CN115591155A - 一种减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统及方法 - Google Patents

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CN115591155A CN202211369622.2A CN202211369622A CN115591155A CN 115591155 A CN115591155 A CN 115591155A CN 202211369622 A CN202211369622 A CN 202211369622A CN 115591155 A CN115591155 A CN 115591155A
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Abstract

本发明提供了一种减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统及方法，所述的减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统包括制氮单元、注氮环形管网与监控单元；所述制氮单元包括并列设置的至少一组第一氮气管路与至少一组第二氮气管路，所述第一氮气管路与所述第二氮气管路分别连接所述注氮环形管网，所述监控单元电性连接所述制氮单元。本发明通过设置两组并列的可提供不同流量与浓度的氮气管路，对目标环控区域进行微调的供氮方式，减少注氮控氧环控系统所需注氮时间。

Description

一种减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统及方法
技术领域
本发明属于防火技术领域，涉及注氮控氧环控技术，尤其涉及一种减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统及方法。
背景技术
注氮控氧主动式防火是近年来兴起的通过控制目标环控区域内氧气维持在低浓度，使其中所有物品因缺氧不会燃烧，从而杜绝火灾发生的新技术，避免了传统被动式灭火方式给物品带来的损失，在博物馆、档案馆等领域逐步替代了传统的被动式灭火方式。
注氮控氧装置通过向目标环控区域注入高浓度氮气(≥95％)来降低区域内的氧浓度，由于环控系统中空压机所提供的气体总量是一定的，富氮气中浓度提高，其流量则会减少，受环控区域体积和装置流量所限，氧浓度降低至目标浓度需耗费较长时间，在实际应用中造成诸多不便。
因此，设计一款能够降低注氮时间的注氮控氧系统是非常重要的。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统及方法，通过设置两组并列的可提供不同流量与浓度氮气的氮气管路，采用对目标环控区域进行微调的供氮方式，减少注氮控氧环控系统所需注氮时间。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统，所述的减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统包括制氮单元、注氮环形管网与监控单元；
所述制氮单元包括并列设置的至少一组第一氮气管路与至少一组第二氮气管路，所述第一氮气管路与所述第二氮气管路分别连接所述注氮环形管网，所述监控单元电性连接所述制氮单元。
本发明提供的一种减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统，通过设置并列的第一氮气管路与第二氮气管路，首先由第一氮气管路向目标区域快速注入大流量低浓度的氮气，再由第二氮气管路继续向目标区域快速注入小流量高浓度的氮气，能够有效地减少注氮控氧环控系统所需注氮时间。
作为本发明一个优选技术方案，所述第一氮气管路上沿氮气的流动方向依次设置有第一调节阀与第一电动调节阀。
所述第二氮气管路上沿氮气的流动方向依次设置有第二调节阀与第二电动调节阀。
所述第一电动调节阀与所述第二电动调节阀分别电性连接所述监控单元。
