CN115887983A - 碟式二氧化碳水合物灭火器和灭火方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种碟式二氧化碳水合物灭火器和灭火方法，涉及灭火技术领域。碟式二氧化碳水合物灭火器包括外壳和引爆管，外壳开设有密封口，密封口上安装有可拆卸地密封盖，通过密封口向外壳内灌入有灭火材料，灭火材料包括固态的CO₂水合物和冰颗粒；引爆管***外壳内，引爆管用于受热***外壳。这样，将碟式二氧化碳水合物灭火器抛向火灾区域，在碟式二氧化碳水合物灭火器***后喷洒CO₂水合物，扩大有效灭火面积，提高灭火效率并降低灭火材料使用量，进而进一步降低灭火成本。

Description

碟式二氧化碳水合物灭火器和灭火方法

技术领域

本发明涉及灭火技术领域，具体而言，涉及一种碟式二氧化碳水合物灭火器和灭火方法。

背景技术

伴随全球范围内夏季气温逐渐攀升，建筑物内或者野外大面积森林或草原火灾近年开始频发，然而当前高层建筑灭火、森林灭火是全球性难题，现有手段受技术瓶颈、使用成本、灭火剂效能等因素制约，不能充分满足灭火需求。

现有灭火剂包括水、泡沫灭火剂、干粉灭火剂、二氧化碳灭火剂，它们在灭火过程中均不能对周围环境进行快速降温，另外不能通过自身的气体释放达到快速自爆的程度，灭火效率较低，因此为了达到快速灭火的效果，通常会采用大幅增加灭火剂使用量的方法提升灭火的效率，这势必会增加灭火成本以及资源量的过多消耗。

发明内容

本发明的目的包括提供一种碟式二氧化碳水合物灭火器和灭火方法，其能够高效灭火并降低灭火材料的使用量。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种碟式二氧化碳水合物灭火器，碟式二氧化碳水合物灭火器包括：

外壳，开设有密封口，密封口上安装有可拆卸地密封盖，通过密封口向外壳内灌入有灭火材料，灭火材料包括固态的CO₂水合物和冰颗粒；

引爆管，***外壳内，引爆管用于受热***外壳。

本发明实施例提供的碟式二氧化碳水合物灭火器的有益效果包括：

CO₂水合物由二氧化碳与水在低温、高压条件下合成，灭火过程中只释放少量的CO₂气体与水，因此本灭火材料使用中环境友好、不会引起二次污染，且合成所需的材料主要为CO₂与水，材料简单、易得，冰颗粒可在外壳内将内部环境温度降低到零度以下，此时CO₂水合物可进入“自保护”状态，在常压下即可稳定储存较长时间；CO₂水合物在灭火过程中，可针对灭火必须的四个因素全部起作用：以固体形式铺于燃烧物表面对其进行隔离，分解过程剧烈吸热以冷却火场温度，分解过程中形成大量气泡以隔绝助燃剂(如空气)，碟式二氧化碳水合物灭火器瞬间爆裂时可快速向外喷洒大量细小的CO₂水合物颗粒，以高效降低燃烧过程中自由基浓度；碟式二氧化碳水合物灭火器可借助飞行过程中产生的离心作用力将灭火材料迅速喷洒出去，大大增加灭火材料的扑火面积，降低材料投放量以及灭火成本；碟式二氧化碳水合物灭火器可在火源的内焰部位喷洒灭火材料，此处火源温度较低，避免CO₂水合物的过早无效分解，提高CO₂水合物的灭火效率，进一步降低材料使用量及灭火成本。

在可选的实施方式中，外壳采用陶瓷材料制成。

这样，外壳不仅质量轻，而且可以很好绝热，有利于固态的CO₂水合物稳定储存较长时间。更重要的是，外壳质地脆，将碟式二氧化碳水合物灭火器抛向火灾区域的硬物上后，就可以碰撞破裂，将灭火材料迅速喷洒出去。

