一种利用液氮的泡沫产生方法及其应用和灭火方法技术

本发明专利技术公开了泡沫产生方法及其在灭火中的应用以及灭火方法。所述泡沫产生方法包括将液氮与发泡物质混合从而使发泡物质产生泡沫。本发明专利技术提供的泡沫产生方法，首次采用由液氮原位产生的气体与发泡物质混合的方式，由于液氮产生的气体体积与所述液氮的体积比值较高，从而可以大大降低储存液氮的容器的体积，小体积的储存设备即可代替庞大的空气压缩机或空气压缩机组。同时，本发明专利技术采用液氮参与泡沫发泡，在泡沫破裂后会释放出氮气，氮气在燃烧物质表面也能起到抑制燃烧的作用，有助于加速火灾的扑灭。

Foam production method using liquid nitrogen and its application and fire extinguishing method

The invention discloses a foam generation method and its application in fire extinguishing and extinguishing methods. The foam generation method includes mixing liquid nitrogen with foaming material so as to create foam for foaming material. The method of foam production provided by the invention adopts the way of mixing the gas generated from liquid nitrogen in situ with the foaming material for the first time. Because the volume ratio between the gas volume generated by liquid nitrogen and the liquid nitrogen is relatively high, the volume of the liquid nitrogen container can be greatly reduced, and the small volume storage device can replace the huge air pressure. Compressor or air compressor unit. At the same time, the invention uses liquid nitrogen to participate in foam foaming, and releases nitrogen after the bubble burst. Nitrogen can also inhibit the combustion on the surface of the burning material, and helps to quench the fire.