需要说明的是，本发明中的监控单元根据注氮环形管网内的氧气浓度，电性控制第一电动调节阀或第二电动调节阀，实现不同浓度不同流量的氮气由第一氮气管路或第二氮气管路注入注氮环形管网内进行控氧。
作为本发明一个优选技术方案，所述制氮单元还包括沿氮气流动方向依次连接的空压装置、冷干装置、缓冲装置、加热装置与至少一组膜分离装置；
所述膜分离装置设置有氮气出口与氧气出口，所述氮气出口分别连接所述第一氮气管路与所述第二氮气管路，所述氧气出口用于排出氧气。
优选地，所述氮气出口与所述第一氮气管路和所述第二氮气管路的连接管路上设置有流量测量组件。
需要说明的是，本发明中的空压装置用于压缩原料空气，导致原料空气的温度上升，采用冷干装置，利用冷媒与压缩后的原料空气进行热交换实现降温，再经过缓冲装置的缓冲后，在加热装置内进行加热，随后进入膜分离装置内，经膜分离，得到富氮空气与富氧空气。在监控单元的调控下，富氮空气由氮气出口进入第一氮气管路或第二氮气管路，而富氧空气直接被排放至系统外。
优选地，所述缓冲装置与所述加热装置的连接管路上设置有压力传感组件，所述压力传感组件电性连接所述监控单元。
优选地，所述加热装置与所述膜分离装置的连接管路上设置有温度传感组件，所述温度传感组件电性连接所述监控单元。
需要说明的是，本发明的压力传感组件与温度传感组件分别将获取的信息传输至监控单元，工作人员可通过监控单元查看制氮单元的实时运行参数，以便及时进行维护或操作调整。
优选地，所述膜分离装置包括板式膜分离器、卷式膜分离器或中空纤维膜分离器中的任一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合为：板式膜分离器与中空纤维膜分离器的组合，板式膜分离器、卷式膜分离器与中空纤维膜分离器和组合，卷式膜分离器与中空纤维膜分离器的组合等。
需要说明的是，当膜分离装置的数量为至少两组时，至少两组的膜分离装置之间并列设置。
作为本发明一个优选技术方案，所述制氮单元还包括第一过滤装置与第二过滤装置，所述第一过滤装置设置于所述空压装置与所述冷干装置之间，所述第二过滤装置设置于所述冷干装置与所述缓冲装置之间。
优选地，所述第一过滤装置与所述第二过滤装置分别包括并列设置的至少两个过滤器。
优选地，所述过滤器包括纤维式过滤器、滤料石过滤器或袋式过滤器中的任一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合为：纤维式过滤器与袋式过滤器的组合，滤料石过滤器与袋式过滤器的组合，纤维式过滤器、滤料石过滤器与袋式过滤器的组合等。
作为本发明一个优选技术方案，所述监控单元包括环境监控装置与至少一组传感装置，所述环境监控装置分别电性连接所述传感装置，所述传感装置均匀分布在所述注氮环形管网的外周；
所述传感装置获取所述注氮环形管网内的氧气浓度信息，并传送至环境监控装置，所述环境监控装置根据氧气浓度信息反馈控制所述第一氮气管路与所述第二氮气管路的开闭。
优选地，所述环境监控装置设置有触摸显示屏。
需要说明的是，本发明的传感装置用于获取注氮环形管网内的氧气浓度，并传输至环境监控装置，以便及时调控第一氮气管路与第二氮气管路的开闭，向注氮环形管网内注入不同浓度不同流量的氮气，以降低氧气浓度。本领域技术人员可根据注氮环形管网区域的大小均匀布置传感装置与数量，环境监控装置配备触摸显示屏，可实时显示氧传装置的监测数值。另外，制氮单元内的气体压力信息与气体温度信息等运行参数，同样能够实时显示在触摸显示屏上，以便工作人员进行查看。
第二方面，本发明提供了一种减少注氮时间的注氮控氧环控防火方法，所述减少注氮时间的注氮控氧环控防火方法采用第一方面所述的减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统进行注氮控氧，包括：
采用第一氮气管路向注氮环形管网内注入第一氮气，使得注氮环形管网区域内的氧气达到第一预设值，随后采用第二氮气管路向注氮环形管网内注入第二氮气，使得注氮环形管网区域内的氧气达到第二预设值；
利用监控单元在线监测注氮环形管网区域内的氧气浓度，以及制氮单元的的运行参数。
作为本发明一个优选技术方案，所述第一氮气的体积浓度小于所述第二氮气的体积浓度，注入所述第一氮气的流量大于注入所述第二氮气的流量。
