1.本发明属于防爆技术领域领域，涉及一种细水雾抑制受限变容空间燃气爆炸的精准喷洒方法。


背景技术：

2.目前应用细水雾进行灭火的技术已经较为成熟，也有很多研究成果应用于燃气爆炸抑制，但是效果都不甚理想，要么是爆炸瞬间不考虑时间，只考虑流量、压力等因素进行抑爆效果考察、要么是研究发生爆炸前在爆炸空间内喷洒水雾情形下进行抑爆效果考察。而这些都存在极大的抑爆失效或者不切实际的情况。
3.现有技术中，多数采用爆炸后喷洒系数无或爆炸发生前预喷进行燃气爆炸抑制，在爆炸后喷洒细水雾，明显属于滞后喷洒，爆炸冲击波和火焰波已经经过，此时再喷洒细水雾主要是利用细水雾的吸热降温作用，对已经爆炸过的区域进行降温处理，无法阻挡爆炸高速火焰的向前传播，会存在明显的抑爆失效现象。而在爆炸发生前预喷，此种方法是在爆炸发生前进行水雾喷洒，和实际情况符合。爆炸发生有随机和偶然性，实际情形下不可能所有的细水雾喷头都一直间细水雾喷洒。且提前喷洒，会对燃气浓度、密度梯度等造成影响。总之，不符合实际情况，除非能够精准预测哪里会发生燃气爆炸，然而关于燃气爆炸预测技术目前尚不成熟，故提前喷洒方法不合适。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种细水雾抑制受限变容空间燃气爆炸的精准喷洒方法，对燃气爆炸进行瞬间识别，并依据燃气爆炸期间爆炸火焰的不同发育阶段，进行细水雾精准喷洒，充分发挥细水雾的抑爆机理、避免细水雾促爆现象，从而达到提升细水雾抑爆效果的目的。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种细水雾抑制受限变容空间燃气爆炸的精准喷洒方法，提供火焰发育阶段确定模块、火焰探测安装模块、细水雾喷洒装置及激发模块；所述火焰发育阶段确定模块用于确定该场景下，燃气爆炸后的火焰发生、发展、发育的时间、位置关系，从时间、空间上确定火焰发育过程，并对该场景下的空间内爆炸火焰发育阶段进行划分；所述火焰探测安装模块用于检测火焰位置，确保火焰被探测到至传播至细水雾喷洒装置及激发模块的时间可控；所述细水雾喷洒装置及激发模块用于在特定火焰区域激发并喷洒细水雾。
7.可选的，所述火焰发育阶段包括球形、指型、郁金香型。
8.可选的，所述火焰发育阶段确定模块采用模拟实验或数值模拟的方式确定爆炸火焰发育阶段。
9.可选的，所述火焰探测安装模块移动布置，以确保其与爆炸起始点的相对位置。
10.可选的，所述火焰区域以细水雾喷洒装置及激发模块的喷雾区域位置为限，包括球形火焰时期、指型火焰未到达喷雾区域位置时期、指型火焰处于喷雾区域单侧位置时期、
指型火焰处于整体喷雾区域位置时期以及郁金香型火焰已通喷雾区域位置时期。
11.可选的，在指型火焰处于整体喷雾区域位置时期时细水雾喷洒装置及激发模块激发并喷洒细水雾。
12.可选的，细水雾喷洒装置及激发模块移动布置。
13.可选的，触发细水雾喷洒装置及激发模块的总时间等于火焰在火焰探测安装模块及触发细水雾喷洒装置及激发模块之间的传播时间。
14.可选的，爆炸起始点与细水雾喷洒装置及激发模块之间的距离为l1、整体空间距离为l3、火焰探测安装模块与细水雾喷洒装置及激发模块之间的距离为l2，通过实验确定l1、l2、l3的比例关系并保持恒定。
15.本发明的有益效果在于：
16.本技术着重考察喷洒时间(ms级别)对燃气爆炸抑爆效果的影响，并发现了重要结论，提出了针对性的细水雾喷洒要点和方法。本发明主要为了解决在受限变容空间内，发生燃气爆炸后，利用细水雾进行喷洒时效果较差的问题。通过本发明，可以精准识别燃气爆炸火焰发育阶段，并进行精准阶段划分，找出其中抑爆效果最佳的阶段进行细水雾喷洒，达到利用细水雾进行高效燃气抑爆的目的。
17.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
18.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
19.图1为细水雾喷洒装置及激发模块及火焰探测安装模块的安装位置；
20.图2为细水雾喷洒工况示意图；
21.图2(1)为无细水雾条件下，甲烷在变容空间中的爆炸实验示意图，该组实验作为基础对照实验(c1)；
22.图2(2)为喷雾作用于球形火焰时期的爆炸实验示意图(c2)；
23.图2(3)为喷雾作用于指形火焰前锋未到达喷雾区域时的爆炸实验示意图(c3)；
24.图2(4)为喷雾作用于指形火焰前锋处于喷雾区域左下方时的爆炸实验示意图(c4)；
25.图2(5)为喷雾作用于指形火焰前锋处于喷雾区右下方时的爆炸实验示意图(c5)；
26.图2(6)为喷雾作用于火焰前锋由指形变为郁金香阶段，且火焰锋已通过喷雾区时的爆炸实验示意图(c6)；
27.图3为本发明的设计流程图；
28.图4为各工况下火焰传播示意图；
29.图4(1)为c2工况下火焰传播示意图；
30.图4(2)为c3工况下火焰传播示意图；
