CN101757754B - 超细干粉冷气溶胶灭火装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超细干粉冷气溶胶灭火装置，包括开有进气口与喷粉口的超细干粉灭火剂储存容器、与喷粉口密封连接的超细干粉喷洒装置和与进气口密封连接的高压气体驱动装置；超细干粉喷洒装置包括喷粉管、超细干粉出口喷嘴、设置在喷粉管内部的干粉喷出封口膜片和设置在超细干粉出口喷嘴出口前方或后方的风机；高压气体驱动装置包括通过进气管路与进气口相接的贮气瓶、气路控制阀和插装入储存容器内部且其上安装有进气喷嘴的充气连接管。本发明设计合理、结构简单、加工制作成本低、使用操作简便且布设方便、灭火速度快、灭火效能高、环保无污染，同时可有效适用至井下、巷道、电缆沟、隧道、地道等需灭火区域。

Description

超细干粉冷气溶胶灭火装置

技术领域

本发明涉及一种煤矿安全生产应急救援装备，尤其是涉及一种适用于井下、巷道、电缆沟、隧道、地道等灭火过程且能进行快速灭火的超细干粉冷气溶胶灭火装置。

背景技术

对井下、巷道、电缆沟、隧道、地道等进行紧急灭火时，主要分为采空区及报废巷道的灭火和井下、巷道、电缆沟、隧道、地道开采使用巷道火区或发生瓦斯、煤尘爆炸事故后的灭火两大类。目前，所采用的灭火方法主要有注浆注砂灭火、注水灭火、技术喷洒阻化剂灭火、泡沫灭火、均压灭火、堵漏灭火、凝胶灭火以及氮气、二氧化碳等惰性气体灭火方法。上述灭火方法各有优缺点，有的灭火方法灭火时间长，如注浆注砂灭火方法需要一周甚至数周时间，另外凝胶灭火、氮气、二氧化碳等惰性气体灭火方法通常也需要数天的时间；有的灭火灭火方法效能低，如注水灭火技术、喷洒阻化剂灭火方法等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种超细干粉冷气溶胶灭火装置，其设计合理、结构简单、加工制作成本低、使用操作简便且布设方便、灭火速度快、灭火效能高、环保无污染，同时可有效适用至井下、巷道、电缆沟、隧道、地道等需灭火区域。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种超细干粉冷气溶胶灭火装置，其特征在于：包括开有进气口与喷粉口且内部装有超细干粉灭火剂的储存容器、与所述喷粉口密封连接的超细干粉喷洒装置和与所述进气口密封连接的高压气体驱动装置；所述超细干粉喷洒装置包括一端密封安装在所述喷粉口上且与储存容器内部相通的喷粉管、安装在喷粉管另一端上的超细干粉出口喷嘴、设置在喷粉管内部且在无压力状态下对喷粉管内的喷粉通道进行自动暂时封闭的干粉喷出封口膜片和设置在超细干粉出口喷嘴出口前方或后方且相应将自超细干粉出口喷嘴所喷出的超细干粉灭火剂吸向或吹向需灭火区域的风机；所述高压气体驱动装置包括通过进气管路与所述进气口相接的贮气瓶、安装在进气管路上的气路控制阀和从上至下插装入储存容器内部且上端部与所述进气口密封连接的充气连接管，所述进气管路一端密封安装在所述进气口上且其另一端密封安装在贮气瓶的出气口上，充气连接管一端密封安装在所述进气口上且其另一端安装有进气喷嘴，所述进气管路和充气连接管连通组成自贮气瓶向储存容器内部充入用于均匀混合搅拌所述超细干粉灭火剂的氮气的进气通道。

