CN116020072A - 消防炮以及灭火喷射系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消防炮以及灭火喷射系统，涉及消防灭火技术领域，用以提高消防炮的灭火和冷却性能。消防炮包括炮身总成以及炮管总成。炮管总成包括第一炮管以及第二炮管；第一炮管套设于第二炮管的内部；第二炮管安装于炮身总成。其中，第一炮管和第二炮管的喷射口的尺寸满足以下关系：第二炮管喷射的泡沫液流量是第一炮管喷射的压缩空气泡沫所含泡沫液流量的1.5～2.5倍。上述技术方案，可以针对不同火灾场景，针对不同高度、不同距离的燃烧区域的火灾扑救以及燃烧罐体、相邻罐体的冷却，无需更换喷射器就能满足喷射不同流量、不同类型、不同组合的灭火介质和冷却水，以适应灭火需求和冷却需求。

Description

消防炮以及灭火喷射系统

技术领域

本发明涉及消防灭火技术领域，具体涉及一种消防炮以及灭火喷射系统。

背景技术

石油化工火灾火情比较复杂,常常伴随爆炸,出现立体、大面积、多火点、复燃、复爆等多种燃烧形式,往往会造成惨重的人员伤亡和巨大的经济损失。以固定顶储罐火灾为例，有从罐体顶部呼吸阀、量油孔等处冒出油蒸汽燃烧的火炬火，也有因检修人孔法兰等密封损坏形成的流淌火、油池火，还可能因为罐内油气混合物达到爆炸极限出现爆燃形成的半敞开、坍陷式燃烧，乃至罐体的全液压燃烧场景。

现有举高消防车的灭火喷射系统主要有如下几种类型：①下车设有泡沫液混合装置，可实现喷水或在炮口吸气发泡，形成低倍数/中倍数/高倍数不同发泡倍数的泡沫灭火；②下车设有泡沫液混合及注气发泡装置，可实现喷水或低发泡倍数的正压泡沫喷射；③在下车或在消防炮处设有泡沫液混合装置，可喷射水或通过射出混合液在空中撞击空气发泡灭火；④下车设有泡沫液混合装置和干粉流化装置，通过三相射流炮，实现液体灭火介质携裹内部的气固两相流喷射灭火。这四种类型，都是针对已有的特定火灾场景进行的专用化技术设计，从而实现高效灭火。

发明人发现，近年来多起石化火灾的扑救实践表明：目前具有上述四类灭火喷射系统的举高消防车，在扑救大型储罐全液面燃烧并伴随外溢流淌火或大面积池火时，仍存在以下不足，即：泡沫远射程灭火不能做到高效发泡和落地集中的兼顾；在扑救远距离全液面储罐火和近距离池火的场景切换中难以快速调整泡沫喷射状态，这些问题严重影响了石油化工火灾的扑救效能。

发明内容

本发明提出一种消防炮以及灭火喷射系统，用以提高消防炮的灭火和冷却性能。

本发明实施例提供了一种消防炮，包括：

炮身总成；以及

炮管总成，包括第一炮管以及第二炮管；所述第一炮管套设于所述第二炮管的内部；所述第二炮管安装于所述炮身总成；其中，所述第一炮管和所述第二炮管的喷射口的尺寸满足以下关系：所述第二炮管喷射的泡沫液流量是所述第一炮管喷射的压缩空气泡沫所含泡沫液流量的1.5～2.5倍。

在一些实施例中，所述第一炮管的直径D₁满足以下函数关系：

Q_yp＝Q_py×(1+n×0.1/(P_yp+0.2))

其中，D₁为第一炮管的通径，单位为m；Q_yp为流经第一炮管的压缩空气泡沫流量，单位为m³/s；Q_py为流经第一炮管的泡沫液流量，单位为m³/s；n为流经第一炮管的泡沫气液比值；P_yp为流经第一炮管的压缩空气泡沫压力，单位为MPa；V_yp为流经第一炮管的压缩空气泡沫流速，单位为m/s。

