CN114768129A - 一种火灾应急装置及其气体使用量确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火灾应急装置及其气体使用量确定方法，火灾应急装置包括控制器、火灾探测器、操作盘、警报器、灭火剂储存装置、驱动装置、集流管和喷头，控制器分别与火灾探测器、操作盘以及警报器相连，与现有气体灭火***相比，本发明的应急装置最大限度地发挥了冷却灭火作用，还达到了能源高效利用，绿色发展的目的，具有十分重要的节能减排意义；本发明的火灾应急装置能及时监控温升变化情况，在火灾初期就能进行干预，较现有常用灭火***的更为迅速，可靠性更好。本发明的火灾应急装置的气体使用量确定方法，确定的冷却气体使用量与标准规范推荐值相比，用量更省，既节约成本，又有利于环境保护。
Description
技术领域
本发明涉及易燃易爆的危险化学品制备工艺技术领域，具体涉及一种火灾应急装置及其气体使用量确定方法。
背景技术
现行的《气体灭火***设计规范》GB50370-2005和《二氧化碳气体灭火***设计规范(2010版)》GB50193-93中有关灭火剂使用量的确定，都是依靠气体灭火剂在空气中的含量或者氧气含量占比进行确定，而忽略了二氧化碳在汽化时的吸热影响以及保护区内可燃物的质量影响。
此外，现有的二氧化碳火灾应急装置在执行灭火时，有两种释放模式。一种是灭火***控制器按照既有编程逻辑执行灭火程序，一次性将设计的所有灭火剂全部释放(喷出)，造成浪费和环境污染。第二种是依靠工人凭经验，依次逐个手动操作气瓶释放气体灭火剂进行灭火。两种方法均无法达到科学，高效的灭火目的。高压二氧化碳灭火***具有灭火速度快、效率高、无污染、用量省、毒性低等优点，在很多装置及工艺中得到了广泛应用，以水泥煤粉制备工艺为例，当磨机、收尘室、煤粉仓等装置出现异常升温情况后，现场管理人员往往会采取人工手动释放二氧化碳气体进行干预，防止火灾形成。然而，由于没有相关二氧化碳气体使用量的标准，这个操作往往需要凭借个人经验进行，容易出现降温过程时间较长，灭火失控等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种火灾应急装置，通过侦测保护区内火灾特征参数及时发现保护区内的异常情况，并根据需求释放合适量的灭火剂，以达节约灭火剂和保护环境的目的。
为实现上述目的，本发明提供了一种火灾应急装置，包括控制器、火灾探测器、操作盘、警报器、灭火剂储存装置、驱动装置、集流管和喷头，其中：
所述控制器分别与所述火灾探测器、所述操作盘以及所述警报器相连，所述火灾探测器设置在防护区内，用于侦测所述防护区的火灾特征参数；所述操作盘上设有用于设定灭火剂储存容器释放数量的设置按钮；所述灭火剂储存装置包括多个灭火剂储存容器，每个所述灭火剂储存容器上均安装有容器阀，每个所述容器阀的出口均通过第一连接管道与所述集流管相连，每根所述第一连接管道上各设有一个单向阀；所述驱动装置包括驱动气瓶，所述驱动气瓶通过第二连接管道与多个所述容器阀的控制端连通，所述第二连接管道与所述驱动气瓶的连接处设有电磁阀A，所述容器阀的控制端设有电磁阀B，所述电磁阀A和所述电磁阀B的控制端分别与所述控制器相连；所述喷头为设置在所述防护区内的多个，多个所述喷头分别通过连接分管与所述集流管相连；
当所述火灾探测器侦测到所述防护区的火灾特征参数达到报警阈值时，所述火灾探测器向所述控制器发送火灾报警信号，所述控制器通过逻辑判断触发所述警报器执行警报动作；操作人员通过所述操作盘上的设置按钮输入所需释放的灭火剂储存容器数量，所述控制器根据所述操作盘的指令控制所需数量的所述驱动气瓶工作，进而仅使得所需数量的灭火剂储存容器释放灭火剂。
进一步的，所述防护区为至少两个，每个所述防护区内均设有火灾探测器和多个喷头，每个所述防护区内的所有喷头均通过连接支管与所述集流管相连；每根所述集流管上均设有一个选择阀；所述驱动装置包括与所述防护区数量相同个数的驱动气瓶，多个所述驱动气瓶分别与多个所述选择阀的控制端相连。
进一步的，多个所述灭火剂储存容器均设置在钢瓶架上，所述钢瓶架上安装有用于检测所述灭火剂储存容器中灭火剂是否泄漏的称重检漏装置。
