CN108525162B

CN108525162B - 泡沫产生方法及其应用和灭火消防方法

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Publication number: CN108525162B
Application number: CN201710645548.5A
Authority: CN
Inventors: 牟小冬; 郎需庆; 牟善军; 姜春明; 王林; 厉建祥; 尚祖政; 吴京峰; 谈龙妹; 于辉; 陶彬; 刘全桢
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Safety Engineering Research Institute Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Safety Engineering Research Institute Co Ltd
Priority date: 2017-03-01
Filing date: 2017-08-01
Publication date: 2021-10-15
Anticipated expiration: 2037-08-01
Also published as: CN108525162A; CN108525163A; CN207186963U; CN108525160A; CN207822315U; CN108525166A; CN207785707U; CN207186962U; CN108525164A; CN108525159A; CN207822314U; CN108525166B; CN108525161A

Abstract

本发明公开了泡沫产生方法及其在灭火中的应用以及灭火方法。所述泡沫产生方法包括将液化介质与发泡物质混合从而使发泡物质产生泡沫。本发明提供的泡沫产生方法，首次采用由液化介质原位产生的气体与发泡物质混合的方式，由于液化介质产生的气体体积与所述液化介质的体积比值较高，从而可以大大降低储存液化介质的容器的体积，小体积的储存设备即可代替庞大的空气压缩机或空气压缩机组。同时，本发明采用液化介质参与泡沫发泡，在泡沫破裂后会释放出氮气，氮气在燃烧物质表面也能起到抑制燃烧的作用，有助于加速火灾的扑灭。

Description

泡沫产生方法及其应用和灭火消防方法

技术领域

本发明涉及泡沫产生方法及其在灭火中的应用和灭火方法。

背景技术

现有的压缩气体泡沫灭火主要采用高压气体与泡沫混合液混合产生泡沫的方式进行灭火。具体的泡沫灭火方式主要有稳压式压缩气体泡沫灭火及储气式泡沫灭火两种方式。其中，压缩气体泡沫灭火通常采用气体压缩机、高压气体管网或压缩气体钢瓶的方式进行供气，而气体压缩机及压缩气体钢瓶供气量有限，无法满足大流量、高压力、长时间供气的要求，而绝大多数场所没有高压气体管网，而若需实现大流量、高压力、长时间供气，则需设置多台压缩机或压缩气体钢瓶（如以一台流量150L/S的泡沫消防车为例，气体的供给流量至少是1050L/s，其供气需要由多台大型空压机供给），其占用空间大，在油库罐区、装置区往往不具备布置的空间，不利于现场布置。

另一种储气式泡沫灭火通常在灭火剂容器内存储压缩气体，在大流量喷射时，压缩气体将大量消耗，此时为保证灭火剂的高压喷射，则需及时向灭火剂容器内补充压缩气体，而在大流量喷射状态下，仅靠空压机及压缩气体钢瓶根本无法保证压缩气体的足量补充，导致无法有效实现高压喷射要求，随着喷射持续进行，容器内的压力显著降低，泡沫性能逐步变差，影响灭火效果。当进行重大火灾灭火时，则需要生产大流量高倍泡沫灭火，此时泡沫混合液流量提高，压缩气体的供气量也需随之增大，而现有的气体供给方式无法实现大流量高压压缩气体的供应，当前压缩气体泡沫消防车的最大泡沫混合液流量仅15~20L/s，目前主要应用于一般规模的火灾扑救，如建筑物火灾、地面小范围流淌火等，其无法在大型储罐火灾或大规模的地面流淌火灾中的应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有高压气体供给技术存在的缺陷，提供一种新的产生泡沫的方法，该方法能够通过较小的设备而获得较大量的泡沫，而且将该方法用于灭火时，具有较高的灭火效率。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种泡沫产生方法，该方法包括将液化介质与发泡物质混合产生泡沫。

本发明第二方面提供了上述方法在多种场所灭火中的应用。

本发明第三方面还提供了一种灭火消防方法，该方法使用上述泡沫产生方法产生泡沫，然后将所述泡沫输出进行灭火。

本发明提供的泡沫产生方法，首次采用由液化介质原位产生的气体与发泡物质混合的方式，由于液化介质产生的气体体积与所述液化介质的体积比值较高，从而可以大大降低储存液化介质的容器的体积，小体积的储存设备即可代替庞大的空气压缩机或空气压缩机组。

