一种针对储罐火灾的灭火剂高效注入装置与方法

本发明属于液体燃料储罐灭火，具体是一种针对储罐火灾的灭火剂高效注入装置与方法。

背景技术：

1、近年来，随着经济的快速发展，我国对液体燃料的需求与日剧增，为满足能源存储需求，我国大量兴建内浮顶液体燃料储罐。对于内浮顶液体燃料储罐，液位越低，内部可燃气体量越大，火灾风险越高。针对储罐火灾，往往采用泡沫灭火剂进行灭火，泡沫灭火剂会覆盖在燃烧的油层表面，降低油面温度并阻断油层的蒸发从而实现灭火。传统储罐灭火过程中，通常采用移动泡沫炮和储罐顶端的泡沫发生器喷射泡沫进行灭火。然而在储罐发生全液面火灾时，低液位储罐火灾内部燃烧剧烈、热气流强、罐内温度高，泡沫很难穿透储罐内部火焰流场，到达油品表面，进行有效灭火。另外，低液位储罐火灾燃烧过程中，内部的高温羽流易使侧壁发生坍塌，阻碍泡沫进入储罐内部，进一步增加了灭火难度。因此，有必要研发一种针对储罐火灾的高效灭火装置与方法，对储罐火灾实现高效灭火。

2、针对储罐火灾中灭火的难点和实际需求，部分学者对泡沫喷射装置进行了一定的研究和改进。申请公布号cn117839134a公布了一种基于压缩气体泡沫的储罐灭火装置，该装置在油面上设有浮箱，浮箱上有泡沫喷射管，可将泡沫喷射到在液面上部，从而实现灭火。申请公布号cn105727476a公布了一种储油罐辐射状泡沫灭火系统，灭火剂喷射装置由中心处的集合器以及八支呈辐射状的喷管组成，位于油面上方的浮力支架上，可实现液面上方多方位泡沫喷射灭火。授权公告号cn218980300u设计了一种大型储油罐内部的灭火装置，该装置将灭火罐设置到浮盘内，通过喷射管向密封圈内喷射灭火剂，实现窒息灭火的效果。授权公告号cn110448825b提出一种大型浮顶罐火灾综合灭火系统及灭火方法，该系统采用鸭嘴式泡沫释放头和设有爆破片泡沫炮的组合式释放方法，鸭嘴式泡沫释放头和泡沫炮喷头位于罐顶，鸭嘴式泡沫释放头喷口扁平且喷口方向直向下或斜向下对罐壁喷射，泡沫炮喷口对准油罐中心喷射，可实现对储罐火灾的大流量泡沫灭火。

3、通过对上述已有装置的调研分析发现，现有针对储罐火灾的灭火装置在结构和功能上具有一定的局限性。一方面，现有的很多灭火装置喷口布置在浮盘上，但全液面火灾发生后，浮盘通常发生沉盘，会造成整个储罐灭火系统失效。另一方面，采用鸭嘴泡沫释放头和泡沫炮组合方式同样无法高效解决泡沫进入储罐内部的问题。近几年，本课题组在研究储罐火灾过程中发现：对于储罐火灾，由于侧壁对空气卷吸的限制，空气很难到达油品表面，因此，火焰会发生抬升的现象，及火焰根部远离油品表面；同时，由于燃烧造成储罐内外温度差，储罐内高温蒸汽在浮力作用下向上运动，造成罐体内部压力减小，使得罐口边缘向下卷吸空气，形成内部燃烧。因此，储罐火在燃烧过程中，储罐内部在纵向上可分为高温燃烧区、蒸汽区和油品区。对于高温燃烧区，温度相对较高，羽流向上运动速度大，会直接阻碍灭火过程中泡沫向下运动；对于蒸汽区，温度向下快速下降，向上羽流弱，内部流场稳定，对泡沫的阻碍作用小；对于油品区，除表面温度接近沸点外，其余温度接近环境温度。由于内部区域的变化，储罐罐壁温度在纵向上从上到下也对应呈现：高温区、大温度梯度区和低温均匀区。因此，结合最新研究成果，利用蒸汽区的稳定条件，研发向储罐内高效注射泡沫的灭火装置具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种针对储罐火灾的灭火剂高效注入的装置，所述装置在储罐火灾发生后可通过对侧壁温度的识别，向储罐内高效喷射泡沫灭火剂，提高储罐灭火效率，为储罐火灾灭火技术研究提供参考。

2、本发明还旨在提出一种针对储罐火灾的灭火剂高效注入装置的使用方法。

3、根据本发明实施例的一种针对储罐火灾的灭火剂高效注入的装置，包括：所述灭火剂高效注入装置由测温系统、泡沫供给系统、泡沫喷口系统、惰气加压系统、数据采集系统、智能控制系统；泡沫供给系统用于向泡沫喷口系统供给泡沫；根据本发明实施例的一种针对储罐火灾的灭火剂高效注入的装置，所述泡沫供给系统，包括泡沫液供给装置，泡沫液管道，动力泵，流量计，泡沫发生装置；所述泡沫供给装置可制备泡沫液；所述泡沫液管道一端与泡沫供给装置相连，另一端与所述泡沫发生装置相连，用于输送泡沫液；所述动力泵设置在所述泡沫液管道上，用于向泡沫液提供动力，使泡沫液流向所述泡沫发生装置；所述泡沫发生装置可将泡沫液与空气混合，进而形成泡沫。