在一些实施例中，所述第二炮管包括：

炮体圆管，一端安装于所述炮身总成；

喷嘴锥管，固定于所述炮体圆管的另一端，且与所述炮体圆管流体连通；以及

喷嘴直管，固定于所述喷嘴锥管远离所述炮体圆管的一端，且与所述喷嘴锥管流体连通。

在一些实施例中，所述喷嘴直管的直径D₀满足以下函数关系：

式中：D₀为所述喷嘴直管的直径，单位为m；

D_E为所述第二炮管的通流等效圆截面直径，单位为m；

δ₁为所述第一炮管的壁厚，单位为m；

Q_[y为流经所述第二炮管的泡沫液流量，单位为m³/s；

P_py为流经所述第二炮管的泡沫液压力，单位为MPa；

C为所述第二炮管的喷嘴直管的流速系数；

<为重力加速度，取值9.81m/s²。

在一些实施例中，所述炮体圆管的直径D₂满足以下函数关系：

D₂＝D₀+L₄*tanθ

其中，L₄为所述喷嘴锥管长度，单位为m；θ为喷嘴锥管收缩角。

在一些实施例中，θ为5°～8°。

在一些实施例中，所述主炮圆管的长度为所述第二炮管的通流等效圆截面直径D_E的8～10倍。

在一些实施例中，所述喷嘴直管的长度为所述第二炮管的通流等效圆截面直径D_E的0.7～0.8倍。

在一些实施例中，所述主炮圆管内的平均流速为14～16m/s；和/或，所述喷嘴直管内的平均流速为32～40m/s。

在一些实施例中，所述炮管总成还包括：

第一导流板，安装于所述第一炮管和所述第二炮管之间的缝隙中；第一导流板的长度为250mm～400mm。

在一些实施例中，所述第一导流板的数量为8～10个，各个所述第一导流板沿着所述第一炮管的周向均匀布置。

在一些实施例中，所述炮管总成还包括：

导流管，安装于所述第一炮管的内部；以及

第二导流板，布置于所述导流管和所述第一炮管之间的缝隙中。

在一些实施例中，沿着所述第一炮管的周向方向，所述第一导流板和所述第二导流板相互错开。

在一些实施例中，沿着所述第一炮管的周向方向，所述第一导流板和所述第二导流板相互错开。

在一些实施例中，所述导流管的直径D₃为所述第一炮管直径D₂的0.35～0.5倍。

本发明实施例还提供一种灭火喷射系统，包括：

第一灭火喷射流路，包括第一输液管路、第二输液管路以及输气管路；

消防泡沫发泡装置，与所述第一输液管路和所述输气管路均流体连通，且位于所述第一输液管路和所述输气管路的下游；以及

本发明任一技术方案所提供的消防炮，所述消防炮的第一炮管与所述消防泡沫发泡装置流体连通，所述消防炮的第二炮管与所述第二输液管路流体连通，所述消防炮位于所述第一输液管路、所述第二输液管路和所述输气管路的下游。

在一些实施例中，灭火喷射系统还包括第二灭火喷射流路，所述第二灭火喷射流路包括：

泡沫液混合器，位于所述第一输液管路、所述第二输液管路的上游，且与所述第一输液管路、所述第二输液管路均流体连通；

泡沫原液供给流路，位于所述泡沫液混合器的上游；

水供给流路，可切换地与所述泡沫液混合器的混合腔、所述第一灭火喷射流路流体连通；以及

气体供给流路，位于所述消防泡沫发泡装置的上游，且与所述消防泡沫发泡装置流体连通。

在一些实施例中，所述气体供给流路的直径被构造为使得流速＜20m/s。

在一些实施例中，所述泡沫液混合器和所述第一灭火喷射流路之间的管路的直径被构造为使得流速＜10m/s。

在一些实施例中，所述消防泡沫发泡装置被构造为泡沫液注入流速＜6m/s，压缩空气注入流速为5～10m/s，所述消防泡沫发泡装置出口的泡沫流速＜10m/s。

在一些实施例中，所述第一输液管路、所述第二输液管路的直径被构造为使得流速＜12m/s。

在一些实施例中，所述第一灭火喷射流路还包括：

第一流量控制阀，安装于所述第一输液管路，以调节所述第一输液管路的流量；和/或，

第二流量控制阀，安装于所述第二输液管路，以调节所述第二输液管路的流量。

上述技术方案提供的消防炮，包括相互嵌套的第一炮管以及第二炮管，第一炮管、第二炮管可以择一导通输出灭火介质，也可以同时输出灭火介质；并且第一炮管、第二炮管输出的灭火介质的类型可以或者不相同，在此基础之上，第一炮管和第二炮管的喷射口的尺寸满足特定的比例关系，这使得消防炮在输出不同类型的灭火介质时，均具有更好的射程，在输出需要发泡的灭火介质时兼具更好的发泡效果，这大大提高了消防炮的灭火和冷却性能，并且可以实现大流量喷射、小流量喷射、多工况下组合射流的控制逻辑。在不同火灾场景下，针对不同高度、不同距离的燃烧区域的火灾扑救以及燃烧罐体、相邻罐体的冷却，无需更换喷射器就能满足喷射不同流量、不同类型、不同组合的灭火介质和冷却水，以适应灭火需求和冷却需求，并且还解决了正压式泡沫喷射远程灭火易发散的难题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的消防炮结构示意图。

图2为本发明实施例提供的消防炮剖视结构示意图。

图3为图2的A-A剖视结构示意图。

图4为图2的B-B剖视结构示意图。

图5为本发明实施例提供的灭火喷射系统结构示意图。

附图标记：

100、消防泡沫发泡装置；200、气体供给流路；300、泡沫原液供给流路；400、水供给流路；500、喷水支路；600、喷泡沫支路；700、消防炮；810、回转体；820、控制器；900、第一灭火喷射流路；1000、第二灭火喷射流路；

201、空压机；202、气体分配阀；203、冷却器；204、第一气体过滤器；205、第二气体过滤器；206、空气流量计；207、单向阀；208、第一压力表；209、进气节流阀；

301、泡沫液泵；302、泡沫原液罐；303、泡沫原液吸液阀；304、止回阀；305、泡沫液流量计；306、泡沫原液开关阀；307、冲洗进水阀；308、泡沫原液罐呼吸阀；309、泡沫原液罐进/排液口球阀；

401、水泵；402、真空泵；403、水罐；404、止回阀；405、真空表；406、水流量计；407、吸水球阀；408、水罐溢流管；409、水罐进水口球阀；

501、第一切换阀；

601、第二切换阀；602、第二压力表；603、第一流量控制阀；604、第二流量控制阀；605、泡沫液混合器；606、第三测压传感器；607、第四测压传感器；608、第五测压传感器；609第六测压传感器；610第二流量计；

701、炮身总成；702、炮管总成；7021、连接座；7022、第二炮管；7023、第一炮管；7024、导流管；7025、第一导流板；7026、第二导流板；70221、炮体圆管；70222、喷嘴锥管；70223、喷嘴直管；

820、控制器；

901、第一输液管路；902、第二输液管路；903、输气管路。

具体实施方式

下面结合图1～图5对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

本文所使用的名词或者术语解释。

消防泡沫，是一种体积较小、表面被液膜包围，用于消防灭火的气泡群。由于比重远小于一般可燃液体的比重，因而可以漂浮于液体的表面，形成一个泡沫覆盖层。同时，泡沫又具有一定的粘性，可以粘附于一般可燃固体的表面。消防泡沫的制备通常是先由泡沫原液与水按一定比例均匀混合，然后泡沫混合液再与气体混合发泡，最终形成具有灭火效能的灭火介质。消防泡沫的泡沫质量和灭火性能主要与泡沫原液、水、气体的物性，泡沫混合液比例、气液比、混合压力、气液混合均匀度和气液两相表面接触面积等因素有关。

