CN110448828B - 正压式三相泡沫发生装置及方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种正压式三相泡沫发生装置及方法和应用，主要解决现有技术中难以实现大流量三相泡沫发生和喷射、灭火效果不好的问题。本发明通过采用一种正压式三相泡沫发生装置，包括泡沫液供给系统、粉浆供给系统、供气系统和泡沫发生系统，泡沫液供给系统包括泡沫液箱、泡沫液泵、泡沫液流量计和压力表；粉浆供给系统包括粉浆供液控制阀、粉浆储罐、回流阀、泥浆泵、粉浆流量计；泡沫发生系统包括泡沫液调节阀、粉浆调节阀、泡沫发生器入口、扰流器、压力表、泡沫发生器出口；泡沫液供给系统通过管线分别与粉浆供给系统和泡沫发生系统相连，供气系统通过管线与、泡沫发生器入口相连的技术方案较好地解决了上述问题，可用于石化罐区火灾中。

Description

正压式三相泡沫发生装置及方法和应用

技术领域

本发明涉及一种正压式三相泡沫发生装置及方法和应用，能够用于石化罐区等火灾救援，属于消防安全技术领域。

背景技术

三相泡沫是指在传统气液两相泡沫灭火剂中添加固体粉末，固体粉末与泡沫中的表面活性剂协同作用，提高泡沫中气泡的稳定性。通常，三相泡沫的析液时间、油面热稳定性、灭火后抗复燃性能都优于气液两相泡沫。当前，关于煤矿灭火用三相泡沫的制备方法和专利较多，而关于石化罐区油类灭火用三相泡沫发生和喷射的专利较少。

专利CN1168891C，用文丘里管的动静压转化特性,设计了一款三相泡沫发生装置。带有颗粒粉末的浆液从混合器的主入口进入，在混合器文丘里管的喉部位置侧吸进氮气，在文丘里管段的下游，气液固三相混合制备三相泡沫。该装置主要应用于煤矿灭火领域，防治煤炭自燃。与专利CN1168891C不同，本专利在文丘里管段上游进入泡沫液，在文丘里管段喉部进入粉体和少量空气得到，而在文丘里管段下游通过负压吸气式泡沫发生器，产生三相泡沫。

本专利提出的新型正压式三相泡沫发生方法和装置，能够结合当前灭火防护区域的消防设施，组建三相泡沫发生和喷射系统；同时也能够独立用于制备泡沫灭火。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中难以实现大流量三相泡沫发生和喷射、灭火效果不好的问题，提供一种新的正压式三相泡沫发生装置，具有能实现大流量三相泡沫发生和喷射、灭火效果好、抗复燃性能好的优点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决的技术问题之一相对应的正压式三相泡沫发生方法。本发明所要解决的技术问题之三是提供一种与解决的技术问题之一相对应的正压式三相泡沫发生装置的应用。

为解决上述问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种正压式三相泡沫发生装置，包括泡沫液供给系统、粉浆供给系统、供气系统和泡沫发生系统，泡沫液供给系统包括泡沫液箱、泡沫液泵、泡沫液流量计和压力表；粉浆供给系统包括粉浆供液控制阀、粉浆储罐、回流阀、泥浆泵、粉浆流量计；泡沫发生系统包括泡沫液调节阀、粉浆调节阀、泡沫发生器入口、扰流器、压力表、泡沫发生器出口；供气系统包括气源、气相流量计、气体调节阀，泡沫液供给系统通过管线分别与粉浆供给系统和泡沫发生系统相连，供气系统通过管线与、泡沫发生器入口相连。

上述技术方案中，优选地，泡沫发生系统为管道型式，直径为DN50-DN300，泡沫用量越大，管道直径越大；扰流器为锥体或旋流扰流器型式，位置沿管道轴向方向可调；气源为压缩气体储罐或低温液态气体储罐，若为低温液体气体，则储罐需配置自增压气化器。

上述技术方案中，优选地，泡沫液泵入口与泡沫液箱相连，出口与泡沫液流量计入口相连，泡沫液流量计出口管线上设有压力表。

上述技术方案中，优选地，泡沫液流量计出口与泡沫液调节阀入口相连，泡沫液调节阀出口与泡沫发生器入口相连，泡沫发生器出口与扰流器相连，扰流器与泡沫发生器出口相连。

上述技术方案中，优选地，泡沫发生系统及连接管路的耐压不低于1.5MPa，泡沫液泵和泥浆泵扬程不低于80m。气源的压力不低于1.2MPa。

上述技术方案中，优选地，粉浆供液控制阀用来控制往粉浆储罐中添加液体的量，粉浆调节阀用来调节粉浆输送管道的压力，回流阀用来调节粉浆输送的流量。

上述技术方案中，优选地，粉体料仓内设有搅拌器，搅拌速度为10-30r/min，粉体料仓下部出口管线上设有粉体流量控制阀，粉体流量控制阀出口与文丘里液固混合器的喉部相连。