优选地，所述第一氮气的体积浓度为85～94％，例如可以是85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％或94％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二氮气的体积浓度为95～99％，例如可以是95％、96％、97％、98％或99％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
需要说明的是，本发明首先利用第一氮气管路，向注氮环形管网内注入大流量低浓度的氮气，将氧气降低至第一预设值，再利用第二氮气管路向注氮环形管网内注入小流量高浓度的氮气，将氧气浓度进一步降低至第二预设值(即目标值)，通过进行该微调供氮方式，减少注氮控氧环控系统所需注氮时间。
作为本发明一个优选技术方案，所述的减少注氮时间的注氮控氧环控防火方法还包括：
原料空气依次经过压缩处理、冷干处理、换热处理以及膜分离处理后，得到富氮空气与富氧空气，将所述富氮空气分别送入第一氮气管路与第二氮气管路内，将所述富氧空气进行放空。
作为本发明一个优选技术方案，利用监控单元在线监测目标区域内的氧气浓度的方法包括：
传感装置获取所述注氮环形管网内的氧气浓度信息，并传送至环境监控装置，当氧气浓度大于第一预设值时，所述环境监控装置反馈控制第一电动调节阀开启，并控制第二电动调节阀关闭；
当氧气浓度小于第一预设值，并大于第二预设值时，所述环境监控装置反馈控制第一电动调节阀关闭，并控制第二电动调节阀开启；
当氧气浓度小于第二预设值时，所述环境监控装置反馈控制第一电动调节阀与第二电动调节阀关闭。
优选地，所述第二预设值≤16.2％。
作为本发明一个优选技术方案，利用监控单元在线监测制氮单元内的运行参数的方法包括：
所述制氮单元内的压力传感组件获取缓冲装置出口处的氮气压力数据，并传输至环境监控装置，所述制氮单元内的温度传感组件获取加热装置出口处的氮气温度数据，并传输至环境监控装置；
氮气压力数据与氮气温度数据分别显示在触摸显示屏上，以查看氮气压力数据和/或氮气温度数据是否出现异常。
优选地，所述加热装置将氮气加热至20～35℃，例如可以是20℃、22℃、25℃、27℃、30℃、31℃、32℃、33℃、34℃或35℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述缓冲装置出口处的氮气的压力为0.7～0.75MPa，例如可以是0.70MPa、0.71MPa、0.72MPa、0.73MPa、0.74MPa或0.75MPa，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述系统是指设备系统、装置系统或生产装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的一种减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统及方法，通过在制氮单元出口设置两组并列的可提供不同流量与浓度的氮气管路，采用先大流量低浓度富氮气对目标区域快速注氮，再由小流量高浓度氮气对目标环控区域进行微调的供氮方式，减少注氮控氧环控系统所需注氮时间。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统的连接示意图。
其中，1-制氮单元；2-注氮环形管网；3-监控单元；4-空压装置；5-第一过滤装置；6-第二过滤装置；7-冷干装置；8-缓冲装置；9-加热装置；10-膜分离装置；11-第一氮气管路；12-第二氮气管路；13-第一调节阀；14-第二调节阀；15-第一电动调节阀；16-第二电动调节阀；17-压力传感组件；18-温度传感组件；19-环境监控装置；20-传感装置；21-氮气出口；22-氧气出口；23-流量测量组件。