CN104736206A - 储料仓内的防火措施 - Google Patents

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Abstract

一种用于防止和扑灭在容纳易燃材料尤其是生物量的储料仓内火灾的设备(1)和方法。液态二氧化碳储存容器(10)具有供应至少两条流动路径的液体出口(11)。该流动路径的至少一条(30、35、31)将气态二氧化碳供给到储料仓用于控制隐燃火，并且至少另一条流动路径(40、45、41)将二氧化碳蒸气和干冰霜供给到储料仓用于灭火。液态二氧化碳储存容器可以被布设成将气态和液态二氧化碳供给到多于一个储料仓。

Description

储料仓内的防火措施
技术领域
本发明涉及一种用于防止和扑灭储存易燃材料的贮仓内的火灾的方法和设备。特别是，本发明涉及生物量储存容器内的火灾的防止和扑灭措施。
背景技术
在发电厂中以生物量(biomass)的燃烧作为燃料在最近几年中变得愈发普遍，并且在发电厂所使用和储存的该生物量的体积已相应地增加。概括地说，生物量包括被切碎和压成颗粒状物的植物物质。该颗粒在传送到锅炉中使用之前，被储存在大型贮仓中(其范围可以从数百立方米到数千立方米)。生物量植物物质的一般来源是木头并且以木质生物量为背景而给出以下描述。然而，本发明可等同地应用到其它种类的生物量以及其它种类的易燃材料。
在大型贮仓中不仅储存有生物量颗粒，还有在储存和处理期间从颗粒所产生的生物量粉末(dust)。该粉末被抽取到空气流中，该空气流被过滤以移除粉末。该粉末然后被气动地传送到粉末仓中，在锅炉中被燃烧之前其储存在该粉末仓。
火灾可以发生在生物量颗粒储料仓和粉末储料仓中，并且在这两种情况下导致火灾的因素大致相同。在粉末储料仓的情况下额外风险是由粉末自燃或者点燃所产生的易燃气体(或者是两者的结合)而在顶部空间内引起爆炸。
作为产生热量并且生成甲烷、一氧化碳和二氧化碳的细菌和真菌活动的结果是可以引发生物量储存容器内的火灾。热量累积到超过50℃会导致木制品的热氧化。温度继续升高会导致生物量的最终点燃。
虽然水是用于从隐燃火(smouldering fire；闷火)中去除热量的最佳介质，但是使用喷水器将会对贮仓带来损坏并且致使木头粉末凝固或变硬，从而导致高成本和停工。在本领域中公知的措施是可通过在贮仓内提供惰性气氛来控制和扑灭隐燃火。这通过若干天内都供应持续的二氧化碳流以允许热量消散而得以实现。一般是从在工业中众所周知的大型低压(20.7巴)低温二氧化碳储存容器来供应二氧化碳流。
在燃烧火(flaming fire；明火)的情况下，快速供给的液态二氧化碳被注射到贮仓的顶部空间内以扑灭深层和表面火灾。针对在粉末收集器中的深层火灾的英国标准BS5306-4:2001+A1:2012，要求将顶部空间内的二氧化碳的浓度在2分钟内提升到30%并且在7分钟内提升到74%。从专用二氧化碳灭火系统来提供二氧化碳的快速流。
发明内容
本发明提供一种一种用于防止和扑灭在容纳易燃材料的贮仓内的火灾的设备，所述设备包括：用于储存液态二氧化碳的储存容器，所述储存容器具有液体出口；第一流动路径，所述第一流动路径从所述液体出口朝第一入口延伸进入贮仓的顶部空间内；以及第二流动路径，所述第二流动路径从所述液体出口朝第二入口延伸进入所述贮仓的顶部空间内；其中，所述第一流动路径被布置成经由所述第一入口将实质上气态二氧化碳供给到所述贮仓的顶部空间，并且其中，所述第二流动路径被布置成将实质上液态二氧化碳供给到所述第二入口，其中，所述第二入口被布置成在使用中，所述液态二氧化碳在进入所述贮仓的顶部空间内的进口处基本上膨胀为二氧化碳蒸气和干冰霜。
本发明的优点在于仅需要提供一个液态二氧化碳源，从而导致了系统简化并且减少安装、设备和服务成本。在优选实施例中，易燃材料为生物量。
优选地，所述第一流动路径被布置成以第一流动速率供给二氧化碳，并且，所述第二流动路径被布置成以第二流动速率供给二氧化碳，其中，所述第一流动速率小于所述第二流动速率。为了在经过几天期间均获得惰性气氛以控制隐燃火，就不需要以与针对灭火目所要求的相同速率来提供二氧化碳。因此，其优点在于以低于针对灭火所要求的流动速率来供应实质上气态的二氧化碳流。
