CN108252770A - 一种船舶消防灭火抑爆系统 - Google Patents

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Abstract

一种船舶消防灭火抑爆系统，包括颗粒物捕集器、脱硫除气装置和热交换装置，颗粒物捕集器与船舶尾气捕集罩相连；通过船舶尾气捕集罩对尾气进行一次降温；通过颗粒物捕集器去除船舶尾气中的颗粒物；通过脱硫除气装置对尾气进行两次脱氧，同时去除尾气中的硫化物、一氧化碳和有机气体；通过热交换装置中的换热器实现对尾气的二次降温，尾气最后通过热交换装置中的缓冲罐到达分流管，继而到达灭火喷嘴实现灭火抑爆。本发明将船舶尾气处理、气体灭火剂制取与海水降温综合考虑，产生了氮气和二氧化碳混合的气体灭火剂，解决了尾气制取灭火剂中含颗粒物，有氧气、一氧化碳和有机气体、温度高的难题，实现了整个船舶空间快速、高效全淹没惰化降温。

Description

一种船舶消防灭火抑爆系统
技术领域
本发明属于船舶安防领域，具体涉及一种船舶消防灭火抑爆系统。
背景技术
目前，全球超过80％的国际贸易是通过海洋运输来实现，船舶是最常见的海上运输工具。据不完全统计，船舶火灾占海难总数的11％，位居第四位。船舶火灾具有火点隐蔽、可燃物多且复杂、火灾荷载大、热传导性强、易发生火灾爆炸、扑救难度非常大等特点。因此，加强对船舶火灾的控制，尤其是初期火灾的控制尤为重要。机舱是船舶的心脏，是消防安全的重点场所，机舱内既有可燃物质(如燃油)还有货源，常会发生电气火灾、燃油火灾、爆炸等事故，这类火灾无法直接用水灭火，而且用大量的水灭火会增加船舶自身的负载重量。此外，船舶物料间、货舱、蓄电池间等场所也需要大量合适的消防灭火剂来处置船舶火灾爆炸。
船舶尾气中含有大量的窒息性气体，若将这部分窒息性气体用于消防灭火抑爆工作，不仅可以节约消防灭火剂的使用量，还可以减少船舶尾气排放。由于船舶尾气中含有颗粒物、一氧化碳、氮气、氧气、硫化物和挥发性有机废气等，其中一氧化碳、大多数挥发性有机废气易燃易爆，氧气也是助燃性气体，因此，船舶尾气难以被直接利用，若直接将船舶尾气用于消防灭火抑爆工作上会造成次生灾害，加重火灾的危害程度。因此，寻求一种利用船舶尾气进行消防灭火抑爆的装备具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种船舶消防灭火抑爆系统，该系统能够将处理后的船舶尾气用于消防灭火抑爆，兼具安全和环保的双重作用，在灭火抑爆的同时可减少船舶尾气中颗粒物和有毒气体的排放，不会增加船舶自身的负载重量。
为实现上述目的，一种船舶消防灭火抑爆系统，包括颗粒物捕集器、脱硫除气装置和热交换装置；所述颗粒物捕集器顶部设有净气室、中部设有除尘筒、下部设有锥形漏斗，锥形漏斗的出口处设有底盖；所述除尘筒上部侧壁设有进气口Ⅰ，进气口Ⅰ通过管道与船舶尾气捕集罩连通，管道上设有前置阀，除尘筒顶部固定安装有位于除尘筒内部的颗粒挡板和滤筒，颗粒挡板位于进气口Ⅰ处，滤筒出口的正上方设有位于净气室内的喷嘴，喷嘴与位于净气室外的脉冲阀相连；所述净气室侧壁上设有出气口Ⅰ；所述脱硫除气装置通过海水挡板和吸附栅栏将其内部左右划分为除硫腔和UV光解区，吸附栅栏与海水挡板之间上下连接；所述除硫腔的下部侧壁上设置有进水阀，除硫腔底部设有出水口，出水口处设有海水阀，除硫腔的底部侧壁上设置有进气口Ⅱ，进气口Ⅱ通过增压风机与净气室上的出气口Ⅰ管路连接；所述热交换装置包括缓冲罐，缓冲罐与UV光解区之间连通且连通处设有单向阀；所述缓冲罐内设置有换热器，缓冲罐的顶部和底部分别设置有海水进口和海水出口，海水进口和海水出口处均分别设置有海水阀，所述海水进口、换热器、海水出口顺序依次连接；所述缓冲罐上设置的出气口Ⅱ与分流管连接，分流管末端设置有多个灭火喷嘴。