【技术实现步骤摘要】
一种利用液氮的泡沫产生方法及其应用和灭火方法
本专利技术涉及泡沫产生方法及其在灭火中的应用和灭火方法。
技术介绍
现有的压缩气体泡沫灭火主要采用高压气体与泡沫混合液混合产生泡沫的方式进行灭火。具体的泡沫灭火方式主要有稳压式压缩气体泡沫灭火及储气式泡沫灭火两种方式。其中，压缩气体泡沫灭火通常采用气体压缩机、高压气体管网或压缩气体钢瓶的方式进行供气，而气体压缩机及压缩气体钢瓶供气量有限，无法满足大流量、高压力、长时间供气的要求，而绝大多数场所没有高压气体管网。而若需实现大流量、高压力、长时间供气，则需设置多台压缩机或压缩气体钢瓶(如以一台流量150L/S的泡沫消防车为例，气体的供给流量至少是1050L/s，其供气需要由多台大型空压机供给)，其占用空间大，在油库罐区、装置区往往不具备布置的空间，不利于现场布置。另一种储气式泡沫灭火通常在灭火剂容器内存储压缩气体，在大流量喷射时，压缩气体将大量消耗，此时为保证灭火剂的高压喷射，则需及时向灭火剂容器内补充压缩气体，而在大流量喷射状态下，仅靠空压机及压缩气体钢瓶根本无法保证压缩气体的足量补充，导致无法有效实现高压喷射要求，随着喷射持续进行，容器内的压力显著降低，泡沫性能逐步变差，影响灭火效果。当进行重大火灾灭火时，则需要生产大流量高倍泡沫灭火，此时泡沫混合液流量提高，压缩气体的供气量也需随之增大，而现有的气体供给方式无法实现大流量高压压缩气体的供应，当前压缩气体泡沫消防车的最大泡沫混合液流量仅15～20L/s，目前主要应用于一般规模的火灾扑救，如建筑物火灾、地面小范围流淌火等，其无法在大型储罐火灾或大规模的地面流淌火灾中的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有高压气体供给技术存在的缺陷，提供一种新的产生泡沫的方法，该方法能够通过较小的设备而获得较大量的泡沫，而且将该方法用于灭火时，具有较高的灭火效率。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种泡沫产生方法，该方法包括将液氮与发泡物质混合。本专利技术第二方面提供了上述方法在多种场所灭火中的应用。本专利技术第三方面还提供了一种灭火方法，该方法使用上述泡沫产生方法产生泡沫，然后将所述泡沫输出进行灭火。本专利技术提供的泡沫产生方法，首次采用由液氮原位产生的气体与发泡物质混合的方式，由于液氮产生的气体体积与所述液氮的体积比值较高，从而可以大大降低储存液氮的容器的体积，小体积的储存设备即可代替庞大的空气压缩机或空气压缩机组。将本专利技术上述产生泡沫的方法用于灭火时，消防设备响应速度快，能够在短时间内迅速响应产生大量气体，能够取代传统的空压机、压缩气体钢瓶、高压气体管网等供气方式，并能够满足产生大流量高倍数泡沫所需大流量高压供气的需求，为压缩气体泡沫灭火系统及储气式泡沫灭火系统的大流量喷射提供足够的气量，实现了重大火灾灭火中的有效应用；而且由于供气时间长、无需外界动力、独立工作能力强，避免了在大流量喷射需求时需配备多台空压机、压缩气体钢瓶占用空间大的情况，其占用空间小、设置灵活，便于现场布置及灭火工作的开展。附图说明图1是根据本专利技术一种具体实施方式所用泡沫混合装置的结构示意图；图2为锥形结构的扰流器的结构示意图；图3为半球形结构的扰流器的结构示意图；图4为平台结构的扰流器的结构示意图。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术中，通过将液氮与发泡物质混合从而产生泡沫。也即，本专利技术通过采用液氮作为气体源来代替常规的压缩空气从而减小需要大流量泡沫时所需气体装置的体积。由于液氮能够迅速产生气体且产生的气体能够便利地与发泡物质混合产生气泡，且液氮的膨胀比通常为700左右，也即1体积的液氮通常可以提供约700体积的氮气，由液氮产生的气体的体积与液氮本身相比大大增加，而常规压缩空气的压缩比不超过20，由此可以在获得相同量的气体的情况下大大减少气体源的体积，因此可以直接使用液氮作为气体源与发泡物质混合来产生泡沫，而无需像现有技术那样先在发泡装置外把液氮气化，再将气化得到的氮气送入发泡装置内与发泡物质混合，由此大大降低了装置的体积，提高了装置的灵活性和拓宽了应用场所。本专利技术中，由液氮产生的气体的体积与液氮本身的体积的比值即膨胀比高达500以上，从而使用液氮作为气体源代替常规的压缩空气能够大大降低气体源的体积，从而减小混合装置的体积。而现有用于压缩气体泡沫系统的压缩空气的压缩比一般不到20。由于液氮在通常的室温环境下即气化为气体，因此无需额外操作即可获得气体。以扑救10万立方米储罐全面积火灾为例，来对比分析负压式泡沫(吸气式泡沫)、由液氮供气的压缩气体泡沫及由压缩机组供气的压缩气体泡沫的配置情况。(1)对于负压式泡沫灭火系统，基于国外的灭火案例以及《日本消防法》、API、LASTFIRE等国际权威标准规范与储罐火灾研究组织的推荐值，对于10万立方米储罐全面积火灾的扑救，其泡沫混合液的供给强度至少需9L/min.m2，泡沫混合液流量至少需45216L/min，灭火时间至少需60min，均以最小值计，泡沫混合液的消耗量是2712m3。(2)对于压缩机供气的压缩气体泡沫灭火系统，一般认为压缩气体泡沫灭火系统所需泡沫供给强度为负压式泡沫灭火系统的1/4，但由于10万立方米储罐全面积火灾的灭火面积较大，根据本专利技术的专利技术人的大尺度油盘灭火实验数据，其泡沫供给强度较合适的为5.4L/min.m2，泡沫混合液流量是27130L/min。以发泡倍数7为目标，其供气量应至少是190m3/min，加上损失量，供气量不低于200m3/min。按照目前的大型空压机组供气能力(20-28m3/min)，则需要配置7-10台大型空压机并联进行供气，每台空压机的占地面积约5-6m2，则空压机组的总占地面积是35-70m2。灭火时间为60min，泡沫混合液的消耗量是1627m3。其中所述大尺度油盘灭火实验是指在直径21m的油池内，将柴油点燃，形成全面积火灾，然后利用泡沫灭火装置向油盘内喷射泡沫，进行灭火测试。(3)对于液氮供气的压缩气体泡沫灭火系统，泡沫供给强度也为5.4L/min.m2，泡沫混合液流量是27130L/min。以发泡倍数7为目标，其供气量应至少是190m3/min，加上损失量，供气量不低于200m3/min。60min内供气量是12000m3，液氮气化后体积是710倍，所以所需液氮量是17m3。实际灭火时间为60min，泡沫混合液的消耗量是1627m3。一台液氮罐车的容积一般是25m3，占地面积约是10㎡。该液氮罐车满载液氮后，持续供给时间是88min。具体对比如下表1。表1从上述比较可以看出，采用本专利技术液氮供气方式可以大大减小供气设备所需的场地面积、降低供气难度，使得大面积灭火成为可能。尽管液氮在与发泡物质混合之前的输送过程中也会发生部分气化产生气体，但该部分气体量比较少，大部分气体是在与发泡物质接触过程中产生并立即与发泡物质混合进行发泡，而且该部分气体也可以参与发泡，因此仍然在本专利技术“即时”产生气体的范围内。根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泡沫产生方法，该方法包括将液氮与发泡物质混合产生泡沫。

