CN106823227B - 一种高沸点气体灭火剂灭火浓度试验装置及试验方法 - Google Patents

一种高沸点气体灭火剂灭火浓度试验装置及试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高沸点气体灭火剂灭火浓度试验装置及试验方法，灭火剂储存容器上出口装有瓶阀Ⅰ，灭火剂储存容器下出口依次通过瓶阀Ⅱ、液体增压泵、截止阀Ⅰ、水浴式汽化器、减压阀Ⅰ、截止阀Ⅱ、气体流量计Ⅰ与三通管件连接；空气储存钢瓶的出口依次通过瓶阀Ⅲ、减压阀Ⅱ、气体流量计Ⅱ与三通管件连接；三通管件与杯式燃烧器连接。本装置解决了液态灭火剂灭火浓度测试的难题。通过使用液体增压泵、水浴式汽化器、减压器、气体流量计等，可使液态灭火剂增压、汽化至气体状态，并通过减压阀减压，能以恒定压力、恒定流量输出至杯式燃烧器中，用于测定高沸点气体灭火剂的灭火浓度,为定量、准确测量灭火剂灭火浓度提供技术支撑。

Description

一种高沸点气体灭火剂灭火浓度试验装置及试验方法
技术领域
本发明涉及一种高沸点气体灭火剂灭火浓度试验装置及试验方法，用于测定高沸点气体灭火剂的灭火浓度。
背景技术
气体灭火系统作为传统四大灭火方式之一已经使用近百年，化学合成灭火剂类气体灭火系统作为气体灭火系统的重要组成部分也使用了将近50年，占到气体灭火系统接近70％的市场，随着国际环保组织要求的不断提高，已经淘汰了诸如哈龙1211和哈龙1301等灭火剂。
2016年10月15日，近200个国家在卢旺达基加利签署了一项具有里程碑意义的协议，以减少强效温室气体氢氟碳化物(HFCs)的排放，继续保护臭氧层为目的。发达国家将率先从2019年起，减少氢氟碳化物的使用，我国承诺将在2024年前停止使用。我国目前使用的氢氟碳化物(HFCs)灭火剂主要有七氟丙烷、三氟甲烷和六氟丙烷等，一旦停止使用这些灭火剂，我国将面临无高效洁净气体灭火剂使用的窘状。虽然目前国内外部分单位已研发出了一些新型气体灭火剂，但这些新型气体灭火剂尚未进行工程应用评价，还未取得合法的入市资质。因此，对新型气体灭火剂的评价研究工作已迫在眉睫。
国内外研发的灭火剂主要以酮类卤代物和烯烃类卤代物为主，如美国3M公司研发的Novec1230灭火剂(化学名称全氟己酮)沸点温度49℃，ISO14520推出的HFO1233灭火剂沸点温度为18.3℃，美国NIST、英国火灾研究组等研究机构初步筛选出的氢氟碳化物替代物的沸点温度大部分都在30℃～70℃范围。
针对这类高沸点气体灭火剂，测定灭火浓度是研究其性能的重要指标之一。若采用当前建立的杯式燃烧器(符合GB/T20702-2006)进行灭火浓度测试，主要存在以下不足：
1、当前建立的杯式燃烧器适用于沸点较低的气体灭火剂，这类灭火剂在常温常压下会迅速汽化为气态，其主要通过测量灭火剂体积和空气体积来确定灭火浓度，灭火浓度计算公式如下：
式中：
c——灭火浓度，体积百分数％；
Vext——灭火剂的体积流量，单位为升每分钟；
Vair——空气的体积流量，单位为升每分钟。
2、大部分高沸点气体灭火剂的沸点温度在30℃以上，灭火剂在常温常压下为液态，无法形成气态物质，不能测出灭火剂的气体体积流量；
3、大部分高沸点气体灭火剂的饱和蒸汽压都小于0.3MPa，测试过程中，该压力不能保证气体灭火剂到达杯式燃烧器中；