将本发明上述产生泡沫的方法用于灭火时，消防设备响应速度快，能够在短时间内迅速响应产生大量气体，能够取代传统的空压机、压缩气体钢瓶、高压气体管网等供气方式，并能够满足产生大流量高倍数泡沫所需大流量高压供气的需求，为压缩气体泡沫灭火系统及储气式泡沫灭火系统的大流量喷射提供足够的气量，实现了重大火灾灭火中的有效应用；而且由于供气时间长、无需外界动力、独立工作能力强，避免了在大流量喷射需求时需配备多台空压机、压缩气体钢瓶占用空间大的情况，其占用空间小、设置灵活，便于现场布置及灭火工作的开展。

附图说明

图1是根据本发明实施例的泡沫产生系统的混合装置的结构示意图；

图2为锥形结构的扰流器的结构示意图；

图3为半球形结构的扰流器的结构示意图；

图4为平台结构的扰流器的结构示意图。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明中，通过将液化介质与发泡物质混合从而产生泡沫。也即，本发明通过采用液化介质作为气体源来代替常规的压缩空气从而减小需要大流量泡沫时所需气体装置的体积。由于液化介质能够迅速产生气体且产生的气体能够便利地与发泡物质混合产生气泡，且液化介质的膨胀比通常较大（例如大于40），由液化介质产生的气体的体积与液化介质本身相比大大增加，而常规压缩空气的压缩比不超过20，由此可以在获得相同量的气体的情况下大大减少气体源的体积，因此可以直接使用液化介质作为气体源与发泡物质混合来产生泡沫，而无需像现有技术那样先在发泡装置外把液化介质气化，再将气化得到的气体送入发泡装置内与发泡物质混合，由此大大降低了装置的体积，提高了装置的灵活性和拓宽了应用场所。

可以部分或全部气体均由上述方式即时产生，优选地，为了最大限度的发挥减小气体储存装置体积的优势，至少20体积%优选至少60体积%更优选100体积%的所述气体由气体源即时产生。即，本发明中，至少部分是指至少20体积%例如25体积%、30体积%、35体积%、40体积%、45体积%、50体积%、55体积%、60体积%、65体积%、70体积%、75体积%、80体积%、85体积%、90体积%、95体积%、100体积%。

本发明中，液化介质的种类使得产气率不低于40，优选不低于100，进一步优选为200-1500，更进一步优选为500-1000。通过产气率在上述范围内，能够大大降低液化介质的体积，从而减小泡沫产生系统的体积。而现有用于压缩气体泡沫系统的压缩空气的压缩比一般不到20。其中，该产气率可以是液化介质的膨胀比。

本发明中，液化介质能够产生的气体的体积是指该液化介质能够产生的最大气体体积，所述体积是指在常温差压下的体积。

显然，当产生的泡沫用于后续特别用途时，液化介质产生的气体不能对后续用途产生不利影响。例如，当产生的泡沫用于灭火时，则液化介质产生的气体应该是有助于灭火的，且对泡沫本身不能有破坏作用，如溶解在泡沫液内、与泡沫的某个或某几个成分发生化学反应、产生的气体温度过高导致加剧泡沫的破裂等情况。

根据本发明的一种优选实施方式，所述液化介质为液氮、液体二氧化碳、液化惰性气体、液化卤代烃气体中的至少一种。

由于液化介质在通常的室温环境下即气化为气体，因此无需额外操作即可获得气体。因此，所述混合的方式包括将所述液化介质以液体流形式通入所述发泡物质中进行混合。由于发泡物质一般为环境温度以及混合通常在环境温度下进行，液化介质在进入混合器内以及在与发泡物质接触的过程中气化，产生大量的气体，从而进行发泡。

针对大流量压缩气体的供给问题，本发明避开了大型空压机或其机组供气的技术路线，也避开了液氮等液化介质先通过大型气化装置进行换热气化生产大量压缩气体然后再将压缩气体与发泡物质混合的路线，而是采用将液化介质与发泡物质混合、发泡的方式。

