ISO 15029-2 耐火液体喷雾点火性能的测定 - 第2部分：喷雾试验 - 稳定火焰热释放法

国际标准化组织 (ISO) 发布的 ISO 15029-2 标准“石油及相关产品——耐火液体喷雾点火性能的测定——第 2 部分：喷雾试验——稳定火焰放热法”描述了一种比较耐火液体加压喷雾火灾危险性的方法。该方法使用二维丙烷火焰点燃并稳定空气雾化液体的燃烧。通过测量放热速率、火焰长度和烟密度，可以定量了解液体的燃烧行为。

就本标准而言，适用以下术语和定义：

• 稳定喷雾火焰：这是能量释放率、火焰长度和其他燃烧特性随时间保持不变的点，从而可以计算出合理的平均时间值。
• 火焰长度：从燃气燃烧器的垂直中心线到可见火焰到达的最远输出点的距离（以毫米为单位）。
• 火焰长度指数：火焰长度（修正到最接近的整数）和丙烷流量的函数。
• 可燃性系数：在给定丙烷流量下释放热量的函数，修正为最接近的整数。
• 烟气密度：烟道内烟气不透明度的函数，在引入测试流体之前和之后进行测量。

试验所用试剂和材料为：

• 高纯度丙烷（最低纯度98%）
• 氮气，无氧，商业级。
• 压缩空气。
• 水质符合 ISO 3696 标准 3 级要求。
• 实验室级单乙二醇（纯度98%）
• 与被测液体相容的实验室级溶剂。

原理上，预处理后的测试流体流经双流体雾化器进入测试腔。压缩空气以可控速率供应至喷嘴，产生雾化喷雾，该喷雾暴露于测试过程中始终存在的燃气燃烧器的特定火焰上。燃气火焰恒定的热输入速率可使喷雾火焰保持稳定，从而确保能量释放速率、火焰长度和烟雾产生量等燃烧特性随时间推移保持足够稳定，进而可以测量时间平均值。

在燃烧室的入口和出口处分别测量温度，燃烧器先在无测试流体的情况下运行，然后再在有测试流体的情况下运行。可以测量火焰长度和排气烟雾不透明度。根据这些测量结果，计算火焰长度指数、可燃性因子和烟雾密度等函数。基于这些测量结果和计算得到的性能指标，提出了一种耐火液体性能排序系统。

ISO 15029-1采用空心锥形喷雾法评估耐火流体，该方法模拟细微泄漏和雾化过程；而ISO 15029-2则针对一种不同的、通常更具挑战性的实际应用场景：采用相对喷射的实心流体喷嘴进行稳定火焰测试。该标准旨在解答以下问题：当一股高压流体射流冲击现有火焰时，火焰是会继续燃烧还是会加剧？ISO 15029-2被广泛认为是一种更为严格和保守的耐火测试方法，常被矿业管理部门、钢铁厂、压铸企业和海上平台等机构采用。

在实际的工业事故中，液压泄漏并非总是产生细雾。高压破裂通常会形成连贯的高速射流（固体流），这些射流可直接冲击高温表面、焊接火焰或歧管火源。通过空心锥形喷雾试验（ISO 15029-1 标准）的流体，在以射流形式注入大型稳定火焰时，能够助燃。因此，ISO 15029-2 标准应运而生，旨在精确模拟这种最坏情况。该试验通常被称为稳定火焰试验或逆射流试验，因为流体射流是水平喷射到大型湍流丙烷燃烧器火焰中的。

测试需要以下设备：

• 高压泵，能够提供 7,0 MPa +/- 0,2 MPa (70 bar) 的压力。
• 1,2 毫米孔径固体流喷嘴（产生紧密且稳定的射流）。
• 一个大型矩形丙烷燃烧器（尺寸约为 170 毫米 x 70 毫米），产生湍流火焰，热输出约为 25-30 千瓦。
• 高速视频和温度测量设备。
• 配备自动灭火系统的防爆试验箱。

一般来说，测试方法包括以下步骤：

• 燃烧器点燃并稳定运行至少 5 分钟，以获得稳定的火焰特性。
• 将测试流体加压至精确的 7,0 MPa，并从 1 米的距离水平喷射到燃烧器火焰的中心。
• 喷雾持续60秒（或直至发生燃烧）。
• 水泵停止后，继续观察 30 秒。

简而言之，ISO 15029-2 标准是针对严苛工业环境的耐火测试标准。当规范要求达到 ISO 15029-2 A 类时，意味着即使将高压射流直接注入熊熊烈焰，该液体也不会助燃。对于采矿、钢铁和热金属加工行业的安全工程师而言，数据表中的一行数据可能决定着事故的成败。ISO 15029-2 标准至今仍是最受认可的安全保障措施之一。

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