上述技术方案中，优选地，泡沫液流量计出口与粉浆供液控制阀相连，粉浆供液控制阀与粉浆储罐相连，粉浆储罐底部与泥浆泵相连，泥浆泵出口与粉浆流量计相连，粉浆流量计出口与泡沫发生器入口相连；泥浆泵出口还与回流阀相连，回流阀与粉浆储罐顶部相连。

上述技术方案中，优选地，气源出口依次气相流量计、气体调节阀相连，气体调节阀出口与泡沫发生器入口相连。

为解决上述问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种正压式三相泡沫发生方法，采用所述的装置，开启泡沫液调节阀和粉浆调节阀，往粉浆储罐中加入用于三相泡沫制备的粉体颗粒；启动泡沫液供给系统，为泡沫发生系统和粉浆供给系统提供泡沫液，通过泡沫液调节阀控制供给泡沫液的流量；根据粉浆储罐中的粉体量，通过粉浆供液控制阀控制往粉浆储罐中添加的液体量；启动粉浆供给系统的泥浆泵，通过粉浆调节阀来控制粉浆供给的压力，通过回流阀来控制粉浆供给的流量；通过气体调节阀控制供给气体的流量；泡沫液、粉体和气相在扰流器的扰流作用下，混合发泡，通过泡沫发生器出口排出。

为解决上述问题之三，本发明采用的技术方案如下：一种正压式三相泡沫发生装置的应用，用于石化罐区火灾救援中。

本专利在制备三相泡沫过程中，泡沫液、气相和粉体输入通过不同的计量控制管道，能够将泡沫液和粉体量精确配比，得到最高性能的三相泡沫。既能够与当前灭火防护区域的消防设施结合，组建三相泡沫发生和喷射系统，也能够独立应用，与现有技术相比，本专利在制备三相泡沫过程中，泡沫液、气相和粉体输入通过不同的计量控制管道，能够将泡沫液、粉体量和气相精确配比，得到最高灭火性能的三相泡沫，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明所述装置的流程示意图。

图1中，1泡沫液供给系统，2泡沫液箱，3泡沫液泵，4外接阀门，5泡沫液流量计，6压力表，7粉浆供给系统，8粉浆供液控制阀，9粉浆储罐，10回流阀，11泥浆泵，12粉浆流量计，13泡沫发生系统，14泡沫液调节阀，15粉浆调节阀，16泡沫发生器入口，17扰流器，18压力表，19泡沫发生器出口，20供气系统，21气源，22气相流量计，23气体调节阀。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。

具体实施方式

【实施例1】

一种正压式三相泡沫发生装置及方法，如图1所示，由泡沫液供给系统、粉浆供给系统、供气系统和泡沫发生系统组成。泡沫液供给系统包括泡沫液箱、泡沫液泵、外接阀门、泡沫液流量计和压力表；粉浆供给系统包括粉浆供液控制阀、粉浆储罐、回流阀、泥浆泵、粉浆流量计；泡沫发生系统包括泡沫液调节阀、粉浆调节阀、泡沫发生器入口、扰流器、压力表、泡沫发生器出口；供气系统包括气源、气相流量计、气体调节阀等。泡沫发生系统为管道型式，直径为DN50-DN300，泡沫用量越大，管道直径越大。扰流器为锥体或旋流扰流器型式，位置沿管道轴向方向可调。气源可为压缩气体储罐或低温液态气体储罐，若为低温液体气体，则储罐需配置自增压气化器。泡沫发生系统及连接管路的耐压不低于1.5MPa。粉浆供液控制阀用来控制往粉浆储罐中添加液体的量。粉浆调节阀用来调节粉浆输送管道的压力，回流阀用来调节粉浆输送的流量。泡沫液泵和泥浆泵扬程不低于80m。气源的压力不低于1.2MPa。

本专利提供的正压式三相泡沫发生方法和装置，含有泡沫液、气相和粉体各自独立的供应系统，能够将泡沫液、粉体量和气相精确配比，得到最高灭火性能的三相泡沫。

所述装置用于在石化罐区固定式泡沫灭火装置。

油库消防设施包含消防水、泡沫原液、比例混合器、消防水管线等，通过油库自有消防设施提供泡沫液，实现泡沫液供给系统的功能。在罐区附近，布置泡沫发生系统、粉浆供给系统和供气系统，并分别与泡沫液供给系统连接。泡沫发生器出口与石化罐区固定式泡沫输送管线连接，最终到达储罐顶部的泡沫喷射器。