还包括安装在喷粉管上的压力自动控制开关和与压力自动控制开关相接且对所述风机进行控制的控制器，所述控制器与所述风机相接。

所述进气管路上安装有减压器。

所述气路控制阀为安装在贮气瓶出气口上的瓶口阀。

所述瓶口阀包括手动瓶头阀和由控制器进行控制的电动自动启动瓶头阀，所述电动自动启动瓶头阀与控制器相接。

所述风机为强力轴流风机。

所述进气口与进气管路间通过储存容器进气接口进行密封连接，所述储存容器进气接口密封安装在所述进气口上；所述喷粉口与喷粉管间通过喷粉口接头进行密封连接，所述喷粉口接头密封安装在所述喷粉口上。

所述喷粉管的形状为拐角形且其上所安装超细干粉出口喷嘴呈水平向设置。

所述干粉喷出封口膜片布设在喷粉管底部。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、安装布设方便且移动方便、制造成本低。

2、设计新颖合理、使用安全可靠且灭火效能高，本发明可以迅速喷射出超细干粉灭火剂，所喷出超细干粉灭火剂的平均粒径小于或等于5μm，90％的粒径小于或等于10μm，并且能够形成超细干粉冷气溶胶，该冷气溶胶灭火剂全淹没应用灭火效能实测小于60g/m³，灭火效能高。就化学灭火剂而言，颗粒尺寸与灭火效能之间成反比关系。这是因为由于颗粒的细化，颗粒的表面原子与总原子之比而大幅度增加，所以具有很高的化学活性和比表面积，故灭火效能急剧提高。由于颗粒质量小，活性大，经加压喷射，可在保护空间形成均匀分布相对稳定的气溶胶，所以不仅灭火效能高，使用方法和范围也不同于一般传统干粉灭火剂。超细干粉灭火剂效能类似于卤代烷在封闭的空间全淹没灭火，且灭火效能是卤代烷灭火剂的2-3倍。固体颗粒细小且具有气体的特征，可以不受方向的限制，绕过障碍物达到保护空间的任何角落，并能在着火空间有较长时间的驻留时间，从而实现全淹没灭火；灭火剂贮存等不需高压容器。超细干粉冷气溶胶灭火剂灭火原理是一方面，灭火剂颗粒有效地与火焰中活性物质反应，抑制燃烧，中断燃烧反应链，快速扑灭有焰火焰；另一方面，灭火剂晶体与与灼热的燃烧物表面接触时，发生一系列的化学反应，在固体表面的高温作用下，形成类似玻璃的覆盖层，它能渗透到燃烧物表面的空隙内，将固体物表面与周围空气中的氧隔开，使燃烧终止；此外，还具有降低火场温度作用。

3、经济实用且灭火速度快、灭火效果好，特别适用于井下、巷道、电缆沟、隧道、地道灭火。实际使用过程中，当井下、巷道、电缆沟、隧道、地道发生火灾后，启动该本发明并喷出超细干粉形成冷气溶胶；强力轴流风机送风，快速将超细干粉冷气溶胶吹向井下、巷道、电缆沟、隧道、地道巷道更深处的火区，实现快速灭火。

4、适用范围广，能有效适用至井下、巷道、电缆沟、隧道、地道采空区及报废巷道的灭火和井下、巷道、电缆沟、隧道、地道开采使用巷道火区或发生瓦斯、煤尘爆炸事故后的灭火情形。

5、环保无污染，所使用的超细干粉灭火剂不吸潮、不结块，在常态下不变色、不分解，即可常压贮存，也可带压贮存，非常方便于运输和贮存，该灭火剂具有良好的流动性、弥散性和电绝缘性；它用于开放的场所灭火及封闭的空间全淹没灭火。超细干粉灭火剂环保、无污染，灭火效能高，适用于A、B、C、D、E类火灾，是理想的新型灭火剂。超细干粉灭火剂常压下贮存在储存容器中，安全可靠，通过气体驱动装置输入特殊气流后，使超细干粉灭火剂与氮气快速、均匀地混合，满足干粉喷出流量和压力的要求。