泡沫液：可按适宜的混合比与水混合形成泡沫溶液的浓缩液体。

泡沫混合液：泡沫液与水按特定混合比配制的泡沫溶液。

发泡倍数：泡沫体积与形成该泡沫的泡沫混合液体积的比值。低倍数泡沫是发泡倍数低于20的灭火泡沫；湿泡沫是发泡倍数低于10倍的泡沫；干泡沫是发泡倍数不低于10倍的泡沫。

压缩空气泡沫消防车：包括水罐和泡沫原液罐,通过压缩空气泡沫系统喷射泡沫灭火的消防车。

泡沫比例混合系统：由泡沫比例混合器、泡沫液泵、控制装置、管路装置等部件组成，能将水和泡沫液按一定比例混合的系统。后文实施例中，泡沫比例混合系统位于下车。

压缩空气泡沫系统：主要由消防泵、压缩空气系统、泡沫比例混合系统、喷射装置、管路系统等组成,能产生压缩空气泡沫的装置。后文实施例中，压缩空气泡沫系统的消防泡沫发泡装置100位于上车。

参见图1和图2，本发明实施例提供一种消防炮700，包括炮身总成701以及炮管总成702。炮管总成702包括第一炮管7023以及第二炮管7022。第一炮管7023套设于第二炮管7022的内部；炮管总成702安装于炮身总成701。其中，第一炮管7023和第二炮管7022的喷射口的尺寸满足以下关系：第二炮管7022喷射的泡沫液流量是第一炮管7023喷射的压缩空气泡沫所含泡沫液流量的1.5～2.5倍。

炮身总成701包括俯仰机构(图示未标注)、回转机构(图示未标注)等，炮身总成701与常规通用消防炮700炮身相同，此处不详加介绍。炮管总成702通过螺纹连接安装在炮身总成701上。炮身总成701采用通用的150升/秒的电控消防炮炮身，入口直径≥130mm。

在一些实施例中，炮管总成702还包括连接座7021，连接座7021与第一炮管7023、第二炮管7022以及后文介绍的第一导流板7025、第二导流板7026均焊接固定。炮管总成702通过连接座7021螺纹连接安装于炮身总成701。

第一炮管7023的直径D₂满足以下函数关系：

Q_yp＝Q_py×(1+n×0.1/(P_yp+0.2))   公式(2)

上述的公式(1)和公式(2)中，D₁为第一炮管7023的通径，单位为m。Q_yp为流经第一炮管7023的压缩空气泡沫流量，单位为m³/s。Q_py为流经第一炮管7023的泡沫液流量，单位为m³/s。n为流经第一炮管7023的泡沫气液比值。P_yp为流经第一炮管7023的压缩空气泡沫压力，单位为MPa。V_yp为流经第一炮管7023的压缩空气泡沫流速，单位为m/s。在一些实施例中，n为4～6。

第一炮管7023的壁厚δ₁约为3mm。第一炮管7023的直径D₁采用上述函数关系进行设计，取值约为80mm，使得第一炮管7023工作压力不会过高、从炮口喷射释放后不会因泡沫压力变化过大而破碎，有效保证了泡沫性能和射程，且可以使得使外层泡沫液能更好地裹挟内部压缩空气泡沫喷射，实现最终落地时远射程、发泡好、泡沫喷送远端更为集中。

第一炮管7023内的压缩空气泡沫的压力推荐为0.4～0.6MPa，压缩空气泡沫的流速应控制为18～22m/s，从而保证第一炮管7023喷射的压缩空气泡沫具有良好发泡倍数、稳定性和射程。

参见图2，在一些实施例中，第二炮管7022包括炮体圆管70221、喷嘴锥管70222以及喷嘴直管70223。炮体圆管70221的一端安装于炮身总成701。喷嘴锥管70222固定于炮体圆管70221的另一端，且与炮体圆管70221流体连通。喷嘴直管70223固定于喷嘴锥管70222远离炮体圆管70221的一端，且与喷嘴锥管70222流体连通。

在一些实施例中，喷嘴直管70223的直径D₀满足以下函数关系：

在上述的公式(3)和公式(4)中：D₀为喷嘴直管70223的直径，单位为m。D_E为第二炮管7022的等效喷射口直径，单位为m，其根据第二炮管7022的直径参数通过计算得到。δ₁为第一炮管7023的壁厚，单位为m。Q_py为流经第二炮管7022的泡沫液流量，单位为m³/s。P_py为流经第二炮管7022的泡沫液压力，单位为MPa。C为第二炮管7022的喷嘴直管70223的流速系数。<为重力加速度，取值9.81m/s²。在一些实施例中，C为0.92～0.95。

在一些实施例中，炮体圆管70221的直径D₂满足以下函数关系：

D₂＝D₀+L₄*tanθ   公式(5)

在上述公式(5)中，L₄为喷嘴锥管70222长度，单位为m。θ为喷嘴锥管70222收缩角。在一些实施例中，θ为5°～8°。

在一些实施例中，炮体圆管70221的长度为第二炮管7022的等效喷射口直径D_E的8～10倍，具体比如为8倍、9倍、10倍等整数倍。

δ₂为第二炮管7022的壁厚，其值根据需要设定。

在一些实施例中，喷嘴直管70223的长度为第二炮管7022的等效喷射口直径D_E的0.7～0.8倍，比如为0.75。

通过第二炮管7022上述尺寸的合理优化设计，使得炮体圆管70221内平均流速为14～16m/s，喷嘴直管70223内平均流速为32～40m/s。

参见图2，第二炮管7022由炮体圆管70221、喷嘴锥管70222、喷嘴直管70223三段焊接而成。为了使外层泡沫液能更好地裹挟内部压缩空气泡沫喷射，实现最终落地时远射程、发泡好、泡沫喷送远端更为集中，炮体圆管70221通径D₂按前述公式计算取130mm、喷嘴直管70223通径D₀按前述公式计算取105mm。喷嘴直管70223长度L₅按按前述公式计算取50mm，喷嘴锥管70222长度L₄按前述公式计算取450mm，炮体圆管70221长度L₀按按前述公式计算得到，约为800mm。水炮伸出长度L₁＝L₀+L₄+L₅＝1300mm。