灭火救援过程中，开启泡沫液调节阀和粉浆调节阀。往粉浆储罐中加入用于三相泡沫制备的粉体颗粒。启动泡沫液供给系统，为泡沫发生系统和粉浆供给系统提供泡沫液。通过泡沫液调节阀控制供给泡沫液的流量。根据粉浆储罐中的粉体量，通过粉浆供液控制阀控制往粉浆储罐中添加的液体量。启动粉浆供给系统的泥浆泵，通过粉浆调节阀来控制粉浆供给的压力，通过回流阀来控制粉浆供给的流量。通过气体调节阀控制供给气体的流量。泡沫液、粉体和气相在扰流器的扰流作用下，混合发泡，通过泡沫发生器出口排出。储罐顶部的泡沫喷射器不能为负压式吸气式，否则会进行二次吸气，影响三相泡沫的质量。

【实施例2】

按照实施例1所述的条件，所述装置用于在石化罐区连接消防车泡沫喷射器灭火。

油库消防设施包含消防水、泡沫原液、比例混合器、消防水管线等，通过油库自有消防设施提供泡沫液，实现泡沫供给系统的功能。在罐区附近，布置泡沫发生系统、粉浆供给系统和供气系统，并分别与泡沫供给系统连接。泡沫发生器出口通过消防水带与消防车上泡沫喷射器连接。当需要大流量泡沫供给时，泡沫发生器出口可与多台消防车的泡沫喷射器连接。

灭火救援过程中，开启泡沫液调节阀和粉浆调节阀。往粉浆储罐中加入用于三相泡沫制备的粉体颗粒。启动泡沫供给系统，为泡沫发生系统和粉浆供给系统提供泡沫液。通过泡沫液调节阀控制供给泡沫液的流量。根据粉浆储罐中的粉体量，通过粉浆供液控制阀控制往粉浆储罐中添加的液体量。启动粉浆供给系统的泥浆泵，通过粉浆调节阀来控制粉浆供给的压力，通过回流阀来控制粉浆供给的流量。通过气体调节阀控制供给气体的流量。泡沫液、粉体和气相在扰流器的扰流作用下，混合发泡，通过泡沫发生器出口排出。连接消防车上的泡沫喷射器不能为负压式吸气式，否则会进行二次吸气，影响三相泡沫的质量。

消防车与泡沫发生系统通过消防水带连接，消防车可根据现场灭火救援情况灵活移动位置，便于救援。

【实施例3】

按照实施例1所述的条件，所述装置用于消防车供给、消防车喷射灭火。

泡沫液供给系统由现场消防车实现。本专利提供装置的泡沫液泵和泡沫液流量计之间设置外接阀门，连接外部供给快速接口，与供给消防车的泡沫液出口接口连接，通过消防车可控制泡沫液供给流量。

灭火救援过程中，开启泡沫液调节阀和粉浆调节阀。往粉浆储罐中加入用于三相泡沫制备的粉体颗粒。启动消防上的泡沫供给系统，为泡沫发生系统和粉浆供给系统提供泡沫液。通过泡沫液调节阀控制供给泡沫液的流量。根据粉浆储罐中的粉体量，通过粉浆供液控制阀控制往粉浆储罐中添加的液体量。启动粉浆供给系统的泥浆泵，通过粉浆调节阀来控制粉浆供给的压力，通过回流阀来控制粉浆供给的流量。通过气体调节阀控制供给气体的流量。泡沫液、粉体和气相在扰流器的扰流作用下，混合发泡，通过泡沫发生器出口排出。连接消防车上的泡沫喷射器不能为负压式吸气式，否则会进行二次吸气，影响三相泡沫的质量。

消防车与泡沫发生系统通过消防水带连接，消防车可根据现场灭火救援情况灵活移动位置，便于救援。

【比较例】

CN107441657A涉及一种三相射流泡沫产生设备三相射流泡沫产生方法，是三相射流泡沫灭火剂发生与三相泡沫喷射灭火装置组合设备及其方法。包括供液部分、供气部分、混合部分和射流部分；供液部分包括电动机、泡沫液罐、搅拌叶桨、泡沫液出口管、阀门、发泡液输送管、螺杆泵和流量计；混合部分包括压力表一、文丘里管、压力表二和混合室；文丘里管前端与发泡液输送管二末端相连，文丘里管上设有进气孔，压力表一和压力表二分别位于文丘里管前后端，混合室前端设有气孔，混合室内部装有喷嘴和发泡网；供气部分包括空压机、三通管和导气管；射流部分包括缩颈段、连接管和喷射管；缩颈段设置在混合室前端，连接管与缩颈段前端相连，喷射管与连接管前端相连。专利CN107441657A是将泡沫浆液首先存放到储罐中，然后从里面抽取，从而限制了大流量泡沫喷射的可能，因为储罐中的浆液很快就会喷射完。