所述液化惰性气体可以是各种液化的惰性气体。所述惰性气体是指元素周期表中第零族元素气体。

本发明中，通过采用液化介质作为气体源来代替常规的压缩空气，能够减小需要大流量泡沫时所需气体装置的体积，使得大流量泡沫灭火能够用于多种场合。

由于液化介质如液氮能够迅速产生气体且产生的气体能够便利地与发泡物质混合产生气泡，且液化介质的膨胀比通常较大，大于40，有的甚至高达500以上，例如液氮的膨胀比通常为710，也即1体积的液氮通常可以提供710体积的氮气，而常规压缩空气的压缩比不超过20，由此由液化介质产生的气体的体积与液化介质本身的体积相比大大增加，在获得相同量的气体的情况下可以大大减少气体源的体积，因此可以直接使用液化介质如液氮作为气体源与发泡物质混合来产生泡沫，而无需先在发泡装置外把液化介质气化，再将气化得到的气体送入发泡装置内与发泡物质混合，由此大大降低了装置的体积，提高了装置的灵活性和拓宽了应用场所。

以扑救10万立方米储罐全面积火灾为例，来对比分析负压式泡沫（吸气式泡沫）、由液氮供气的压缩气体泡沫及由压缩机组供气的压缩气体泡沫的配置情况。

（1）对于负压式泡沫灭火系统，基于国外的灭火案例以及《日本消防法》、API、LASTFIRE等国际权威标准规范与储罐火灾研究组织的推荐值，对于10万立方米储罐全面积火灾的扑救，其泡沫混合液的供给强度至少需9 L/min.m²，泡沫混合液流量至少需45216L/min，灭火时间至少需60min，均以最小值计，泡沫混合液的消耗量是2712m³。

（2）对于压缩机供气的压缩气体泡沫灭火系统，一般认为压缩气体泡沫灭火系统所需泡沫供给强度为负压式泡沫灭火系统的1/4，但由于10万立方米储罐全面积火灾的灭火面积较大，根据本发明的发明人的大尺度油盘灭火实验数据，其泡沫供给强度较合适的为5.4L/min.m²，泡沫混合液流量是27130L/min。以发泡倍数7为目标，供气量不低于200m³/min。按照目前的大型空压机组供气能力（20-28m³/min），则需要配置7-10台大型空压机并联进行供气，每台空压机的占地面积约5-6m²，则空压机组的总占地面积是35-70m²。灭火时间为60min，泡沫混合液的消耗量是1627m³。其中所述大尺度油盘灭火实验是指在直径21m的油池内，将柴油点燃，形成全面积火灾，然后利用泡沫灭火装置向油盘内喷射泡沫，进行灭火测试。

（3）对于液氮供气的压缩气体泡沫灭火系统，泡沫供给强度也为5.4 L/min.m²，泡沫混合液流量是27130 L/min。以发泡倍数7为目标，供气量不低于200m³/min。60min内供气量是12000m³，液氮气化后体积是710倍，所以所需液氮量是17m³。实际灭火时间为60min，泡沫混合液的消耗量是1627m³。一台液氮罐车的容积一般是25m³，占地面积约是10㎡。该液氮罐车满载液氮后，持续供给时间是88min。具体对比如下表1。

表1

供气方式	供给时间/60min	泡沫混合液消耗量/m³	供气设备数量	供气设备占地面积	现场布置难易程度
						吸气式发泡	60min	2712	无	无
压缩机供气	60min	1627	7-10台	35-70m2	1、现场一般无法布置如此多的空压机，且输气管路复杂；2、输气管也占用灭火现场的场地面积，7-10根高压输气管线将严重影响其他消防车辆和人员的通行。因此理论上可行，现场应用价值极小。
						液氮供气	60min	1627	1台	10m2	1、现场方便布置，仅一台液氮罐车，仅一根液氮管线。2、实际可供给时间是88min。3、采用氮气发泡，泡沫破裂后析出的氮气也有助于灭火，属于双重灭火作用，优于压缩空气泡沫系统。