所述第一流动路径优选地包括第一供给控制阀，所述第一供给控制阀被布置成在起动时开放和关闭所述第一流动路径。这就允许有选择性地接通或关掉第一流动路径。所述第一供给控制阀优选地被布置成当探测到所述贮仓内的第一条件时自动地进行起动。
类似地，所述第二流动路径优选地包括第二流动控制阀，所述第二流动控制阀被布置成在起动时开放和关闭所述第二流动路径，从而允许有选择性地接通或关掉第二流动路径。另外，所述第二流动控制阀优选地被布置成当探测到所述贮仓内的第二条件时自动地进行起动，从而允许自动地操作第二流动路径。
该设备优选地包括位于所述贮仓内的至少一个一氧化碳传感器。其优点在于能够感测一氧化碳，因为在贮仓内一氧化碳的出现是火灾的早期指示器。因此，探测一氧化碳允许防火/灭火系统在最早的时机得以起动(不论是手动还是自动)。
在优选实施例中，当探测到第一一氧化碳浓度时，第一流动控制阀自动地起动，以及当探测到第二一氧化碳浓度时，第二流动控制阀自动地起动。这允许基于一氧化碳的自动起动并且如果需要的话还允许针对自动起动的准则进行设定和和调节。
该系统可以有利地进一步包括至少一个火焰探测器和/或至少一个烟雾探测器。如果期望的话，第一和/或第二自动控制阀的自动起动可以被布设成除一氧化碳之外或代替一氧化碳而取决于火焰和/或烟雾的探测。
在优选实施例中，该设备可进一步包括：至少一个附加第一流动路径，所述附加第一流动路径从所述液体出口朝第一入口延伸进入至少一个附加贮仓的顶部空间内；以及至少一个附加第二流动路径，所述附加第二流动路径从所述液体出口朝第二入口延伸进入所述至少一个附加贮仓的顶部空间内；其中，所述至少一个附加第一流动路径被布置成经由朝向所述贮仓的所述第一入口将实质上气态二氧化碳供给到所述至少一个附加贮仓的顶部空间，并且其中，所述至少一个附加第二流动路径被布置成将实质上液态二氧化碳供给到朝向所述至少一个附加贮仓的所述第二入口，其中，所述第二入口被布置成在使用中，所述液态二氧化碳在进入所述至少一个附加贮仓的所述顶部空间的进口处基本上膨胀为二氧化碳蒸气和干冰霜。
在这个实施例中，一个液态二氧化碳储存容器可以被用于对多于一个的贮仓供应二氧化碳，从而导致进一步的设备和安装成本节省。
在另一个方面中，本发明提供一种用于防止和扑灭在易燃材料储料仓内的火灾的方法，所述方法包括：设置容纳液态二氧化碳的储存容器，所述储存容器具有液体出口；设置第一流动路径，所述第一流动路径从所述液体出口朝第一入口进入所述仓的顶部空间内；以及设置第二流动路径，所述第二流动路径从所述液体出口朝第二入口进入所述仓的顶部空间内；经由所述第一流动路径将实质上气态二氧化碳的流提供到所述第一入口；或者经由所述第二流动路径将实质上液态二氧化碳的流提供到所述第二入口，其中，所述第二入口被布置成所述实质上液态二氧化碳的流在进入所述仓的进口处基本上膨胀为二氧化碳蒸气和干冰霜。
优选地，该方法还进一步包括：设置至少一个附加第一流动路径，所述至少一个附加第一流动路径从所述液体出口朝第一入口进入至少一个附加仓的顶部空间内；以及设置至少一个附加第二流动路径，所述至少一个附加第二流动路径从所述液体出口朝第二入口进入所述至少一个附加仓的顶部空间内；经由所述至少一个附加第一流动路径将实质上气态二氧化碳的流提供到所述至少一个附加仓的所述第一入口；或者经由所述至少一个附加第二流动路径将实质上液态二氧化碳的流提供到所述至少一个附加仓的所述第二入口，其中，所述第二入口被布置成所述实质上液态二氧化碳的流在进入所述至少一个附加仓的进口处基本上膨胀为二氧化碳蒸气和干冰霜。
附图说明
现在将参照图1来描述本发明的一个示例，图1为根据权利要求1的防火和灭火设备的示意图。
具体实施方式
图1示出了防火和灭火设备1。该设备1包括安装在便携式台架(skid) 13上的液态二氧化碳储存容器10。储存容器10为具有20.7 巴(气压单位)工作压力和1600升容量的低压储存容器。储存容器10包括制冷电路(未示出)以防止液态二氧化碳的汽化损耗。
在这个示例中，台架13为VIE17，其可以从总公司在英国，吉尔福德，普里斯特利路10号，普里斯特利中心，GU2 7XY (The Priestley Centre, 10 Priestley Road, Guildford, GU2 7XY, United Kingdom)的BOC集团购得。台架13的内容物通过虚线14在图1中加以区分。为了清楚起见，下文并没有对在虚线14内的所有部件进行描述。但是，台架13的部件对于本领域技术人员而言是熟知的。