4、原有的测试过程中灭火剂供给压力和流量不能恒定，灭火剂灭火浓度测量数据精度较低。
发明内容
为了克服现有试验装置的不足，本发明的目的是提供一种高沸点气体灭火剂灭火浓度试验装置及试验方法。装置由灭火剂储存容器、截止阀、液体增压泵、水浴式汽化器、减压阀、气体流量计和杯式燃烧器、空气储存钢瓶等组成。装置通过液体增压泵和水浴式汽化器、减压阀等部件将高沸点气体灭火剂增压气化后，以恒定压力和流量将灭火剂和空气混合气体输送至杯式燃烧器中，用于测定高沸点气体灭火剂的灭火浓度。
本发明是通过这样的技术方案实现的：一种高沸点气体灭火剂灭火浓度试验装置及试验方法，包括灭火剂储存容器、液体增压泵、截止阀Ⅰ、水浴式汽化器、减压阀Ⅰ、截止阀Ⅱ、气体流量计Ⅰ、杯式燃烧器、气体流量计Ⅱ、减压阀Ⅱ、空气储存钢瓶、瓶阀Ⅰ、瓶阀Ⅱ、瓶阀Ⅲ，其特征在于：所述灭火剂储存容器的上出口装有瓶阀Ⅰ，灭火剂储存容器的下出口依次通过瓶阀Ⅱ、液体增压泵、截止阀Ⅰ、水浴式汽化器、减压阀Ⅰ、截止阀Ⅱ、气体流量计Ⅰ与三通管件的1口连接；
所述空气储存钢瓶的出口依次通过瓶阀Ⅲ、减压阀Ⅱ、气体流量计Ⅱ与三通管件的3口连接；三通管件的2口与杯式燃烧器连接。
一种高沸点气体灭火剂灭火浓度试验装置的试验方法，其特征在于：步骤如下，
第一步、将灭火剂置于灭火剂储存容器中，灭火剂储存容器为双出口气体钢瓶，钢瓶上下两端出口处分别安装有瓶阀Ⅰ和瓶阀Ⅱ；
第二歩、打开灭火剂储存容器下端的瓶阀Ⅱ，灭火剂通过自重流入液体增压泵中；
第三步、液体增压泵将灭火剂增压至压力不大于1MPa；
第四歩、将增压后的液态灭火剂通过截止阀Ⅰ进入水浴式汽化器中，液态灭火剂经水浴式汽化器加热汽化后变成气态，水浴式汽化器设定温度高于灭火剂沸点温度20℃以上；
第五步、水浴式汽化器出口处连接减压阀Ⅰ，汽化后的气体经减压阀Ⅰ可减压至0.3MPa～0.8MPa，减压阀Ⅰ出口连接截止阀Ⅱ；
第六步、截止阀Ⅱ出口连接气体流量计Ⅰ，气体流量计Ⅰ测量减压后气态灭火剂的体积流量，打开截止阀Ⅱ；
第七步、空气储存钢瓶出口连接瓶阀III，瓶阀III控制钢瓶内介质与外界的通断；
第八步、空气储存在空气储存钢瓶中，打开瓶阀III，调节钢瓶出口减压阀Ⅱ至0.3MPa～0.8MPa，气体流量计II测量减压后空气的体积流量；
第九步、将灭火剂和空气通过三通管件混合后通入杯式燃烧器中，杯式燃烧器中有正庚烷液体燃烧,若火焰熄灭，则减小减压阀Ⅰ的压力逐步减少灭火剂量，直至出现临界状态，通过气体流量计I和气体流量计II分别测得灭火剂的体积流量Vext和空气的体积流量Vair，并按照公式计算灭火浓度；若火焰不熄灭，则增大减压阀Ⅰ的压力逐步增大灭火剂量，直至出现临界状态，通过气体流量计I和气体流量计II分别测得灭火剂的体积流量Vext和空气的体积流量Vair，并按照公式(1)计算灭火浓度；灭火浓度计算公式如下：
式中：
c——灭火浓度，体积百分数％；
Vext——灭火剂的体积流量，单位为升每分钟；
Vair——空气的体积流量，单位为升每分钟。
本发明的有益效果是：
原有的杯式燃烧器试验装置只适用于沸点温度较低的气体灭火剂，无法测量液态灭火剂的灭火浓度，本装置解决了液态灭火剂灭火浓度测试的难题。通过使用本装置的液体增压泵、水浴式汽化器、减压器、气体流量计等，可使液态灭火剂增压、汽化至气体状态，并通过减压阀减压，能以恒定压力、恒定流量输出至杯式燃烧器中，为定量、准确测量灭火剂灭火浓度提供技术支撑。