进一步的，所述船舶尾气捕集罩包括梯形罩体和散热器，所述散热器包括设置于梯形罩体内部的冷却管和设置于梯形罩体外部的出口端、入口端，入口端、散热器、出口端之间顺序依次连接；所述梯形罩体的窄口端与管道连接。
优选的，所述散热器中的冷却管呈螺旋状。
进一步的，所述吸附栅栏包括栅栏框架，栅栏框架内设有交叉的栅栏网格，栅栏网格上的每个交叉点处设置有催化剂放置盒，催化剂放置盒内放置有霍加拉特剂，栅栏框架的下侧设置有底盘；所述吸附栅栏通过底盘与海水挡板固定连接。
进一步的，所述锥形漏斗的出口处还设有落尘板，落尘板位于底盖的正上方，落尘板与底盖之间形成容尘腔。
进一步的，所述入口端与散热器之间设置过滤筛网，所述进水阀与海水进口处分别设置有过滤筛网，所述过滤筛网的孔径为0.5～1.5cm。
进一步的，所述除硫腔底部的出水口和缓冲罐底部的海水出口分别与装有叶轮的出水管连接。
优选的，所述换热器是通过波纹散热管并联而成，波纹散热管至少两排。
优选的，所述缓冲罐包括外胆和与外胆呈一体结构的内胆，外胆采用聚氨酯保温隔热材料制备而成，外胆的承压大于0.1MPa，内胆的承压不小于0.5MPa。
优选的，所述散热器、除硫腔、海水挡板、换热器分别采用耐盐腐蚀材料制备而成。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明将船舶尾气处理、气体灭火剂制取与海水降温综合考虑，尾气中的氮气以及通过处理后产生的二氧化碳形成混合气体灭火剂，解决了尾气制取灭火剂时含颗粒物、氧气、一氧化碳、有机气体和温度高的难题，实现了整个船舶空间快速、高效全淹没惰化降温；
(2)本发明兼具安全和环保的双重作用，在灭火抑爆的同时，减少了船舶尾气中颗粒物和有害有毒气体的排放；
(3)本发明不会增加船舶自身的负载重量，其适用范围广，适用于多种火灾；
(4)本发明因地制宜采用海水降温，系统闭环，安全可靠，易操作，成本低；
本发明尤其适用于船舶机舱、货舱等封闭、半封闭空间的灭火抑爆需求，可推广至码头集装箱、储油罐等消防重点场所。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图，
图2为本发明中船舶尾气捕集罩的内部结构示意图；
图3是本发明中吸附栅栏的内部结构示意图；
图中：1、船舶尾气捕集罩，1-1、梯形罩体，1-2、散热器，1-3、出口端，1-4、入口端，2、管道，3、前置阀，4、颗粒挡板，5、颗粒物捕集器，6、锥形漏斗，7、底盖，8、落尘板，9、滤筒，10、喷嘴，11、脉冲阀，12、净气室，13、增压风机，14、进水阀，15、海水挡板，16、脱硫除气装置，17、叶轮，18、换热器，19、除硫腔，20、吸附栅栏，20-1、栅栏框架，20-2、栅栏网格，20-3、催化剂放置盒，20-4、底盘，21、UV光解区，22、单向阀，23、海水进口，24、缓冲罐，25、海水出口，26、分流管，27、灭火喷嘴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示的一种船舶消防灭火抑爆系统，包括颗粒物捕集器5、脱硫除气装置16和热交