[发明专利]LNG泄漏扩散和池火燃烧模拟实验平台及其实验方法

说明书

技术领域

本发明涉及火灾安全技术领域，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。 

背景技术

   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一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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明所述的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

（一）.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0.6Mpa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；