CN1431027A - 一种用于非开放空间的火灾灭火方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于非开放性空间火灾的灭火方法和系统。它在火灾现场作业，从大气中生产富氮空气，向火灾空间注入含有一定氧气浓度的富氮空气，同时控制其流向。依火灾种类的不同控制所述富氮空气流量和氧气浓度，通过对火势的监控，将火灾空间内的大气置换为既能抑制火灾又能维持人的生存的大气，以此达到迅速灭火和救护目的。该方法具有机动性，当非开放空间内火灾发生时，能够迅速抑制火灾，并且不会对火灾空间内的人员和物件产生不良影响。消防人员可以迅速进入火灾空间，尽早地实施急救，用更少的灭火剂实现灭火。特别适用于高层、超高层、地下室、隧道、楼层纵深等其他具有复杂构造的建筑物的火灾消防。

Description

一种用于非开放空间的火灾灭火方法及系统

技术领域：

本发明属于消防领域，具体涉及一种非开放空间内的火灾的灭火方法及系统。

背景技术：

现代的建筑物朝着大规模和超高层、地下化发展。为了追求方便性还有将住宅、购物中心及餐厅集中于同一建筑物内的倾向，这增加了发生火灾的危险。此外，建筑物楼层面积增大，内部构造变得复杂，一旦火灾发生，与隧道火灾同样，从外部进行的灭火喷水难以到达建筑物的纵深，而高温和浓烟又阻止消防和救护人员进入火灾空间。不言而喻，这样的经常有人出入的非开放空间(房屋、楼道、地下室、隧道等)的消防灭火措施是非常重要的。火灾发生后造成大量人员死伤的隧道、宾馆、杂居楼、超高层大楼以及仓库的大规模火灾的发生屡见不鲜，花费长时间才得以控制火势和灭火的事例大量存在。

用水灭火，是现有的非开放空间所使用的主要灭火方法。即对于初期阶段的火灾，由现场事先设置的喷淋设备自动进行灭火。更大的火灾，则需要依靠消防队。消防队扑灭一般火灾的主要装备也是使用水的消防车。建筑物内以扑灭初期火灾为目的的喷淋灭火设备、系统需要大量水管及监控设备，其设置安装必须从建筑物的设计阶段就纳入计划，对已建成的建筑物进行灭火喷淋设备的设置是困难的。另外，由于安装费用较高，所以未设置的建筑物很多。既使是装有喷淋设备的场所，也存在由于可燃物的种类、设置方法或空调及内部装修的影响而导致延误启动或尽管喷水也无法灭火的情况。

同时，还存在由地震或恐怖活动等其他原因导致无法充分供水的情况。

如上所述，当初期灭火延误或失败时，由于非开放性结构，空间内温度在短时间内上升并充满浓烟，烟雾无法排出，极大地妨碍了消防及急救人员进入火灾空间。这种情况下，由于外部的喷水难以直接喷到内部的燃烧物，因而无法有效地进行灭火。更甚者，被困于火灾空间内的人员也难以被迅速救出。以下所示的最近的火灾事例也显示了现有灭火方法的局限性：

2000年11月11日奥地利的柯布隆发生了缆车隧道火灾，消防队到达现场后火灾还持续了3个小时以上，死者155名。

2001年9月1日的日本东京新宿的杂居楼发生火灾时，虽然消防队员早已到达现场，但进到楼内则是在火灾发生1小时之后，44名死者几乎都是死于浓烟，即一氧化碳的中毒。

还有，2001年9月11日，美国的世界贸易大厦遭受恐怖分子袭击而倒塌的原因也被认为是持续了一个小时以上的燃烧。

因此，有必要提供这样一个灭火方法和系统，它既能够迅速抑制火灾，又不会对火灾空间内的人员产生不良影响。这样，消防人员可以迅速进入火灾空间，尽早地实施急救，同时用更少的灭火剂实现灭火。

