基于两相流驱动的正压泡沫灭火系统以及泡沫生成方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于两相流驱动的正压泡沫灭火系统以及泡沫生成方法，主要解决现有正压泡沫灭火系统设备复杂、可靠性低、供气量有限、驱动介质和泡沫混合液混合不均匀的问题。该系统中，液态储罐分别与第一气化器、第二气化器和液态管路连接；第一气化器的出口介质用于驱动气动水泵转动，驱动工作后的介质进入第二泡沫发生室，气动水泵的进口与水箱连接，出口与泡沫比例容器的进口连接；第二气化器的出口和液态管路的出口并联后产生气液平衡两相流，气液平衡两相流进入第一泡沫发生室的进口；泡沫原液储罐与泡沫比例容器连接；泡沫比例容器与第一泡沫发生室连接；第一泡沫发生室与第二泡沫发生室连接，第二泡沫发生室连接喷射装置。

Two phase flow driven positive pressure foam extinguishing system and foam generation method

【技术实现步骤摘要】
基于两相流驱动的正压泡沫灭火系统以及泡沫生成方法
本专利技术涉及消防工程泡沫灭火系统，具体涉及一种基于两相流驱动的正压泡沫灭火系统以及泡沫生成方法，该系统和方法用于扑灭可燃液体或固体火灾。
技术介绍
随着中国国民经济的发展，大型油品储罐的数量和规模也不断增多、增大，部分区域的原油总库容达上千万立方米。自上世纪80年代起，全球已累计发生600多起储罐事故，大连原油储罐区“7.16”火灾等多起事故说明，油品储罐一旦发生火灾，损失将十分惨重，近乎灾难。特高压变电站是近年来中国建设的最高电压等级变电站，其具有容量大、输送能力强等优点，在电网中具有重要地位。但是特高压变电站主要特点为变压器储油量大、火灾危险性大。特高压变电站的主变压器单相器油量通常在170t以上，一旦发生火灾事故，会对电网的安稳运行造成破坏，影响正常社会经济秩序，因此迫切需要提升特高压变电站消防水平。泡沫是扑灭控制B类(原油、柴油、变压器油等液体)火灾最有效的手段，如大连“7.16”储罐区火灾事故消耗泡沫液高达1000吨以上。由于传统负压式泡沫灭火系统泡沫稳定性差、损耗率高，正压泡沫灭火技术成为发展的趋势。正压泡沫灭火技术目前多采用压缩空气作为驱动发泡气体，但空气中的氧气存在助燃作用，而采用惰性气体驱动产生泡沫，能够进一步提升正压灭火技术的灭火效率。目前国内外正压泡沫灭火系统中有三种气源供给方式，一种是空压机供给，其需要电力或柴油发动机、汽油发动机等外界动力源驱动空压机工作，产生连续高压气体；第二种是压缩气瓶供给，压缩气瓶属于高压容积，储存压力多在10MPa以上；第三种是采用液化介质供给，具有储存压力低、供给量大的特点；在以上三种方式中，采用空压机作为气源供给需要电力或其他外界动力源驱动，导致系统设备复杂、可靠性低，不适合无外界电源或外界电源易被破坏的场景，而低功耗无人值守的消防系统是未来的发展方向。采用压缩气瓶供给的方式受限于压缩气体气瓶的容积，提供气量有限，不能及时连续提供大量的压缩气体，无法满足大型火灾现场扑救中对大流量泡沫的需求。采用液化介质作为供给气源研究的较少，且采用液化介质直接驱动产生正压泡沫，存在泡沫发生室内驱动介质和泡沫混合液混合不均匀现象，易导致局部温降过低，发生冰冻堵管现象。
技术实现思路
本专利技术的目的一是解决现有正压泡沫灭火系统采用空压机作为气源供给的方式需要电力或其他外界动力源驱动，导致设备复杂、可靠性低的问题；二是解决现有正压泡沫灭火系统采用压缩气瓶供给方式存在供气量有限，不能及时连续提供大量压缩气体的问题；三是解决现有正压泡沫灭火系统采用液化介质供给方式存在驱动介质和泡沫混合液混合不均匀、易导致局部温降过低，发生冰冻堵管现象的问题，提供一种基于两相流驱动的正压泡沫灭火系统以及泡沫生成方法。