CN109045527A - 大流量压缩空气泡沫举高喷射消防车及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大流量压缩空气泡沫举高喷射消防车及使用方法，包括主单元车和供气单元车，主单元车用于产生高质量压缩空气泡沫并举高喷射施放，供气单元车用于为主单元车提供大流量压缩空气，供气单元车按照设定压力和流量向主单元车通入压缩空气，并与消防水和泡沫液以一定混合比混合形成的泡沫溶液进行混合，形成压缩空气泡沫，再经压缩空气泡沫管道输送至位于举高臂架顶端的大流量泡沫炮进行喷射施放。技术效果是泡沫流量大、射程远、灭火效能高、抗复燃能力强、保护范围广，可穿透大型石化火灾火羽流，快速在油面形成高稳定性、保护作用时间长的泡沫覆盖层，解决大型石化火灾的扑救及应急处置。

Description

大流量压缩空气泡沫举高喷射消防车及使用方法

技术领域

本发明涉及一种消防车，特别涉及一种大流量压缩空气泡沫举高喷射消防车及使用方法。

背景技术

石油化工涉及的易燃易爆物质种类多、数量大，生产工艺复杂、火灾风险高，一旦发生火灾，燃烧速度快、火势发展迅猛，易形成大面积立体火灾，且易发生复燃，扑救难度很大。目前用于扑救大型石化火灾的消防装备主要是大流量吸气式泡沫炮和非吸气式泡沫炮。其中，大流量吸气式泡沫炮主要是基于文丘里效应，通过负压吸气产生低倍泡沫，泡沫析液时间不长，稳定性不高，灭火和抗复燃效能有限。大流量非吸气式泡沫炮自炮口喷射出的是泡沫溶液，通过在空中相互碰撞混入空气发泡，泡沫性能受空气阻力和自身分散状况影响大、不稳定，且泡沫析液时间很短，灭火和抗复燃能力不足。上述装备在扑救大型石化火灾时的灭火及抗复燃效果不佳，需要消耗大量的消防水及泡沫灭火剂，越来越难以满足实际灭火需求。譬如，大连“7·16”火灾、漳州“4·6”古雷PX火灾等典型火灾事故过火面积达到数千平米，灭火处置过程消耗了一千多吨的泡沫液和大量的消防水。因此，目前急需新型高效的灭火救援装备。

压缩空气泡沫灭火技术是通过向泡沫溶液中正压注入空气的方式产生泡沫，具有泡沫均匀细腻、析液时间长、稳定性好、灭火效能高、抗复燃能力强的特点，具备解决大型石化火灾扑救技术难题的优势和潜力。但是，现有的压缩空气泡沫消防车的流量较小，射程仅有20m～30m，射高不足，保护范围有限，因此无法满足大型石化火灾扑救的实际需求。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供一种大流量压缩空气泡沫举高喷射消防车及使用方法，具有流量大、射程远、灭火效能高、抗复燃能力强、保护范围广的特点，可穿透大型石化火灾火羽流，快速在油面形成高稳定性、保护作用时间长的泡沫覆盖层，解决大型石化火灾扑救及应急处置技术难题。具体技术方案是，一种大流量压缩空气泡沫举高喷射消防车，由底盘、供液装置、喷射装置、供气装置组成，其中，供液装置包括消防水罐、泡沫液罐、泡沫液泵、消防水泵、中央控制器，在连接管道上安装有供水阀、补水阀、注水口、补液阀、供液阀、注液阀、泡沫液流量计、泄压阀、冲洗阀、液体流量计、液体流量调节阀、缓冲罐、单向阀、气体流量计、气体流量调节阀、气液混合器、压缩空气泡沫出口、泡沫输出阀、压缩空气泡沫管道，喷射装置包括泡沫炮、压缩空气泡沫管路、举高臂架及举升机构，供气装置包括空气压缩机、发动机B，其特征在于：包括主单元车和供气单元车，所述主单元车包括消防车底盘A、供液装置和喷射装置，所述的供液装置中泡沫液泵输出的泡沫液经泡沫液流量计注入消防水泵的供水管路；所述气液混合器为大流量气液混合器，包括进气口、进液口、液液和液气冲撞混合区、扰流件、泡沫出口，依次排列，所述扰流件为X型或L型或其它类型静态混合器中的一种或多种组合，进液口分成两个或多个支路环绕在液液和液气冲撞混合区的入口处，进液口另一端与液体流量调节阀连接，进气口与气体流量调节阀连接，泡沫出口输出压缩空气泡沫，经泡沫输出阀与大流量泡沫炮连接；所述的举高臂架及举升机构，采用断轴取力模式，转台后置，臂架全部展开后最大举升高度为10～40m，喷射方式为仰射、平射或俯射；所述的泡沫炮为大流量泡沫炮，采用非吸气式直流消防炮，压缩空气流量为30000～150000L/min，射程为80m～150m，且炮末端缩口内径D应满足公式：