31.图4(3)为c4工况下火焰传播示意图；
32.图4(4)为c5工况下火焰传播示意图；
33.图4(5)为c6工况下火焰传播示意图；
34.图5为火焰传播速度示意图；
35.图5(1)为c1、c2、c3、c4工况下火焰传播速度示意图；
36.图5(2)为c1、c5、c6工况下火焰传播速度示意图；
37.图6为c1、c2、c3、c4工况下爆炸前后端压力变化曲线；
38.图6(1)为c1、c2、c3、c4工况下爆炸前端压力变化曲线；
39.图6(2)为c1、c2、c3、c4工况下爆炸后端压力变化曲线；
40.图7为c1、c5、c6工况下爆炸前后端压力变化曲线；
41.图7(1)为c1、c5、c6工况下爆炸前端压力变化曲线；；
42.图7(2)为c1、c5、c6工况下爆炸后端压力变化曲线。
43.附图标记：爆炸源1、火焰探测安装模块2、细水雾喷洒装置及激发模块3、滑轨4。
具体实施方式
44.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
45.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
46.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
47.请参阅图1～图7，为一种细水雾抑制受限变容空间燃气爆炸的精准喷洒方法，本发明主要包括火焰发育阶段确定模块、火焰探测安装模块2、细水雾喷洒装置及激发模块3。
48.火焰发育阶段确定模块。主要基于受限空间形状和尺寸，通过模拟实验、或者数值模拟等手段，预先研究确定出该场景下，燃气爆炸后的火焰发生、发展、发育的时间、位置关系。从时间(ms级别)、空间上确定出火焰从球形、指型、到郁金香型的全过程，并对该可变容受限空间内的爆炸火焰发育阶段进行精准划分。
49.火焰探测安装模块2。主要基于火焰发育阶段确定模块的研究成果。在对应可变容受限空间中进行火焰探测器的安装和调试，火焰探测器的位置(要求火焰探测器安装成可移动形式)和激发传递时间等要全部考虑在内，要求在爆炸发生的ms级别瞬间，能够几乎同
时通过火焰探测器探测出火焰的位置。并通过调试探测器的位置，测试出该工业现场中的火焰探测器能够保证火焰被探测到至传播至细水雾喷头附件的时间可以精准控制(要求精度控制在5
‑
10ms内)。
50.细水雾喷洒装置及激发模块3。通过本模块可以对细水雾进行精准控制和喷洒。要求在上一模块精准识别出爆炸火焰后，能够在速、精准激发细水雾(要求精度控制在5
‑
10ms内)，并保证细水雾喷洒在预先设定的c5(见后图实例中的c5工况)火焰区域。
51.本发明图1以某可变容受限空间为例，该变容受限空间上方设有滑轨4，火焰探测安装模块2及细水雾喷洒装置及激发模块3均设置在滑轨4上。其具体实验工况如图2所示，c1为无细水雾条件下，甲烷在变容空间中的爆炸实验，该组实验作为基础对照实验。c2
‑
c6是细水雾作用于火焰发育不同阶段的实验。c2：作用于球形火焰时期；c3：指形火焰前锋未到达喷雾区域时；c4：指形火焰前锋处于喷雾区域左下方时；c5：指形火焰前锋处于喷雾区右下方时；c6：火焰前锋由指形变为郁金香阶段，且火焰锋已通过喷雾区时。
52.在工程实际应用中，为了实现c5工况下的喷雾方式抑制甲烷爆炸，介绍了图1所示的安装方法。引入火焰传感器并将其安装在细水雾喷嘴的左侧。火焰传感器和细水雾喷嘴设置在滑轨上，可移动。火焰传感器检测到燃烧火焰后，向喷嘴发送燃烧信号，触发喷嘴喷射细水雾的总时间等于l2中火焰的传播时间。确保当火焰蔓延到喷嘴右下方时，细水雾开始工作。爆炸源与细水雾喷嘴的距离为l1，与滑动装置的距离为l3。通过实验或属中等方法确定出l1、l2、l3之间的比例关系，要求3者的比例关系一直固定。图3为整体实验装置的设计流程图。
53.其实验结果如图4
‑
图7所示，由图4可以看出，c5工况下的火焰结构、火焰长度等参数明显偏弱。由图5可以看出，c5工况下的火焰速度相对较小，和ci工况(无细水雾情况)很接近。c1
‑
c6工况下的火焰熄灭时间如下表所示。由表1可以看出，c5工况的火焰熄灭时间最短，仅为169.75ms，效果最好。由图6、7可以明显看出，c5工况下的爆炸压力，无论p1还是p2测点的压力，均是最小的，说明在该位置进行喷洒细水雾有明显的压力抑制作用。
54.表1火焰熄灭时间
[0055][0056]
综上所述，c5工况下既能有效降低压力、也能抑制火焰结构和发育、有效缩短火焰熄灭时间、且火焰传播速度相对较低。总体而言，本发明中所选定的c5工况下进行可变容受限空间细水雾燃气抑制爆炸的效果和方法是最佳的，且不会出现传统的细水雾促爆现象。有很好的现场推广价值。
[0057]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技
术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。