CN113893487B - 液态灭火介质的封装方法及多级雾化处理方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于消防灭火技术领域，具体涉及一种液态灭火介质的封装方法及多级雾化处理方法，具体是将液态灭火介质先封装在热缩材料腔体内；再引燃产气剂释放热量，利用产气剂释放的热量将热缩材料腔体以及热缩材料腔体内的液态灭火介质进行加热，使热缩材料腔体多点位受压破裂，完成液态灭火介质的一次雾化；一次雾化后的气雾颗粒随着高温高压气流推送从受压破裂的热缩材料腔体多点位喷出，灭火介质与高温高压气流混合，随着高温高压气流冲击而喷射出去，完成二次雾化。本申请利用热缩材料腔体将液态灭火介质分装为若干个小单元，减小大量聚集，大大提升雾化效果，实现压力喷射的灭火方式使灭火介质雾化，提升雾化效果。

Description

液态灭火介质的封装方法及多级雾化处理方法

技术领域

本发明属于消防灭火技术领域，具体涉及液态灭火介质的封装方法及多级雾化处理方法。

背景技术

由于2016年我国在卢旺达签署了《基加利协议》，承诺在2024年前冻结使用以七氟丙烷为代表的氢氟烃类灭火剂，市场上又开始了新一轮的替代灭火剂应用技术研究。全氟己酮灭火剂作为目前全球唯一公认的可替代HFCs类化学灭火剂的物质，其环保性、灭火性能优良，如全氟己酮灭火剂ODP值为0，GWP值不大于10，灭火浓度4.5％左右，近年来，我国部分企业突破国外专利垄断并研发出全氟己酮灭火剂，对灭火剂的性能开展了相关的研究，在灭火剂的灭火机理、相容性、腐蚀性等方面取得了多项研究成果，为灭火剂的工程应用奠定了基础。

但是，目前针对全氟己酮灭火剂的灭火技术虽然进行了大量研究，但都局限于全淹没的灭火应用方面，而对于全氟己酮这种低沸点气体灭火剂，其沸点较低的特性相较于其他气体灭火剂来说，灭火设计浓度低(约4.5％至6％)，常温常压下液态，不会像其他气体灭火剂一样自动扩散并渗透，喷放后不易迅速汽化扩散，不适当的雾化方式，将直接影响灭火效果。因此，在全淹没系统中，怎样让非常有限的灭火剂迅速释放并渗透到保护对象内部(比如机柜及电气设备内部空间)，这是必须面对的问题之一。此外，全氟己酮在使用时必须通过氮气或其他惰性气体增压驱动，在运输和存储过程中会有诸多不便利。还有，全氟己酮灭火剂在充装过程中还有一些特殊要求，必须要严格控制，如全氟己酮灭火剂充装过程中要严格控制水分，充装过程中应对灭火剂容器进行清洁、烘干、除湿处理，否则会带来后续潜在的危害。

因此，为了提高全氟己酮的灭火效果，大多数技术通过在低压下实现大流量雾化的旋芯喷嘴，如202010065149.3灭火装置公开了利用加热底座对所述内腔内的所述液体灭火剂进行加热雾化，之后通过喷发件喷射出去达到灭火效果，喷发件采用泄压膜片、铝膜或者泄压阀，但是，通常泄压膜片或者泄压阀的流量较大，难以使全氟己酮达到完全雾化状态或者雾化效果差，进而导致灭火效果受影响。还有专利CN201922038755.1公开了一种液态灭火剂混合雾化喷洒装置，其主要是利用雾化喷头将水供应管和液态灭火剂供应管连通，使水和灭火剂更充分混合在高压条件下雾化喷射，但是雾化时存在压力强度较大，对雾化喷头的依赖性较高，而且水和灭火剂混合，容易对雾化喷头产生腐蚀性进而导致喷头腐蚀影响灭火剂的效能发挥。

发明内容

为了克服现有的液体灭火剂如全氟己酮在喷射时存在的雾化问题，本申请提供了一种提高灭火性能的液态灭火介质的封装方法及多级雾化处理方法。

一种液态灭火介质的封装方法，其将液态灭火介质封装在热缩材料腔体内。

进一步限定，所述液态灭火介质利用灌装设备封装在热缩材料腔体内。

进一步限定，所述热缩材料腔体采用1～6倍受热收缩的热缩材料。

进一步限定，所述热缩材料腔体采用PP管或PE管或PVC管或PET管或硅橡胶管。

进一步限定，所述液态灭火介质是液态形式的全氟己酮、1,2-二溴四氟乙烷、全氟庚烷、四氯甲烷中的任意一种或多种组合，优选全氟己酮。

一种液态灭火介质的多级雾化处理方法，其包括以下步骤：

(1)将液态灭火介质封装在热缩材料腔体内；

(2)引燃产气剂释放热量，利用产气剂释放的热量将热缩材料腔体以及热缩材料腔体内的液态灭火介质进行加热，热缩材料腔体受热后收缩，热缩材料腔体内的压强增大，受热收缩的热缩材料腔体将灭火介质挤压，使热缩材料腔体多点位受压破裂，完成液态灭火介质的一次雾化；