…… （1）

其中Q为泡沫溶液流量，炮末端泡沫溶液表观流速V取3～20m/s。气液比越高，泡沫溶液表观流速V取值应越大；所述供气单元车包括消防车底盘、供气装置、压缩空气输出口、车厢体，灭火应用时，供气单元车压缩空气输出口和主单元车压缩空气注入口之间通过大口径供气消防水带或软管连通，供气单元车按照设定压力和流量向主单元车通入压缩空气。

使用方法包括，（一）将供气单元车和主单元车相邻布置在火场的上风向位置，大流量泡沫炮距火源40m～150m；（二）供气单元车压缩空气输出口和主单元车压缩空气注入口之间通过大口径供气消防水带或软管连通；（三）启动供气单元车的发动机A和主单元车的发动机B，待均到达稳定状态后，首先启动主单元车的消防水泵给消防水罐供水，中央控制器根据液体流量计反馈的液体流量以及预设的泡沫液混合比，自动启动主单元车的泡沫液泵，并自动调节泡沫液泵的转速或频率进而调整泡沫液流量，直至达到预设混合比；（四）加载空气压缩机，并打开气体流量调节阀开始按照预设流量供气，并通过调整气体流量调节阀开度调节气体流量，从而调整气液比；（五）按照预设混合比和气液比在大流量气液混合器发泡产生压缩空气泡沫，经泡沫管路输送至压缩空气泡沫出口和泡沫输出阀，既可通过位于举高臂架顶端的大流量泡沫炮进行喷射施放，也可通过压缩空气泡沫出口与移动泡沫枪、泡沫炮连接进行喷射施放；（六）操作人员可根据火场情况现场调整或远程遥控调整大流量泡沫炮的喷射方向，同时通过调节泡沫溶液流量、泡沫液混合比和气液比，以实现对不同火灾对象的灭火防护。

本发明与现有技术相比其有益效果是：

1、本发明压缩空气泡沫系统采用分体式设计，供气部分由供气单元车单独提供，从而使压缩空气泡沫流量显著提升，是现有普通压缩空气泡沫消防车的10倍以上，解决了目前常见压缩空气泡沫消防车流量低，无法满足大型石化火灾扑救现实需求的问题。

2、本发明采用大流量非吸气直流式泡沫炮，显著提升了压缩空气泡沫射程，最大可达105m以上，是现有普通压缩空气泡沫消防车的4～5倍，从而显著增大了消防车的保护范围，解决了目前常见压缩空气泡沫消防车射程小、保护范围有限，无法满足大型石化火灾扑救现实需求的问题。

3、本发明采用举高喷射模式，使压缩空气泡沫射高和射程显著提升，满足了高度高、火灾危害范围大的石化储罐、工艺装置等大型石化火灾扑救的实际需求，解决了高效压缩空气泡沫灭火技术在大型石化储罐火灾扑救中的泡沫有效施加技术难题。4、本发明单台炮的压缩空气泡沫流量达60000L/min以上，实现了压缩空气泡沫的集中施加，有利于克服火羽流和高温热辐射影响，快速在油面形成泡沫覆盖层。

5、本发明采用独特的大流量气液混合器，利用液-液、液-气之间相互冲击碰撞，使泡沫溶液与压缩空气充分混合搅动，进而形成析液时间长、稳定性高、均匀细腻的高质量压缩空气泡沫，解决了不同气液比下大流量高稳定性压缩空气泡沫产生技术难题，本消防车灭火效能、抗复燃能力显著优于现有吸气式泡沫炮和非吸气式泡沫炮。