在可选的实施方式中，引爆管包括：

存储管，内部装载有气体或引爆药剂，存储管的至少一端伸出外壳、且采用导热材料制成。

在可选的实施方式中，导热材料为铜。

这样，引爆管结构形式简单，将碟式二氧化碳水合物灭火器抛向火灾区域的硬物上后，引爆管容易受热***，将灭火材料迅速喷洒出去。

在可选的实施方式中，外壳为椭球体形状，引爆管为圆柱形状，引爆管与外壳的短轴线重合。

这样，引爆管***后对外壳以及外壳内的灭火材料施加的***力均匀，便于将灭火材料向四周均匀喷洒出去，大大增加灭火材料的扑火面积。

在可选的实施方式中，碟式二氧化碳水合物灭火器还包括：

把手，安装在外壳的外部、且位于外壳的长轴线上。

这样，灭火员直接手持把手，就可以将碟式二氧化碳水合物灭火器抛向火灾区域，灭火高效、灵活。

在可选的实施方式中，CO₂水合物和冰颗粒的重量比为5:1。

这样与，外壳内部可在冰颗粒的降温作用以及外壳的隔热作用下，长时间地维持零度以下的低温环境，使得固态的CO₂水合物在低温下进入“自保护”状态，以维持水合物的长时间稳定，便于碟式二氧化碳水合物灭火器的贮存。

第二方面，本发明提供一种灭火方法，灭火方法采用前述实施方式的碟式二氧化碳水合物灭火器。

在可选的实施方式中，灭火方法包括：

采用手持的方式或采用旋转投掷器将碟式二氧化碳水合物灭火器抛向火灾区域。

在可选的实施方式中，采用手持的方式或采用旋转投掷器将碟式二氧化碳水合物灭火器抛向火灾区域包括：

将碟式二氧化碳水合物灭火器撞击到火灾区域的硬物上，以爆裂碟式二氧化碳水合物灭火器；或者，将碟式二氧化碳水合物灭火器抛向火灾区域，使引爆管受热***外壳。

本发明实施例提供的灭火方法能够高效灭火并降低灭火材料的使用量，降低灭火成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的碟式二氧化碳水合物灭火器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的灭火方法的结构状态示意图。

图标：100-碟式二氧化碳水合物灭火器；1-外壳；2-密封盖；3-把手；4-引爆管；5-灭火材料；200-旋转投掷器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

火灾发生的三个必备要素为可燃物、助燃物质和点火源，针对上述三个要素，在进行灭火时需要对火灾发生的相应环节进行破坏。通俗来说就是，对着火的物质搬离、泼水冷却、隔绝空气(如盖上沙土或干粉、泡沫等)，以及使用化学反应进行抑制。

上述四个环节的灭火原理是：

1.冷却灭火。可燃物一旦达到着火点，就会燃烧或持续燃烧。在一定条件下，将可燃物的温度降到着火点以下，燃烧即会停止。对于可燃固体，将其冷却在燃点以下；对于可燃液体，将其冷却在闪点以下，燃烧反应就可能会中止。用水扑灭一般固体物质引起的火灾，主要是通过冷却作用来实现的，水具有较大的比热容和很高的汽化热，冷却性能很好。在用水灭火的过程中，水大量地吸收热量，使燃烧物的温度迅速降低，使火焰熄灭、火势得到控制、火灾终止。水喷雾灭火***的水雾，其水滴直径细小，比表面积大，和空气接触范围大，极易吸收热气流的热量，也能很快地降低温度，效果更为明显。

2.隔离灭火。在燃烧三要素中，可燃物是燃烧的主要因素。将可燃物与氧气、火焰隔离，就可以中止燃烧、扑灭火灾。例如，自动喷水的泡沫联用***在喷水的同时喷出泡沫，泡沫覆盖于燃烧液体或固体的表面，在发挥冷却作用的同时，将可燃物与空气隔开，从而可以灭火。再如，在扑灭可燃液体或可燃气体火灾时，迅速关闭输送可燃液体或可燃气体管道的阀门，切断流向着火区的可燃液体或可燃气体的输送管道，同时打开可燃液体或可燃气体通向安全区域的阀门，使已经燃烧或即将燃烧或受到火势威胁的容器中的可燃液体、可燃气体转移。