换装置；所述颗粒物捕集器5顶部设有净气室12、中部设有除尘筒、下部设有锥形漏斗6，锥形漏斗6的出口处设有底盖7；所述除尘筒上部侧壁设有进气口Ⅰ，进气口Ⅰ通过管道2与船舶尾气捕集罩1连通，管道2上设有前置阀3，除尘筒顶部固定安装有位于除尘筒内部的颗粒挡板4和滤筒9，颗粒挡板4位于进气口Ⅰ处，滤筒9出口的正上方设有位于净气室12内的喷嘴10，喷嘴10与位于净气室12外的脉冲阀11相连；所述净气室12侧壁上设有出气口Ⅰ；所述脱硫除气装置16通过海水挡板15和吸附栅栏20将其内部左右划分为除硫腔19和UV光解区21，吸附栅栏20与海水挡板15之间上下连接；所述除硫腔19的下部侧壁上设置有进水阀14，除硫腔19底部设有出水口，出水口处设有海水阀，除硫腔19的底部侧壁上设置有进气口Ⅱ，进气口Ⅱ通过增压风机13与净气室12上的出气口Ⅰ管路连接；所述热交换装置包括缓冲罐24，缓冲罐24与UV光解区21之间连通且连通处设有单向阀22；所述缓冲罐24内设置有换热器18，缓冲罐24的顶部和底部分别设置有海水进口23和海水出口25，海水进口23和海水出口25处均分别设置有海水阀，所述海水进口23、换热器18、海水出口25顺序依次连接；所述缓冲罐24上设置的出气口Ⅱ与分流管26连接，分流管26末端设置有多个灭火喷嘴27。
为了更好地吸收船舶尾气以及对船舶尾气进行首次降温，从而降低对颗粒物捕集器5的损坏，如图2所示，所述船舶尾气捕集罩1包括梯形罩体1-1和散热器1-2，所述散热器1-2包括设置于梯形罩体1-1内部的冷却管和设置于梯形罩体1-1外部的出口端1-3、入口端1-4，入口端1-4、散热器1-2、出口端1-3之间顺序依次连接，向冷却管中通入海水实现对船舶尾气的降温；所述梯形罩体1-1的窄口端与管道2连接。
为了使船舶尾气达到更好的降温效果，所述散热器1-2中的冷却管呈螺旋状。
为了达到更好地去除一氧化碳的效果，如图3所示，所述吸附栅栏20包括栅栏框架20-1，栅栏框架20-1内设有交叉的栅栏网格20-2，栅栏网格20-2上的每个交叉点处设置有催化剂放置盒20-3，催化剂放置盒20-3内放置有霍加拉特剂，栅栏框架20-1的下侧设置有底盘20-4；为了使吸附栅栏20与海水挡板15之间连接更稳固，所述吸附栅栏20通过底盘20-4与海水挡板15固定连接。
为了防止落入底盖7上的颗粒物再次飞扬，所述锥形漏斗6的出口处还设有落尘板8，落尘板8位于底盖7的正上方，落尘板8与底盖7之间形成容尘腔。
为了防止海水中的大粒径杂质进入散热器1-2、除硫腔19以及换热器18中，从而降低对设备造成损害，所述入口端1-4与散热器1-2之间设置过滤筛网，所述进水阀14与海水进口23处分别设置有过滤筛网，所述过滤筛网的孔径为0.5～1.5cm。
通过叶轮17旋转曝氧，使海水吸收空气中的氧气，重新返回大海，更加环保，所述除硫腔19底部的出水口和缓冲罐24底部的海水出口25分别与装有叶轮17的出水管连接。
为了达到更好的换热效果，所述换热器18是通过波纹散热管并联而成，波纹散热管至少两排；所述缓冲罐24包括外胆和与外胆呈一体结构的内胆，外胆采用聚氨酯保温隔热材料制备而成，外胆的承压大于0.1MPa，内胆的承压不小于0.5MPa。
为了防止海水中的盐对散热器1-2、除硫腔19、海水挡板15、换热器18造成腐蚀，所述散热器1-2、除硫腔19、海水挡板15、换热器18分别采用耐盐腐蚀材料制备而成。