进一步的，所述集流管上设置有安全泄压装置，当所述集流管中的压力过高时，通过所述安全泄压装置的***膜片释放压力。
进一步的，所述火灾应急装置还包括用于实时显示所述控制器状态的显示屏。
本发明还提供一种火灾应急装置的气体使用量确定方法，所需释放的灭火剂储存容器的数量根据所述防护区内待保护物品的温度上升T1时吸收的热量与所述防护区内空气的温度上升T2时吸收的热量进行计算得出，即所需数量的所述灭火剂储存容器释放出的灭火剂吸收的热量与所述防护区内待保护物品的温度上升T1时吸收的热量和所述防护区内空气的温度上升T2时吸收的热量之和相等；由热力学第一定律可得：
式1)中，cX为灭火剂的比热容；ρX为灭火剂的密度；vX为所需释放的灭火剂的体积；ci为待保护物品的比热容；ρi为待保护物品的密度；vi为待保护物品的体积；T1为被保护物体上升的温度；T2防护区内空气上升的温度；v空为防护区内空气的体积；ρ空为空气的密度；c空为空气的比热容。
进一步的，在式1)中，所述防护区内空气的体积v空即为起火点所在空间的总体积v总与待保护物品所占总体积的差值，如式2)所示：
进一步的，释放出的灭火剂的体积等于所述灭火剂储存容器的个数n与每个灭火剂储存容器体积v0的乘积，如式3)所示：
vX＝nv0 3)。
进一步的，所述灭火剂为氮气或高压二氧化碳。
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)、本发明的一种火灾应急装置，与现有高压二氧化碳气体灭火***相比，最大限度地发挥了冷却灭火作用，还达到了能源高效利用，绿色发展的目的，具有十分重要的节能减排意义。本发明的火灾应急装置能及时监控温升变化情况，在火灾初期就能进行干预，较现有常用灭火***的更为迅速，可靠性更好。本发明的火灾应急装置可以通过显示屏及时反馈温度监测状况，操作简单、直观、方便，适用于灭火现场环境。
(2)、本发明的火灾应急装置的气体使用量确定方法，通过计算灭火剂汽化吸热量确定灭火剂的使用量，降低保护区的温度。本发明充分考虑防护区内的被保护物品的比热、体积等参数，建立一种灭火剂使用量确定方法，该方法确定的冷却气体使用量与标准规范推荐值相比，用量更省，既节约成本，又有利于环境保护。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明一种火灾应急装置的结构示意图；
其中，1-控制器，2-火灾探测器，3-操作盘，3.1-设置按钮，4-警报器，5-灭火剂储存容器，6-容器阀，7-第一连接管道，8-集流管，9-驱动气瓶，10-第二连接管道，11-喷头，12-单向阀，13-连接分管，14-选择阀，15-安全泄压装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
请参见图1，本发明实施例提供一种火灾应急装置，包括控制器1、火灾探测器2、操作盘3、警报器4、灭火剂储存装置、驱动装置、集流管8和喷头11；具体结构如下：
控制器1分别与火灾探测器2、操作盘3和警报器4相连，火灾探测器2设置在防护区内，能在火灾发生的超早期有效地侦测到火灾特征参数。操作盘3上设有用于设定灭火剂储存容器5释放数量的设置按钮3.1、用于逻辑编程的编辑按钮以及用于实现控制器消音、复位、自检等功能按钮。通过操作设置按钮，可将释放灭火剂储存容器数量的指令发送给控制器；通过操作编辑按钮，可实现火灾探测模块等装置以及控制器的控制逻辑设置；通过操作功能按钮，可以实现控制器的各类***功能。当火灾探测器侦测到防护区的火灾特征参数达到报警阈值时，火灾探测器将火灾报警信号发送至控制器，控制器通过逻辑判断触发警报器4发出声光警报信号，并根据操作盘的指令或控制器逻辑程序控制所需数量的灭火剂储存容器释放灭火剂。其中，灭火剂可为氮气或高压二氧化碳等。
作为本发明一个优选的实施例，灭火剂储存装置包括多个灭火剂储存容器5，每个灭火剂储存容器上均设有一个容器阀6，每个容器阀的出口均通过第一连接管道7与集流管8相连；每个灭火剂储存瓶5与集流管8之间的第一连接管道7上均设有一个单向阀12。其中，单向阀为用于防止灭火时集流管中的灭火剂流向灭火剂储存容器的防倒流装置，保证气体的顺利通行。优选第一连接管道7采用高压软管。