3.窒息灭火。可燃物的燃烧是氧化作用，需要在最低氧浓度以上才能进行，低于最低氧浓度，燃烧不能进行，火灾即被扑灭。一般氧浓度低于15％时，就不能维持燃烧。在着火场所内，可以通过灌注非助燃气体，如二氧化碳、氮气、蒸汽等，来降低空间的氧浓度，从而达到窒息灭火。此外，水喷雾灭火***工作时，喷出的水滴吸收热气流热量而转化成蒸汽，当空气中水蒸气浓度达到35％时，燃烧即停止，这也是窒息灭火的应用。

4.化学抑制灭火。由于有焰燃烧是通过链式反应进行的，如果能有效地抑制自由基的产生或降低火焰中的自由基浓度，即可使燃烧中止。化学抑制灭火的常见灭火剂有干粉灭火剂和六氟丙烷灭火剂。化学抑制灭火速度快，使用得当可有效地扑灭初期火灾，减少人员伤亡和财产损失。该方法对于有焰燃烧火灾效果好，而对深位火灾由于渗透性较差，灭火效果不理想。在条件许可的情况下，采用化学抑制灭火的灭火剂与水、泡沫等灭火剂联用会取得明显效果。

目前广泛使用的用于灭火的灭火剂主要有水、泡沫灭火剂、干粉灭火剂、二氧化碳灭火剂。在使用水灭火的过程中，水可大量吸收火场热量，使燃烧物的温度迅速降低，使火焰熄灭、火势得到控制；泡沫灭火剂主要是在物体表面生成凝聚的泡沫漂浮层，起窒息和冷却作用；二氧化碳主要是通过降低火场空间的氧气浓度，进行窒息式灭火；干粉灭火剂则主要是通过有效抑制火场自由基的产生，降低火焰中自由基浓度，以迫使燃烧终止。

与以上各种灭火剂相比，CO₂气体水合物针对上述四个灭火环节中均会产生很好效果，因此CO₂水合物本身具有灭火的先天性优势。此外，CO₂水合物制备成本低、益环保，其用作灭火材料，属于CO₂气体的资源化再利用。所谓CO₂水合物，是一种由液态水和CO₂气体在低温、中压条件下形成的外观似冰的乳白色固态化合物，CO₂水合物的形成可通过多种简单的方式实现。比如，可在静态的多孔硅胶粉介质中形成，在溶液中可通过搅拌、喷雾、鼓泡等简易方法获得。固态的CO₂水合物在瞬间剧烈的分解过程中可强烈吸热，并大量释放液体水与CO₂气体。从此方面来看，CO₂水合物作为一种新型灭火材料可同时对火灾发生时的四个必须环节同时进行有效破坏：受热分解过程可大量吸热，以冷却火源；分解过程可形成大量气泡，将可燃物与氧气有效隔离；分解释放大量CO₂气体，可降低空间中氧气浓度对火灾进行窒息；CO₂水合物本身为一种白色固体，可以粉末的形式散落于火场中，降低火焰中的自由基浓度。

请参考图1，本实施例提供了一种碟式二氧化碳水合物灭火器100，碟式二氧化碳水合物灭火器100包括外壳1、密封盖2、把手3和引爆管4。其中，引爆管4***外壳1内，引爆管4用于受热***外壳1。

具体的，外壳1开设有密封口，密封口上安装有可拆卸地密封盖2，通过密封口向外壳1内灌入有灭火材料5，灭火材料5包括固态的CO₂水合物和冰颗粒，优选地，CO₂水合物和冰颗粒的重量比为5:1，所谓CO₂水合物是指的CO₂与液态水在低温及一定压力(≤6MPa)条件下形成的白色固态化合物，其分解过程会剧烈释放CO₂与水、并剧烈吸热，因此，CO₂水合物在用作灭火材料5时具有先天的优势，具体的，CO₂水合物未分解前可以固体形式铺于燃烧物表面对燃烧物隔离，CO₂水合物分解过程剧烈吸热可以迅速冷却火场温度，水合物分解过程中形成大量气泡以隔绝空气，将固态的CO₂水合物快速向外喷洒时，会形成大量细小水合物颗粒，以高效降低燃烧自由基浓度。