上述技术方案，通过合理设置第一炮管7023、第二炮管7022的结构、以及两路喷射介质的连通关系，配合对上述不同流路对应的泵的启动，相关切换阀、分配阀和流量控制阀的逻辑控制，实现了第一炮管单独喷射、第二炮管单独喷射、第一炮管和第二炮管共同喷射等多种喷射灭火功能，并且喷射的介质也可以是水、泡沫液、压缩空气泡沫、压缩空气泡沫-泡沫液中的任何一种。

参见图2至图4，在一些实施例中，炮管总成702还包括第一导流板7025，第一导流板7025安装于第一炮管7023和第二炮管7022之间的缝隙中；第一导流板7025的长度为250mm～400mm。

为了降低第二炮管7022的水力损失和出口湍动能，提高消防液的喷射性能，第二炮管7022与第一炮管7023之间周向均布焊接8片第一导流板7025作为导流器，第一导流板7025的长度约为350mm，第一导流板7025的叶片厚度T₁＝2mm。

在一些实施例中，第一导流板7025的数量为8～10个，第一导流板7025的长度约为350mm，各个第一导流板7025沿着第一炮管7023的周向均匀布置。

参见图2，在一些实施例中，炮管总成702还包括导流管7024以及第二导流板7026。导流管7024安装于第一炮管7023的内部；第二导流板7026布置于导流管7024和第一炮管7023之间的缝隙中。

在一些实施例中，导流管7024的直径D₃为第一炮管7023直径D₁的0.35～0.5倍，约为30mm。导流管7024的壁厚为δ₃＝1.5mm。

导流管7024的长度为200mm～350mm，具体比如为200mm、250mm、300mm、350mm。

参见图3或者图4，第二导流板7026的数量比如为6～8片。沿着第一炮管7023的周向方向，第一导流板7025和第二导流板7026相互错开。第二导流板7026的叶片厚度T₂＝1mm。

导流管7024、第二导流板7026采用上述参数，有效降低了第一炮管7023的水力损失和出口湍动能，提高了消防炮700在喷射压缩空气泡沫时喷射性能。

上述技术方案提供的消防炮700，通过对第一炮管7023、第二炮管7022的截面以及各自导流板(管)的合理设计，可以实现喷射水或泡沫混合液时有三种流量的远射；喷射压缩空气泡沫时可以实现用泡沫混合液在外层携裹内部压缩空气泡沫喷射，相比现有单独的压缩空气泡沫喷射，不仅射程远，而且射流远程也不发散，非常集中。上述技术方案，在不需要更换消防炮类型的情况下，提高了举高喷射消防车对近距离的池火/流淌火、远距离的罐体火的高效扑救适用性，以及满足了对不同灭火或冷却对象、不同作业流量需求的适用性。

参见图5，本发明实施例还提供一种灭火喷射系统，包括第一灭火喷射流路900、消防泡沫发泡装置100以及本发明任一技术方案所提供的消防炮700。第一灭火喷射流路900位于上车，也称为上车喷射流路，其包括第一输液管路901、第二输液管路902以及输气管路903。消防泡沫发泡装置100与第一输液管路901和输气管路903均流体连通，且位于第一输液管路901和输气管路903的下游。消防炮700的第一炮管7023与消防泡沫发泡装置100流体连通，消防炮700的第二炮管7022与第二输液管路902流体连通，消防炮700位于第一输液管路901、第二输液管路902和输气管路903的下游。消防泡沫发泡装置100被构造为实现泡沫液和压缩空气的混合发泡，然后供给消防炮700的第一炮管7023。消防泡沫发泡装置100和后文介绍的气体供给流路200等部件，都是压缩空气泡沫系统的组成部分。

以回转支承和中心回转体810作为分界，举高喷射消防车的车体可以分为上车和下车两部分。下车包括底盘、车架及支腿装置、回转支承固定部分、中心回转体810固定部分等。上车包括转台总成、举高臂架(或梯架)总成等。在举高作业时，下车保持不动，上车可以根据作业方位进行回转喷射灭火。其中，后文介绍的第二灭火喷射流路1000位于下车。

上车上设置有两条输液管路，分别是第一输液管路901、第二输液管路902。第一输液管路901、第二输液管路902是独立的，两者并联布置。第一输液管路901用于给消防炮700的第一炮管7023输送流体，第二输液管路902用于给消防炮700的第二炮管7022输送流体。上车还设置有一条输气管路903。第一输液管路901设置有消防泡沫发泡装置100，消防泡沫发泡装置100也位于上车。消防泡沫发泡装置100有两个入口、一个出口。其中一个入口与第一输液管路901流体连通，另一个入口与输气管路903流体连通。第一输液管路901输送到消防泡沫发泡装置100中的流体与输气管路903输送到消防泡沫发泡装置100中的压缩气体共同发泡，得到所需要的灭火介质。

继续参见图5，第一输液管路901与消防炮700的第一炮管7023流体连通。第一输液管路901还安装有第一流量控制阀603和第二流量计610，通过第一流量控制阀603可以控制第一输液管路901内的流量，通过第二流量计610可以精确计算第一输液管路901的内的流量，进而使得进入到消防泡沫发泡装置100内的流体的量满足发泡要求，以得到所需要性能的灭火介质。