而本专利中，泡沫液箱(2)和粉浆储罐(9)是分开的，即高浓度粉浆单独存放在储罐中。三相泡沫中的主要成分是水。泡沫液箱(2)中的泡沫液可以不断补充：大流量消防水不断加入到泡沫液箱(2)中，同时3％或6％比例的泡沫原液也加入到泡沫液箱(2)中，这个过程可以通过一个比例混合器实现，即将消防水和泡沫原液按照设定比例快速混合，从而不断制得泡沫液。粉浆储罐(9)中的高浓度粉浆能够配置更多的三相泡沫，相同体积的粉浆储罐(9)，本专利能够配置的三相泡沫体积是专利CN107441657A的十倍左右，从而保证了泡沫的大流量和持久喷射，保证了装置喷射泡沫的灭火效能。另外，本专利的泡沫发生系统(13)中的扰流器(17)为锥体或螺旋扰流器，能够强化粉体和泡沫液的掺混，从而得到颗粒分布均匀的三相泡沫。专利CN107441657A中扰流器为网，对气液固三相的扰动掺混功能不如锥体或螺旋扰流器。

Claims (5)

1.一种正压式三相泡沫发生装置，包括泡沫液供给系统、粉浆供给系统、供气系统和泡沫发生系统，其中，

泡沫液供给系统包括泡沫液箱、泡沫液泵、泡沫液流量计和第一压力表；

粉浆供给系统包括粉浆供液控制阀、粉浆储罐、回流阀、泥浆泵、粉浆流量计；

泡沫发生系统包括泡沫液调节阀、粉浆调节阀、泡沫发生器入口、扰流器、第二压力表、泡沫发生器出口；

供气系统包括气源、气相流量计、气体调节阀，

其中，泡沫液供给系统通过管线分别与粉浆供给系统和泡沫发生系统相连，供气系统通过管线与泡沫发生器入口相连；

泡沫液泵的入口与泡沫液箱相连，泡沫液泵的出口与泡沫液流量计的入口相连，所述第一压力表设置在泡沫液流量计的出口管线上；

泡沫液流量计的出口与泡沫液调节阀的入口相连，泡沫液调节阀的出口与泡沫发生器的入口相连，泡沫发生器的出口与扰流器相连；

泡沫液流量计的出口还与粉浆供液控制阀相连，粉浆供液控制阀与粉浆储罐相连，粉浆储罐的底部与泥浆泵相连，泥浆泵的出口与粉浆流量计相连，粉浆流量计的出口与泡沫发生器的入口相连；

泥浆泵的出口还与回流阀相连，回流阀与粉浆储罐的顶部相连；

气源的出口依次与气相流量计和气体调节阀相连，气体调节阀的出口与泡沫发生器入口相连。

2.根据权利要求1所述正压式三相泡沫发生装置，其特征在于泡沫发生系统及连接管路的耐压不低于1.5MPa，泡沫液泵和泥浆泵扬程不低于80m，气源的压力不低于1.2MPa。

3.根据权利要求1所述正压式三相泡沫发生装置，其特征在于，粉浆供液控制阀用来控制往粉浆储罐中添加液体的量，粉浆调节阀用来调节粉浆输送管道的压力，回流阀用来调节粉浆输送的流量。

4.一种正压式三相泡沫发生方法，采用根据权利要求1～3中任一项所述的装置，所述方法包括步骤：

开启泡沫液调节阀和粉浆调节阀，往粉浆储罐中加入用于三相泡沫制备的粉体颗粒；

启动泡沫液供给系统，为泡沫发生系统和粉浆供给系统提供泡沫液，通过泡沫液调节阀控制供给泡沫液的流量；

根据粉浆储罐中的粉体量，通过粉浆供液控制阀控制往粉浆储罐中添加的液体量；

启动粉浆供给系统的泥浆泵，通过粉浆调节阀来控制粉浆供给的压力，通过回流阀来控制粉浆供给的流量；

通过气体调节阀控制供给气体的流量；

泡沫液、粉体和气相在扰流器的扰流作用下，混合发泡，通过泡沫发生器出口排出。

5.一种如权利要求1～3中任一项所述的正压式三相泡沫发生装置的在石化罐区火灾救援中的应用。

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