从上述比较可以看出，采用本发明液氮供气方式可以大大减小供气设备所需的场地面积、降低供气难度，使得大面积灭火成为可能。

由于液化介质如液氮在通常的室温环境下即气化为气体，因此无需额外操作即可获得气体。

使用液氮为气体源、泡沫混合液为发泡物质时，泡沫混合液是主要常温流体，其与液氮以上述比例混合后，泡沫混合液可充分与液氮换热，液氮在泡沫混合液流体内快速气化，并立即参与发泡。液氮气化后，泡沫混合液因流量很大，液体温度降低很少，完全可忽略，不影响泡沫质量。即使液氮与泡沫混合液初次接触时，泡沫混合液可能会产生少量冰碴，但在后续流动中，冰碴会很快融化，完全不影响发泡与泡沫喷射。

尽管液氮在与发泡物质混合之前的输送过程中也会发生部分气化产生气体，但该部分气体量比较少，大部分气体是在与发泡物质接触过程中产生并立即与发泡物质混合进行发泡，而且该部分气体也可以参与发泡，因此仍然在本发明“即时”产生气体的范围内。

所述液化介质与发泡物质的体积比为1：40-300，优选为1： 60-200。以液氮为例，一份液氮气化后变成710份氮气，即体积膨胀710倍。根据实验测试结果，泡沫混合液与液氮的体积流量比例在60-200:1范围内能够实现良好的压缩气体泡沫。

本发明的发明人发现，发泡物质为泡沫混合液时，液化介质与发泡物质的流量满足下述关系时能够获得质量更好的压缩气体泡沫：L=mV/nf。其中，L是液化介质的体积流量，m为设定的发泡倍数，取值一般在5-200优选5-20更优选在6-8范围内，V是发泡物质的体积流量，n为液化介质能够产生的气体体积与所述液化介质的体积的比值，f是管路损失，取值在1-1.4范围内。其中发泡物质的体积流量V根据火灾面积由《泡沫灭火系统设计规范》（GB50151-2010）确定。压缩气体泡沫的质量更好是指泡沫持续时间更长、更不容易破裂，从而灭火效果更好。

优选地，液化介质以1MPa以上，优选1-2MPa的压力与泡沫混合液混合；泡沫混合液以0.8MPa以上，优选为0.8-1.5MPa的压力与液化介质混合。

本发明中，所述发泡物质可以是各种能够与气体接触后体积变大、能够产生泡沫的物质。根据本发明的一种优选实施方式，所述发泡物质为泡沫混合液，所述混合的方式包括将所述气体源和发泡物质各自以液体流形式接触。泡沫混合液是指消防领域用于产生泡沫的发泡源，包括蛋白泡沫液、氟蛋白泡沫液、水成膜泡沫液、水基泡沫液、抗溶氟蛋白泡沫液、抗溶水成膜泡沫液等与水的混合物，一般含有多种表面活性剂、稳定剂等添加剂。

根据本发明的另一种实施方式，所述发泡物质为泡沫原液，所述混合的方式包括将所述气体源、发泡物质和水各自以液体流形式接触。优选地，所述气体源与发泡物质与水的体积比为1：1-10：50-300，优选为1：3-7：80-160。

其中泡沫原液是蛋白泡沫液、氟蛋白泡沫液、水成膜泡沫液、水基泡沫液、抗溶氟蛋白泡沫液、抗溶水成膜泡沫液等，一般含有多种表面活性剂、稳定剂等添加剂。泡沫原液与适量水混合后即可获得上述泡沫混合液。

泡沫原液和泡沫混合液均市售可得。

对混合的条件没有特别限定，通常的环境温度即可。优选地，所述混合的条件包括混合温度为-30℃至60℃优选-10℃至40℃更优选0-40℃。也就是说，所述液氮与所述发泡物质可以在-30℃至60℃优选-10℃至40℃更优选0-40℃的条件下混合。由于液氮气化后与发泡物质混合即形成泡沫，因此混合的时间无需特别限定。

本发明中，所述混合可以在各种能够实现混合并使发泡物质发泡功能的装置中进行。下面以液氮作为气体源为例来描述本发明一种实施方式的混合装置，其他液化介质与此类似，本发明在此不一一赘述。优选地，所述混合装置可以是如图1所示的混合装置1，所述混合装置具有混合腔，该混合腔具有用于输入发泡物质的发泡物质进口11、用于输入液化介质的入口12以及用于输出泡沫的泡沫出口13；其中，在所述混合腔内，液化介质与发泡物质混合并气化，以从所述泡沫出口13输出用于灭火的泡沫。