【技术特征摘要】
2017.03.01 CN 2017101198600;2017.03.01 CN 201710111.一种泡沫产生方法，该方法包括将液氮与发泡物质混合产生泡沫。2.根据权利要求1所述的泡沫产生方法，其中，所述发泡物质为泡沫混合液，所述混合的方式包括将所述液氮直接与所述发泡物质各自以液体流形式接触或者将所述液氮进行部分或全部气化后与所述发泡物质各自以流体流形式接触。3.根据权利要求2所述的泡沫产生方法，其中，所述液氮气化后10分钟以内优选60秒以内更优选为20秒以内更进一步优选为10秒以内与发泡物质混合。4.根据权利要求2或3所述的泡沫产生方法，其中，液氮与泡沫混合液的流量满足下述关系：L＝mV/nf，其中，L是液氮的体积流量，m为设定的发泡倍数，取值在5-200范围内优选5-20范围内更优选6-8范围内，V是泡沫混合液的体积流量，n是液氮的体积膨胀比，f是管路损失，取值在1-1.4范围内。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的泡沫产生方法，其中，所述液氮和所述发泡物质通过混合装置混合，所述混合装置包括具有混合腔的泡沫产生器(1)，所述混合腔具有用于输入所述发泡物质的发泡物质入口(11)、用于输入所述液氮的液氮入口(12)以及用于输出泡沫的泡沫出口(13)；其中，在所述混合腔内，所述液氮与所述发泡物质混合气化并发泡，以从所述泡沫出口(13)输出用于灭火的泡沫；优选地，所述泡沫产生器(1)为筒状结构，所述筒状结构的一端设置有至少一个所述发泡物质入口(11)，所述筒状结构的另一端设置有至少一个所述泡沫出口(13)，所述液氮入口(12)的方向与所述发泡物质入口(11)的方向之间成0-90°角度设置。6.根据权利要求5所述的泡沫产生方法，其中，所述发泡物质入口(11)、所述液氮入口(12)和所述泡沫出口(13)各设置有一个；其中，所述筒状...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟小冬，郎需庆，牟善军，姜春明，厉建祥，王林，尚祖政，吴京峰，谈龙妹，于辉，陶彬，刘全桢，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：山东,37