附图说明

图1是本发明的主单元车结构图；

图2是本发明的供气单元车结构图；

图3是本发明的结构原理图；

图4是本发明的大流量气液混合器结构图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例进一步说明。

如图1～4所示，一种大流量压缩空气泡沫举高喷射消防车，由主单元车和供气单元车组成，所述主单元车包括消防底盘A30、举高臂架及举升机构31、供水阀2、补水阀3、消防水罐1、泡沫液罐5、补液阀6、供液阀7、注液阀8、泡沫液泵9、泡沫液流量计10、发动机A11、消防水泵12、泄压阀13、冲洗阀14、液体流量计15、中央控制器16、液体流量调节阀17、气体流量计22、气体流量调节阀23、气液混合器24、泡沫输出阀26、泡沫炮27以及管道，用于产生高质量压缩空气泡沫并举高喷射施放，所述供气单元车包括消防底盘B40、发动机B18、空气压缩机19、车厢体42，用于为主单元车提供大流量压缩空气。实际使用时，供气单元车和主单元车之间通过大口径供气消防水带或软管连通，供气单元车按照设定压力和流量向主单元车通入压缩空气，并与消防水和泡沫液以一定混合比混合形成的泡沫溶液进行混合，形成压缩空气泡沫，再经压缩空气泡沫管道输送至位于举高臂架及举升机构31顶端的大流量的泡沫炮27进行喷射施放。

消防水罐1设有补水阀3，用于为消防水罐补水，所述消防水罐1供水管路上依次设有供水阀2、注水口4、泡沫液注入口，注水口4用于直接使用外部供水车提供的消防水。

泡沫液罐5设有补液阀6，用于向泡沫液罐5中补充泡沫液，所述泡沫液罐5供液出口设有供液阀7，并与泡沫液泵9输入口连通，所述供液阀7和泡沫液泵9之间依次设有注液口和注水口，所述注液口管路设有注液阀8，用于直接使用外部泡沫液供给车提供的泡沫液，所述注水口管路设有冲洗阀14，用于冲洗泡沫液泵。

泡沫液泵9输出的泡沫液经泡沫液流量计10注入消防水泵12的供水管路，泡沫液与消防水按照一定比例混合后形成泡沫溶液，并通入消防水泵12，消防水泵12输出的泡沫溶液经液体流量计15、液体流量调节阀17通入气液混合器24进液口，所述空压机19提供的压缩空气经缓冲罐20、单向阀21、大口径供气消防水带、气体流量计22、气体流量调节阀23通入气液混合器24进气口，泡沫溶液与压缩空气按照一定比例在气液混合器24充分混合后形成压缩空气泡沫，经泡沫管路输送至压缩空气泡沫出口25和泡沫输出阀26，通过泡沫炮27进行喷射施放，或者通过压缩空气泡沫出口25与移动泡沫枪、泡沫炮连接和喷射施放。

气液混合器24的进液口24-2分成两个或多个支路，泡沫溶液分成多股进入气液冲撞混合区24-3，进气口24-1设置在中间，压缩空气从中间进入气液冲撞混合区24-3，与多股泡沫溶液冲击碰撞充分混合，然后再经扰流件24-4进一步混合发泡，进而形成析液时间长、稳定性高、均匀细腻的高质量压缩空气泡沫，经泡沫出口24-5输送至大流量泡沫炮27。

扰流件24-4为X型或L型或其它类型静态混合器中的一种或多种组合。

中央控制器16根据液体流量计15反馈的液体流量以及预设的泡沫液混合比，自动调节泡沫液泵9的转速或频率进而调整泡沫液流量，所述液体流量也可通过调节消防水泵转速或者液体流量调节阀17开度而进行调整。

