专利名称：一种灭火方法及其灭火设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及消防领域，特别是涉及一种利用富氮空气-水粒子集团和富氮空气-泡沫集团灭火的方法及其灭火设备。
背景技术：
用水灭火，是现有的移动式灭火设备所使用的主要灭火方法。由于水的冷却效果好，供给容易，廉价，无毒并且不污染环境，所以自古以来就是最常用的灭火剂。然而，作为液体的水，它总是受到重力的影响而沉降。除非将燃烧物淹没，否则它是无法像气体灭火剂那样与周围的空气相混合，覆盖整个燃烧物以达到灭火的。因此，用水灭火时，放水器具必须接近可燃物，而且系统放水器具与可燃物之间还不能有洒水的障碍物存在。
然而，当火灾发生在大层面，大纵深，或内部构造复杂的建筑物内时，与隧道火灾一样，从外部进行的放水难以到达建筑物的内部，而浓烟和高温又阻碍消防队员进入建筑物内部，因而无法进行有效的灭火。另外，像储存了许多货物的仓库，或大量堆积的废弃轮胎及车辆等室外堆积物发生火灾时，即便放水器具能够接近火源，也存在无法进行有效的灭火的情况。
对于上述的无法接近的火灾，或由于放水的死角多即使能接近也无法有效地放水的火灾，可以使用气体灭火剂进行灭火。由于气体灭火剂可以充满火灾空间，完全覆盖可燃物，所以它能够扑灭用水不易扑灭的火灾。但现有的气体灭火设备几乎都是利用容器来储存灭火气体的，因此它只能作为固定的灭火设备，设置在附加价值高的场所。此外，因为由容器供给的灭火气体的量是有限的，不能长时间供给，所以它无法用于非封闭的空间。
因此，申请号为02115428.7的中国专利申请提出了这样一个方法利用装载有气体分离膜的氮气富集装置在火灾的灭火现场生产具有一定氧气浓度的富氮空气，并将其大量注入火灾空间。通过这样的方法将火灾空间的大气成分置换为既能够灭火又不会对人的生存产生不良影响的大气成分，以此达到既能够灭火又能够保护火灾空间内的人员的目的。该方法如果实用化，则可从外部对隧道，地下街以及纵深的楼层进行灭火。
然而，由于富氮空气的比重小于空气，所以灭火时必须使它充满整个火灾空间。因此它无法应用于室外的火灾。另外，火灾大多发生于空间的底部，对于屋顶很高的大容积空间内的火灾，由于要注入大量的富氮空气才能充满整个空间，因此很难迅速灭火。
二氧化碳气体重于空气，能够停留在无顶的建筑物内以及室外的低洼地；另外，二氧化炭通过加压可在常温下保持液态，所以便于储藏和输送，除了作为固定灭火设备之外，还作为移动式灭火设备用于坑道火灾的灭火，但是由于它扑灭一般可燃物时所需的浓度是对人的生命有危险的浓度的大约3倍，所以不能用于有人的场所。
发明内容
本发明的目的是提供这样一种使用富氮空气-水粒子集团和富氮空气—泡沫集团灭火的方法及其设备，它能够在扑灭火灾的同时不会对人和环境产生不良影响，而且能够用于无顶的空间，扑灭用水不易扑灭的火灾。
本发明采用如下技术方案将含一定浓度的氧气的富氮空气，与水粒子按照要求的比例混合，形成富氮空气-水粒子集团，并将由此集团导向火源，达到灭火的目的。
具体地说，用搬运手段将灭火设备迅速地运至需要进行灭火的火灾现场，在灭火作业的现场生产富氮空气并根据火灾的种类及人员的有无调整其氧气浓度，依火源或火灾空间的大小将所需流量的富氮空气与水混合形成富氮空气-水粒子集团，并将其持续地导向火源或火灾空间，以此覆盖火源以达到灭火的目的。
将水粒子加入富氮空气主要是为了增加富氮空气的比重。众所周知，空气的密度约为1.29kg/m3，氮气的密度约为1.25kg/m3。此时的富氮空气的密度约为1.26kg/m3，比空气约轻2％。因此只要向富氮空气加入2％以上的重量单位的水，就能使其比重等于或大于空气。但加入的水必须以雾状的形式均匀地分散于富氮空气中，以便利用气体分子和粒子间的粘性阻止富氮空气从集团中脱出。富氮空气-水粒子集团的水与富氮空气的体积比应在1/15000至1/300之间，小于1/15000则不易沉降，而大于1/300则不易形成雾状水粒子。
大气中的氧气浓度通常为21％(容积浓度)，但即使把氧气浓度降至15％，人也平安无事，14％以下呼吸次数将增加，10％左右时呼吸困难，7％以下则在短时间内有生命危险。即，如果有15％以上的氧气，则对健康无影响，有7％以上的氧气就能维持生命。另一方面，当氧气浓度降至17％以下时，火柴及蜡烛就无法燃烧，降至12％左右时，绝大多数的物体都无法燃烧。因此，本发明中，所使用的富氮空气中含氧浓度为7-17％，优选浓度为8-17％，这样，在灭火时就既能不危害周围的人员的生命安全和不对周围器物造成大的损害，同时获得良好的灭火或抑制燃烧的效果。
作为富氮空气的生产手段，可采用将空气中的氮气和氧气分离的气体分离膜富氮装置，或交替加压吸附方式(Pressure Swing Adsorption)的富氮装置。对于储存有液氮的设施，也可以用液氮作为氮气的供给源。