可以在各个口处可设置流量计、压力表及控制阀来控制发泡物质进口11和用于输入液化介质的入口12的流量比例。

如图1所示，混合装置1为筒状结构，该筒状结构的一端设置有至少一个发泡物质进口11，筒状结构的另一端设置有至少一个泡沫出口13，用于输入液化介质的入口12与发泡物质进口11成角度设置，使得两种液体在输入混合腔的同时，还具有一定的交叉流动，使其能够产生湍流而具有好的混合效果。

优选地，发泡物质进口11设置有一个，用于输入液化介质的入口12围绕发泡物质进口11设置有一个或多个，每个用于输入液化介质的入口12的方向与所述发泡物质进口11的方向之间的角度为0°-90°，更优选为30°-60°。如图1所示的实施例中，用于输入液化介质的入口12设置有一个；另外的实施例中，用于输入液化介质的入口12可围绕发泡物质进口11设置有多个。

在发泡物质进口11、用于输入液化介质的入口12和泡沫出口13各设置有一个的情况下，该筒状结构的直径D1与发泡物质进口11的直径D2之间的关系为：D1/D2=1.1-4，优选D1/D2=1.4～2.0；所述发泡物质入口（11）的直径D2与所述液氮用于输入液化介质的入口（12）的直径D3之间的关系为：D2/D3=4-10；所述筒状结构的直径D1与所述泡沫出口（13）的直径D4之间的关系为：D1/D4=0.8-2，优选D1/D4=0.8～1.2。通过控制各开口的直径符合上述关系，无需额外的控制装置即可实现前述流量关系，从而能够使得发泡更充分，从而获得的泡沫质量更高。

本领域技术人员可以理解的是，发泡物质进口11、用于输入液化介质的入口12和泡沫出口13并不限于如上所述的设置，为达到更好的混合效果，可以对发泡物质进口11、用于输入液化介质的入口12和泡沫出口13的设置做出各种改变或变形。

例如，在另外的实施方式中，发泡物质进口11可设置一个，用于输入液化介质的入口12围绕发泡物质进口11设置有多个，且多个用于输入液化介质的入口12的方向在横向上依次偏离于径向方向，使得用于输入液化介质的入口12进入的液流能够旋转流动。其中，混合装置1的筒状结构从一端至另一端的方向为纵向，与纵向垂直的方向为所述横向。

另外，泡沫出口13也可设置多个，用于分别连接喷射管路，从而通过一个混合装置1，向多个方向喷射。

为更好地控制从用于输入液化介质的入口12进入的液氮的流向，用于输入液化介质的入口12可设置伸向该混合腔内的输入管16（如图1所示）。

此外，本实施方式中，在混合装置1的混合腔内设置有用于扰动液流的至少一个扰流器14。

其中，扰流器14可形成为锥形结构（如图2）、半球形结构（如图3）、平台结构（如图4）或其他不规则形状的结构。所述锥形结构的锥形顶、所述半球形结构的球形顶或者所述平台结构的平台顶面朝向发泡物质进口11。

优选地，扰流器14的横截面为圆形结构，扰流器14的直径D7与发泡物质进口11的直径D2之间的关系为：D7/D2=1-4，优选D7/D2=1.0～1.6。扰流器14的顶端与液氮在用于输入液化介质的入口12处的流出口之间的距离L为0-100mm。在该优选方式下，混合物料能够形成湍流，从而使气液混合更充分，获得质量更高的泡沫。

扰流器14上可设置用于固定在混合腔内的安装部141。如图1中显示的锥形扰流器14，该扰流器14安装为锥形顶朝向发泡物质进口11，混合有液氮的发泡物质的液流冲向扰流器14，可打碎液流，使得流体扰动，从而液氮和发泡物质充分混合，以获得发泡均匀、性能良好的泡沫。

当然，扰流器14设置方式也不限于如上所述，例如，可设置多个扰流器，分布在混合腔内的不同位置，而且任何形式的能够对液流起到扰流作用的扰流器均可。

本实施方式中，混合装置1的混合腔内还设置有至少一个间隔设置的孔板或丝网等多孔结构15，每个多孔结构15上设置有多个孔；多孔结构15的孔朝向发泡物质进口11，且多孔结构15相对扰流器14的顶部远离发泡物质进口11。被扰流器14打碎的液流，从扰流器14的周围冲向多孔结构15，可通过多孔结构15进一步对液流进行扰动，使其进一步混合。

