CN104368105A - 一种组合分配式自动气体防火安全系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合分配式自动气体防火安全系统，包括氮气源、供气主管道、组合分配装置、控制线路、控制装置、至少一个防火保护空间，所述组合分配装置的进气口通过供气主管道与氮气源的出气口连接，每个防火保护空间内均氮气出气口和氧气浓度检测装置，所述氮气出气口通过氮气分配管道与组合分配装置的出气口连接，所述控制装置分别通过控制线路与氧气浓度检测装置和组合分配装置连接。本发明可以自动控制并维持这些空间内的氧气浓度至物质燃烧所需要的最低浓度之下，在有人员的场所，又能够控制在维系人员生命安全所需要的最低浓度之上，达到既预防燃烧发生，又保证人员安全的目的，同时也避免了高压容器爆炸事故风险。

Description

一种组合分配式自动气体防火安全系统及其使用方法

所属技术领域

本发明涉及消防安全技术领域，特别是一种组合分配式自动气体防火安全系统及其使用方法。

背景技术

目前，为了消防安全，通常在建筑物内安装各种自动灭火系统。对于存在有重要设备或物资的封闭空间（如各类机房、重要物资库房等），为了防止被保护的对象免受灭火介质污损，往往要安装化学或惰性气体灭火系统。这些气体灭火系统必须采用大数量高压钢瓶或大容量压力容器，将灭火所需要的灭火介质长期储存在现场，待发生火灾时才释放出来，利用气体化学或物理的作用进行扑救。

各类灭火系统的一个重要特征是立足于灭火，而不是防火，即需要在火灾发生以后才被动发挥灭火作用，而不能避免火灾的发生。各类气体灭火系统的一个重要缺陷是难免造成对保护空间内的人员危害（包括窒息和毒害），以及对内部设备物资的损伤（冷激、射流冲击等）。即使某些被称为可以通过灭火浓度控制，达到对人员生命安全无害的气体灭火系统，其实在实际使用中，由于难以达到其保证人员安全的各种条件（如保护空间容积，灭火剂用量等），所以仍然无法达到对人员无伤害的目标。

由于气体灭火系统长期处于待用状态，以及火灾发生的不可预知性、突发性和严重性，所以很难免出现灭火系统在需要时失效，导致火灾灾害的发生，以及大量消防安全系统建设意义的丧失。现实已经证明，大量应用的气体灭火系统还带来了严重的高压容器爆炸和气体伤害危险。

发明内容

为了克服上述原有技术的不足，本发明提出了一种新的消防系统。该系统基于对火灾事先预防，而不是事后扑救的本质安全的最高目标。

本发明的技术方案：一种组合分配式自动气体防火安全系统，包括氮气源、供气主管道、组合分配装置、控制线路、控制装置、至少一个防火保护空间，所述组合分配装置的进气口通过供气主管道与氮气源的出气口连接，每个防火保护空间内均设有氮气出气口和氧气浓度检测装置，所述氮气出气口通过氮气分配管道与组合分配装置的出气口连接，所述控制装置分别通过控制线路与氧气浓度检测装置和组合分配装置连接。

优选地，防火保护空间分为防火保护空间A和防火保护空间B，防火保护空间A内设有氮气出气口A和氧气浓度监测装置A，防火保护空间B内设有氮气出气口B和氧气浓度监测装置B，氮气分配管道分为氮气分配管道A和氮气分配管道B，氧气浓度监测装置A和氧气浓度监测装置B均通过控制线路与控制装置连接。

优选地，所述组合分装置包括壳体、连接供气主管道的稳压阀、连接在稳压阀出口的分流管道A和分流管道B，分流管道A上设有一个流量调节阀A，分流管道B上设有一个流量调节阀B，流量调节阀出口A通过氮气分配管道A与防火保护空间A内的氮气出气口A连通，流量调节阀B出口通过氮气分配管道B与防火保护空间B内的氮气出气口B连通，稳压阀和流量调节阀A和流量调节阀B均通过控制线与控制装置连接。