CO₂水合物由二氧化碳与水在低温、高压条件下合成，灭火过程中只释放少量的CO₂气体与水，因此本实施例采用的灭火材料5在使用中环境友好、不会引起二次污染，且合成所需的材料主要为CO₂与水，材料简单、易得，冰颗粒可在外壳1内将内部环境温度降低到零度以下，此时CO₂水合物可进入“自保护”状态，在常压下即可稳定储存较长时间；CO₂水合物在灭火过程中，可针对灭火必须的四个因素全部起作用：以固体形式铺于燃烧物表面对其进行隔离，分解过程剧烈吸热以冷却火场温度，分解过程中形成大量气泡以隔绝助燃剂(如空气)，碟式二氧化碳水合物灭火器100瞬间爆裂时可快速向外喷洒大量细小的CO₂水合物颗粒，以高效降低燃烧过程中自由基浓度；碟式二氧化碳水合物灭火器100可借助飞行过程中产生的离心作用力将灭火材料5迅速喷洒出去，大大增加灭火材料5的扑火面积，降低材料投放量以及灭火成本；碟式二氧化碳水合物灭火器100可在火源的内焰部位喷洒灭火材料5，此处火源温度较低，避免CO₂水合物的过早无效分解，提高CO₂水合物的灭火效率，进一步降低材料使用量及灭火成本。

优选地，外壳1采用陶瓷材料制成。这样，外壳1不仅质量轻，而且可以很好绝热，有利于固态的CO₂水合物稳定储存较长时间。更重要的是，外壳1质地脆，将碟式二氧化碳水合物灭火器100抛向火灾区域的硬物上后，就可以碰撞破裂，将灭火材料5迅速喷洒出去。

外壳1为椭球体形状，引爆管4为圆柱形状，引爆管4与外壳1的短轴线重合。这样，引爆管4***后对外壳1以及外壳1内的灭火材料5施加的***力均匀，便于将灭火材料5向四周均匀喷洒出去，大大增加灭火材料5的扑火面积。

引爆管4包括存储管，存储管内部装载有气体或引爆药剂，存储管的至少一端伸出外壳1、且采用导热材料制成。导热材料优选为铜。这样，引爆管4结构形式简单，将碟式二氧化碳水合物灭火器100抛向火灾区域的硬物上后，引爆管4容易受热***，将灭火材料5迅速喷洒出去。

把手3安装在外壳1的外部、且位于外壳1的长轴线上。这样，灭火员直接手持把手3，就可以将碟式二氧化碳水合物灭火器100抛向火灾区域，灭火高效、灵活。

本实施例提供一种灭火方法，灭火方法采用前述实施方式的碟式二氧化碳水合物灭火器100。具体的，灭火方法包括：采用手持的方式将碟式二氧化碳水合物灭火器100抛向火灾区域，并将碟式二氧化碳水合物灭火器100撞击到火灾区域的硬物上，以爆裂碟式二氧化碳水合物灭火器100，CO₂水合物爆裂时可分散为许多小颗粒，并且分解过程中会吸收大量热，释放出大量气泡以及CO₂气体，以实现高效灭火的目的。

请查阅图2，本实施例还提供另一种灭火方法，灭火方法采用前述实施方式的碟式二氧化碳水合物灭火器100。具体的，灭火方法包括：采用旋转投掷器200将多个碟式二氧化碳水合物灭火器100抛向火灾区域，使引爆管4受热***外壳1，并在离心力作用下向周围喷洒CO₂水合物，并快速释放CO₂与水，以快速高效地将火场扑灭。其中，多个碟式二氧化碳水合物灭火器100装入到离心式的旋转投掷器200中，开启旋转投掷器200进行旋转、加速，使得碟式二氧化碳水合物灭火器100获得一定的角速度，当角速度达到阈值后，瞬间开启旋转投掷器200的舱门将碟式二氧化碳水合物灭火器100甩投至远处火场。

