泡沫产生方法和灭火方法及泡沫灭火设备技术

一种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。所述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，由于液氮自身气化产生的气体体积与所述液氮的体积比值较高，在产生大流量泡沫需要大流量供气时，可采用小体积的液氮储存设备代替体积庞大的高压气瓶、空气压缩机或空气压缩机组等供气设备，可大大降低供气设备的体积。同时，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 generation method, fire extinguishing method and foam extinguishing equipment

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】泡沫产生方法和灭火方法及泡沫灭火设备
本专利技术涉及泡沫产生方法及使用该方法产生的泡沫进行灭火的方法以及泡沫灭火设备。
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等方式进行供气，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20～30L/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。US5497833A公开了一种提高用于将水流引导至目标物上的喷嘴的性能的方法，包括：在距所述喷嘴的出口的足够上游的位置处，将有效量的液化气体以及泡沫产生组合物注入至流经所述喷嘴的水中，以允许所述液化气体在离开所述喷嘴之前实现所述液化气体基本上完全蒸发和凝固。该方法通过利用液化气体气化产生的推动力来提高水流的速度，提高喷射距离，从而提高灭火性能。并且该公开中明确与液态氮相比，二氧化碳的灭火性能增强。
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，该方法能够通过体积较小的供气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用于消防灭火的泡沫产生方法，该方法包括将液化介质和泡沫混合液进行混合并施加扰动，以增强液化介质和泡沫混合液之间的接触。本专利技术第二方面提供了一种用于消防灭火的泡沫产生方法，该方法包括将液化介质、水和泡沫原液进行混合并施加扰动，以增强液化介质和泡沫原液以及水之间的接触。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。本专利技术第四方面提供了一种泡沫灭火设备，该泡沫灭火设备包括泡沫产生单元和泡沫喷射单元，其特征在于，所述泡沫产生单元包括混合装置，所述混合装置具有混合腔和扰流部件，所述扰流部件设置在该混合腔内，所述混合腔设置有第一入口、第二入口和第一出口，所述泡沫产生单元通过所述第一出口与所述泡沫喷射单元连通。本专利技术第五方面提供了一种泡沫灭火设备，该泡沫灭火设备包括泡沫产生单元和泡沫喷射单元，其特征在于，所述泡沫产生单元包括泡沫混合液产生装置和混合装置，所述泡沫混合液产生装置包括混合器，所述混合装置具有混合腔和扰流部件，所述扰流部件设置在该混合腔内，所述混合腔设置有第一入口、第二入口和第一出口，所述泡沫混合液产生装置与混合装置的第一入口连通，以对混合装置提供泡沫混合液，所述混合腔的第一出口与所述泡沫喷射单元连通。本专利技术第六方面提供了一种泡沫灭火设备，该泡沫灭火设备包括泡沫产生单元和泡沫喷射单元，其特征在于，所述泡沫产生单元包括混合装置，所述混合装置具有混合腔和扰流部件，所述扰流部件设置在该混合腔内，所述混合腔具有第二入口、第三入口、第四入口以及第一出口，所述泡沫产生单元通过所述第一出口与所述泡沫喷射单元连通。本专利技术首次采用由液化介质原位产生的气体与发泡物质在扰流部件作用下充分混合从而使发泡物质发泡并进行灭火的方式，由于液化介质自身气化产生的气体体积与所述液化介质自身的体积比值较高，从而在提供大流量供气时，可由小体积的供气设备代替庞大的高压气瓶、空气压缩机或空气压缩机组等供气设备，大大降低了供气设备的体积。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，实现了该技术在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为扰流部件的结构示意图；图3是根据本专利技术一种实施方式的扰流部件的结构示意图；图4是根据本专利技术另一种实施方式的扰流部件的结构示意图；图5是根据本专利技术再一种实施方式的扰流部件的结构示意图；图6是根据本专利技术又一种实施方式的扰流部件的结构示意图；图7和图8分别为根据本专利技术一种实施方式的泡沫产生单元和消防灭火设备的结构示意图；图9和图10分别为根据本专利技术另一种实施方式的消防灭火设备和泡沫产生单元的结构示意图；图11和图12分别为根据本专利技术再一种具体实施方式的消防灭火设备和泡沫产生单元的结构示意图；图13-15为采用本专利技术的泡沫产生方法获得的泡沫的微观照片；图16-19为采用现有技术的泡沫产生方法获得的泡沫的微观照片。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。本专利技术提供的用于消防灭火的泡沫产生方法中，将液化介质和发泡物质(如原位或预先形成的泡沫混合液)进行充分混合产生泡沫。为了进行充分混合，在液化介质和发泡物质接触过程中或者接触后泡沫喷射前，对二者的混合物施加扰动，以增强液化介质和发泡物质之间的接触。本专利技术中，所述混合在扰流作用下进行。可以通过设置扰流部件来实施扰动，优选在混合装置内设置扰流部件。通过在所述混合装置内设置扰流部件来促进液化介质和发泡物质的充分接触和混合。扰流部件可理解为任何对流体的流动状态产生影响的结构或布置方式，如在器壁设凸起，改变混合腔的形状以改变泡沫流动方向等做法都可以称为扰流。所述扰流部件可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于消防灭火的泡沫产生方法，该方法包括将液化介质和泡沫混合液进行混合并施加扰动，以增强液化介质和泡沫混合液之间的接触。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170301 CN 201710116928X;20170301 CN 201710116929一种用于消防灭火的泡沫产生方法，该方法包括将液化介质和泡沫混合液进行混合并施加扰动，以增强液化介质和泡沫混合液之间的接触。