6、超细干粉出口喷嘴采用特殊的设计，使得高压超细干粉经喷嘴射出后一方面使超细干粉颗粒相互碰撞获得更细的微粒，另一方面，大小粒子相互作用，高速流动的气体受到较大粒子的阻挡，流线会发生变化，会在较大粒子的运动方向端产生涡流区，涡流夹带着小粒子运动具有更大的动量，明显削弱火区的环境气体流动的影响，灭火剂具有更大的射程。同时，超细干粉喷嘴前方或后方设置的强力轴流风机，给超细干粉冷气溶胶提供进一步的动量，助其更快到达火区实现全淹没灭火。当超细干粉冷气溶胶灭火剂达到火区后，全淹没火区，首先扑灭井下、巷道、电缆沟、隧道、地道有焰火灾；随着火区超细干粉冷气溶胶灭火剂量的增加，可进一步有效扑灭煤炭等固体物隐燃火灾。

综上所述，本发明设计合理、结构简单、加工制作成本低、使用操作简便且布设方便、灭火速度快、灭火效能高、环保无污染，同时可有效适用至井下、巷道、电缆沟、隧道、地道等需灭火区域。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明第一具体实施方式的使用状态参考图。

图2为本发明气路控制阀的结构示意图。

图3为图1中进气喷嘴的结构示意图。

图4为图1中超细干粉出口喷嘴的结构示意图。

图5为图4中的仰视图。

图6为本发明的电路框图。

图7为本发明第二具体实施方式的使用状态参考图。

附图标记说明：

1-储存容器；            2-干粉喷出封口膜片；        3-压力自动控制开关；

4-喷粉管；              5-超细干粉出口喷嘴；        6-强力轴流风机；

7-三角支撑架；          8-进气管路；                9-减压器；

10-电动自动启动瓶头     11-瓶头阀手动启动手         12-贮气瓶；

阀；                    柄；

13-储存容器进气接口；   14-充气连接管；             15-进气喷嘴；

16-喷粉口接头；         17-控制器；                 18-压力表；

19-安全限位销钉；       20-连接电线；               21-出气孔；

22-干粉喷出孔。

具体实施方式

实施例1

如图1、图6所示，本发明包括开有进气口与喷粉口且内部装有超细干粉灭火剂的储存容器1、与所述喷粉口密封连接的超细干粉喷洒装置和与所述进气口密封连接的高压气体驱动装置。所述超细干粉喷洒装置包括一端密封安装在所述喷粉口上且与储存容器1内部相通的喷粉管4、安装在喷粉管4另一端上的超细干粉出口喷嘴5、设置在喷粉管4内部且在无压力状态下对喷粉管4内的喷粉通道进行自动暂时封闭的干粉喷出封口膜片2和设置在超细干粉出口喷嘴5出口后方且相应将自超细干粉出口喷嘴5所喷出的超细干粉灭火剂吸向或吹向需灭火区域的风机。所述高压气体驱动装置包括通过进气管路8与所述进气口相接的贮气瓶12、安装在进气管路8上的气路控制阀和从上至下插装入储存容器1内部且上端部与所述进气口密封连接的充气连接管14，所述进气管路8一端密封安装在所述进气口上且其另一端密封安装在贮气瓶12的出气口上，充气连接管14一端密封安装在所述进气口上且其另一端安装有进气喷嘴15，所述进气管路8和充气连接管14连通组成自贮气瓶12向储存容器1内部充入用于均匀混合搅拌所述超细干粉灭火剂的进气通道。所述贮气瓶12为内部存储有15±1MPa高压氮气的贮气钢瓶。实际使用过程中，可以根据具体需要对贮气钢瓶内所存储氮气的压力进行相应调整。

同时，本发明还包括安装在喷粉管4上的压力自动控制开关3和与压力自动控制开关3相接且对所述风机进行控制的控制器17，所述控制器17与所述风机相接。所述进气管路8上安装有减压器9，所述减压器9上装有对进气管路8内部气体压力进行直观指示的压力表18。