在具体应用时，发泡物质进口11可连接用于盛放发泡物质的容器，或者连接用于混合泡沫原液和水以获取发泡物质的原液混合器；用于输入液化介质的入口12可连接（例如）液氮罐，或者液氮罐车。

发泡物质进口11的直径D2与气体进口12的直径D3之间的关系为：D2/D3=2-6。

本发明的泡沫产生方法可以适用于各种需要产生泡沫的场合，例如灭火、隔热防护、食品生产、隔音材料生产等。具体灭火消防可以是化工企业、油库、炼厂等生产设施的灭火消防及飞机在机场跑道迫降时的跑道防护等。

根据本发明的一种具体实施方式，将该泡沫产生方法用于灭火时，发泡方式如图1所示，发泡物质入口11连接原液混合器2，原液混合器2具有用于输入泡沫原液的原液入口21和用于输入水的水入口22，泡沫原液和水分别从原液入口21和水入口22进入到原液混合器2中混合可获得发泡物质，然后发泡物质从发泡物质入口11进入到泡沫产生器1内。为获得合适浓度的泡沫混合液，需控制泡沫原液和水向原液混合器2的输送流量，这也可以在原液入口21和水入口22设置流量计和控制阀等控制。

本实施方式中，优选地，原液混合器2的水入口22的直径D6与原液入口21的直径D5之间的关系为：D6/D5=8-14；水入口22的直径D6与发泡物质入口11的直径D2之间的关系为：D6/D2=1.0-1.4。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，灭火效率及泡沫质量采用《泡沫灭火剂标准》（GB15308-2006）记载的方法进行评价。

以下实施例中，除非另有说明，各原料均为市售品。

实施例1

采用图1所示的混合装置进行混合产生泡沫，其中混合装置具有用于使液氮和泡沫混合液混合的混合腔，该混合腔的壁面上设有1个泡沫混合液进口、1个液氮进口和1个泡沫出口，泡沫出口和泡沫混合液进口分别位于筒状结构的两端。泡沫混合液进口的直径D2与气体进口的直径D3之间的关系为：D2/D3=8，筒状结构的直径D1与泡沫原液进口的直径D2之间的关系为：D1/D2=1.4，筒状结构的直径D1与泡沫出口的直径D4之间的关系为：D1/D4=1.2，混合腔内设置有扰流器，所述扰流器形成为图2所示的圆锥形结构，所述圆锥形结构的锥形顶朝向所述发泡物质进口，所述扰流器的横截面为圆形结构，所述扰流器的直径D7与所述发泡物质进口的直径D2之间的关系为：D7/D2=1.2，扰流器的顶端与液氮在入口处的流出口之间的距离L为10mm。液氮储罐和泡沫混合液罐各自通过管道与混合装置连通，所述液氮管道入口的方向与泡沫混合液入口的方向之间的角度为10°。

以2m³泡沫混合液储罐内储存1.5m³泡沫混合液（购自江苏江亚公司的3%型水成膜泡沫液产品）为例，输液管管径为DN25，泡沫混合液储罐罐内工作压力1.2MPa，液氮罐内工作压力为2MPa。

针对4.52m³的国标标准油盘火，根据《泡沫灭火系统设计规范》（GB50151-2010），所需提供的泡沫混合液流量V=11.4L/min。根据公式L=mV/nf确定液氮的流量，其中设定发泡倍数m=7，n=710，f=1.01，由此确定液氮的流量为0.11L/min，将液氮和泡沫混合液以上述流量送入图1所示的混合装置中进行混合产生泡沫，泡沫从混合装置的泡沫出口喷射出并输送至灭火区域进行灭火，结果成功扑灭4.52m³的国标标准油盘火，灭火时间仅需100s，远高于同类泡沫，采用液氮代替空压机后实现了压缩空气泡沫灭火装置的大流量喷射。采用《泡沫灭火剂标准》（GB15308-2006）记载的方法测得实际的泡沫发泡倍数是7.1，25%析液时间是3min。