使用二氧化碳以外的隋性气体的稀释灭火方法不会对地球环境和人的身心产生有害影响，因而引人注目。美国专利第3,893,514号公开了这样一个抑制火灾的系统和方法。它将具有一定压力的氮气及空气混合注入的发生火灾的密闭空间，形成即可抑制火灾，又对人的身心完全没有影响的环境。

日本的专利公报昭64-58272号公开了这样的火灾抑制的方法。它使用含有百分之几的二氧化碳的隋性气体，在危急的时候，能够保证人员有效地活动并且不会损坏设备。

此外，日本专利公报特开平10-263109和特开平11-226343号公开了如下的灭火方法和装置，它在火灾发生时将火灾空间内的空气抽出并压缩，利用氧气分离膜或氧气吸附液体去除其中的氧气之后再注入回火灾空间，使氧气浓度逐渐降低以达到灭火的目的。

然而，上述的希释灭火方法都是以释放出100％浓度的隋性气体为特征，以密闭空间为对象的具有固定灭火系统的方法。因此它们具有以下的缺点。第一，由于设置费用高，它们只被用于付加价值高的场所。第二，由贮藏容器所供给的隋性气体的总量是一定的，所以它无法长时间连续供给，因此无法用于非密闭空间。第三，密闭空间中的障碍物使得释放的隋性气体不能充分混合时，空间内的局部氧气浓度有可能降至人的生存条件以下。第四，火灾所产生的烟及有害气体没有被排出而停留在空间内。

而上述的利用氧气分离膜或氧气吸附性液体去除火灾空间内氧气的灭火方法，与希释灭火的方法同样，不适合非密闭空间的火灾。另外，如要具有与稀释灭火设备同等的性能，它的设备的体积将很庞大，设置费用会远高于稀释灭火设备。再者，因为由有机高分子材料构成的氧气渗透膜的性能受火灾所产生的高温气体和固态粒子影响很大，所以实用上存在着许多问题。

发明内容：

本发明的目的是提供这样一种火灾的灭火方法及系统，它能够机动地应付发生于非开放空间各种场所的火灾。对于非开放空间内发生的火灾，它既能够迅速抑制燃烧，又不会对火灾空间内的人员及物件产生不良影响。消防人员可以迅速进入火灾空间，尽早地实施急救，用更少的灭火剂实现灭火。

为了解决上述课题，本发明提供这样一种火灾的灭火方法和系统。它通过从外部向火灾空间注入足够的含适当氧气浓度的富氮空气，将火灾空间的大气成分置换为即能够抑制火灾又能维持人的生存的大气成分。本发明的灭火方法和系统以具备下列技术为特征：利用从灭火作业现场的大气中生产富氮空气的技术，依火灾种类的不同控制富氮空气流量和氧气浓度的技术，向火灾空间注入富氮空气及控制流向的技术，装置的搬运技术以及火灾的监测技术。

更具体地说是，用搬运手段将灭火系统迅速地运至需要进行灭火的火灾现场，生产富氮空气并根据火灾的种类调整其氧气浓度，依火灾空间的大小向其内持续地供给必要流量的富氮空气。通过这样来抑制燃烧，将烟和有毒气体排出火灾空间以确保能见度，实现人员的生存和火灾的抑制这样一个二者兼顾的大气环境。

将富氮空气注入火灾空间时，可利用系统附属的软管从建筑物的开口部注入，或者利用建筑物的现有管道、通风设备及其设置空间注入，或者前后二者同时利用。对于超高层建筑，可在空调及管道的设置空间或电梯设置空间预先设置开闭装置，利用其将富氮空气送到所需的楼层。消防或急救人员在所注入的富氮空气的保护下能够迅速进入火灾空间，尽早实施救护活动。