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本领域技术人员理应了解的是，本发明中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备，但以上内容不属于本发明的主要发明点，本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型进可以自行增设布局，本发明对此不做特殊要求和具体限定。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，如图1所示，本发明提供了一种减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统，包括制氮单元1、注氮环形管网2与监控单元3；所述制氮单元1包括并列设置的至少一组第一氮气管路11与至少一组第二氮气管路12，所述第一氮气管路11与所述第二氮气管路12分别连接所述注氮环形管网2，所述监控单元3电性连接所述制氮单元1。
在一些实施方式中，所述第一氮气管路11上沿氮气的流动方向依次设置有第一调节阀13与第一电动调节阀15，所述第二氮气管路12上沿氮气的流动方向依次设置有第二调节阀14与第二电动调节阀16，所述第一电动调节阀15与所述第二电动调节阀16分别电性连接所述监控单元3。监控单元3根据注氮环形管网2内的氧气浓度，电性控制第一电动调节阀15或第二电动调节阀16，实现不同浓度不同流量的氮气由第一氮气管路11或第二氮气管路12注入注氮环形管网2内进行控氧。
本发明通过设置并列的第一氮气管路11与第二氮气管路12，首先由第一氮气管路11向目标区域快速注入大流量低浓度的氮气，再由第二氮气管路12继续向目标区域快速注入小流量高浓度的氮气，减少注氮控氧环控系统所需注氮时间。
在一些实施方式中，第一调节阀13与第二调节阀14分别为球阀，第一电动调节阀15与第二电动调节阀16分别为电动球阀。
在一些实施方式中，所述制氮单元1还包括沿氮气流动方向依次连接的空压装置4、冷干装置7、缓冲装置8、加热装置9与至少一组膜分离装置10。所述膜分离装置10设置有氮气出口与氧气出口22，所述氮气出口分别连接所述第一氮气管路11与所述第二氮气管路12，所述氧气出口22用于排出氧气。
其中，空压装置4用于压缩原料空气，导致原料空气的温度上升，采用冷干装置7，利用冷媒与压缩后的原料空气进行热交换实现降温，再经过缓冲装置8的缓冲后，在加热装置9内进行加热，随后进入膜分离装置10内，经膜分离，得到富氮空气与富氧空气。在监控单元3的调控下，富氮空气由氮气出口进入第一氮气管路11或第二氮气管路12，而富氧空气直接被排放至系统外。
在一些实施方式中，所述氮气出口与所述第一氮气管路11和所述第二氮气管路12的连接管路上设置有流量测量组件23。工作人员可通过流量测量组件23调整流入第一氮气管路11或第二氮气管路12的氮气的流量，其中流入第一氮气管路11的氮气的流量大于流入第二氮气管路12的氮气流量。
在一些实施方式中，所述缓冲装置8与所述加热装置9的连接管路上设置有压力传感组件17，所述压力传感组件17电性连接所述监控单元3。所述加热装置9与所述膜分离装置10的连接管路上设置有温度传感组件18，所述温度传感组件18电性连接所述监控单元3。
其中，压力传感组件17与温度传感组件18分别将获取的信息传输至监控单元3，工作人员可通过监控单元3查看制氮单元1的实时运行参数，以便及时进行维护或操作调整。
在一些实施方式中，所述膜分离装置10的数量为至少两组，至少两组膜分离装置10并列设置。所述膜分离装置10包括板式膜分离器、卷式膜分离器或中空纤维膜分离器中的任一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合为：板式膜分离器与中空纤维膜分离器的组合，板式膜分离器、卷式膜分离器与中空纤维膜分离器和组合，卷式膜分离器与中空纤维膜分离器的组合等。
在一些实施方式中，所述制氮单元1还包括第一过滤装置5与第二过滤装置6，所述第一过滤装置5设置于所述空压装置4与所述冷干装置7之间，所述第二过滤装置6设置于所述冷干装置7与所述缓冲装置8之间。