主单元车消防底盘A30采用德国MAN底盘。

举高臂架及举升机构31采用断轴取力模式，转台后置，臂架全部展开后最大举升高度为20m。

消防水泵12采用大流量消防泵，工作压力1.2MPa，流量167L/s。

消防水泵12的动力由消防底盘A30提供。

泡沫液泵9采用容积泵，如齿轮泵等，泡沫液流量为300L/min，工作压力为2.0MPa。

消防水罐1容积为10t。

泡沫液罐5容积为3t。

中央控制器16采用CAFS100型全自动正压式电子泡沫比例混合控制系统，可根据供水流量和压力，自动调控泡沫液泵转速或频率，实时调节泡沫液混合比，泡沫液混合比可调范围为0.3%～6%。

泡沫炮27采用非吸气式直流消防炮，PPT6000型直流电控消防炮，炮末端缩口内径D应满足公式：

…… （1）

其中Q为泡沫溶液流量，炮末端泡沫溶液表观流速V取12m/s，泡沫溶液流量Q按10000L/min计，则炮末端缩口内径D取125mm。

空气压缩机采用螺杆式空压机或滑片式空压机或涡旋式空压机，如DC60型螺杆式空压机，额定工作压力1.3MPa，最大排气量60m³/min。

空气压缩机19的动力由单独安装于供气单元车上的发动机B18提供。

泡沫液流量计10和液体流量计15采用LDS40型电磁流量计。

气体流量计22采用LUGB60型涡街流量计。

液体流量调节阀17和气体流量调节阀23采用LSB型电动计量阀。

参照GB7956.12-2015《消防车 第12部分：举高消防车》标准试验方法，采用1%型水成膜泡沫灭火剂（1%AFFF）对压缩空气泡沫炮射程和泡沫性能进行测试。试验时将PPT400型直流式电控高喷泡沫炮举升至距地面10m的高度，炮与水平面成30°仰角，顺风向喷射，风速小于2m/s，结果如表1。

表1 大流量压缩空气泡沫举高喷射消防车喷射试验结果

从测试结果可以看出，在液体流量为152L/s、气液比为5.3/1条件下，大流量压缩空气泡沫举高喷射消防车射程达105m，发泡倍数6.8倍，25%析液时间4.2min，并且随着液体流量下降和气液比增大，发泡倍数逐渐变大，但是25%析液时间变化不大，泡沫稳定性基本维持不变。值得说明的是，普通大流量吸气式泡沫炮使用水成膜泡沫灭火剂产生的泡沫25%析液时间一般仅为1.5min，大流量非吸气式泡沫炮发泡更差，泡沫25%析液时间通常不超过1min，泡沫稳定性较差，影响泡沫的隔离覆盖作用。

工作原理

实际使用时，供气单元车和主单元车之间通过大口径供气消防水带或软管连通，调节供气单元车至合适供气压力，先后启动供气单元车和主单元车，待两车均到达稳定状态后，首先启动主单元车的消防水泵12开始给防水罐1供水，泡沫液泵9给泡沫液罐5补液，中央控制器16根据液体流量计15反馈的液体流量以及预设的泡沫液混合比，自动调节泡沫液泵9的转速或频率进而调整泡沫液流量，直至达到预设混合比；然后加载空气压缩机19并打开气体流量调节阀23开始供气，并通过调整气体流量调节阀23开度调节气体流量，从而调整气液比至预定值，按照预设混合比和气液比混合形成的压缩空气泡沫，经泡沫管路输送至压缩空气泡沫出口25和泡沫输出阀26，既可通过位于举高臂架顶端的大流量的泡沫炮27进行喷射施放，也可通过压缩空气泡沫出口25与移动泡沫枪、泡沫炮连接进行喷射施放。操作人员可根据火场情况现场调整或远程遥控调整大流量泡沫炮27的喷射方向，同时通过调节泡沫溶液流量、泡沫液混合比和气液比，以实现对不同火灾对象的灭火防护。

Claims (3)