为了遵守针对深层火灾的灭火的BS5306-4:2012标准，储存容器10的容量必须足以能够在7分钟内将生物量贮仓(未示出)装充74%二氧化碳(因为泄漏的原因)。在这个示例中，设备1适合于具有234m3容量的贮仓(silo)。储存容器10的容量将取决于贮仓尺寸并且根据特殊安装的需要来加以规定。这里所给出的容量和尺寸只是示例而已而且不应被认为对本发明范围是不可缺少的。
在这个示例中，储存容器10包括液体出口11和回气入口12。在使用时，液态二氧化碳经液体出口11离开储存容器10并且进入到液体出口管20内。液体出口管20通向分支点(branch)19，该分支点的一个下游侧通向外界汽化器(ambient vaporiser)21，并且其另一个下游侧通向管道扩径器(pipe expander) 24。由流量调节器18所确定的一部分流量进入外界汽化器21内，该外界汽化器21将液态二氧化碳转换成气态二氧化碳，该气态二氧化碳接着经由回流管22和回气入口12返回到该储存容器中，该回气入口12通往储存容器10的缺量空间(ullage space；空部空间)。
进入储存容器10的回流气体有助于维持容器10内的液态二氧化碳的压力。随着液体从容器10中抽出，液体上方的缺量空间增加并且气压因此而降低)。实际上，这会减少储存容器10中液体的压力，从而降低沸点并且具有增大液态二氧化碳进入贮仓的顶部空间的瞬间速率的效果(下面详细地描述)。通过将一部分出口流的返回到储存容器10的缺量空间，缺量空间内的压力得以维持并且这反过来会维持容器10内液体的沸点。虽然这里略为详细地加以描述，但是应该理解的是回气回路21、22、12对于本发明而言并不是必须的，并且在没有回路(return circuit)的情况下本发明依然可以操作。
管道扩径器24的管路上游具有25mm的公称管径(nominal bore)。该管路(pipework)经由管道扩径器24连接到具有50mm的公称管径的连接器管(connector pipe)23上。连接器管23通向分支点25，该分支点的第一下游侧连接到第一出口管路30上，并且其第二下游侧连接到第二出口管路40上。
第一出口管路30具有25mm的公称管径。分支点25的第一下游侧经由管道缩径器(pipe reducer) 26连接到第一出口管路30的上游端。第一出口管路30包括第一上游出口管34，该第一上游出口管34通向并行地布设的外界汽化器33。外界汽化器33的下游侧连接到第一出口管35上，该第一出口管35通向生物量储料仓(未示出)的顶部空间并且终止在第一出口31处。第一出口31具有50mm的公称管径并且经由管道扩径器39连接到第一出口管35上。第一远程致动式球阀remotely actuated ball valve)32设置在第一出口管35上，以便开放或关闭对于第一出口31的供给。在这个示例中，第一球阀32经由第一起动开关(activation switch )36手动地进行操作。
分支点25的第二下游侧连接到第二出口管路40的上游端。第二出口管路40具有50mm的公称管径，因此不需要缩管(pipe reduction)。第二出口管路40包括第二出口管45，该第二出口管45经由第二出口41通向生物量储料仓(未示出)的顶部空间。在这个示例中，第二出口41为膨胀孔口(expansion orifice) 47。然而，在另一个实施例中，它可以是多个膨胀孔口。第二远程致动式球阀42设置在第二出口管45中，以便开放或关闭对于膨胀孔口47的供给。在这个示例中，第二球阀42经由第二起动开关46手动地进行操作。
生物量贮仓(未示出)包括放置在贮仓顶部空间内的一氧化碳传感器。在替换性示例中，一氧化碳传感器可以贯穿贮仓的深度或者贯穿贮仓内的储存区而间隔开来。一氧化碳传感器被连接到显示面板(未示出)上，该显示面板对系统操作者显示贮仓内一氧化碳的水平。任选地，可以设置一氧化碳报警器，以便指示在贮仓内已经达到一氧化碳阈值。根据显示器的输出、报警器的声音或者燃烧火或烟雾探测(视觉上或通过燃烧火/烟雾探测器)，系统操作者可以依据所探测到的火灾事件的类型而打开第一或第二球阀32、42中的任意一个。