在一些实施方式中，所述第一过滤装置5与所述第二过滤装置6分别包括并列设置的至少两个过滤器。所述过滤器包括纤维式过滤器、滤料石过滤器或袋式过滤器中的任一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合为：纤维式过滤器与袋式过滤器的组合，滤料石过滤器与袋式过滤器的组合，纤维式过滤器、滤料石过滤器与袋式过滤器的组合等。
在一些实施方式中，所述监控单元3包括环境监控装置19与至少一组传感装置20，所述环境监控装置19分别电性连接所述传感装置20，所述传感装置20均匀分布在所述注氮环形管网2的外周。所述传感装置20获取所述注氮环形管网2内的氧气浓度信息，并传送至环境监控装置19，所述环境监控装置19根据氧气浓度信息反馈控制所述第一氮气管路11与所述第二氮气管路12的开闭。所述环境监控装置19设置有触摸显示屏。
其中，传感装置20用于获取注氮环形管网2内的氧气浓度，并传输至环境监控装置19，以便及时调控第一氮气管路11与第二氮气管路12的开闭，向注氮环形管网2内注入不同浓度不同流量的氮气，以降低氧气浓度。本领域技术人员可根据注氮环形管网2区域的大小均匀布置传感装置20与数量，环境监控装置19配备触摸显示屏，可实时显示氧传装置的监测数值。另外，制氮单元1内的气体压力信息与气体温度信息等运行参数，同样能够实时显示在触摸显示屏上，以便工作人员进行查看。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种减少注氮时间的注氮控氧环控防火方法，采用一个具体实施方式所述的减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统进行注氮控氧，具体包括：
采用第一氮气管路11向注氮环形管网2内注入第一氮气，使得注氮环形管网2区域内的氧气达到第一预设值，随后采用第二氮气管路12向注氮环形管网2内注入第二氮气，使得注氮环形管网2区域内的氧气达到第二预设值；
利用监控单元3在线监测注氮环形管网2区域内的氧气浓度，以及制氮单元1的运行参数。
其中，所述第一氮气的体积浓度小于所述第二氮气的体积浓度，注入所述第一氮气的流量大于注入所述第二氮气的流量。
在一些实施方式中，所述第一氮气的体积浓度为85～94％，所述第二氮气的体积浓度为95～99％。
本发明首先利用第一氮气管路11，向注氮环形管网2内注入大流量低浓度的氮气，将氧气降低至第一预设值，再利用第二氮气管路12向注氮环形管网2内注入小流量高浓度的氮气，将氧气浓度进一步降低至第二预设值(即目标值)，通过进行该微调供氮方式，减少注氮控氧环控系统所需注氮时间。
所述的减少注氮时间的注氮控氧环控防火方法具体包括如下步骤：
步骤一：原料空气依次经过压缩处理、冷干处理、换热处理以及膜分离处理后，得到富氮空气与富氧空气，将所述富氮空气分别送入第一氮气管路11与第二氮气管路12内，将所述富氧空气进行放空。
步骤二：传感装置20获取所述注氮环形管网2内的氧气浓度信息，并传送至环境监控装置19，当氧气浓度大于第一预设值时，所述环境监控装置19反馈控制第一电动调节阀开启，并控制第二电动调节阀关闭，通过第一氮气管路12向注氮环形管网2注入大流量且体积浓度为85～94％的氮气，以降低氧气浓度；
当氧气浓度小于第一预设值，并大于第二预设值时，所述环境监控装置19反馈控制第一电动调节阀关闭，并控制第二电动调节阀开启，通过第二氮气管路12向注氮环形管网2注入小流量且体积浓度为95～98％的氮气，进一步降低氧气浓度；
当氧气浓度小于第二预设值时，所述环境监控装置19反馈控制第一电动调节阀与第二电动调节阀关闭。
在一些实施方式中，所述第二预设值≤16.2％。
步骤三：经过注氮控氧后，传感装置20监测到注氮环形管网2区域内的氧气浓度再次上升，且注氮环形管网2区域内的氧气体积浓度高于第一预设值时，重新开启系统，环境监控装置19控制第二电动调节阀16的开启，通过第二氮气管路12向注氮环形管网2注入小流量且体积浓度为95～98％的氮气，并维持注氮环形管网2区域内的氧气体积浓度在第一预设值与第二预设值的范围内。
在注氮控氧过程中，本发明利用监控单元3在线监测制氮单元1内的运行参数，包括：
所述制氮单元1内的压力传感组件17获取缓冲装置8出口处的氮气压力数据，并传输至环境监控装置19，所述制氮单元1内的温度传感组件18获取加热装置9出口处的氮气温度数据，并传输至环境监控装置19，氮气压力数据与氮气温度数据分别显示在触摸显示屏上，以查看氮气压力数据和/或氮气温度数据是否出现异常。