继续参见图5，第一输液管路901还安装有第四测压传感器607，以检测第一输液管路901的流体压力。

继续参见图5，在输气管路903上设置有单向阀207，通过单向阀207控制输气管路903内的压缩气体的流动方向，使得气体能从输气管路903进入到消防泡沫发泡装置100内，而不会返流。

单向阀207位于第三测压传感器606的下游，这样可以实现对进入到消防泡沫发泡装置100内的气压检测。在一些实施例中，在单向阀的下游，还设置有第五测压传感器608，第五测压传感器608用于检测进入到消防炮700的第一炮管7023内的流体压力，以便准确控制进入到消防炮700的第一炮管7023内的流体压力。

继续参见图5，第二输液管路902与消防炮700的第二炮管7022流体连通。

在一些实施例中，第一灭火喷射流路900还包括第一流量控制阀603和/或第二流量控制阀604。第一流量控制阀603安装于第一输液管路901，以调节第一输液管路901的流量。第二流量控制阀604安装于第二输液管路902，以调节第二输液管路902的流量。

第一流量控制阀603、第二流量控制阀604协调控制，这样可以控制第一输液管路901、第二输液管路902中的流量比例。根据需要，可以使得第一输液管路901中的流量大于、小于或者等于第二输液管路902中的流量。进而使得第一输液管路901输送至第一炮管7023、第二输液管路902输送至第二炮管7022的流体量满足灭火要求，以达到更好的灭火效果，兼顾集中落地和冷却性能。

参见图5，下面介绍位于下车的第二灭火喷射流路1000。

灭火喷射系统还包括第二灭火喷射流路1000。第二灭火喷射流路1000包括泡沫液混合器605、泡沫原液供给流路300、水供给流路400以及气体供给流路200。泡沫液混合器605位于第一输液管路901、第二输液管路902的上游，且与第一输液管路901、第二输液管路902均流体连通。泡沫原液供给流路300位于泡沫液混合器605的上游。水供给流路400可切换地与泡沫液混合器605的泡沫液混合腔、第一灭火喷射流路900流体连通。气体供给流路200位于消防泡沫发泡装置100的上游，且与消防泡沫发泡装置100流体连通。

在一些实施例中，气体供给流路200的直径被构造为使得流速＜20m/s。

在一些实施例中，泡沫液混合器605和第一灭火喷射流路900之间的管路以及喷水支路500的直径均被构造为使得流速＜10m/s，以使得消防炮700最终输出的灭火介质的性能更好地满足灭火要求。

为了降低上车消防泡沫发泡装置100处的压力损失、提高发泡质量，消防泡沫发泡装置100被构造为泡沫液注入流速＜6m/s，压缩空气注入流速为5～10m/s，消防泡沫发泡装置100出口的泡沫流速＜10m/s。

在一些实施例中，第一输液管路901、第二输液管路902的直径被构造为使得流速＜12m/s以使得消防炮700最终输出的灭火介质的性能更好地满足灭火要求。

参见图5，在一些实施例中，气体供给流路200包括空压机201、气体分配阀202、冷却器203、第一气体过滤器204、第二气体过滤器205、空气流量计206、单向阀207、第一压力表208、进气节流阀209。空气经由第一气体过滤器204进入气体供给流路200，然后流经进气节流阀209，以实现压力调整。随后进入到空压机201中，然后流向第二气体过滤器205，以二次过滤空气中的杂质和颗粒。然后流向气体分配阀202、冷却器203。在气体分配阀202的上游设置有第一压力表208，以实现气体压力检测。随后经过空气流量计206进入输气管路903。

参见图5，泡沫原液供给流路300包括泡沫液泵301、泡沫原液罐302、泡沫原液吸液阀303、止回阀304、泡沫液流量计305、泡沫原液开关阀306、冲洗进水阀307、泡沫原液罐呼吸阀308、泡沫原液罐进/排液口球阀309。

水供给流路400包括水泵401、真空泵402、水罐403、止回阀404、真空表405、水流量计406、吸水球阀407、水罐溢流管408、水罐进水口球阀409。水罐403中的水经过吸水球阀407进入到水泵401中，在吸水球阀407和水泵401之间的管路上设置有真空表405，以检测管路的真空度，实现吸水。水经过水泵401之后，进入到止回阀404中，然后进入到水流量计406中。随后分为两个支路：喷水支路500和喷泡沫支路600。喷水支路500使得水泵401泵出的水经过第一切换阀501后直接进入到第一灭火喷射流路900中，以实现消防炮700喷水。喷泡沫支路600使得水经过第二切换阀601之后进入到泡沫液混合器605中。水罐403连通有水罐溢流管408，通过水罐溢流管408实现对水罐403的溢流保护。喷泡沫支路600和泡沫液混合器605等部件都是泡沫比例混合系统的一部分，用于得到泡沫液。

消防炮700由炮身总成701、炮管总成702、连接座7021、第二炮管7022、第一炮管7023、导流管7024、第一导流板7025、第二导流板7026、炮体圆管70221、喷嘴锥管70222、喷嘴直管70223。

水泵401、真空泵402、泡沫液泵301及空压机201的驱动来自底盘上的动力装置，水、泡沫原液来自底盘装载的水罐403和泡沫原液罐302，控制器820根据输入的各类传感器采集信号和操作者的操纵指令，根据灭火现场的燃烧物类型、火源位置等的不同，操作控制按钮，调用相应控制程序，执行各泵、阀的工作状态，准确供给水、泡沫原液或压缩气体的流量和压力，进行混合或发泡的灭火介质配置，并选择不同喷射管口复合喷射，从而快速地完成喷射水、喷射泡沫液、喷射压缩空气泡沫、喷射压缩空气泡沫-泡沫液的不同作业要求，实现对复杂的石化火灾现场的多适用性和高效扑救。