在探测到隐燃火的情况下，操作者可以打开第一球阀32以便将气态二氧化碳流提供到贮仓的顶部空间。在第一球阀32 打开且第二球阀42关闭的情况下，经由液体出口11和液体出口管20从储存容器10中抽吸出液态二氧化碳。该流经由连接器管23和分支点25进入第一出口管路30内，在那里其在外界汽化器33中被汽化。结果所得到的二氧化碳气态流，只要需要它来控制隐燃火就经由第一出口31被释放到贮仓的顶部空间内(一般是数天)。通过压力调节器37、38控制气态二氧化碳进入贮仓的流动速率(flow rate)和压力，并且通过限流阀50限制最大流动速率。
在探测到燃烧火的情况下，操作者可以打开第二球阀42，并且将球阀32关闭，以便将液态二氧化碳流提供到膨胀孔口47。液态二氧化碳经由液体出口11和液体出口管20从储存容器10中抽吸出来。该流经由连接器管23和分支点25进入第二出口管路40。随着液态二氧化碳通过膨胀孔口47，其进行膨胀以产生进入贮仓顶部空间内的二氧化碳蒸气(carbon dioxide vapour)和干冰霜(carbon dioxide snow)。
在本结构中，储存容器10基本上是开端式(open ended)，流动速率部分地通过储料罐10内的压力来进行控制，但是总的来说还是通过膨胀孔口47的尺寸来进行控制。为了遵守BS5306-4:2001+A1:2012的标准，该流要足以使贮仓内的二氧化碳浓度在2分钟内提升到30%并且在7分钟内达到74%。
因为一旦关闭第二控制阀42，液态二氧化碳就会被留在第二出口管45中，所以设置液体锁定压力安全阀48，以便允许所捕集的二氧化碳排放到大气，并且防止管路中的超压。
在以下表格中给出操作流动速率的示例，表1涉及第一球阀32打开(且第二球阀42关闭)的第一操作条件并且气态二氧化碳被供给到贮仓。表2涉及第二球阀42打开(且第一球阀32关闭)的第二操作条件并且液态二氧化碳蒸气和干冰霜被供给到贮仓。在表1和表2中所给出的流动速率只是示例而已并不应被视为对本发明是不可缺少的。
表1
表2
在上述示例设备1中，一旦探测到贮仓内(指示火灾)的火情，就手动地操作第一和第二球阀32、42。在另一个示例中，第一和第二球阀32、42的操作可以是自动的，以使得当探测到贮仓内的第一火情(例如第一一氧化碳浓度)时就打开第一球阀32，或者当探测到贮仓内的第二火情(例如第二一氧化碳浓度和/或探测到燃烧火和/或烟雾)时就打开第二球阀42。在本发明的范围内也可预想到其它合适的火灾探测系统。
在上述示例中，使用了装配有标准的“非定制”台架的液态二氧化碳储存容器10。这样的容器一般具有25mm的公称液体出口管径。在另一示例中(未示出)，取决于特殊安装(例如贮仓的尺寸)的需要可以使用定制的液态二氧化碳储存容器。在这种情况下，从储存容器的出口就可以具有例如50mm的所期望的任何公称出口管径。
对多于一个贮仓供给液态二氧化碳储存容器也在本发明的范围内。可以指定或设计该液态二氧化碳储存容器，以便供给如所期望那样多的贮仓。在这种情况下，上述设备1被更改成在气流路径30中的外界汽化器33的下游以及在液体流动路径40中的分支点25的下游设置T型件(t-piece)。每个单独的流动路径都设置有其自己的球阀和控制开关(可以手动地或自动地起动)，从而每个流动路径都可以根据单独的贮仓内的条件而独立地进行操作。在又一替换性示例中，视乎系统要求所需要，多条流动路径可以供给单个贮仓或者多个贮仓可以每个都具有服务于它们的多条流动路径。

Claims (16)

1.一种用于防止和扑灭在容纳易燃材料的贮仓内的火灾的设备，所述设备包括：
用于储存液态二氧化碳的储存容器，所述储存容器具有液体出口；
第一流动路径，所述第一流动路径从所述液体出口到第一入口延伸进入贮仓的顶部空间内；以及
第二流动路径，所述第二流动路径从所述液体出口到第二入口延伸进入所述贮仓的顶部空间内；
其中，所述第一流动路径被布置成经由所述第一入口将实质上气态二氧化碳供给到所述贮仓的顶部空间，并且其中，所述第二流动路径被布置成将实质上液态二氧化碳供给到所述第二入口，其中，所述第二入口被布置成在使用中，所述液态二氧化碳在进入所述贮仓的顶部空间内的进口处基本上膨胀为二氧化碳蒸气和干冰霜。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述易燃材料为生物量。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述第一流动路径被布置成以第一流动速率供给二氧化碳，并且其中，所述第二流动路径被布置成以第二流动速率供给二氧化碳，其中，所述第一流动速率小于所述第二流动速率。