在一些实施方式中，所述加热装置9将氮气加热至20～35℃，所述缓冲装置8出口处的氮气的压力为0.7～0.75MPa。
实施例
本实施例提供了一种减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统，包括制氮单元1、注氮环形管网2与监控单元3。监控单元3包括电性连接的环境监控装置19与四个传感装置20，环境监控装置19设置有触摸显示屏，传感装置20均匀分布在注氮环形管网2的外周，传感装置20为氧气传感器。
制氮单元1包括依次连接的空压装置4、第一过滤装置5、冷干装置7、第二过滤装置6、缓冲装置8、加热装置9，以及并列设置的两个膜分离装置10。缓冲装置8与加热装置9的连接管路上设置有压力传感器，加热装置9与膜分离装置10的连接管路上设置有温度传感器，压力传感器与温度传感器分别电性连接环境监控装置19第一过滤装置5为并列设置的两个纤维式过滤器，第二过滤装置6为并列设置的三个滤料石过滤器，膜分离装置10为中空纤维膜分离器。
膜分离装置10设置有氮气出口与氧气出口22，氧气出口22用于排放氧气至系统外，氮气出口分别连接有第一氮气管路11与第二氮气管路12，且氮气出口与第一氮气管路11和第二氮气管路12的连接管路上设置有流量计。第一氮气管路11与第二氮气管路12分别连接注氮环形管网2，用于向注氮环形管网2注入不同浓度不同流量的氮气。第一氮气管路11上沿氮气的流动方向依次设置有第一调节阀13与第一电动调节阀15，第二氮气管路12上沿氮气的流动方向依次设置有第二调节阀14与第二电动调节阀16，第一电动调节阀15与第二电动调节阀16分别电性连接环境监控装置19。
对比例
本对比例提供了一种注氮控氧环控防火系统，与实施例的区别在于：并未设置第二氮气管路12，即膜分离装置10的氮气出口仅通过一个氮气管路连接注氮环形管网2，其余工艺参数与实施例相同。
应用例1
本应用例采用实施例提供的减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统对1500m3空间进行注氮控氧操作。传感装置20监测到注氮环形管网2区域内的氧气体积浓度为20.9％，并传输中环境监控装置19。环境监控装置19控制第一电动调节阀15开启，同时第二电动调节阀16关闭，将体积浓度为90％的氮气，以280m3/h的流量由第一氮气管路11注入到注氮环形管网2内。继续注入氮气，传感装置20监测到注氮环形管网2区域内的氧气体积浓度降低至16.2％，并传输至环境监控装置19，环境监控装置19控制第一电动调节阀15关闭，同时第二电动调节阀16开启，将体积浓度为95％的氮气，以153m3/h的流量由第二氮气管路12注入到注氮环形管网2内。继续注入氮气，传感装置20监测到注氮环形管网2区域内的氧气体积浓度降低至14％，并传输至环境监控装置19，环境监控装置19控制第二电动调节阀16的关闭，系统停止运行。
此后，当传感装置20监测到注氮环形管网2区域内的氧气浓度有所上升，且注氮环形管网2区域内的氧气体积浓度高于16.2％时，重新开启系统，环境监控装置19控制第二电动调节阀16的开启，通过第二氮气管路12向注氮环形管网2注入流量为153m3/h，体积浓度为95％的氮气，并维持注氮环形管网2区域内的氧气体积浓度在14～16.2％范围内。
同时，制氮单元1内的氮气压力数据与氮气温度数据分别显示在触摸显示屏上，以便工作人员查看氮气压力数据和/或氮气温度数据是否出现异常，将氮气温度控制在20～35℃之间，氮气压力控制在0.7～0.75MPa之间，当氮气压力低于0.7MPa，表明发生故障，需进行维修。
工作人员记录得到注氮环形管网2区域内的氧气提及浓度到达14％的时间为4.96h，根据触摸显示屏上的数据，及时调整制氮操作条件。
对比应用例1
本对比应用例采用对比例提供的注氮控氧环控防火系统对1500m3空间进行注氮控氧操作。传感装置20监测到注氮环形管网2区域内的氧气体积浓度为20.9％，并传输中环境监控装置19。环境监控装置19控制电动调节阀开启，将体积浓度为90％的氮气，以280m3/h的流量由氮气管路注入到注氮环形管网2内。继续注入氮气，直至注氮环形管网2区域内的氧气体积浓度降低至14％。