作为本发明一个优选的实施例，驱动装置包括驱动气瓶9，驱动气瓶9通过第二连接管道10与多个容器阀6的控制端连通，第二连接管道10与驱动气瓶9的连接处设有电磁阀A，容器阀6的控制端设有电磁阀B，电磁阀A和电磁阀B的控制端分别与控制器相连。优选第二连接管道采用金属管道。
作为本发明一个优选的实施例，喷头11为设置在防护区内的多个，多个喷头11分别通过连接分管13与集流管8相连多个喷头贴近保护区顶面安装，确保使用的喷头数量少的同时，又能使灭火剂均匀充满整个空间，从源头上减少灭火剂的使用量。该结构设置中，有个几个保护区就设置几个选择阀，相应的驱动气瓶的数量根据选择阀的数量设置，也就是有个驱动气瓶就设置几个驱动气瓶。选择阀控制端通过驱动气瓶驱动，也即某个驱动气瓶打开设定数量的灭火剂储存容器的容器阀并同时打开相应的选择阀。选择阀可以采用气动控制，也可以是电动或者液压控制。
作为本发明一个优选的实施例，防护区为至少两个，每个防护区内均设有火灾探测器2和多个喷头11，每个防护区内的所有喷头11均通过连接支管13与集流管8相连；每根集流管8上均设有一个选择阀14。驱动装置包括与防护区数量相同个数的驱动气瓶9，多个驱动气瓶分别与多个选择阀的控制端一一对应相连。选择阀用于根据火灾探测器探测(其所在的防护区)到的火灾特征参数(达到报警阈值)来控制灭火剂进入相应保护区内释放。
作为本发明一个优选的实施例，显示屏用于显示防护区内空气和被保护物品(储存物质)的实时温度情况、以及显示人工选择的灭火剂储存容器的数量。也即设置显示屏能够准确掌握不同区域的空气和储存物质的温度变化情况，为计算出所需灭火剂储存容器的数量提供正确有效的数据。
作为本发明一个优选的实施例，当火灾探测器探测到其所在把保护区内的火灾特征参数达到报警阈值后，火灾探测器2向控制器1发送火灾报警信号，控制器通过逻辑判断触发警报器执行警报动作。操作人员通过操作盘3上的设置按钮3.1输入所需释放的灭火剂储存容器数量，控制器1根据操作盘的指令控制所需数量的驱动气瓶9工作，进而仅使得所需数量的灭火剂储存容器5释放灭火剂。具体控制方式为：根据操作盘上的数量设置按钮输入的指令，气体控制器1向电磁阀A和电磁阀B发出启动信号，打开电磁阀A，驱动气瓶中的氮气释放，打开相应选择阀与电磁阀B，冷却气体进入高压软管，经集流管进到达保护区喷头释放。该结构设置仅使得所需个数的灭火剂储存容器中的灭火剂得以释放，可有效避免浪费和环境污染。
作为本发明一个优选的实施例，钢瓶架上安装有称重检漏装置；当灭火剂储存瓶中的二氧化碳泄漏达到一定量时，称重检漏装置发出泄漏警告。集流管也设置在钢瓶架上，集流管上设置有安全泄压装置15，当集流管中的压力过高时，通过安全泄压装置的***膜片释放压力，用来保护***，防止***损坏。
在本发明一种具体的实施例中，通过监测保护区火灾特征参数(如温度、CO浓度等)判断异常情况，通过计算冷却气体
液态二氧化碳汽化吸热量确定灭火剂的使用量，降低保护区的温度，以达到早期干预火灾的目的。
本发明实施例还提供一种火灾应急装置的气体使用量确定方法，所需释放的灭火剂储存容器5的数量根据防护区内待保护物品的温度上升T1时吸收的热量与防护区内空气的温度上升T2时吸收的热量进行计算得出，即所需数量的灭火剂储存容器5释放出的灭火剂吸收的热量与防护区内待保护物品的温度上升T1时吸收的热量和防护区内空气的温度上升T2时吸收的热量之和相等；由热力学第一定律可得：
式1)中，cX为灭火剂的比热容；ρX为灭火剂的密度；vX为所需释放的灭火剂的体积；ci为待保护物品的比热容；ρi为待保护物品的密度；vi为待保护物品的体积；T1为被保护物体上升的温度；T2防护区内空气上升的温度；v空为防护区内空气的体积；ρ空为空气的密度；c空为空气的比热容。
上述式1)中，防护区内空气的体积v空即为起火点所在空间的总体积v总与待保护物品所占总体积的差值，如式2)所示：
释放出的灭火剂的体积等于灭火剂储存容器的个数n与每个灭火剂储存容器体积v0的乘积，如式3)所示：
vX＝nv0 3)。
本发明的一种火灾应急装置的气体使用量确定方法，充分考虑防护区内的被保护物品的比热、体积等参数，建立一种二氧化碳灭火剂使用量确定方法，本发明的火灾应急装置的气体使用量确定方法，确定的冷却气体使用量与标准规范推荐值相比，用量更省，既节约成本，又有利于环境保护。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种火灾应急装置，其特征在于，包括控制器(1)、火灾探测器(2)、操作盘(3)、警报器(4)、灭火剂储存装置、驱动装置、集流管(8)和喷头(11)，其中：