本发明实施例提供的碟式二氧化碳水合物灭火器100和灭火方法的有益效果包括：

采用新型灭火剂材料固态的CO₂水合物，CO₂水合物简单易得、无二次污染，这种材料在常压、高温下会快速分解，可显著吸收火场环境温度。固态的CO₂水合物中存在可高效圈闭火灾区域的CO₂气体，1体积的CO₂水合物在标准条件下可释放出170体积的气体。因此，当把固态的CO₂水合物密封存储于外壳1中后，CO₂水合物在火场高温条件下会被快速加热、并释放气体，以快速爆裂外壳1，并在瞬间将固态的CO₂水合物喷洒至周围火场中，以提高灭火效率，进而大大降低灭火剂材料使用量，降低灭火成本以及对资源的过量消耗。

CO₂水合物由二氧化碳气体与水在低温、高压条件下合成，灭火过程中只释放少量的CO₂气体与水，因此碟式二氧化碳水合物灭火器100使用中环境友好、不会引起二次污染，且合成所需的材料主要为CO₂与水，材料简单、易得。

CO₂水合物在灭火过程中，可针对灭火必须的四个因素全部起作用：以固体形式铺于燃烧物表面对其进行隔离，分解过程剧烈吸热，以冷却火场温度，分解过程中形成大量气泡以隔绝助燃剂(如空气)，碟式二氧化碳水合物灭火器100瞬间爆裂时，可快速向外喷洒大量细小的水合物颗粒，以高效降低燃烧过程中自由基浓度；碟式二氧化碳水合物灭火器100可借助飞行过程中产生的离心作用力，将灭火材料5迅速喷洒出去，大大增加灭火材料5的扑火面积，降低材料投放量以及灭火成本；碟式二氧化碳水合物灭火器100可在火源的内焰部位喷洒灭火材料5，此处火源温度较低，避免CO₂水合物的过早无效分解，提高水合物的灭火效率，进一步降低材料使用量及灭火成本。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种碟式二氧化碳水合物灭火器，其特征在于，所述碟式二氧化碳水合物灭火器包括：

外壳(1)，开设有密封口，所述密封口上安装有可拆卸地密封盖(2)，通过所述密封口向所述外壳(1)内灌入有灭火材料(5)，所述灭火材料(5)包括固态的CO₂水合物和冰颗粒；

引爆管(4)，***所述外壳(1)内，所述引爆管(4)用于受热***所述外壳(1)。

2.根据权利要求1所述的碟式二氧化碳水合物灭火器，其特征在于，所述外壳(1)采用陶瓷材料制成。

3.根据权利要求1所述的碟式二氧化碳水合物灭火器，其特征在于，所述引爆管(4)包括：

存储管，内部装载有气体或引爆药剂，所述存储管的至少一端伸出所述外壳(1)、且采用导热材料制成。

4.根据权利要求3所述的碟式二氧化碳水合物灭火器，其特征在于，所述导热材料为铜。

5.根据权利要求1所述的碟式二氧化碳水合物灭火器，其特征在于，所述外壳(1)为椭球体形状，所述引爆管(4)为圆柱形状，所述引爆管(4)与所述外壳(1)的短轴线重合。

6.根据权利要求5所述的碟式二氧化碳水合物灭火器，其特征在于，所述碟式二氧化碳水合物灭火器还包括：

把手(3)，安装在所述外壳(1)的外部、且位于所述外壳(1)的长轴线上。

7.根据权利要求1所述的碟式二氧化碳水合物灭火器，其特征在于，所述CO₂水合物和所述冰颗粒的重量比为5:1。

8.一种灭火方法，其特征在于，所述灭火方法采用权利要求1所述的碟式二氧化碳水合物灭火器。

9.根据权利要求8所述的灭火方法，其特征在于，所述灭火方法包括：

采用手持的方式或采用旋转投掷器(200)将所述碟式二氧化碳水合物灭火器抛向火灾区域。

10.根据权利要求9所述的灭火方法，其特征在于，所述采用手持的方式或采用旋转投掷器(200)将所述碟式二氧化碳水合物灭火器抛向火灾区域包括：

将所述碟式二氧化碳水合物灭火器撞击到所述火灾区域的硬物上，以爆裂所述碟式二氧化碳水合物灭火器；或者，将所述碟式二氧化碳水合物灭火器抛向所述火灾区域，使所述引爆管(4)受热***所述外壳(1)。

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