实施例2

采用图1所示的混合装置进行混合产生泡沫，其中混合装置具有用于使液氮和泡沫混合液混合的混合腔，该混合腔的壁面上设有1个泡沫混合液进口、1个液氮进口和1个泡沫出口，泡沫出口和泡沫混合液进口分别位于筒状结构的两端。泡沫混合液进口的直径D2与气体进口的直径D3之间的关系为：D2/D3=10，筒状结构的直径D1与泡沫原液进口的直径D2之间的关系为：D1/D2=2，筒状结构的直径D1与泡沫出口的直径D4之间的关系为：D1/D4=1.2，混合腔内设置有扰流器，所述扰流器形成为图3所示的半球形结构，所述半球形结构的球形顶朝向所述发泡物质进口，所述扰流器的横截面为圆形结构，所述扰流器的直径D7与所述发泡物质进口的直径D2之间的关系为：D7/D2=1.6，扰流器的顶端与液氮在入口处的流出口之间的距离L为30mm。液氮储罐和泡沫混合液罐各自通过管道与混合装置连通，所述液氮管道入口的方向与泡沫混合液入口的方向之间的角度为30°。

以20m³泡沫混合液储罐内储存15m³泡沫混合液（与实施例1相同）为例，输液管管径为DN150，泡沫混合液储罐内的工作压力0.8MPa，液氮罐内的工作压力为1.5MPa。

针对450m²的5000立方米油罐火灾，根据《泡沫灭火系统设计规范》（GB50151-2010），所需提供的泡沫混合液流量V=3000L/min。根据公式L=mV/nf确定液氮的流量，其中设定发泡倍数m=8，n=710，f=1.17，由此确定液氮的流量为28.9L/min，将液氮和泡沫混合液以上述流量送入图1所示的混合装置中进行混合产生泡沫，泡沫从混合装置的泡沫出口喷射出后经过泡沫输出装置输送至灭火区域进行灭火，结果成功扑灭450㎡的5000立方米油罐火灾仅需25s，实现了压缩空气泡沫灭火装置的大流量喷射，灭火时间远比现有消防设备的灭火时间短。采用与实施例1相同的方法确定泡沫发泡倍数是7.2，测得25%析液时间是3min。

实施例3

按照实施例2的方法进行产生泡沫和灭火，不同的是，液氮的流量为22L/min。结果灭火时间延长为55s。

实施例4

按照实施例2的方法进行产生泡沫和灭火，不同的是，泡沫混合液进口的直径D2与气体进口的直径D3之间的关系为：D2/D3=3。结果灭火时间延长为95s。采用与实施例1相同的方法测得实际泡沫发泡倍数是4.2，25%析液时间是1.5min。

实施例5

按照实施例2的方法进行产生泡沫和灭火，不同的是，扰流器14的顶端与液氮在用于输入液化介质的入口12处的流出口之间的距离L为150mm。结果灭火时间延长为75s。采用与实施例1相同的方法测得实际的泡沫发泡倍数是4.9，25%析液时间是2.0min。

实施例6

消防车包括一台25m³的液氮储罐车和一台高喷车，高喷车配置有混合装置（与实施例1相同）和提供泡沫原液（抗溶水成膜泡沫液AFFF/AR-3%）的泡沫运输车，高喷车的喷射管管径取DN120，配置一台150L/s（1.0MPa）的消防泵。通过固定式消防水管网向消防车供水。

将液氮、泡沫原液与水分别以189L/min、270L/min和8730L/min送入混合装置中进行混合产生泡沫，泡沫从混合装置的泡沫出口喷射出，泡沫的流量9000L/min，喷射距离40m，举高高度30m。采用与实施例1相同的方法测得25%析液时间是3min。

实施例7

以液态二氧化碳为气体源，设定发泡倍数为7，泡沫混合液流量为150L/s。液态二氧化碳喷射方向与泡沫混合液的流动方向相对，在泡沫产生装置中，液体二氧化碳与泡沫混合液相向喷射。

调整液态二氧化碳的流量为1.85L/s。在液态二氧化碳喷出的瞬间，液态二氧化碳被高速的泡沫混合液流撞击，迅速气化、分散，并与泡沫混合液剧烈混合，通过一定长度的泡沫输送管线，产生均匀、细腻的泡沫。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种泡沫产生方法，其特征在于，该方法包括将液化介质与发泡物质混合产生泡沫；所述液化介质为液化惰性气体和液化卤代烃气体中的至少一种；