(3)一次雾化后的气雾颗粒随着高温高压气流推送从受压破裂的热缩材料腔体多点位喷出，灭火介质与高温高压气流混合，随着高温高压气流冲击而喷射出去，完成二次雾化。

进一步限定，所述步骤(1)具体为：

(1.1)将液态灭火介质利用灌装设备封装在热缩材料腔体内，分装为若干个小单元；

(1.2)将分装后的热缩材料腔体紧密缠绕或者附着在固定载体上。

进一步限定，所述步骤(1)还包括步骤(1.3)，步骤(1.3)具体为：将缠绕或者附着热缩材料腔体的固定载体依次排放封装在相对密闭的空间内，且布设在产气剂的热气流喷射方向上。

进一步限定，步骤(2)具体为：

(2.1)引燃产气剂，产气剂缓慢释放热量，形成高温高压气体；

(2.2)高温高压气体向热缩材料腔体喷射，将热缩材料腔体以及热缩材料腔体内的液态灭火介质逐步加热；

(2.3)受热后的液态灭火介质部分或全部发生气化，热缩材料腔体受热收缩，同时热缩材料腔体外部的高温高压气体挤压，多因素合力使热缩材料腔体内的压强增大，热缩材料腔体对气化或未气化的灭火介质挤压，使热缩材料腔体多点位受压破裂，将气化或未气化的灭火介质的喷射形成气雾颗粒，完成灭火介质的一次雾化。

进一步限定，步骤(3)具体为：

(3.1)一次雾化后的气雾颗粒随着高温高压气流推送从受压破裂的热缩材料腔体多点位喷出；

(3.2)气化和未气化的灭火介质在密闭空间内与高温高压气流混合，随着高温高压气流冲击而从密闭空间上预留的喷射口二次聚压后喷射出去，完成二次雾化。

进一步限定，所述热缩材料腔体采用1～6倍受热收缩的热缩材料。

进一步限定，所述热缩材料腔体采用PP管或PE管或PVC管或PET管或热缩管或硅橡胶管。

进一步限定，所述热缩材料腔体采用热缩管，热缩管的直径为2-10mm。

进一步限定，所述液态灭火介质是液态形式的全氟己酮、1,2-二溴四氟乙烷、全氟庚烷、四氯甲烷中的任意一种或多种组合，优选全氟己酮。

进一步限定，所述产气剂为钾盐或锶盐与三聚氰胺、酚醛树脂的混合物；所述钾盐为硝酸钾、硫酸钾、碳酸钾中的任意一种或多种组合；所述锶盐为硝酸锶、氯化锶、次氯酸锶中的任意一种或多种组合。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

1)本申请利用热缩材料腔体将液态灭火介质封装，避免了液态灭火介质对容器的腐蚀，防止液态灭火介质常温气化，提供了一种全新的液态灭火介质的常温储存方法。

2)本申请的雾化处理方法利用热缩材料腔体将液态灭火介质分装为若干个小单元，减小大量聚集，大大提升雾化效果，再利用热缩材料腔体的受热收缩的特性将灭火介质向外挤压，实现压力喷射的灭火方式使灭火介质雾化，提升雾化效果。

3)本申请通过热缩材料腔体封装液态灭火介质，产气剂释放的热量对热缩材料腔体以及热缩材料腔体内的液态灭火介质进行加热，受热后的液态灭火介质部分或全部发生气化，热缩材料腔体受热收缩，同时热缩材料腔体外部的高温高压气体挤压，多因素合力使热缩材料腔体内的压强增大，热缩材料腔体多点位受压破裂，之后气化和未气化的灭火介质喷出与高温高压气流混合，随着高温高压气流冲击而二次喷射，进而使较大粒径的雾化颗粒再次分隔变为微小雾化颗粒，进而完成多级雾化，保证液体灭火剂雾化效果好，灭火时能够均匀喷射，提高灭火效率。

4)本申请能够有效地保证液态灭火介质的防潮和隔热，保持灭火介质的常温存放，且安全性高。

5)本申请在同等的灭火效果下，大大减少了灭火介质的用量，节约成本。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，即所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为实现技术目的所固有的要素。