结合图2，本实施例中，所述气路控制阀为安装在贮气瓶12出气口上的瓶口阀。所述瓶口阀包括手动瓶头阀和由控制器17进行控制的电动自动启动瓶头阀10，所述电动自动启动瓶头阀10与控制器17相接，所述手动瓶头阀的瓶头阀手动启动手柄11外侧设置有安全限位销钉19。实际使用时，当需要使用手动瓶头阀打开进气通道前，需先拔掉安全限位销钉19，之后才能用手向外迅速抽拔瓶头阀手动启动手柄11，从而打开贮气瓶12的出气管路阀门。所述电动自动启动瓶头阀10具体通过从其内部引出的连接电线20与控制器17相接。所述风机为强力轴流风机6，并且所述强力轴流风机6通过位于其下部的三角支撑架7进行支撑固定。

所述进气口与进气管路8间通过储存容器进气接口13进行密封连接，所述储存容器进气接口13密封安装在所述进气口上；所述喷粉口与喷粉管4间通过喷粉口接头16进行密封连接，所述喷粉口接头16密封安装在所述喷粉口上。

所述喷粉管4的形状为拐角形且其上所安装超细干粉出口喷嘴5呈水平向设置。所述干粉喷出封口膜片2布设在喷粉管4底部。结合图3、图4及图5，所述超细干粉出口喷嘴5包括喷嘴主体和均匀布设在所述喷嘴主体上的多个干粉喷出孔22，进气喷嘴15包括喷嘴主体和均匀布设在所述喷嘴主体上的多个出气孔21。所述超细干粉出口喷嘴5的内部喷腔为圆锥形结构，并且其喷嘴主体上开有多排干粉喷出孔22。实际使用时，自进气喷嘴15所喷出的氮气满足超细干粉喷出流量和氮气混合均匀度的要求。

所述贮气瓶12内部所贮存15MPa的高压氮气为超细干粉灭火剂喷洒提供动力气源，同时氮气也是灭火的有效成份。同时根据设计要求，在氮气输出端设置减压器9，保证输入超细干粉贮存容器内的压力和流量满足干粉喷洒的要求。同时，贮气瓶12的瓶头阀打开方式为自动打开和手动打开两种方式，非常便于控制，用户只需定期检查贮气瓶12内的压力，确保压力保持在规定范围内即可。本发明的工作过程是：当控制器17接收到着火信号后，将信号传递至电动自动启动瓶头阀10，并相应通过电动自动启动瓶头阀10将贮气瓶12的瓶头阀自动打开，贮气瓶12的高压氮气通过进气通道上所安装的减压器9进行减压后，将所输送的但其压力减至1.2～1.5MPa，并通过进气喷嘴15形成特殊的气流进入储存容器1内部，送入储存容器1内部的氮气与存储在其内部的超细干粉灭火剂充分搅拌并均匀混合，完成气体驱动装置的自动启动和高压气体自动输送过程；当电动自动启动瓶头阀10的自动打开功能失效后，拔掉安全限位销钉19，拉出瓶头阀手动启动手柄11即可手动打开贮气瓶12的瓶口阀。贮存于储存容器1内部内的超细干粉灭火剂与进气喷嘴15喷出的特殊气流进行搅拌混合，且当进气喷嘴15内的压力达到1.2MPa～1.5MPa(此时气体流量为1000～5000m³/h，满足超细干粉储存容器1的充压时间要求及满足超细干粉喷洒的流量要求)时，冲破干粉喷出封口膜片2，此时由超细干粉灭火剂和氮气组成的混合气流经超细干粉出口喷嘴5射出，形成超细干粉冷气溶胶灭火剂，扑向火区；并且所形成的超细干粉冷气溶胶灭火剂(简称“冷气溶胶”)在强力轴流风机6的强劲风压下加速向火区流动，以提高灭火速度，即通过设置在超细干粉出口喷嘴5后方的强力轴流风机6将超细干粉冷气溶胶灭火剂“吹向”远方火区。