所述混合的条件包括混合温度为-30℃至60℃，液化介质的压力为1-2MPa，发泡物质的压力为0.8-1.5MPa；其中，所述发泡物质为泡沫混合液；所述混合的方式为将所述液化介质直接与所述发泡物质各自以液体流形式接触；

液化介质与发泡物质的流量满足下述关系：L=mV/nf；

其中，L是液化介质的体积流量，m为设定的发泡倍数，取值在5-200，V是发泡物质的体积流量，n为液化介质能够产生的气体体积与所述液化介质的体积的比值，f是管路损失，取值在1-1.4范围内。

2.根据权利要求1所述的泡沫产生方法，其中，所述发泡倍数m的取值为5-20。

3.根据权利要求1所述的泡沫产生方法，其中，所述发泡倍数m的取值为6-8。

4.根据权利要求1所述的泡沫产生方法，其中，所述液化介质能够产生的气体体积与所述液化介质的体积的比值不低于40。

5.根据权利要求4所述的泡沫产生方法，其中，所述液化介质能够产生的气体体积与所述液化介质的体积的比值为100。

6.根据权利要求4所述的泡沫产生方法，其中，所述液化介质能够产生的气体体积与所述液化介质的体积的比值200-1500。

7.根据权利要求4所述的泡沫产生方法，其中，所述液化介质能够产生的气体体积与所述液化介质的体积的比值为500-1000。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的泡沫产生方法，其中，所述液化介质和所述发泡物质通过混合装置混合，所述混合装置具有混合腔，所述混合腔具有用于输入所述发泡物质的发泡物质入口（11）、用于输入液化介质的入口（12）以及用于输出泡沫的泡沫出口（13）；其中，在所述混合腔内，所述液化介质与所述发泡物质混合气化并发泡，以从所述泡沫出口（13）输出用于灭火的泡沫。

9.根据权利要求8所述的泡沫产生方法，其中，所述混合装置为筒状结构，所述筒状结构的一端设置有至少一个所述发泡物质入口（11），所述筒状结构的另一端设置有至少一个所述泡沫出口（13），所述用于输入液化介质的入口（12）的方向与所述发泡物质入口（11）的方向之间成0-90°角度设置。

10.根据权利要求9所述的泡沫产生方法，其中，所述发泡物质入口（11）、所述用于输入液化介质的入口（12）和所述泡沫出口（13）各设置有一个；其中，所述筒状结构的直径D1与所述发泡物质入口（11）的直径D2之间的关系为：D1/D2=1.1-4；所述发泡物质入口（11）的直径D2与所述用于输入液化介质的入口（12）的直径D3之间的关系为：D2/D3=4-10；所述筒状结构的直径D1与所述泡沫出口（13）的直径D4之间的关系为：D1/D4=0.8-2。

11.根据权利要求8所述的泡沫产生方法，其中，所述混合腔内设置有用于扰动液流的至少一个扰流器（14）。

12.根据权利要求11所述的泡沫产生方法，其中，所述扰流器（14）形状为锥形结构、半球形结构或平台结构。

13.根据权利要求12所述的泡沫产生方法，其中，所述扰流器（14）的横截面为圆形结构，所述扰流器（14）的直径D7与所述发泡物质入口（11）的直径D2之间的关系为：D7/D2=1-4；和/或，

所述扰流器（14）的顶端与所述液化介质在所述用于输入液化介质的入口（12）处的流出口之间的距离L为0-100mm。

14.根据权利要求11或12或13所述的泡沫产生方法，其中，所述混合腔内设置有至少一个间隔设置的多孔结构（15）；每个所述多孔结构（15）上设置有多个孔；所述多孔结构（15）的孔朝向所述发泡物质入口（11），且所述多孔结构（15）相对所述扰流器（14）的顶部远离所述发泡物质入口（11）。

15.权利要求1-13中任意一项所述的泡沫产生方法在灭火中的应用。

16.一种灭火方法，该方法使用权利要求1-13中任意一项所述的泡沫产生方法产生泡沫，然后将所述泡沫输出进行灭火。