4、可选地，根据储罐内液体燃料的不同，所述泡沫液供给装置供给的泡沫液可为氟蛋白泡沫液、水成膜泡沫液等，这里不做具体限制。

5、可选地，所述动力泵可为离心泵、轴流泵、漩涡泵及混流泵等，这里不做具体限制。

6、根据本发明实施例的一种针对储罐火灾的灭火剂高效注入的装置，所述泡沫喷口系统，主要包括泡沫管道，喷射口，控制阀，伸缩杆，转动装置，喷射挡板，用于向储罐内喷射泡沫；所述泡沫管道一端与所述泡沫发生装置相连，一端与所述喷射口相连，用于将所述泡沫发生装置中生成的泡沫运输至所述喷射口；所述喷射口，前端与所述泡沫管道相连，末端与储罐内壁相贴合，使所述喷射口与储罐内相通，主要用于向储罐内部喷射泡沫；所述控制阀布置在所述喷射口的内部前端，可阻隔所述泡沫管道中的泡沫，用于打开或关闭所述喷射口前端；所述喷射挡板位于所述喷射口的末端，其尺寸大小与所述喷射口前端开口相吻合，用于封闭所述喷射口；所述转动装置设置在所述喷射挡板上，可带动所述喷射挡板旋转，使泡沫从所述喷射口喷射至油品液面；所述伸缩杆布置在所述喷射口内部，与所述转动装置相连，可前后收缩，进而将所述喷射挡板向外推出或收回。

7、有利地，所述喷射口应沿侧壁垂直方向均匀的布置在储罐侧壁不同位置处，具体的布置数量、布置间隔应根据储罐具体大小而定，且喷射口末端与储罐内壁完美贴合，避免阻碍浮盘的上下移动。

8、有利地，所述喷射口的口径应根据具体储罐大小而定。

9、有利地，所述喷射口，所述控制阀，所述伸缩杆，所述转动装置应选用耐高温材料制成，避免在储罐发生火灾后被高温损坏。

10、有利地，所述喷射挡板应采用防火材料制成，且具有一定的机械强度，与罐壁贴合，避免凹陷，造成油品进入所述喷射口，同时防止凸起，避免阻碍浮盘移动。

11、有利地，所述转动装置可带动所述喷射挡板进行旋转，所述喷射挡板最大旋转至与罐壁垂直。

12、根据本发明实施例的一种针对储罐火灾的灭火剂高效注入的装置，所述惰气加压系统包括惰气供给装置，惰气管道，通气阀，压力计，主要用于向所述喷射口内通入惰性气体，使所述喷射口内部保持一定正压，从而防止储罐内液体燃料从所述喷射挡板处泄漏流入所述喷射口内部；所述惰气供给装置用于提供惰性气体；所述惰气管道分别与所述惰气供给装置和所述喷射口相连，用于向所述喷射口内输送惰性气体；所述通气阀位于所述惰气管道上，用于控制所述惰气管道的开启或关闭；所述压力计设置在所述喷射口上，用于监测所述喷射口内的压力是否保持稳定。

13、可选地，所述惰气供给装置中供给的气体可为氮气、氦气或氖气等，这里不做具体限制。

14、有利地，所述惰气供给装置，所述通气阀，和所述惰气管道应选用耐高温材料制成，避免在储罐发生火灾后被高温损坏。

15、根据本发明实施例的一种针对储罐火灾的灭火剂高效注入的装置，所述测温系统由数个测温装置组成，沿罐壁纵向布置在不同位置处，主要用于获取罐壁纵向温度分布，确定高温区、大温度梯度区和低温均匀区，进而确定储罐内部高温燃烧区、蒸汽区和油品区，最终确定所述泡沫喷口系统的开启位置，保障泡沫从稳定的蒸汽区直接进入储罐内部，对油品表面进行覆盖，有效避免泡沫穿过内部的高温燃烧区。

16、有利地，所述测温系统中测温装置应沿储罐罐壁纵向均匀布置在罐壁上，布置间隔应根据储罐具体大小及所述喷射口布置数量而定，应保证每个所述喷射口附近有一个测温装置。

17、可选地，所述测温装置可选用贴片热电偶或其他测温装置，这里不做具体要求。

18、根据本发明实施例的一种针对储罐火灾的灭火剂高效注入的装置，所述监测采集系统主要用于采集所述测温系统，所述流量计和所述压力计的实时数据信息，将信号传递给所述智能控制系统，实现灭火智能控制；

19、根据本发明实施例的一种针对储罐火灾的灭火剂高效注入的装置，所述智能控制系统可控制所述泡沫液供给装置的打开或关闭；所述智能控制系统还可控制所述动力泵，进而控制泡沫液供给流量；所述智能控制系统还可控制所述泡沫发生装置打开或关闭；所述智能控制系统还可根据所述监测采集系统收集到的侧壁温度分布信息，智能识别储罐内部蒸汽区，并控制位于蒸汽区的所述泡沫喷口系统的控制阀打开，使泡沫流入所述喷射口；所述智能控制系统还可控制所述转动装置，进而控制所述喷射挡板的转动，形成一定的喷射角度；所述智能控制系统还可控制所述惰气供给装置和所述通气阀，进而向所述喷射口内通入惰气，进而形成正压环境，保障日常油品不会进入所述喷射口。

20、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。