本申请所涉及的液态灭火介质选用常温常压下为液态形式的全氟己酮、1,2-二溴四氟乙烷、全氟庚烷、四氯甲烷中的任意一种或多种组合，优选全氟己酮。

为了保证上述液态灭火介质在常温常压下的稳定性并能够非储压式存储，将该液态灭火介质封装在热缩材料腔体内，可以采用注射器或者灌装机等能够与液态灭火介质相容的灌装设备将液态灭火介质灌注在热缩材料腔体封装起来。

上述所涉及的热缩材料腔体可以采用1～6倍受热收缩的热缩材料，具体可以选择PP管或PE管或PVC管或PET管或硅橡胶管等，其具有受热收缩特征并且能够与液态灭火介质相容的热缩材料均可。

将上述的液态灭火介质的封装方法可以应用在液态灭火介质的多级雾化处理技术中，为了进一步说明本申请的液态灭火介质的雾化处理方法的具体实施过程，以下述应用为例进行实施，具体为：

(1)将液态灭火介质封装在热缩材料腔体内；

(1.1)将液态灭火介质利用灌装设备封装在热缩材料腔体内，分装为若干个小单元；

(1.2)将分装后的热缩材料腔体紧密缠绕或者附着在固定载体上，使灭火介质的分散更均匀，方便安装。

需要进一步说明，为了保证雾化效果更好，还可以在步骤(1.2)之后限定步骤(1.3)，步骤(1.3)具体为：将缠绕或者附着热缩材料腔体的固定载体依次排放封装在相对密闭的空间内，且布设在产气剂的热气流喷射方向上。

(2)引燃产气剂释放热量，利用产气剂释放的热量将热缩材料腔体以及热缩材料腔体内的液态灭火介质进行加热，热缩材料腔体受热后收缩，热缩材料腔体内的压强增大，受热收缩的热缩材料腔体将灭火介质挤压，使热缩材料腔体多点位受压破裂，完成液态灭火介质的一次雾化；具体为：

(2.1)利用点火组件引燃产气剂，产气剂缓慢释放热量，形成高温高压气体；

(2.2)高温高压气体向热缩材料腔体喷射，将热缩材料腔体以及热缩材料腔体内的液态灭火介质逐步加热；

(2.3)受热后的液态灭火介质部分或全部发生气化，热缩材料腔体受热收缩，同时热缩材料腔体外部的高温高压气体挤压，多因素合力使热缩材料腔体内的压强增大，热缩材料腔体对气化或未气化的灭火介质挤压，使热缩材料腔体多点位受压破裂，将气化或未气化的灭火介质的喷射形成气雾颗粒，完成灭火介质的一次雾化。

(3)一次雾化的气雾颗粒随着高温高压气流推送从受压破裂的热缩材料腔体多点位喷出，气化和未气化的灭火介质与高温高压气流混合，随着高温高压气流冲击而喷射出去，完成二次雾化。具体为：

(3.1)一次雾化后的气雾颗粒随着高温高压气流推送从受压破裂的热缩材料腔体多点位喷出；

(3.2)气化和未气化的灭火介质在密闭空间内与高温高压气流混合，随着高温高压气流冲击而从密闭空间上预留的喷射口二次聚压后喷射出去，完成二次雾化。

上述方案中所用的产气剂选自产气剂为钾盐或锶盐与三聚氰胺、酚醛树脂的混合物；具体的产气剂混合比例可以按照钾盐或锶盐30～80份、酚醛树脂2～10份，三聚氰胺8～15份的比例混合。钾盐选自硝酸钾、硫酸钾、碳酸钾中的任意一种或多种组合；所述锶盐选自硝酸锶、氯化锶、次氯酸锶中的任意一种或多种组合。

对于热缩材料腔体可以选用PP管或PE管或PVC管或PET管或硅橡胶管或者其他普通市售热缩管，热缩材料腔体是圆管状，其直径以1～10mm，以2～6mm为佳，可以根据实际的密闭腔体容积大小进行调整；也可以是条状结构，其截面积为3.14～28.26mm²为佳，或者还可以用袋子封装成网格状或蜂窝状。