优选地，氮气源为某工厂的氮气副产品，或者为利用各种物理分离技术产生的氮气。

优选地，所述组合分配装置能够稳定调节向保护空间的供气压力，并接受控制装置的指令，调节向各个保护空间的氮气供应量。

优选地，各个防火保护空间中安装的氧气浓度检测装置通过控制线路与控制装置连接；可以随时检测各个空间的氧气浓度，并据此自动调节组合分配装置向各个防火空间的氮气输气或补气量。

一种组合分配式自动气体防火安全系统的使用方法，包括下述步骤：

1）氮气源通过供气主管道、组合分配装置和氮气分配管道，单独连接一个或分别连接多个独立的相对封闭的防火保护空间；

2）根据需要分别向各个防火保护空间内输入氮气；

3）气源的供气流量可通过计算确定，以满足在规定时间内，将防火保护空间A和B中最大容积的氧气浓度降低到设定值以下，并满足对防火保护空间A和B的气体泄漏量补充，维持低氧浓度氛围的要求；

4) 防火保护空间A和B中的低氮气体则通过开口部位流出，维持空间内外的压力平衡;

5)在防火保护空间A和B内的氧气浓度检测装置可随时检测防火保护空间内的氧气浓度值，并将检测数据通过控制线路，随时传递给控制装置;

6)控制装置根据实测值，调节组合分配装置向各个保护空间的氮气供气流量，维持防火保护空间A和B的氧气浓度在需要的限度范围。

该系统利用一个氮气源，通过管道将高浓度氮气输送到应用现场，再经过一套组合分配装置，将经过稳压的氮气分别输送到需要防火保护的若干个相对封闭的空间内。同时，通过一套自动检测与控制装置，自动控制组合分配装置向各个保护空间的氮气供气量，从而控制和维持这些空间内的氧气浓度至物质燃烧所需要的最低浓度之下，在有人员的场所，又能够控制在维系人员生命安全所需要的最低浓度之上，达到既预防燃烧发生，又保证人员安全的目的。

1．利用一个氮气源（包含化工厂氮气副产品，或采用各种物理分离技术产生的氮气）。

2.在需要预防火灾发生或隔离火灾蔓延的若干个相对封闭的空间附近，设一套组合分配装置。组合分配装置通过管道连接上述氮气源和各个防火保护空间。组合分配装置具有稳定调节向各个保护空间的供气压力，并根据控制装置的指令，调节向各个保护空间的供气量的功能。

3．氮气源来的高浓度氮气，通过组合分配装置控制分配，分别输送到上述防火保护空间内，将空间内的气体从出气口排挤出去，从而逐步提高空间内的氮气浓度，而降低空间内的氧气浓度；

4．为系统设立一套氧气浓度自动检测和控制装置，利用对保护空间内的氧气浓度的实时检测值，自动调节组合分配装置向各个防火空间的氮气输气或补气量，以准确控制各个保护空间内的氧气浓度，能够降低并保持在引发并维持被保护物资燃烧所需要的最低氧气浓度之下，在需要时，又能控制在维系保护空间内人员生命安全所需要的最低氧气浓度之上。

由于多数物质燃烧所需要的最低氧浓度为15%，而维系人员生命安全所需要的最低氧气浓度是10%，介于二者之间的某个氧气浓度值就是本方案的目标控制值，所以，本控制方案是能够实现的。