根据权利要求1所述的泡沫产生方法，其中，所述混合在混合装置中进行，所述施加扰动的方式包括设置扰流部件，优选在混合装置内设置扰流部件。


根据权利要求1或2所述的泡沫产生方法，其中，所述液化介质为液氮，液氮与泡沫混合液的流量满足下述关系：Q＝mV/nf，
其中，Q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。


根据权利要求1-3中任意一项所述的泡沫产生方法，其中，所述泡沫混合液通过将泡沫原液与水混合得到，所述泡沫原液与水的体积比为1-10：50-300，优选为3-7：80-160。


根据权利要求2-4中任意一项所述的泡沫产生方法，其中，所述混合装置(11)具有混合腔，所述扰流部件(112)设置在该混合腔(111)内，所述混合腔(111)具有第一入口(114)、第二入口(115)以及第一出口(116)，泡沫混合液和液化介质分别从所述第一入口(114)和第二入口(115)输入混合腔中并在混合腔(111)中混合后气化以发泡，所得泡沫从所述第一出口(116)输出用于灭火。


根据权利要求5所述的泡沫产生方法，其中，所述混合腔(111)为筒状结构，所述第一入口(114)和第二入口(115)位于所述筒状结构的一端，第一出口(116)位于所述筒状结构的另一端，所述第二入口(115)的方向与所述第一入口(114)的方向之间成0-90°优选30-60°角度。


根据权利要求5或6所述的泡沫产生方法，其中，所述筒状结构的直径D1与所述第一入口(114)的直径D2之间的关系为：D1/D2＝1.1-4优选D1/D2＝1.4-2；所述第一入口(114)的直径D2与所述第二入口(115)的直径D3之间的关系为：D2/D3＝4-10；所述筒状结构的直径D1与所述第一出口(116)的直径D4之间的关系为：D1/D4＝0.8-2优选D1/D4＝1.2-1.4。


根据权利要求5-7中任意一项所述的泡沫产生方法，其中，所述混合腔(111)内设置有至少一个间隔设置的多孔结构(113)；每个所述多孔结构(113)上设置有多个孔；所述多孔结构(113)的孔朝向所述第一入口(114)，且所述多孔结构(113)相对所述扰流部件(112)的顶部远离所述第一入口(114)。


根据权利要求2-8中任意一项所述的泡沫产生方法，其中，所述扰流部件(112)为锥形结构、半球形结构或平台结构。


根据权利要求9所述的泡沫产生方法，其中，所述扰流部件(112)的横截面为圆形，所述扰流部件(112)的直径D7与所述第一入口(114)的直径D2之间的关系为：D7/D2＝1-4优选1.2-1.6。


根据权利要求2-9中任意一项所述的泡沫产生方法，其中，所述扰流部件(112)的顶端与所述液化介质在所述第二入口(115)处的流出口之间的距离L为0-100mm。


根据权利要求1-11中任意一项所述的泡沫产生方法，其中，所述混合的条件包括混合温度为-30℃至60℃，液化介质的压力为1-2MPa，泡沫混合液的压力为0.8-1.5MPa。