使用时，船舶的尾气(含有固体颗粒、一氧化碳、氮气、氧气、硫化物、挥发性有机气体等)首先被吸进船舶尾气捕集罩1内，流经梯形罩体1-1与散热器1-2进行换热，海水自入口端1-4依次流经散热器1-2后从出口端1-3流出，源源不断流动的海水与高温的船舶尾气进行热交换，对船舶尾气完成了“一次降温”。当管道2中的船舶尾气的温度和压力达到设备要求时，打开前置阀3，船舶尾气进入颗粒物捕集器5。
“一次降温”后的船舶尾气首先吹碰到颗粒挡板4，大颗粒物由于重力作用会经过锥形漏斗6，通过落尘板8掉入底盖7上。船舶尾气继续绕过颗粒挡板4通过滤筒9完成“清灰”后进入净气室12。小颗粒物会吸附在滤筒9上，当滤筒9上沉积的小颗粒物质过多而使气体无法通过滤筒9时，开启脉冲阀11，空气通过喷嘴10吹到滤筒9上，颗粒物在力的作用下振动、破裂而脱离滤筒9，经过锥形漏斗6，通过落尘板8掉入底盖7上。当颗粒物充填满落尘板8和底盖7之间形成的容尘腔时，打开底盖7来收集颗粒物。去除颗粒物后的有机气体不会对后续UV光解区21中的化学反应产生干扰。
净气室12内去除颗粒物后的船舶尾气继续通过增压风机13到达除硫腔19。除硫腔19内充填由进水阀14流进的海水，海水的高度低于海水挡板15的高度，船舶尾气中的硫化物被海水吸收，完成脱硫过程，海水还会吸收易溶于水的有机气体，船舶尾气中的氧气同时会参与脱硫等反应过程，从而完成“一次脱氧”。不溶于海水的尾气气体流经海水到达吸附栅栏20，其中一氧化碳会与吸附栅栏20上的霍加拉特剂反应，霍加拉特剂可在常温常压下催化一氧化碳使之转化成二氧化碳，该催化剂对水汽不敏感，具有良好的抗湿性能，对低浓度一氧化碳具有非常好的催化效果。去除一氧化碳后的气体接着经过栅栏网格20-2之间的空隙到达UV光解区21，在UV光解区21中利用UV高能紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧，进而产生臭氧，运用高能UV高能紫外线光束及臭氧对恶臭气体进行协同分解氧化反应，使恶臭气体降解转化成低分子化合物，如水、二氧化碳等，完成“二次脱氧”，经过“二次脱氧”后的尾气通过单向阀22进入到缓冲罐24。
海水从海水进口23流进换热器18后从海水出口25流出，同时，尾气在流经换热器18表面完成“二次降温”。经过“二次降温”后的尾气接着通过缓冲罐24的出气口Ⅱ到达分流管26，继而到达灭火喷嘴27。经过流程逐步消耗氧气，减少最终气体灭火剂中的氧气浓度，尾气中的氮气和经过处理后产生的二氧化碳形成的混合气体灭火剂，两种气体协同作用，本质安全，满足灭火抑爆要求，且两种气体的密度差增强了灭火效果，使得整个空间内能够实现快速、高效全淹没惰化降温。

Claims (10)

1.一种船舶消防灭火抑爆系统，其特征在于，包括颗粒物捕集器(5)、脱硫除气装置(16)和热交换装置；
所述颗粒物捕集器(5)顶部设有净气室(12)、中部设有除尘筒、下部设有锥形漏斗(6)，锥形漏斗(6)的出口处设有底盖(7)；所述除尘筒上部侧壁设有进气口Ⅰ，进气口Ⅰ通过管道(2)与船舶尾气捕集罩(1)连通，管道(2)上设有前置阀(3)，除尘筒顶部固定安装有位于除尘筒内部的颗粒挡板(4)和滤筒(9)，颗粒挡板(4)位于进气口Ⅰ处，滤筒(9)出口的正上方设有位于净气室(12)内的喷嘴(10)，喷嘴(10)与位于净气室(12)外的脉冲阀(11)相连；所述净气室(12)侧壁上设有出气口Ⅰ；