1.一种大流量压缩空气泡沫举高喷射消防车，由消防车底盘、供液装置、喷射装置、供气装置组成，其中，供液装置包括消防水罐（1）、泡沫液罐（5）、泡沫液泵（9）、消防水泵（12）、中央控制器（16），在连接管道上安装有供水阀（2）、补水阀（3）、注水口（4）、补液阀（6）、供液阀（7）、注液阀（8）、泡沫液流量计（10）、泄压阀（13）、冲洗阀（14）、液体流量计（15）、液体流量调节阀（17）、缓冲罐（20）、单向阀（21）、气体流量计（22）、气体流量调节阀（23）、气液混合器（24）、压缩空气泡沫出口（25）、泡沫输出阀（26）、压缩空气泡沫管道（28），喷射装置包括泡沫炮（27）、压缩空气泡沫管路（28）、举高臂架及举升机构（31），供气装置包括空气压缩机（19）、发动机B（18），其特征在于：包括主单元车和供气单元车，所述主单元车包括消防车底盘A（30）、供液装置和喷射装置，所述的供液装置中泡沫液泵（9）输出的泡沫液经泡沫液流量计（10）注入消防水泵（12）的供水管路；所述气液混合器（24）为大流量气液混合器，包括进气口（24-1）、进液口（24-2）、液液和液气冲撞混合区（24-3）、扰流件（24-4）、泡沫出口（24-5），依次排列，所述扰流件（24-4）为X型或L型或其它类型静态混合器中的一种或多种组合，进液口（24-2）分成两个或多个支路环绕在液液和液气冲撞混合区（24-3）的入口处，进液口（24-2）另一端与液体流量调节阀（17）连接，进气口（24-1）与气体流量调节阀（23）连接，泡沫出口（24-5）输出压缩空气泡沫，经泡沫输出阀（26）与大流量泡沫炮（27）连接；所述的举高臂架及举升机构（31），采用断轴取力模式，转台后置，臂架全部展开后最大举升高度为10～40m，喷射方式为仰射、平射或俯射；所述的泡沫炮（27）为大流量泡沫炮，采用非吸气式直流消防炮；所述供气单元车包括消防车底盘B（40）、供气装置、压缩空气输出口（41）、车厢体（42），灭火应用时，供气单元车压缩空气输出口（41）和主单元车压缩空气注入口（32）之间通过大口径供气消防水带或软管连通，供气单元车按照设定压力和流量向主单元车通入压缩空气。

2.如权利要求1所述的一种大流量压缩空气泡沫举高喷射消防车，其特征在于：所述的泡沫炮（27）的压缩空气流量为10000～150000L/min，射程为80m～150m，炮末端缩口内径D应满足公式：

…… （1）

其中Q为泡沫溶液流量，炮末端泡沫溶液表观流速V取3～20m/s，气液比越高，泡沫溶液表观流速V取值应越大。

3.采用权利要求1所述的一种大流量压缩空气泡沫举高喷射消防车的使用方法，其特征在于：使用方法为，

（一）将供气单元车和主单元车相邻布置在火场的上风向位置，大流量泡沫炮（27）距火源40m～150m；

（二）供气单元车压缩空气输出口（41）和主单元车压缩空气注入口（32）之间通过大口径供气消防水带或软管连通；

（三）启动供气单元车的发动机B（18）和主单元车的发动机A（11），待均到达稳定状态后，首先启动主单元车的消防水泵（12）给消防水罐（1）供水，中央控制器（16）根据液体流量计（15）反馈的液体流量以及预设的泡沫液混合比，自动启动主单元车的泡沫液泵（9），并自动调节泡沫液泵（9）的转速或频率进而调整泡沫液流量，直至达到预设混合比；

（四）加载空气压缩机（19），并打开气体流量调节阀（23）开始按照预设流量供气，并通过调整气体流量调节阀（23）开度调节气体流量，从而调整气液比；

（五）按照预设混合比和气液比在大流量气液混合器（24）发泡产生压缩空气泡沫，经泡沫管路输送至压缩空气泡沫出口（25）和泡沫输出阀（26），既可通过位于举高臂架顶端的大流量泡沫炮（27）进行喷射施放，也可通过压缩空气泡沫出口（25）与移动泡沫枪、泡沫炮连接进行喷射施放；

（六）操作人员可根据火场情况现场调整或远程遥控调整大流量泡沫炮（27）的喷射方向，同时通过调节泡沫溶液流量、泡沫液混合比和气液比，以实现对不同火灾对象的灭火防护。