工作人员记录得到注氮环形管网2区域内的氧气提及浓度到达14％的时间为5.37h，根据触摸显示屏上的数据，及时调整制氮操作条件。
对比应用例2
本对比应用例采用对比例提供的注氮控氧环控防火系统进行注氮控氧操作。传感装置20监测到注氮环形管网2区域内的氧气体积浓度为20.9％，并传输中环境监控装置19。环境监控装置19控制电动调节阀开启，将体积浓度为95％的氮气，以153m3/h的流量由氮气管路注入到注氮环形管网2内。继续注入氮气，直至注氮环形管网2区域内的氧气体积浓度降低至14％。
工作人员记录得到注氮环形管网2区域内的氧气提及浓度到达14％的时间为5.6h，根据触摸显示屏上的数据，及时调整制氮操作条件。
对比应用例3
本对比应用例采用对比例提供的注氮控氧环控防火系统进行注氮控氧操作。传感装置20监测到注氮环形管网2区域内的氧气体积浓度为20.9％，并传输中环境监控装置19。环境监控装置19控制电动调节阀开启，将体积浓度为93％的氮气，以流量170m3/h的流量由氮气管路注入到注氮环形管网2内。继续注入氮气，直至注氮环形管网2区域内的氧气体积浓度降低至14％。
工作人员记录得到注氮环形管网2区域内的氧气提及浓度到达14％的时间为6.05，根据触摸显示屏上的数据，及时调整制氮操作条件。
有上述可知，对比应用例1是持续向注氮环形管网2区域内的注入流量大浓度低的氮气，直至注氮环形管网2区域内的氧气浓度达到所需氧浓度，对比应用例2是持续向注氮环形管网2区域内的注入流量小浓度高的氮气，直至注氮环形管网2区域内的氧气浓度达到所需氧浓度。对比应用例3是持续向注氮环形管网2区域内的注入流量中等浓度中等的氮气，直至注氮环形管网2区域内的氧气浓度达到所需氧浓度。
相比于对比应用例1、对比应用例2和对比应用例3，应用例1明显降低了注氮控氧环控防火系统的注氮时间，这主要是由于，采用的实施例是通过两个并列设置的氮气管路，一组氮气管路内氮气的流量大浓度低，另一组氮气管路内氮气流量小而浓度高。应用例1中先启动采用流量大浓度低的氮气管路，快速增加目标环控区域的氮浓度，再切换至另一组流量小而浓度高的氮气管路，继续对目标区域进行注氮控氧至达到所需氧浓度，有效地减少注氮控氧所需时间。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，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，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统，其特征在于，所述的减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统包括制氮单元、注氮环形管网与监控单元；
所述制氮单元包括并列设置的至少一组第一氮气管路与至少一组第二氮气管路，所述第一氮气管路与所述第二氮气管路分别连接所述注氮环形管网，所述监控单元电性连接所述制氮单元。
2.根据权利要求1所述的减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统，其特征在于，所述第一氮气管路上沿氮气的流动方向依次设置有第一调节阀与第一电动调节阀；
所述第二氮气管路上沿氮气的流动方向依次设置有第二调节阀与第二电动调节阀；
所述第一电动调节阀与所述第二电动调节阀分别电性连接所述监控单元。
3.根据权利要求1或2所述的减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统，其特征在于，所述制氮单元还包括沿氮气流动方向依次连接的空压装置、冷干装置、缓冲装置、加热装置与至少一组膜分离装置；
所述膜分离装置设置有氮气出口与氧气出口，所述氮气出口分别连接所述第一氮气管路与所述第二氮气管路，所述氧气出口用于排出氧气；
优选地，所述氮气出口与所述第一氮气管路和所述第二氮气管路的连接管路上设置有流量测量组件；