所述脱硫除气装置(16)通过海水挡板(15)和吸附栅栏(20)将其内部左右划分为除硫腔(19)和UV光解区(21)，吸附栅栏(20)与海水挡板(15)之间上下连接；所述除硫腔(19)的下部侧壁上设置有进水阀(14)，除硫腔(19)底部设有出水口，出水口处设有海水阀，除硫腔(19)的底部侧壁上设置有进气口Ⅱ，进气口Ⅱ通过增压风机(13)与净气室(12)上的出气口Ⅰ管路连接；
所述热交换装置包括缓冲罐(24)，缓冲罐(24)与UV光解区(21)之间连通且连通处设有单向阀(22)；所述缓冲罐(24)内设置有换热器(18)，缓冲罐(24)的顶部和底部分别设置有海水进口(23)和海水出口(25)，海水进口(23)和海水出口(25)处均分别设置有海水阀，所述海水进口(23)、换热器(18)、海水出口(25)顺序依次连接；所述缓冲罐(24)上设置的出气口Ⅱ与分流管(26)连接，分流管(26)末端设置有多个灭火喷嘴(27)。
2.根据权利要求1所述的一种船舶消防灭火抑爆系统，其特征在于，所述船舶尾气捕集罩(1)包括梯形罩体(1-1)和散热器(1-2)，所述散热器(1-2)包括设置于梯形罩体(1-1)内部的冷却管和设置于梯形罩体(1-1)外部的出口端(1-3)、入口端(1-4)，入口端(1-4)、冷却管、出口端(1-3)之间顺序依次连接；所述梯形罩体(1-1)的窄口端与管道(2)连接。
3.根据权利要求2所述的一种船舶消防灭火抑爆系统，其特征在于，所述散热器(1-2)中的冷却管呈螺旋状。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种船舶消防灭火抑爆系统，其特征在于，所述吸附栅栏(20)包括栅栏框架(20-1)，栅栏框架(20-1)内设有交叉的栅栏网格(20-2)，栅栏网格(20-2)上的每个交叉点处设置有催化剂放置盒(20-3)，催化剂放置盒(20-3)内放置有霍加拉特剂，栅栏框架(20-1)的下侧设置有底盘(20-4)；所述吸附栅栏(20)通过底盘(20-4)与海水挡板(15)固定连接。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种船舶消防灭火抑爆系统，其特征在于，所述锥形漏斗(6)的出口处还设有落尘板(8)，落尘板(8)位于底盖(7)的正上方，落尘板(8)与底盖(7)之间形成容尘腔。
6.根据权利要求2或3所述的一种船舶消防灭火抑爆系统，其特征在于，所述入口端(1-4)与散热器(1-2)之间设置过滤筛网，所述进水阀(14)与海水进口(23)处分别设置有过滤筛网，所述过滤筛网的孔径为0.5～1.5cm。
7.根据权利要求1、2或3所述的一种船舶消防灭火抑爆系统，其特征在于，所述除硫腔(19)底部的出水口和缓冲罐(24)底部的海水出口(25)分别与装有叶轮(17)的出水管连接。
8.根据权利要求1、2或3所述的一种船舶消防灭火抑爆系统，其特征在于，所述换热器(18)是通过波纹散热管并联而成，波纹散热管至少两排。
9.根据权利要求1、2或3所述的一种船舶消防灭火抑爆系统，其特征在于，所述缓冲罐(24)包括外胆和与外胆呈一体结构的内胆，外胆采用聚氨酯保温隔热材料制备而成，外胆的承压大于0.1MPa，内胆的承压不小于0.5MPa。
10.根据权利要求2或3所述的一种船舶消防灭火抑爆系统，其特征在于，所述散热器(1-2)、除硫腔(19)、海水挡板(15)、换热器(18)分别采用耐盐腐蚀材料制备而成。
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