与现有的消防技术相比，本发明的有益效果是：

1．一改目前消防技术被动灭火为主动防火。当安装了本发明的系统之后，防火保护空间内将不会发生任何需要氧气的燃烧或火灾，实现了消防安全的最高标准——本质安全。

2.在保证消防安全的前提下，本系统还能保证处于保护空间中的人员的生命不会因此而受到伤害；

3．当其他区域火灾发生时，人员进入或经过作为火灾隔离的保护空间后，将会获得安全，燃烧将会被阻断。

4. 采用一个氮气源建立的一套系统，可以同时保护若干个需要防火保护或用作防火隔离的独立空间。

5.克服了目前灭火系统需要在火灾发生时才能发挥作用，并且难免在需要使用时出现故障，无法发挥应有作用的弱点；

6．对于原来需要实行气体灭火的区域，可以不再需要安装气体灭火系统，从而避免了由此所带来的高压容器爆炸或有毒气体伤害事故风险；

7．干燥的氮气还可以有利于被保护物资和设备的防潮和防腐；

8．与现有的消防技术比较，系统结构简单，易于推广应用，且可在提高消防安全标准的前提下，节省消防投资。

附图说明

图1 是本发明系统的原理示意图；

图2为本发明中组合分配装置的原理示意图。

图中：1.氮气源，2.供气主管道，3.组合分配装置，4.氮气分配管道A，5.氮气出气口A，6.防火保护空间A，7.防火保护空间B，8.氧气浓度检测装置A，9.控制线路，10.控制装置，11.壳体，12.稳压阀，13.分流管道B，14.流量调节阀B，15.流量调节阀A，31.氮气分配管道B，41.分流管道A，51.氮气出气口B，81.氧气浓度检测装置B。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例：

如图1所描述的一套组合分配式自动气体防火安全系统包含一个能够提供高浓度氮气的氮气源1。氮气源根据条件，可以是某工厂（如化肥厂或钢铁厂等）的氮气副产品，或利用常规的物理分离技术制备的氮气。防火保护空间A6和防火保护空间B7，供气主管道2，组合分配装置3，氮气分配管道A4，氮气分配管道B31，氮气出气口A5，氮气出气口B51，氧气浓度检测装置A7，氧气浓度检测装置B71，控制线路8和控制装置9。

氮气源1通过供气主管道2与现场的组合分配装置3相连，再通过氮气分配管道4和氮气出气口5，连接相对封闭的防火保护空间A6和防火保护空间B7。防火保护空间的数量可以根据需要增加。

来自于氮气源1的高浓度氮气通过供气主管道输送到现场的组合分配装置3。组合分配装置3在控制装置10的控制下，将经过稳压阀12调节的稳压氮气通过分流管道A41、流量调节阀A15、氮气分配管道A4和氮气出气口A5，布洒到防火保护空间A6中。将经过稳压阀12调节的稳压氮气通过分流管道B13、流量调节阀B14、氮气分配管道B31和氮气出气口B51，布洒到防火保护空间B7中。

氮气源的供气流量可通过计算确定，以满足在规定时间内，将防火保护空间中最大容积的保护空间内的氧气浓度降低到设定值以下，并满足对防火保护空间的气体泄漏量补充，维持低氧浓度氛围的要求。

防火保护空间中的低氮气体则通过开口部位流出，维持空间内外的压力平衡。

安装在防火保护空间A6内的氧气浓度检测装置A81可随时检测防火保护空间A6内的氧气浓度值，并将检测数据通过控制线路，随时传递给控制装置。控制装置根据实测值，通过流量调节阀A15调节分流管道A41、氮气分配管道A4和氮气出气口A5向防火保护空间A6的氮气供气流量，维持防火保护空间的氧气浓度在需要的限度范围。

安装在防火保护空间B7内的氧气浓度检测装置B8可随时检测防火保护空间B7内的氧气浓度值，并将检测数据通过控制线路，随时传递给控制装置。控制装置根据实测值，通过流量调节阀B14调节分流管道B13、氮气分配管道B31和氮气出气口B51向防火保护空间B7的氮气供气流量，维持防火保护空间的氧气浓度在需要的限度范围。

氧气浓度的上限值根据空间内被保护的可燃物质的最低燃点确定，而其下限值则根据保护空间内的人员活动情况确定。在有人员安全要求的情况下，该下限值被控制在人体所需要氧气浓度的最低值以上。上述限度范围越大，空间封闭程度越高，则平时需要的补气量就越少，在不补气的条件下，维持浓度的时间就越长。这些指标也成了设计该系统的重要参数。