本专利技术的技术解决方案如下：一种基于两相流驱动的正压泡沫灭火系统，包括液态储罐、第一气化器、第二气化器、气动水泵、泡沫原液储罐、泡沫比例容器、第一泡沫发生室和第二泡沫发生室；所述液态储罐的出口分别与第一气化器、第二气化器和液态管路的进口连接，并且液态储罐出口与第二气化器进口之间的管路上设置有调压阀；所述第一气化器的出口介质用于驱动气动水泵转动，驱动工作后的介质进入第二泡沫发生室，所述气动水泵的进口与水箱连接，出口与泡沫比例容器的进口连接；所述第二气化器的出口和液态管路的出口并联后产生气液平衡两相流，气液平衡两相流进入第一泡沫发生室的进口，且第二气化器的出口介质用于驱动泡沫原液储罐产生泡沫；所述泡沫原液储罐的出口与泡沫比例容器的进口连接，将水与泡沫原液混合得到泡沫混合液；所述泡沫比例容器的出口与第一泡沫发生室的进口连接；所述第一泡沫发生室的出口与第二泡沫发生室的进口连接，第二泡沫发生室的出口连接喷射装置。进一步地，所述第一泡沫发生室包括壳体、混合液进口管和多组平衡流进口管；所述混合液进口管插入壳体的端面，其一端伸入壳体腔体内；多组平衡流进口管插入壳体的端面，其一端也伸入壳体腔体内，并且多组平衡流进口管均匀设置在以混合液进口管为中心的圆周上。进一步地，伸入壳体腔体内的混合液进口管的端部封闭，且其管壁上设置有多个泡沫通孔，多个泡沫通孔沿周向设置，轴向排布；伸入壳体腔体内的平衡流进口管的端面为斜面，所述斜面上设置有多个斜角通孔，通过多个斜角通孔的介质在壳体轴向中心线汇合。进一步地，所述第二气化器的出口与第一泡沫发生室的进口管路上还设置有气液旋转混合器、所述气液旋转混合器包括外筒体和多个旋转叶片，所述多个旋转叶片设置在外筒体内。进一步地，所述第二泡沫发生室包括同轴设置的外套体和内套体，所述外套体的筒壁上设置有气态介质进入的气态进口，所述内套体筒壁上设置有多个混合孔。进一步地，所述第一泡沫发生室和第二泡沫发生室之间还设置有导流板。进一步地，所述液态储罐上还连接有制冷压缩机，用于对液储罐内的介质进行增压和制冷，所述液态储罐的罐体上设置有安全阀和压力传感器。进一步地，所述第二泡沫发生室的出口设置有喷射装置，所述喷射装置为泡沫枪和泡沫喷头。进一步地，所述液态储罐和第一气化器之间的管路上设置有控制阀和液体流量计；所述液态储罐出口与第二气化器进口之间的管路上还设置有控制阀和气体流量计；所述第一气化器和气动水泵之间设置有压力传感器和液体流量计；所述气动水泵的出口和第二泡沫发生室之间设置有液体流量计、控制阀和单向阀；所述气动水泵的出口与泡沫比例容器之间的管路上设置有压力传感器、控制阀和单向阀；所述液态管路上设置有压力传感器、温度传感器和液体流量计；所述第二气化器和第一泡沫发生室之间的管路上设置有压力传感器、温度传感器、单向阀和控制阀；所述第二气化器和泡沫原液储罐之间的管路上还设置有气体流量计和调压阀；所述泡沫原液储罐的出口与泡沫比例容器之间的管路上设置有控制阀、液体流量计、单向阀和压力传感器；所述泡沫比例容器与第一泡沫发生室之间的管路上设置有干湿调节阀、液体流量计。同时，本专利技术还提供一种基于两相流驱动的的正压泡沫灭火系统的泡沫生成方法，包括以下步骤：1)将液态介质转化为气液平衡两相流；2)将水与泡沫原液混合得到泡沫混合液；3)步骤1)得到气液平衡两相流和步骤2)得到的泡沫混合液混合得到泡沫两相流；4)将步骤3)得到的泡沫两相流与气态介质进行混合，得到灭火泡沫。本专利技术与现有技术相比，有益效果是：1.本专利技术系统的气液两相平衡流和泡沫混合液的气液混合采取两次混合，第一次在第一泡沫发生室以旋转切向射流的方式强化混合，产生大小不均匀的气源泡沫两相流；第二次在第二泡沫发生室以多孔横向射流混合方式强化混合，产生稳定性能更好的气源泡沫两相流。通过气液两相平衡流与泡沫混合液混合的方式产生泡沫，产生的泡沫大小更均匀，具有泡沫里不含助燃成分、喷射距离远等特点，稳定性能更好的气源泡沫两相流可经过40m以内的管道输送到喷射装置喷到火源。2.