为了使水粒子与富氮空气均匀混合，可采用空气加湿用的水粒子发生装置。水粒子发生装置可从以下种类中选择，如超声波类型，高压喷嘴类型，双流体类型，离心力类型等。由于粒子直径很小的水粒子不会损坏器物，所以在气流影响较小的场所应优先使用富氮空气-水粒子集团。
前述方案中富氮空气-水粒子集团中的水，可以加入发泡剂，利用泡沫发生装置产生泡沫，形成泡沫包裹着富氮空气的富氮空气-泡沫集团。富氮空气-泡沫集团的泡沫为相互联接的堆积物状，它不像富氮空气-水粒子集团那样容易随气流移动，所以它更适合于受气流影响较大的场所及液面火灾。
泡沫发生装置可使用消防用的高发泡的泡沫发生装置，发泡率可设在1000倍左右。采用泡沫发生装置时，必须向水中加入界面活性剂作为产生泡沫的发泡剂，发泡剂优选为蛋白泡沫液、水成膜泡沫液或合成界面活性剂。
本发明具有如下积极效果由于具有富氮装置的灭火系统能够从灭火作业现场的空气生产灭火所需的富氮空气，所以它具有机动性，可以应付各种不同场所的火灾。
由于富氮空气-液体的集团的比重大于空气，所以它不仅能够用于封闭空间，还适合于顶部开放的大空间内的火灾的灭火。比单纯使用富氮空气具有更广的适用性。
它能够迅速抑制火灾，并且不会危害周围的人员。
根据灭火的需要，可以通过调节气体与液体的混合比来容易地调整气体-液体集团的比重，使之适合火灾空间内不同高度的火源的灭火，因此能够有效地进行灭火作业。
由于将液体混合于富氮空气，使得富氮空气由不可视变为可视，方便了灭火时的操作。
由于富氮空气加水后整体的比热和气化潜热得以提高，有助于提高灭火效果。
与以水为主的灭火系统相比，它所导致的水损将大为降低。
图1是本发明所提供的灭火方法的实施例示意图。其中1为高屋顶的大容积仓库，2为气体与液体的混合和整流装置，3为超声波水粒子发生器，4为富氮空气发生装置，5为空气压缩机，6为储水容器，7为富氮空气-水粒子集团或富氮空气-泡沫集团。
具体实施例方式
以下，将结合附图对本发明的实施形式进行具体说明，但本发明并不限定于该实施例。
图1显示了本发明的实施例。灭火系统由气体与液体的混合和整流装置2，超声波水粒子发生器3，富氮空气发生装置4，空气压缩机5，储水容器6以及管路等组成。它可由车辆或大型直升机迅速搬运至火灾现场。
火灾在图示的高屋顶大容积的仓库1内发生时，配备于消防队的本系统迅速移动至现场。根据火灾空间是否有人，火灾的规模，可燃物的种类及建筑物的状况，使用富氮空气发生装置4从空气中生产所需含氧浓度的富氮空气，同时使用超声波水粒子发生器3产生水粒子。将二者通过气体与液体的混合和整流装置2以一定的比例混合形成比重大于空气的富氮空气-水粒子集团并将其导入火灾空间。由于富氮空气-水粒子集团的比重大于空气，所以它将首先沉降于仓库的底部，并从下向上充满空间。因此可以充分利用所注入的灭火气体，在更短的时间内实现灭火。
权利要求
1.一种火灾的灭火方法，其特征在于利用富氮空气生产装置生产足够的富氮空气，富氮空气中氧气容积浓度为7-17％，并利用水粒子发生装置将水与富氮空气混合，形成富氮空气-水粒子集团，集团中的水与气体的体积比为1/15000至1/300，用此集团覆盖火源进行灭火。
2.根据权利要求1所述的灭火方法，其特征在于所述的氧气容积浓度为8-17％。
3.根据权利要求1所述的灭火方法，其特征在于所述的水中加入发泡剂，并且所述的水粒子发生装置采用泡沫发生装置。
4.根据权利要求3所述的灭火方法，其特征在于所述的发泡剂为蛋白泡沫液、水成膜泡沫液或合成界面活性剂之中的一种。
5.根据权利要求1所述的灭火方法，其特征在于所述的富氮空气生产装置为分离膜富氮装置或交替加压吸附方式的富氮装置。
6.根据权利要求1所述的灭火方法，其特征在于所述的水粒子的发生装置为双流体喷嘴方式，超声波加湿器方式，高压喷嘴方式，离心力方式之中的一种。
7.一种用于权利要求1所述的灭火方法的灭火设备，其特征在于该设备由气体与液体的混合和整流装置(2)，超声波水粒子发生器(3)，富氮空气发生装置(4)，空气压缩机(5)，储水容器(6)组成，各部分由管路连接。
全文摘要
本发明公开了一种使用气体－液体集团的火灾的灭火方法及系统，该系统由气体与液体的混合和整流装置(2)，超声波水粒子发生器(3)，富氮空气发生装置(4)，空气压缩机(5)，储水容器(6)以及管路等组成，灭火作业现场利用富氮空气生产装置生产含适当氧气浓度的富氮空气，并利用适当的方法将水或以水为主体的溶液与其混合，形成比重大于空气的气体－液体的集团，用此气体－液集团覆盖火源进行灭火。该方法适用于用水不易扑灭的火灾。既能够像富氮空气那样在扑灭火灾的同时不会对人和环境产生不良影响，又像二氧化碳气体那样重于空气能够用于无顶的空间。
文档编号A62C35/00GK1552487SQ0313793
公开日2004年12月8日 申请日期2003年5月30日 优先权日2003年5月30日
发明者王国兴 申请人:王国兴