4.根据之前任意一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述第一流动路径包括第一供给控制阀，所述第一供给控制阀被布置成在起动时开放和关闭所述第一流动路径。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一供给控制阀被布置成当探测到所述贮仓内的第一条件时自动地进行起动。
6.根据之前任意一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述第二流动路径包括第二流动控制阀，所述第二流动控制阀被布置成在起动时开放和关闭所述第二流动路径。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第二流动控制阀被布置成当探测到所述贮仓内的第二条件时自动地进行起动。
8.根据之前任意一项权利要求所述的设备，其特征在于，还包括：位于所述贮仓内的至少一个一氧化碳传感器。
9.根据权利要求8所述的设备，当从属于权利要求5时，其特征在于，所述第一条件为第一一氧化碳浓度。
10.根据权利要求8所述的设备，当从属于权利要求7时，其特征在于，所述第二条件为第二一氧化碳浓度。
11.根据之前任意一项权利要求所述的设备，其特征在于，还包括：至少一个火焰探测器。
12.根据之前任意一项权利要求所述的设备，其特征在于，还包括：至少一个烟雾探测器。
13.根据权利要求11或12所述的设备，当从属于权利要求7时，其特征在于，所述第二条件包括探测到火焰和/或烟雾。
14.根据之前任意一项权利要求所述的设备，其特征在于，还包括：
至少一个附加第一流动路径，所述附加第一流动路径从所述液体出口到第一入口延伸进入至少一个附加贮仓的顶部空间内；以及
至少一个附加第二流动路径，所述附加第二流动路径从所述液体出口到第二入口延伸进入所述至少一个附加贮仓的顶部空间内；
其中，所述至少一个附加第一流动路径被布置成经由朝向所述贮仓的所述第一入口将实质上气态二氧化碳供给到所述至少一个附加贮仓的顶部空间，并且其中，所述至少一个附加第二流动路径被布置成将实质上液态二氧化碳供给到朝向所述至少一个附加贮仓的所述第二入口，其中，所述第二入口被布置成在使用中，所述液态二氧化碳在进入所述至少一个附加贮仓的所述顶部空间的进口处基本上膨胀为二氧化碳蒸气和干冰霜。
15.一种用于防止和扑灭在易燃材料储料仓内的火灾的方法，所述方法包括：
设置容纳液态二氧化碳的储存容器，所述储存容器具有液体出口；
设置第一流动路径，所述第一流动路径从所述液体出口到第一入口进入所述仓的顶部空间内；以及
设置第二流动路径，所述第二流动路径从所述液体出口到第二入口进入所述仓的顶部空间内；
经由所述第一流动路径将实质上气态二氧化碳的流提供到所述第一入口；或者
经由所述第二流动路径将实质上液态二氧化碳的流提供到所述第二入口，其中，所述第二入口被布置成所述实质上液态二氧化碳的流在进入所述仓的进口处基本上膨胀为二氧化碳蒸气和干冰霜。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括：
设置至少一个附加第一流动路径，所述至少一个附加第一流动路径从所述液体出口到第一入口进入至少一个附加仓的顶部空间内；以及
设置至少一个附加第二流动路径，所述至少一个附加第二流动路径从所述液体出口到第二入口进入所述至少一个附加仓的顶部空间内；
经由所述至少一个附加第一流动路径将实质上气态二氧化碳的流提供到所述至少一个附加仓的所述第一入口；或者
经由所述至少一个附加第二流动路径将实质上液态二氧化碳的流提供到所述至少一个附加仓的所述第二入口，其中，所述第二入口被布置成所述实质上液态二氧化碳的流在进入所述至少一个附加仓的进口处基本上膨胀为二氧化碳蒸气和干冰霜。
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