优选地，所述缓冲装置与所述加热装置的连接管路上设置有压力传感组件，所述压力传感组件电性连接所述监控单元；
优选地，所述加热装置与所述膜分离装置的连接管路上设置有温度传感组件，所述温度传感组件电性连接所述监控单元；
优选地，所述膜分离装置包括板式膜分离器、卷式膜分离器或中空纤维膜分离器中的任一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求3所述的减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统，其特征在于，所述制氮单元还包括第一过滤装置与第二过滤装置，所述第一过滤装置设置于所述空压装置与所述冷干装置之间，所述第二过滤装置设置于所述冷干装置与所述缓冲装置之间；
优选地，所述第一过滤装置与所述第二过滤装置分别包括并列设置的至少两个过滤器；
优选地，所述过滤器包括纤维式过滤器、滤料石过滤器或袋式过滤器中的任一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1-4任一项所述的减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统，其特征在于，所述监控单元包括环境监控装置与至少一组传感装置，所述环境监控装置分别电性连接所述传感装置，所述传感装置均匀分布在所述注氮环形管网的外周；
所述传感装置获取所述注氮环形管网内的氧气浓度信息，并传送至环境监控装置，所述环境监控装置根据氧气浓度信息反馈控制所述第一氮气管路与所述第二氮气管路的开闭；
优选地，所述环境监控装置设置有触摸显示屏。
6.一种减少注氮时间的注氮控氧环控防火方法，其特征在于，所述减少注氮时间的注氮控氧环控防火方法采用权利要求1-5任一项所述的减少注氮时间的注氮控氧环控防火系统进行注氮控氧，包括：
采用第一氮气管路向注氮环形管网内注入第一氮气，使得注氮环形管网区域内的氧气达到第一预设值，随后采用第二氮气管路向注氮环形管网内注入第二氮气，使得注氮环形管网区域内的氧气达到第二预设值；
利用监控单元在线监测注氮环形管网区域内的氧气浓度，以及制氮单元的的运行参数。
7.根据权利要求6所述的减少注氮时间的注氮控氧环控防火方法，其特征在于，所述第一氮气的体积浓度小于所述第二氮气的体积浓度，注入所述第一氮气的流量大于注入所述第二氮气的流量；
优选地，所述第一氮气的体积浓度为85～94％；
优选地，所述第二氮气的体积浓度为95～99％。
8.根据权利要求6或7所述的减少注氮时间的注氮控氧环控防火方法，其特征在于，所述的减少注氮时间的注氮控氧环控防火方法还包括：
原料空气依次经过压缩处理、冷干处理、换热处理以及膜分离处理后，得到富氮空气与富氧空气，将所述富氮空气分别送入第一氮气管路与第二氮气管路内，将所述富氧空气进行放空。
9.根据权利要求6-8任一项所述的减少注氮时间的注氮控氧环控防火方法，其特征在于，利用监控单元在线监测目标区域内的氧气浓度的方法包括：
传感装置获取所述注氮环形管网内的氧气浓度信息，并传送至环境监控装置，当氧气浓度大于第一预设值时，所述环境监控装置反馈控制第一电动调节阀开启，并控制第二电动调节阀关闭；
当氧气浓度小于第一预设值，并大于第二预设值时，所述环境监控装置反馈控制第一电动调节阀关闭，并控制第二电动调节阀开启；
当氧气浓度小于第二预设值时，所述环境监控装置反馈控制第一电动调节阀与第二电动调节阀关闭；
优选地，所述第二预设值≤16.2％。
10.根据权利要求6-9任一项所述的减少注氮时间的注氮控氧环控防火方法，其特征在于，利用监控单元在线监测制氮单元内的运行参数的方法包括：
所述制氮单元内的压力传感组件获取缓冲装置出口处的氮气压力数据，并传输至环境监控装置，所述制氮单元内的温度传感组件获取加热装置出口处的氮气温度数据，并传输至环境监控装置；
氮气压力数据与氮气温度数据分别显示在触摸显示屏上，以查看氮气压力数据和/或氮气温度数据是否出现异常；
优选地，所述加热装置将氮气加热至20～35℃；
优选地，所述缓冲装置出口处的氮气的压力为0.7～0.75MPa。
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