固定载体为板状或者管状或者柱状结构或者网状，材质可以选用不锈钢、铁或者铝等金属材料或者玻璃纤维、阻燃塑料等其他阻燃材料。

下面通过实施例对上述方法进一步举例说明。

实施例1

本实施例的液态灭火介质的多级雾化处理方法主要由以下步骤实现：

将75g全氟己酮用针筒注射器灌注封装在内径为3.5mm的PE材质的热缩管中，按照每1.4m为一段，封装成3段，将热缩管的首尾通过先热焊后密封胶二次密封，将全氟己酮完全封装；之后将封装了全氟己酮的热缩管缠绕在矩形的阻燃板，将阻燃板紧密插装在一个容积为198mL的密闭腔体内，在该密闭腔体上开设有喷口，该喷口预先密封，在密闭腔体上与喷口相对的另一侧装设15g硝酸锶药包(由硝酸锶66份、酚醛树脂8份，三聚氰胺12份混合制成)作为产气剂，固定载体的安装方向应保证热缩管的缠绕方向与产气剂的热气流喷射方向垂直，当引燃硝酸锶药包后，释放出压力上限约为1.2MPa的高温高压气体，高温高压气体向密封腔体内聚集，将热缩管及其内封装的全氟己酮加热，使全氟己酮部分或全部发生气化，同时，热缩管受热收缩，热缩管内压强增大，对气化的全氟己酮产生挤压，并发生多点位受压破裂，将气化或未气化的全氟己酮的喷射形成气雾颗粒，完成灭火介质的一次雾化，一次雾化的全氟己酮气雾颗粒与高温高压气流混合，随着高温高压气流冲击而从密闭腔体上预留的喷射口二次聚压后喷射出去，使雾化颗粒的粒径经剪切挤压后变为更小的微粒，进而使全氟己酮完成二次雾化。

实施例2

本实施例的液态灭火介质的多级雾化处理方法主要由以下步骤实现：

将240g全氟己酮用灌装机灌注封装在内径4mm的PET管中，按照每2.2m为一段，封装成3段，将PET管的首尾热焊粘结后密封胶密封，将全氟己酮完全封装；之后将封装了全氟己酮的PET管缠绕在不锈钢板，将不锈钢板紧密插装在一个容积为368mL的密闭腔体内，在该密闭腔体上开设有喷口，该喷口预先密封，在密闭腔体上与喷口相对的另一侧装设35g钾盐药包(由硝酸钾30份、酚醛树脂2份，三聚氰胺13份混合)作为产气剂，不锈钢板的安装方向应保证PET管的缠绕方向与钾盐药包的热气流喷射方向垂直为佳，当引燃钾盐药包后，钾盐药包释放高温高压气体，高温高压气体向密封腔体内聚集，将PET管及其内封装的全氟己酮加热，使全氟己酮部分或全部发生气化，同时，PET管受热收缩，PET管内压强增大，对气化的全氟己酮产生挤压，并发生多点位受压破裂，将气化或未气化的全氟己酮的喷射形成气雾颗粒，完成灭火介质的一次雾化，一次雾化的全氟己酮气雾颗粒与高温高压气流混合，随着高温高压气流冲击而从密闭腔体上预留的喷射口二次聚压后喷射出去，使雾化颗粒的粒径经剪切挤压后变为更小的微粒，进而使全氟己酮完成二次雾化。

实施例3～8按照下表的条件进行具体实施

为了验证本申请的液态灭火介质的多级雾化处理方法的灭火效果，现参照《GA499-2017》标准进行B类火的灭火能力试验，具体如下：

一、试验方法

1、环境温度25℃；

2、实验地点：室外；

3、试验箱:封闭的金属箱体，长1.48m宽0.6m高0.35m；

4、燃料罐包括2个小燃料罐，内径80mm,高100mm,1个大燃料罐，内径80mm,高150mm，燃料罐倒入三分之二水，三分之一正庚烷，正庚烷表面距燃料罐上沿10mm；

5、实验箱空间内布置三个燃料罐。将两个小燃料罐分别置于实验空间上、下对角位置，下部燃料罐置于地面上，距相邻面各50mm，上部燃料罐罐口距顶部300mm，距相邻面各50mm，另外在地面正中再放置一个大燃料罐。点燃三个燃料罐，关闭观察窗，正庚烷燃烧1分钟，三个燃料罐火焰都不熄灭，说明灭火实验不存在窒息灭火的情况。

二、实验方案

1、取产气剂(硝酸锶66份、酚醛树脂8份，三聚氰胺12份混合)放置于药仓并与启动点火头连接。

2、将不同用量的全氟己酮封装在

的PE热缩管后封好两端，取出备好的长80mm宽60mm厚度为1mm的钢板3块，沿着宽度方向将灌装好全氟己酮的热缩管分别均匀缠绕其上，缠绕完毕后并排放置于装置内部。