实际使用过程中，当所述混合气流冲破铝合金质干粉喷出封口膜片2后，压力自动控制开关3将信号传给控制器17，显示灭火剂已喷出，表明系统正常工作。

实施例2

如图7所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述强力轴流风机6设置在超细干粉出口喷嘴5出口前方，实际使用时，通过设置在超细干粉出口喷嘴5出口前方的强力轴流风机6将所述超细干粉冷气溶胶灭火剂“吸向”远方火区。本实施例中，其余部分结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种超细干粉冷气溶胶灭火装置，其特征在于：包括开有进气口与喷粉口且内部装有超细干粉灭火剂的储存容器(1)、与所述喷粉口密封连接的超细干粉喷洒装置和与所述进气口密封连接的高压气体驱动装置；所述超细干粉喷洒装置包括一端密封安装在所述喷粉口上且与储存容器(1)内部相通的喷粉管(4)、安装在喷粉管(4)另一端上的超细干粉出口喷嘴(5)、设置在喷粉管(4)内部且在无压力状态下对喷粉管(4)内的喷粉通道进行自动暂时封闭的干粉喷出封口膜片(2)和设置在超细干粉出口喷嘴(5)出口前方或后方且相应将自超细干粉出口喷嘴(5)所喷出的超细干粉灭火剂吸向或吹向需灭火区域的风机；所述高压气体驱动装置包括通过进气管路(8)与所述进气口相接的贮气瓶(12)、安装在进气管路(8)上的气路控制阀和从上至下插装入储存容器(1)内部且上端部与所述进气口密封连接的充气连接管(14)，所述进气管路(8)一端密封安装在所述进气口上且其另一端密封安装在贮气瓶(12)的出气口上，充气连接管(14)一端密封安装在所述进气口上且其另一端安装有进气喷嘴(15)，所述进气管路(8)和充气连接管(14)连通组成自贮气瓶(12)向储存容器(1)内部充入用于均匀混合搅拌所述超细干粉灭火剂的氮气的进气通道。

2.按照权利要求1所述的超细干粉冷气溶胶灭火装置，其特征在于：还包括安装在喷粉管(4)上的压力自动控制开关(3)和与压力自动控制开关(3)相接且对所述风机进行控制的控制器(17)，所述控制器(17)与所述风机相接。

3.按照权利要求1或2所述的超细干粉冷气溶胶灭火装置，其特征在于：所述进气管路(8)上安装有减压器(9)。

4.按照权利要求2所述的超细干粉冷气溶胶灭火装置，其特征在于：所述气路控制阀为安装在贮气瓶(12)出气口上的瓶口阀。

5.按照权利要求4所述的超细干粉冷气溶胶灭火装置，其特征在于：所述瓶口阀包括手动瓶头阀和由控制器(17)进行控制的电动自动启动瓶头阀(10)，所述电动自动启动瓶头阀(10)与控制器(17)相接。

6.按照权利要求1或2所述的超细干粉冷气溶胶灭火装置，其特征在于：所述风机为强力轴流风机(6)。

7.按照权利要求1或2所述的超细干粉冷气溶胶灭火装置，其特征在于：所述进气口与进气管路(8)间通过储存容器进气接口(13)进行密封连接，所述储存容器进气接口(13)密封安装在所述进气口上；所述喷粉口与喷粉管(4)间通过喷粉口接头(16)进行密封连接，所述喷粉口接头(16)密封安装在所述喷粉口上。

8.按照权利要求1或2所述的超细干粉冷气溶胶灭火装置，其特征在于：所述喷粉管(4)的形状为拐角形且其上所安装超细干粉出口喷嘴(5)呈水平向设置。

9.按照权利要求1或2所述的超细干粉冷气溶胶灭火装置，其特征在于：所述干粉喷出封口膜片(2)布设在喷粉管(4)底部。

10.按照权利要求1或2所述的超细干粉冷气溶胶灭火装置，其特征在于：所述贮气瓶(12)为内部存储有15±1MPa高压氮气的贮气钢瓶。

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