所述控制器(1)分别与所述火灾探测器(2)、所述操作盘(3)以及所述警报器(4)相连，所述火灾探测器(2)设置在防护区内，用于侦测所述防护区的火灾特征参数；所述操作盘(3)上设有用于设定灭火剂储存容器(5)释放数量的设置按钮(3.1)；所述灭火剂储存装置包括多个灭火剂储存容器(5)，每个所述灭火剂储存容器(5)上均安装有容器阀(6)，每个所述容器阀(6)的出口均通过第一连接管道(7)与所述集流管(8)相连，每根所述第一连接管道(7)上各设有一个单向阀(12)；所述驱动装置包括驱动气瓶(9)，所述驱动气瓶(9)通过第二连接管道(10)与多个所述容器阀(6)的控制端连通，所述第二连接管道(10)与所述驱动气瓶(9)的连接处设有电磁阀A，所述容器阀(6)的控制端设有电磁阀B，所述电磁阀A和所述电磁阀B的控制端分别与所述控制器相连；所述喷头(11)为设置在所述防护区内的多个，多个所述喷头(11)分别通过连接分管(13)与所述集流管(8)相连；
当所述火灾探测器(2)侦测到所述防护区的火灾特征参数达到报警阈值时，所述火灾探测器(2)向所述控制器(1)发送火灾报警信号，所述控制器通过逻辑判断触发所述警报器(4)执行警报动作；操作人员通过所述操作盘(3)上的设置按钮(3.1)输入所需释放的灭火剂储存容器数量，所述控制器(1)根据所述操作盘的指令控制所需数量的所述驱动气瓶(9)工作，进而仅使得所需数量的灭火剂储存容器(5)释放灭火剂。
2.根据权利要求1所述的火灾应急装置，其特征在于，所述防护区为至少两个，每个所述防护区内均设有火灾探测器(2)和多个喷头(11)，每个所述防护区内的所有喷头(11)均通过连接支管(13)与所述集流管(8)相连；每根所述集流管(8)上均设有一个选择阀(14)；所述驱动装置包括与所述防护区数量相同个数的驱动气瓶(9)，多个所述驱动气瓶分别与多个所述选择阀的控制端相连。
3.根据权利要求1所述的火灾应急装置，其特征在于，多个所述灭火剂储存容器(5)均设置在钢瓶架上，所述钢瓶架上安装有用于检测所述灭火剂储存容器中灭火剂是否泄漏的称重检漏装置。
4.根据权利要求1所述的火灾应急装置，其特征在于，所述集流管上设置有安全泄压装置(15)；当所述集流管中的压力过高时，通过所述安全泄压装置的***膜片释放压力。
5.根据权利要求1所述的火灾应急装置，其特征在于，所述火灾应急装置还包括用于实时显示所述控制器状态的显示屏。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的火灾应急装置的气体使用量确定方法，其特征在于，所需释放的灭火剂储存容器(5)的数量根据所述防护区内待保护物品的温度上升T1时吸收的热量与所述防护区内空气的温度上升T2时吸收的热量进行计算得出，即所需数量的所述灭火剂储存容器(5)释放出的灭火剂吸收的热量与所述防护区内待保护物品的温度上升T1时吸收的热量和所述防护区内空气的温度上升T2时吸收的热量之和相等；由热力学第一定律可得：
式1)中，cX为灭火剂的比热容；ρX为灭火剂的密度；vX为所需释放的灭火剂的体积；ci为待保护物品的比热容；ρi为待保护物品的密度；vi为待保护物品的体积；T1为被保护物体上升的温度；T2防护区内空气上升的温度；v空为防护区内空气的体积；ρ空为空气的密度；c空为空气的比热容。
7.根据权利要求6所述的灭火剂使用量确定方法，其特征在于，在式1)中，所述防护区内空气的体积v空即为起火点所在空间的总体积v总与待保护物品所占总体积的差值，如式2)所示：
8.根据权利要求7所述的灭火剂使用量确定方法，其特征在于，释放出的灭火剂的体积等于所述灭火剂储存容器的个数n与每个灭火剂储存容器体积v0的乘积，如式3)所示：
vX＝nv0 3)。
9.根据权利要求7所述的灭火剂使用量确定方法，其特征在于，所述灭火剂为氮气或高压二氧化碳。
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