3、将该灭火装置固定于实验箱中间正上方，实验箱空间内布置三个燃料罐。将两个燃料罐分别置于实验空间上、下对角位置，下部燃料罐置于地面上，距相邻面各50mm，上部燃料罐罐口距顶部300mm，距相邻面各50mm，另外在地面正中再放置一个燃料罐。

4、将三只燃料罐点燃，关闭观察窗，启动灭火装置。

5、重复试验3次，记录结果。

三、对照2020年应急管理部天津消防研究所主编起草《预置式全氟己酮灭火装置》(征求意见稿)公布的全氟己酮全淹没灭火浓度及灭火剂用量计算公式，如下：

理论灭火剂用量按下式计算：

式中：

m——灭火剂用量，单位为千克(kg)；

c——灭火浓度，％；

V——防护区净容积，单位为立方米(m3)；

S——灭火剂过热蒸汽在101kPa大气压和防护区最低环境温度下的比容，单位为立方米每千克(m³/kg)。，

灭火剂过热蒸汽在101kPa大气压和防护区最低环境温度下的比容，按下式计算：

S＝0.0664+0.00274·T

式中：

T——防护区最低环境温度，单位为摄氏度(℃)。

四、试验结果

测试参数	第一次试验	第二次试验	第三次试验
				喷放时间，s	7	6	7
灭火时间，s	<30	<30	<30
				灭火剂用量，g	75	75	75
产气剂用量，g	15	15	15
				理论灭火剂用量，g	140	140	140

按照实验结果显示，本申请的雾化处理方法利用热缩管将全氟己酮细分雾化，能够提高全氟己酮雾化效果，在同等的灭火效果下，灭火剂的用量可减少近一半，大大减少了灭火介质的用量，并且灭火效率高，而且无需外部加压辅助灭火。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种液态灭火介质的多级雾化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1.1）将液态灭火介质利用灌装设备封装在热缩材料腔体内，分装为若干个小单元；

（1.2）将分装后的热缩材料腔体紧密缠绕或者附着在固定载体上；

（1.3）将缠绕或者附着热缩材料腔体的固定载体依次排放封装在相对密闭的空间内，且布设在产气剂的高温高压气流喷射方向上；

（2.1）引燃产气剂，产气剂缓慢释放热量，形成高温高压气流；

（2.2）高温高压气流向热缩材料腔体喷射，将热缩材料腔体以及热缩材料腔体内的液态灭火介质逐步加热；

（2.3）受热后的液态灭火介质部分或全部发生气化，热缩材料腔体受热收缩，同时热缩材料腔体外部的高温高压气流挤压，多因素合力使热缩材料腔体内的压强增大，热缩材料腔体对气化或未气化的灭火介质挤压，使热缩材料腔体多点位受压破裂，将气化或未气化的灭火介质的喷射形成气雾颗粒，完成灭火介质的一次雾化；

（3）一次雾化后的气雾颗粒随着高温高压气流推送从受压破裂的热缩材料腔体多点位喷出，灭火介质与高温高压气流混合，随着高温高压气流冲击而喷射出去，完成二次雾化；

所述液态灭火介质是液态形式的全氟己酮、1,2-二溴四氟乙烷、全氟庚烷、四氯甲烷中的任意一种或多种组合。

2.根据权利要求1所述的液态灭火介质的多级雾化处理方法，其特征在于，步骤（3）具体为：

（3.1）一次雾化后的气雾颗粒随着高温高压气流推送从受压破裂的热缩材料腔体多点位喷出；

（3.2）气化和未气化的灭火介质在密闭空间内与高温高压气流混合，随着高温高压气流冲击而从密闭空间上预留的喷射口二次聚压后喷射出去，完成二次雾化。

3.根据权利要求1所述的液态灭火介质的多级雾化处理方法，其特征在于，所述热缩材料腔体采用1~6倍受热收缩的热缩材料。

4.根据权利要求3所述的液态灭火介质的多级雾化处理方法，其特征在于，所述热缩材料腔体采用PP管或PE管或PVC管或PET管或热缩管或硅橡胶管。

5.根据权利要求4所述的液态灭火介质的多级雾化处理方法，其特征在于，所述热缩材料腔体采用热缩管，热缩管的直径为2-10mm。

6.根据权利要求1所述的液态灭火介质的多级雾化处理方法，其特征在于，所述产气剂为钾盐或锶盐与三聚氰胺、酚醛树脂的混合物；所述钾盐为硝酸钾、硫酸钾、碳酸钾中的任意一种或多种组合；所述锶盐为硝酸锶、氯化锶、次氯酸锶中的任意一种或多种组合。