下面结合表1详细介绍灭火喷射系统的逻辑控制及功能。

表1灭火喷射系统的逻辑控制及功能

根据作业场景及喷射灭火介质不同，为了实现更好的射程和发泡效果，按表2所示确定各管路流速及各自喷射工况下的流量和压力喷射参数。

表2：举高喷射消防车管路流速设计及不同喷射工况下性能参数说明

表2中的射流特点及性能参数说明如下：

在情形1中，以设定流量≤150L/s直流喷水，可远射程灭A类火灾,喷射压力为0.6～0.8MPa。自吸车载水罐或外供低压水，并通过车载泵增压实现供液。

在情形2中，以设定流量≤120L/s环状直流喷水，可远射程灭A类火灾,喷射压力为0.6～0.8MPa。自吸车载水罐或外供低压水，并通过车载泵增压实现供液。

在情形3中，以设定大流量≤200L/s直流喷水，可远射程灭A类火灾,喷射压力为0.6～0.8MPa。自吸车载水罐并通过车载泵增压+外供压力水满足流量供给。

在情形4中，以设定流量≤150L/s直流喷泡沫液，空中及落地冲击发泡，可远射程灭A类或B类火灾,喷射压力为0.6～0.8MPa。自吸车载水罐或外供低压水，并通过车载泵增压实现供液。

在情形5中，以设定流量≤120L/s直流喷泡沫液，空中及落地冲击发泡，可远射程灭A类或B类火灾,喷射压力为0.6～0.8MPa。自吸车载水罐或外供低压水，并通过车载泵增压实现供液。

在情形6中，以设定大流量≤200L/s直流喷泡沫液，空中及落地冲击发泡，可远射程灭A类或B类火灾,喷射压力为0.6～0.8MPa。自吸车载水罐并通过车载泵增压、外供泡沫液满足流量供给。

在情形7中，第一炮管7023直流喷压缩空气泡沫，可灭A类或B类火灾，灭火介质相对发散，分布范围广,喷射压力为0.4～0.6MPa，泡沫发泡倍数为6。自吸车载水罐或外供低压水，并通过车载泵增压实现供液。

在情形8中，直流喷压缩空气泡沫及泡沫液，泡沫液携裹压缩空气泡沫空中行进，外侧泡沫液在空中及落地冲击发泡，实现远射程的灭火介质集中喷送，可高效扑灭A类或B类火灾,喷射压力为0.6～0.8MPa，泡沫发泡倍数为6。自吸车载水罐或外供低压水，并通过车载泵增压实现供液。

本发明实施例还提供一种举高喷射消防车，其包括上车、下车以及本发明任一技术方案所提供的灭火喷射系统。上车可转动地安装于下车。灭火喷射系统的第一灭火喷射流路900设置于上车。灭火喷射系统的第二灭火喷射流路1000设置于下车。上车也称为第一车体，下车也称为第二车体。

消防车还包括底盘、车架及支腿装置、回转支承及驱动机构、转台总成、举高臂架(或梯架)总成、消防系统以及电液系统等组成。

下面介绍一种具体的实施例。一种30～40米的举高喷射消防车底盘采用8X4四桥通用底盘，发动机功率≥440kW。水泵401采用大流量消防泵，工作压力1.2MPa,流量180L/s，动力由底盘发动机提供。泡沫液泵301采用齿轮泵等，泡沫液流量为750L/mi n，喷射压力为1.5MPa，动力由底盘发动机提供。空压机201采用独立发动机驱动，气体输出流量≥18m³/min，压力为1.3MPa。水罐403容积为≥8m³，泡沫原液罐302容积为≥5m³。

举高喷射消防车的控制器820具有下面各功能：

①、可根据水流量计406、第二流量计610的流量检测值，以及第五测压传感器608、第六测压传感器609的压力检测值，综合调控水泵401的转速和第二流量控制阀603、第一流量控制阀604的开度以实现第一炮管7023、第二炮管7022在不同工况下的喷射流量和压力。

②、可根据水流量计406、第二压力表602的检测值，按各工况设定要求，自动调控泡沫液泵301的转速，实时调节泡沫液混合器605的输出泡沫液混合比，泡沫液混合比可调范围为1％～6％。

③、可根据第二流量计610、第四测压传感器607、第三测压传感器606的检测值，按工况设定要求，自动调控空压机201的输出流量和压力，满足气液比为4～6之间的具体数值并注入消防泡沫发泡装置100进行发泡。

④、可根据上文介绍的表1：灭火喷射系统的逻辑控制及功能说明对各流路的驱动原件和相关阀门进行控制，最终实现如表2：具有多功能灭火喷射系统的大流量举高喷射消防车管路设计及不同喷射工况下性能参数说明的作业设定。

连接下车水泵到上车转台处的消防液主管路，其通径为DN160mm，设计流速＜10m/s。连接上车消防液主管路的两路输液分管路其通径为DN130mm，设计流速分别为8～10m/s、＜12m/s。从下车到上车消防泡沫发泡装置100的气体供给流路200其通径为DN60mm，设计流速＜20m/s。为了降低上车消防泡沫发泡装置100的压力损失、提高发泡质量，消防泡沫发泡装置100的泡沫液注入流速＜6m/s，压缩空气注入流速为5～10m/s，消防泡沫发泡装置100出口的泡沫流速应＜10m/s。

消防喷射作业时，根据需要，分别或同时启动水泵401、泡沫液泵301、空压机201，从车载水罐403、泡沫原液罐302中抽吸水和泡沫原液，从第一气体过滤器204中抽吸空气，分别增压注入各自输送管路。水或泡沫混合液均是通过中心回转体810的输液管路送往上车，而压缩空气则是通过中心回转体810的气体管路送往上车。