附图说明
图1为本发明的系统连接示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种高沸点气体灭火剂灭火浓度试验装置，包括灭火剂储存容器1、液体增压泵2、截止阀Ⅰ3、水浴式汽化器4、减压阀Ⅰ5、截止阀Ⅱ6、气体流量计Ⅰ7、杯式燃烧器8、气体流量计Ⅱ9、减压阀Ⅱ10、空气储存钢瓶11、瓶阀Ⅰ12、瓶阀Ⅱ13、瓶阀Ⅲ14。
灭火剂储存容器1的上出口装有瓶阀Ⅰ1-1，灭火剂储存容器1的下出口依次通过瓶阀Ⅱ13、液体增压泵2、截止阀Ⅰ3、水浴式汽化器4、减压阀Ⅰ5、截止阀Ⅱ6、气体流量计Ⅰ7与三通管件15的1口连接；
所述空气储存钢瓶11的出口依次通过瓶阀Ⅲ14、减压阀Ⅱ10、气体流量计Ⅱ9与三通管件15的3口连接；三通管件15的2口与元杯式燃烧器8连接。
杯式燃烧器8符合GB/T20702-2006的要求。
一种高沸点气体灭火剂灭火浓度试验装置的试验方法，步骤如下：
第一步、将灭火剂置于灭火剂储存容器1中，灭火剂储存容器1为双出口气体钢瓶，钢瓶上下两端出口处分别安装有瓶阀Ⅰ12和瓶阀Ⅱ13。
第二歩、打开灭火剂储存容器1下端的瓶阀Ⅱ13，灭火剂通过自重流入液体增压泵2中。
第三步、液体增压泵2将灭火剂增压至压力不大于1MPa。
第四歩、将增压后的液态灭火剂通过截止阀Ⅰ3进入水浴式汽化器4中，液态灭火剂经水浴式汽化器4加热汽化后变成气态，水浴式汽化器4设定温度高于灭火剂沸点温度20℃以上。
第五步、水浴式汽化器4出口处连接减压阀Ⅰ5，汽化后的气体经减压阀Ⅰ5可减压至0.3MPa～0.8MPa，减压阀Ⅰ5出口连接截止阀Ⅱ6。
第六步、截止阀Ⅱ6出口连接气体流量计Ⅰ7，气体流量计Ⅰ7测量减压后气态灭火剂的体积流量，打开截止阀Ⅱ6。
第七步、空气储存钢瓶11出口连接瓶阀III14，瓶阀III14控制钢瓶内介质与外界的通断。
第八步、空气储存在空气储存钢瓶11中，打开瓶阀III14，调节钢瓶出口减压阀Ⅱ10至0.3MPa～0.8MPa，气体流量计II9测量减压后空气的体积流量。
第九步、将灭火剂和空气通过三通管件15混合后通入杯式燃烧器8中，杯式燃烧器8中有正庚烷液体燃烧,若火焰熄灭，则减小减压阀Ⅰ5的压力逐步减少灭火剂量，直至出现临界状态，通过气体流量计I7和气体流量计II9分别测得灭火剂的体积流量Vext和空气的体积流量Vair，并按照公式1计算灭火浓度；若火焰不熄灭，则增大减压阀Ⅰ5的压力逐步增大灭火剂量，直至出现临界状态，通过气体流量计I7和气体流量计II9分别测得灭火剂的体积流量Vext和空气的体积流量Vair，并按照公式(1)计算灭火浓度；灭火浓度计算公式如下：
式中：
c——灭火浓度，体积百分数％；
Vext——灭火剂的体积流量，单位为升每分钟(L/min)；
Vair——空气的体积流量，单位为升每分钟(L/min)；
按照上述第一步～第九步的步骤，当杯式燃烧器8中火焰出现临界状态时，通过气体流量计I7测得灭火剂的体积流量Vext为6L/min，通过气体流量计II9测得空气的体积流量Vair为94L/min，计算过程如下：
按照公式(1)计算灭火浓度为6％。