一种用于消防灭火的泡沫产生方法，该方法包括将液化介质、水和泡沫原液进行混合并施加扰动，以增强液化介质和泡沫原液以及水之间的接触。


根据权利要求13所述的泡沫产生方法，其中，所述混合在混合装置中进行，所述施加扰动的方式包括设置扰流部件，优选在混合装置内设置扰流部件。


根据权利要求13或14所述的泡沫产生方法，其中，所述液化介质与所述泡沫原液与水的体积比为1：1-10：50-300，优选为1：3-7：80-160。


根据权利要求14-15中任意一项所述的泡沫产生方法，其中，所述混合装置(11)具有混合腔(111)，所述扰流部件(112)设置在该混合腔(111)内，
所述混合腔(111)具有第二入口(115)、第三入口(117)、第四入口(118)以及第一出口(116)；分别通过第二入口(115)、第三入口(117)和第四入口(118)将所述液化介质、水和泡沫原液送入所述混合腔(111)内进行混合后气化以发泡，并将所述泡沫从所述第一出口(116)输出用于灭火。


根据权利要求16所述的泡沫产生方法，其中，所述混合腔(111)为筒状结构，第二入口(115)、第三入口(117)和第四入口(118)设置在所述筒状结构的一端，所述第一出口(116)设置在所述筒状结构的另一端，所述第二入口(115)的方向、所述第三入口(117)的方向和第四入口(118)的方向彼此之间成0-90°优选30-60°角度。


根据权利要求16或17所述的泡沫产生方法，其中，所述筒状结构的直径D1与所述第一出口(116)的直径D4之间的关系为：D1/D4＝0.8-2优选D1/D4＝1.2-1.4；筒状结构的直径D1与第二入口(115)的直径D3之间的关系为D1/D3＝20-30；所述筒状结构的直径D1与所述第四入口(118)的直径D5之间的关系为：D1/D5＝2-6；所述第三入口(117)的直径D6与所述第二入口(115)的直径D3之间的关系为：D6/D3＝10-15。


根据权利要求16-18中任意一项所述的泡沫产生方法，其中，所述混合腔(111)内设置有至少一个间隔设置的多孔结构(113)；每个所述多孔结构(113)上设置有多个孔；所述多孔结构(113)的孔朝向所述第二入口(115)，且所述多孔结构(113)相对所述扰流部件(112)的顶部远离所述第二入口(115)。


根据权利要求14-19中任意一项所述的泡沫产生方法，其中，所述扰流部件(112)为锥形结构、半球形结构或平台结构。


根据权利要求20所述的泡沫产生方法，其中，所述扰流部件(112)的横截面为圆形，所述扰流部件(112)的直径D7与所述筒状结构的直径D1之间的关系为：D1/D7＝1.2-4。


根据权利要求14-21中任意一项所述的泡沫产生方法，其中，所述扰流部件(112)的顶端与所述液化介质在所述第二入口(115)处的流出口之间的距离L为0-100mm。


根据权利要求13-22中任意一项所述的泡沫产生方法，其中，所述混合的条件包括混合温度为-30℃至60℃，液化介质的压力为1-2MPa，泡沫原液的压力为0.8-1.5MPa，水的压力为0.6-1.4MPa。


一种灭火方法，该方法使用权利要求1-23中任意一项所述的泡沫产生方法产生泡沫，然后将所述泡沫输出进行灭火。


一种泡沫灭火设备，该泡沫灭火设备(100)包括泡沫产生单元(1)和泡沫喷射单元(2)，其特征在于，所述泡沫产生单元(1)包括混合装置(11)，所述混合装置(11)具有混合腔(111)和扰流部件(112)，所述扰流部件(112)设置在该混合腔(111)内，所述混合腔(111)设置有第一入口(114)、第二入口(115)和第一出口(116)，所述泡沫产生单元(1)通过所述第一出口(116)与所述泡沫喷射单元(2)连通。


根据权利要求25所述的泡沫灭火设备，其中，所述混合腔(111)为筒状结构，第一入口(114)和第二入口(115)设置在所述筒状结构的一端，所述第一出口(116)设置在所述筒状结构的另一端，所述第二入口(115)的方向和所述第一入口(114)的方向彼此之间成0-90°优选30-60°角度。


根据权利要求25或26所述的泡沫灭火设备，其中，所述筒状结构的直径D1与所述第一入口...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟善军，姜春明，张卫华，刘全桢，郎需庆，牟小冬，王林，吴京峰，谈龙妹，尚祖政，周日峰，厉建祥，于辉，
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：北京;11