对上述不同流路相应泵的启动，以及相关切换阀、分配阀和流量控制阀的逻辑控制，通过在上车对不同灭火介质的混合，可实现向安装于举高喷射消防车的臂架(梯架)头端的消防炮700供应不同类型、不同混合状态，以及不同流量复合喷射的灭火介质。

连接下车水泵401到上车转台处的消防液主管路，其通径设计应控制流速＜10m/s；连接上车消防液主管路的两路输液分管路其通径设计应控制流速＜12m/s。

从下车到上车消防泡沫发泡装置100的气体供给流路200其通径设计应控制流速＜20m/s。

上述技术方案提供的举高喷射消防车，可实现在喷射水或泡沫液时具有三种不同喷口的不同喷射流量作业即：≤120L/s、≤150L/s、≤200L/s；在喷射压缩空气泡沫时，具有喷射泡沫液流量为60L/s、气液比为5倍的喷射流量作业；在喷射压缩空气泡沫-泡沫液时，可实现120L/s泡沫液携裹60L/s*6倍的压缩空气泡沫喷射，外侧泡沫液在空中及落地冲击发泡，从而实现大流量、远射程、泡沫喷送远端更为集中的储罐高效灭火。

本发明实施例还提供一种举高喷射消防车的灭火方法，其可以采用本发明任一实施例介绍的举高喷射消防车实现。该举高喷射消防车的灭火方法包括以下步骤：

步骤S100：根据火灾的类型以及火灾场景，确定举高喷射消防车所喷出的灭火介质以及喷射方式.

灭火介质包括以下至少其中一种：水、泡沫液、压缩空气泡沫、压缩空气泡沫-泡沫液。压缩空气泡沫-泡沫液是指压缩空气泡沫和泡沫液。

其中，火灾的类型包括：A类固体物质火灾、B类液体或可熔化的固体物质火灾。火灾场景包括：大型储罐的全面积火灾、罐区防火堤内池火、罐区管路泄露流淌火等。喷射方式包括：(1)第一炮管7023、第二炮管7022择一喷射，在此情况下，根据需求确定所需要的流量、以及所需要的灭火介质；(2)第一炮管7023、第二炮管7022同时喷射，且两者喷射的灭火介质是相同类型，这样可以实现更大流量的喷射；(3)第一炮管7023、第二炮管7022同时喷射，且两者喷射的灭火介质的类型不相同，这种情况可以实现携裹，并且喷射更加集中、射程更远。

步骤S200：根据举高喷射消防车所喷出的灭火介质和喷射方式，确定举高喷射消防车的第一灭火喷射流路900的连通状态。

步骤S300：根据举高喷射消防车第一灭火喷射流路900的连通状态及相关管路的压力、流量检测输入，调控水泵401、空压机201、泡沫液泵301的输出参数，实现各工况的射流性能要求。在上述的步骤S300中，第一炮管7023与第二炮管7022同时喷射时，需要确定两者的流量比例。

当喷射的灭火介质是水或者泡沫液时，举高喷射消防车的喷射流量设定为以下其中之一：≤120L/s、≤150L/s、≤200L/s。

当喷射的灭火介质是水时，举高喷射消防车的消防炮700被构造为采用下述其中一种工作模式：消防炮700的第一炮管7023喷射水、消防炮700的第二炮管7022喷射水、消防炮700的第一炮管7023和第二炮管7022均喷射水。

当喷射的灭火介质是泡沫液时，举高喷射消防车的消防炮700被构造为采用下述其中一种工作模式：消防炮700的第一炮管7023喷射泡沫液、消防炮700的第二炮管7022喷射泡沫液、消防炮700的第一炮管7023和第二炮管7022均喷射泡沫液。

当喷射的灭火介质是压缩空气泡沫时，举高喷射消防车的喷射流量设定为：泡沫液的喷射流量为55～65L/s、气液比为4.5～5.5倍。具体比如为60l/s，气液比为5倍。

当喷射的灭火介质是压缩空气泡沫时，举高喷射消防车的消防炮700被构造为采用下述工作模式：消防炮700的第一炮管7023喷压缩空气泡沫，且消防炮700的第二炮管7022处于非喷射状态。

当喷射的灭火介质是压缩空气泡沫-泡沫液时，举高喷射消防车的喷射流量设定为：120L/s泡沫液携裹60L/s*6倍的压缩空气泡沫喷射。

当喷射的灭火介质是压缩空气泡沫-泡沫液时，举高喷射消防车的消防炮700被构造为采用下述工作模式：消防炮700的第一炮管7023喷射压缩空气泡沫、第二炮管7022喷射泡沫液。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (21)

1.一种消防炮，其特征在于，包括：

炮身总成(701)；以及

炮管总成(702)，包括第一炮管(7023)以及第二炮管(7022)；所述第一炮管(7023)套设于所述第二炮管(7022)的内部；所述第二炮管(7022)安装于所述炮身总成(701)；其中，所述第一炮管(7023)和所述第二炮管(7022)的喷射口的尺寸满足以下关系：所述第二炮管(7022)喷射的泡沫液流量是所述第一炮管(7023)喷射的压缩空气泡沫所含泡沫液流量的1.5～2.5倍。

2.根据权利要求1所述的消防炮，其特征在于，所述第一炮管(7023)的直径D₁满足以下函数关系：

Q_yp＝Q_py×(1+n×0.1/(P_yp+0.2))

其中，D₁为第一炮管(7023)的通径，单位为m；Q_yp为流经第一炮管(7023)的压缩空气泡沫流量，单位为m³/s；Q_py为流经第一炮管(7023)的泡沫液流量，单位为m³/s；n为流经第一炮管(7023)的泡沫气液比值；P_yp为流经第一炮管(7023)的压缩空气泡沫压力，单位为MPa；V_yp为流经第一炮管(7023)的压缩空气泡沫流速，单位为m/s。