本发明中的控制装置、流量调节阀、稳压阀、氧气浓度监测装置均为市面上采购的常规部件，故其具体结构和工作过程不作细述。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (7)

1.一种组合分配式自动气体防火安全系统，其特征是，其包括氮气源（1）、供气主管道（2）、组合分配装置（3）、控制线路（9）、控制装置（10）、至少一个防火保护空间，所述组合分配装置（3）的进气口通过供气主管道（2）与氮气源（1）的出气口连接，每个防火保护空间内均设有氮气出气口和氧气浓度检测装置，所述氮气出气口通过氮气分配管道与组合分配装置（3）的出气口连接，所述控制装置（10）分别通过控制线路（9）与氧气浓度检测装置和组合分配装置（3）连接。

2.根据权利要求1所述的组合分配式自动气体防火安全系统，其特征是：防火保护空间分为防火保护空间A（6）和防火保护空间B（7），防火保护空间A（6）内设有氮气出气口A（5）和氧气浓度监测装置A（81），防火保护空间B（7）内设有氮气出气口B（51）和氧气浓度监测装置B（8），氮气分配管道分为氮气分配管道A（4）和氮气分配管道B（31），氧气浓度监测装置A（81）和氧气浓度监测装置B（8）均通过控制线路与控制装置连接。

3.根据权利要求2所述的组合分配式自动气体防火安全系统，其特征是：所述组合分装置（3）包括壳体（11）、连接供气主管道的稳压阀（12）、连接在稳压阀（12）上的分流管道A（41）和分流管道B（13），分流管道A（41）通过氮气分配管道A（4）与防火保护空间A（6）内的氮气出气口A（5）连通，分流管道B（13）通过氮气分配管道B（31）与防火保护空间B（7）内的氮气出气口B（51）连通，分流管道A(41)上设有一个流量调节阀A（15），分流管道B(13)上设有一个流量调节阀B（14），稳压阀（12）和流量调节阀A（15）和气压调节阀B（14）均通过控制线与控制装置连接。

4..根据权利要求1所述的组合分配式自动气体防火安全系统，其特征是：氮气源（1）为某工厂的氮气副产品，或者为利用各种物理分离技术产生的氮气。

5.根据权利要求1所述的组合分配式自动气体防火安全系统，其组合分配装置（3）能够稳定调节向保护空间的供气压力，并接受控制装置（10）的指令，调节向各个保护空间的氮气供应量。

6.根据权利要求1所述的组合分配式自动气体防火安全系统，其特征是：各个防火保护空间中安装的氧气浓度检测装置（8）通过控制线路（9）与控制装置（10）连接；可以随时检测各个空间的氧气浓度，并据此自动调节组合分配装置（3）向各个防火空间的氮气输气或补气量。

7.根据权利要求3所述的组合分配式自动气体防火安全系统的使用方法，其特征是：其包括下述步骤：

1）氮气源通过供气主管道、组合分配装置和氮气分配管道，单独连接一个或分别连接多个独立的相对封闭的防火保护空间；

2）根据需要分别向各个防火保护空间内输入氮气；

3）源的供气流量可通过计算确定，以满足在规定时间内，将防火保护空间A和B中最大容积的保护空间内的氧气浓度降低到设定值以下，并满足对防火保护空间A和B的气体泄漏量补充，维持低氧浓度氛围的要求；

4) 防火保护空间A和B中的低氮气体则通过开口部位流出，维持空间内外的压力平衡;

5)在防火保护空间A和B内的氧气浓度检测装置可随时检测防火保护空间内的氧气浓度值，并将检测数据通过控制线路，随时传递给控制装置;

6)控制装置根据实测值，调节组合分配装置向各个保护空间的氮气供气流量，维持防火保护空间和的氧气浓度在需要的限度范围。