根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。

Claims (2)

1.一种高沸点气体灭火剂灭火浓度试验装置，包括灭火剂储存容器(1)、液体增压泵(2)、截止阀Ⅰ(3)、水浴式汽化器(4)、减压阀Ⅰ(5)、截止阀Ⅱ(6)、气体流量计Ⅰ(7)、杯式燃烧器(8)、气体流量计Ⅱ(9)、减压阀Ⅱ(10)、空气储存钢瓶(11)、瓶阀Ⅰ(12)、瓶阀Ⅱ(13)、瓶阀Ⅲ(14)，其特征在于：所述灭火剂储存容器(1)的上出口装有瓶阀Ⅰ(1-1)，灭火剂储存容器(1)的下出口依次通过瓶阀Ⅱ(13)、液体增压泵(2)、截止阀Ⅰ(3)、水浴式汽化器(4)、减压阀Ⅰ(5)、截止阀Ⅱ(6)、气体流量计Ⅰ(7)与三通管件(15)的1口连接；
所述空气储存钢瓶(11)的出口依次通过瓶阀Ⅲ(14)、减压阀Ⅱ(10)、气体流量计Ⅱ(9)与三通管件(15)的3口连接；三通管件(15)的2口与杯式燃烧器(8)连接。
2.一种采用权利要求1所述的高沸点气体灭火剂灭火浓度试验装置的试验方法，包括气体灭火剂灭火浓度计算公式，其特征在于：步骤如下，
第一步、将灭火剂置于灭火剂储存容器(1)中，灭火剂储存容器(1)为双出口气体钢瓶，钢瓶上下两端出口处分别安装有瓶阀Ⅰ(12)和瓶阀Ⅱ(13)；
第二歩、打开灭火剂储存容器(1)下端的瓶阀Ⅱ(13)，灭火剂通过自重流入液体增压泵(2)中；
第三步、液体增压泵(2)将灭火剂增压至压力不大于1MPa；
第四歩、将增压后的液态灭火剂通过截止阀Ⅰ(3)进入水浴式汽化器(4)中，液态灭火剂经水浴式汽化器(4)加热汽化后变成气态，水浴式汽化器(4)设定温度高于灭火剂沸点温度20℃以上；
第五步、水浴式汽化器(4)出口处连接减压阀Ⅰ(5)，汽化后的气体经减压阀Ⅰ(5)可减压至0.3MPa～0.8MPa，减压阀Ⅰ(5)出口连接截止阀Ⅱ(6)；
第六步、截止阀Ⅱ(6)出口连接气体流量计Ⅰ(7)，气体流量计Ⅰ(7)测量减压后气态灭火剂的体积流量，打开截止阀Ⅱ(6)；
第七步、空气储存钢瓶(11)出口连接瓶阀III(14)，瓶阀III(14)控制钢瓶内介质与外界的通断；
第八步、空气储存在空气储存钢瓶(11)中，打开瓶阀III(14)，调节钢瓶出口减压阀Ⅱ(10)至0.3MPa～0.8MPa，气体流量计II(9)测量减压后空气的体积流量；
第九步、将灭火剂和空气通过三通管件(15)混合后通入杯式燃烧器(8)中，杯式燃烧器(8)中有正庚烷液体燃烧,若火焰熄灭，则减小减压阀Ⅰ(5)的压力逐步减少灭火剂量，直至出现临界状态，通过气体流量计I(7)和气体流量计II(9)分别测得灭火剂的体积流量Vext和空气的体积流量Vair，并按照公式(1)计算灭火浓度；若火焰不熄灭，则增大减压阀Ⅰ(5)的压力逐步增大灭火剂量，直至出现临界状态，通过气体流量计I(7)和气体流量计II(9)分别测得灭火剂的体积流量Vext和空气的体积流量Vair，并按照气体灭火剂灭火浓度计算公式(1)计算灭火浓度；灭火浓度计算公式如下：
式中：
c——灭火浓度，体积百分数％；
Vext——灭火剂的体积流量，单位为升每分钟；
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