本专利技术系统以液态介质作为气源，引入第二气化器，使气源在进入第一泡沫发生室之前部分气化，经过第二气化器后气源状态为气液平衡两相流，通过液体流量计和调压阀控制气源的气化率，气源以两相流的状态进入第一泡沫发生室，一方面提高气源喷入泡沫发生室的动量，强化气源与泡沫混合液的混合，避免局部过冷，发生冰冻现象，影响泡沫生成的质量和发生堵管；另一方面，气源部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于两相流驱动的正压泡沫灭火系统，其特征在于：包括液态储罐(1)、第一气化器(9)、第二气化器(10)、气动水泵(18)、泡沫原液储罐(14)、泡沫比例容器(15)、第一泡沫发生室(19)和第二泡沫发生室(21)；所述液态储罐(1)的出口分别与第一气化器(9)、第二气化器(10)和液态管路(24)的进口连接，并且液态储罐(1)出口与第二气化器(10)进口之间的管路上设置有调压阀(8)；所述第一气化器(9)的出口介质用于驱动气动水泵(18)转动，驱动工作后的介质进入第二泡沫发生室(21)，所述气动水泵(18)的进口与水箱(17)连接，出口与泡沫比例容器(15)的进口连接；所述第二气化器(10)的出口和液态管路(24)的出口并联后产生气液平衡两相流，气液平衡两相流进入第一泡沫发生室(19)的进口，且第二气化器(10)的出口介质用于驱动泡沫原液储罐(14)产生泡沫；所述泡沫原液储罐(14)的出口与泡沫比例容器(15)的进口连接，将水与泡沫原液混合得到泡沫混合液；所述泡沫比例容器(15)的出口与第一泡沫发生室(19)的进口连接；所述第一泡沫发生室(19)的出口与第二泡沫发生室(21)的进口连接，第二泡沫发生室(21)的出口连接喷射装置(22)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于两相流驱动的正压泡沫灭火系统，其特征在于：包括液态储罐(1)、第一气化器(9)、第二气化器(10)、气动水泵(18)、泡沫原液储罐(14)、泡沫比例容器(15)、第一泡沫发生室(19)和第二泡沫发生室(21)；所述液态储罐(1)的出口分别与第一气化器(9)、第二气化器(10)和液态管路(24)的进口连接，并且液态储罐(1)出口与第二气化器(10)进口之间的管路上设置有调压阀(8)；所述第一气化器(9)的出口介质用于驱动气动水泵(18)转动，驱动工作后的介质进入第二泡沫发生室(21)，所述气动水泵(18)的进口与水箱(17)连接，出口与泡沫比例容器(15)的进口连接；所述第二气化器(10)的出口和液态管路(24)的出口并联后产生气液平衡两相流，气液平衡两相流进入第一泡沫发生室(19)的进口，且第二气化器(10)的出口介质用于驱动泡沫原液储罐(14)产生泡沫；所述泡沫原液储罐(14)的出口与泡沫比例容器(15)的进口连接，将水与泡沫原液混合得到泡沫混合液；所述泡沫比例容器(15)的出口与第一泡沫发生室(19)的进口连接；所述第一泡沫发生室(19)的出口与第二泡沫发生室(21)的进口连接，第二泡沫发生室(21)的出口连接喷射装置(22)。2.根据权利要求1所述的基于两相流驱动的正压泡沫灭火系统，其特征在于：所述第一泡沫发生室(19)包括壳体(91)、混合液进口管(92)和多组平衡流进口管(93)；所述混合液进口管(92)插入壳体(91)的端面，其一端伸入壳体(91)腔体内；多组平衡流进口管(93)插入壳体(91)的端面，其一端也伸入壳体(91)腔体内，并且多组平衡流进口管(93)均匀设置在以混合液进口管(92)为中心的圆周上。3.根据权利要求2所述的基于两相流驱动的正压泡沫灭火系统，其特征在于：伸入壳体(91)腔体内的混合液进口管(92)的端部封闭，且其管壁上设置有多个泡沫通孔(94)，多个泡沫通孔(94)沿周向设置，轴向排布；伸入壳体(91)腔体内的平衡流进口管(93)的端面为斜面，所述斜面上设置有多个斜角通孔(95)，通过多个斜角通孔(95)的介质在壳体(91)轴向中心线汇合。4.根据权利要求1或2或3所述的基于两相流驱动的正压泡沫灭火系统，其特征在于：所述第二气化器(10)的出口与第一泡沫发生室(19)的进口管路上还设置有气液旋转混合器(12)，所述气液旋转混合器(12)包括外筒体和多个旋转叶片，所述多个旋转叶片设置在外筒体内。5.根据权利要求4所述的基于两相流驱动的正压泡沫灭火系统，其特征在于：所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长春，邓天刁，黄林远，邓军，罗振敏，程方明，白磊，
申请(专利权)人：西安科技大学，西安捷锐消防科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61