的参数，LNG沿绝热管道流入托盘，记录图像和实验数据； (二)·一次实验结束后，排出废液收集盘中残余LNG，实验场地通风至恢复实验前状态，更换托盘表面的材料垫层或者调整托盘角度后，重复步骤二和步骤三，反复实验； (三).实验全部结束后，关闭测试系统，排出废液收集盘中残余LNG，实验场地通风，放空绝热管道中LNG。本专利技术所述的LNG泄漏扩散和池火燃烧模拟实验平台的LNG池火燃烧模拟实验方法，其特征在于包括如下步骤 步骤一实验准备 (一).环境参数记录记录实验条件下的环境温度、空气湿度、大气压力、风速、风向及大气稳定程度环境参数； (二).安全检测检测储罐有无破损及结霜现象，检查管路有无明显的破损，检测消防设备是否齐全，泡沫灭火器是否能正常工作，消防设备能否正常运行； (三).储罐状态监测通过第一压力表、第一温度计及第一液位计检测储罐中储存的LNG状态，并将检测信息反馈到PLC控制系统上； 步骤二 LNG导出 (-).通过自增压系统增加储罐内的压力作为LNG输出动力，待第一压力表示数达到O.6Mpa时停止增压，增压过程的压力实时显示在PLC控制系统上，设定储罐第二放空阀的控制压力，超压时，自动打开第二放空阀，卸掉部分气体降低压力，使第一压力表示数稳定在一定范围； (二).管道预冷向绝热管道导入少量的LNG，使LNG在绝热管道中气化吸收热量，通过设置在绝热管道中的温度计监控温度，直至绝热管道温度接近储罐中LNG的温度为止； (三).导出LNG:严格监测绝热管道内LNG的压力和温度，设定放空阀组和第一放空阀 压力值，在绝热管道超压时，自动排空泄压，通过减压阀和放空阀组及第一放空阀的配合，平稳输出LNG ； 步骤三进行LNG池火燃烧模拟实验 (一).开启测试系统，记录图像和各检测点的参数，LNG沿绝热管道流入托盘，记录图像和实验数据； (二).点火器和甲烷浓度检测仪联动寻找点火点，并在LNG流入托盘完毕后快速点火形成池火，同时将导入LNG的绝热管道放空一部分LNG，避免池火燃烧产生的辐射热使管道中的LNG气化产生过高的压力，记录图像和实验数据； (三).实验结束后，关闭测试系统，实验场地通风，放空绝热管道中LNG。LNG的储存和导出LNG储存在绝热低温储罐中，显示仪表实时监控储罐内各状态参数；LNG导出过程中采用安装在储罐上的自增压系统和管路上的减压阀、放空阀组及第一放空阀，控制压力通过绝热管道导出。导液过程中为保障压力稳定，绝热管道通过放空阀组和第一放空阀连接放空管路将气化的LNG及时排出。LNG泄漏扩散实验本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种LNG泄漏扩散和池火燃烧模拟实验平台，其特征在于：包括实验系统、测试系统以及控制系统三部分，所述的实验系统包括LNG储罐（32）、绝热管道（7）、实验装置（18）及防爆隔离墙（26）；所述的测试系统包括电子天平（19）、点火系统（21）、摄像机（22）、甲烷浓度检测仪（23）、数据采集器（24）及热电偶树（25）；所述的控制系统包括PLC控制系统（16）、各类显示仪表及各类控制阀门，且各类显示仪表及各类控制阀门分别连接在所述的LNG储罐（32）及绝热管道（7）上；LNG储罐（32）置于防爆隔离墙（26）的一侧，实验装置（18）、电子天平（19）、点火系统（21）、摄像机（22）、甲烷浓度检测仪（23）、数据采集器（24）及热电偶树（25）置于防爆隔离墙（26）的另一侧，LNG储罐（32）通过绝热管道（7）穿过防爆隔离墙（26）与实验装置（18）连接；所述的电子天平（19）位于实验装置（18）的底部，且与PLC控制系统（16）连接，PLC控制系统（16）还分别与点火系统（21）、摄像机（22）、甲烷浓度检测仪（23）及数据采集器（24）连接，数据采集器（24）与热电偶树（25）连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘晅亚，纪超，许晓元，赵力增，王颖，郭歌，于年灏，
申请(专利权)人：公安部天津消防研究所，
类型：发明
国别省市：
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