3.根据权利要求2所述的消防炮，其特征在于，所述第二炮管(7022)包括：

炮体圆管(70221)，一端安装于所述炮身总成(701)；

喷嘴锥管(70222)，固定于所述炮体圆管(70221)的另一端，且与所述炮体圆管(70221)流体连通；以及

喷嘴直管(70223)，固定于所述喷嘴锥管(70222)远离所述炮体圆管(70221)的一端，且与所述喷嘴锥管(70222)流体连通。

4.根据权利要求3所述的消防炮，其特征在于，所述喷嘴直管70223的直径D₀满足以下函数关系：

式中：D₀为所述喷嘴直管(70223)的直径，单位为m；

D_E为所述第二炮管(7022)的通流等效圆截面直径，单位为m；

δ₁为所述第一炮管(7023)的壁厚，单位为m；

Q_py为流经所述第二炮管(7022)的泡沫液流量，单位为m³/s；

P_py为流经所述第二炮管(7022)的泡沫液压力，单位为MPa；

C为所述第二炮管(7022)的喷嘴直管(70223)的流速系数；

<为重力加速度，取值9.81m/s²。

5.根据权利要求4所述的消防炮，其特征在于，所述炮体圆管(70221)的直径D₂满足以下函数关系：

D₂＝D₀+L₄*tanθ

其中，L₄为所述喷嘴锥管(70222)长度，单位为m；θ为喷嘴锥管(70222)收缩角。

6.根据权利要求4所述的消防炮，其特征在于，θ为5°～8°。

7.根据权利要求4所述的消防炮，其特征在于，所述主炮圆管的长度为所述第二炮管(7022)的通流等效圆截面直径D_E的8～10倍。

8.根据权利要求4所述的消防炮，其特征在于，所述喷嘴直管(70223)的长度为所述第二炮管(7022)的通流等效圆截面直径D_E的0.7～0.8倍。

9.根据权利要求4所述的消防炮，其特征在于，所述主炮圆管内的平均流速为14～16m/s；和/或，所述喷嘴直管(70223)内的平均流速为32～40m/s。

10.根据权利要求1所述的消防炮，其特征在于，所述炮管总成(702)还包括：

第一导流板(7025)，安装于所述第一炮管(7023)和所述第二炮管(7022)之间的缝隙中；所述第一导流板(7025)的长度为250mm～400mm。

11.根据权利要求10所述的消防炮，其特征在于，所述第一导流板(7025)的数量为8～10个，各个所述第一导流板(7025)沿着所述第一炮管(7023)的周向均匀布置。

12.根据权利要求10所述的消防炮，其特征在于，所述炮管总成(702)还包括：

导流管(7024)，安装于所述第一炮管(7023)的内部；以及

第二导流板(7026)，布置于所述导流管(7024)和所述第一炮管(7023)之间的缝隙中。

13.根据权利要求12所述的消防炮，其特征在于，沿着所述第一炮管(7023)的周向方向，所述第一导流板(7025)和所述第二导流板(7026)相互错开。

14.根据权利要求12所述的消防炮，其特征在于，所述导流管(7024)的直径D₃为所述第一炮管(7023)直径D₂的0.35～0.5倍。

15.一种灭火喷射系统，其特征在于，包括：

第一灭火喷射流路(900)，包括第一输液管路(901)、第二输液管路(902)以及输气管路(903)；

消防泡沫发泡装置(100)，与所述第一输液管路(901)和所述输气管路(903)均流体连通，且位于所述第一输液管路(901)和所述输气管路(903)的下游；以及

权利要求1～14任一所述的消防炮(700)，所述消防炮(700)的第一炮管(7023)与所述消防泡沫发泡装置(100)流体连通，所述消防炮(700)的第二炮管(7022)与所述第二输液管路(902)流体连通，所述消防炮(700)位于所述第一输液管路(901)、所述第二输液管路(902)和所述输气管路(903)的下游。

16.根据权利要求15所述的灭火喷射系统，其特征在于，还包括第二灭火喷射流路(1000)，所述第二灭火喷射流路(1000)包括：

泡沫液混合器(605)，位于所述第一输液管路(901)、所述第二输液管路(902)的上游，且与所述第一输液管路(901)、所述第二输液管路(902)均流体连通；

泡沫原液供给流路(300)，位于所述泡沫液混合器(605)的上游；所述泡沫原液供给流路(300)；

水供给流路(400)，可切换地与所述泡沫液混合器(605)的混合腔、所述第一灭火喷射流路(900)流体连通；以及

气体供给流路(200)，位于所述消防泡沫发泡装置(100)的上游，且与所述消防泡沫发泡装置(100)流体连通。

17.根据权利要求16所述的灭火喷射系统，其特征在于，所述气体供给流路(200)的直径被构造为使得流速＜20m/s。

18.根据权利要求16所述的灭火喷射系统，其特征在于，所述泡沫液混合器(605)和所述第一灭火喷射流路(900)之间的管路的直径被构造为使得流速＜10m/s。

19.根据权利要求16所述的灭火喷射系统，其特征在于，所述消防泡沫发泡装置(100)被构造为泡沫液注入流速＜6m/s，压缩空气注入流速为5～10m/s，所述消防泡沫发泡装置(100)出口的泡沫流速＜10m/s。

20.根据权利要求16所述的灭火喷射系统，其特征在于，所述第一输液管路(901)、所述第二输液管路(902)的直径被构造为使得流速＜12m/s。

21.根据权利要求16所述的灭火喷射系统，其特征在于，所述第一灭火喷射流路(900)还包括：

第一流量控制阀(603)，安装于所述第一输液管路(901)，以调节所述第一输液管路(901)的流量；和/或，

第二流量控制阀(604)，安装于所述第二输液管路(902)，以调节所述第二输液管路(902)的流量。

Images