依可燃物的种类和发生火灾空间的构造，有可能仅靠富氮空气的注入就能实现完全灭火。此外，即使不能完全灭火，由于氧气浓度的降低抑制了燃烧，消防人员能够靠近燃烧物实施灭火。因此能够更快，用更少的水或灭火剂实现灭火，减轻由水造成的损失。

众所周知，大气中的氧气浓度通常为21％。但即使把氧气浓度降至15％，人也平安无事，14％以下呼吸次数将增加，10％左右时呼吸困难，7％以下则有生命危险。即，如果有15％以上的氧气，则对健康无影响，有7％以上的氧气就能维持生命。另一方面，当氧气浓度降至17％以下时，火柴及蜡烛就无法燃烧，降至12％左右时，绝大多数的物体都无法燃烧。像这样，通过注入富氮空气，使火灾空间的氧气浓度降低至能够维持人的生存的浓度，以此可以在维持人的活动环境的同时，获得灭火或抑制燃烧的效果。

本发明可以机动地应付各种场所的非开放空间内发生的火灾。当非开放空间内发生火灾时，它能够迅速抑制火灾，并且不会对火灾空间内的人员产生不良影响。因此，消防人员可以迅速进入火灾空间，尽早地实施急救，用更少的灭火剂实现灭火。它特别适用于下列场所发生的火灾，如地下街、隧道、百货大楼、宾馆、写字楼等具有纵深空间或杂居楼那样的内部呈迷宫状、障碍物多、外部的喷水不易到达内部火源的建筑物，以及超高层大楼、重要仓库、文物或重要的数据库等附加价值高的场所。

如上所述，本发明的方法和系统可带来如下效果：

它能够迅速移动，可以机动地应付各种不同场所的火灾。特别对于高层、超高层、地下室、隧道、楼层纵深等其他具有复杂地形的火灾消防具有作用。

它在迅速抑制火灾的同时，还能为被困在火灾空间的人员提供可生存的大气环境，并且不会对物件产生任何损害。

因为迅速排出了火灾空间内的烟并降低了温度，消防或急救人员能够迅速进入火灾空间，尽早实施救护活动。

由于灭火所使用的富氮空气从灭火作业现场的空气中获得，因此即使是遇到地震或恐怖活动导致灭火用水不能充分供给的情况，也能够进行灭火。

附图说明：

图1是本发明所提供的灭火方法的实施例示意图。

图2是该实施例灭火方法流程说明图。

图3是空气中氧气浓度与灭火效果、人生存适应能力的关系图表。

其中：

1-作为搬运装置的自走式车辆

2-富氮空气发生装置

3-流量和氧气浓度控制部

4-富氮空气注入装置

5-流向控制装置

6-火灾监测装置

具体实施方式：

以下，将根据实施例结合附图对本发明的实施形态进行具体说明，但本发明并不限定于该实施例。

图1显示了本发明的实施例。在自行式车辆1上，设置有利用气体分离膜生产富氮空气的装置2、用于调节富氮空气的流量和氧气浓度的控制装置3、富氮空气的注入装置4、控制富氮空气的流向控制装置5以及火灾空间的温度和烟雾的状况的监测装置6。自行式车辆可利用中、重型平台式货车或牵引-半挂式货车进行改装，车辆的大功率的发动机可作为富氮装置的动力。对于承载部分，如果充分利用道路法规所允许的车体尺寸，则可获得60立方米左右有效容积用于设置富氮装置。富氮装置所需的压缩空气可由轴流式加离心式的组合式空气压缩机来提供，体积数立方米的这种空气压缩机每分钟即可提供数百立方米的压缩空气。分离氧气与氮气的气体分离膜可采用超耐热树脂(polyimide resin)材料制成的中空纤维膜，这种现有用于产生富氮空气的中空纤维膜装置，每立方米体积每分钟最大可产生约10立方米的富氮空气。如果每辆车按40立方米的有效容积设置这种中空纤维装置，则每辆车可每分钟最大可产生400立方米的富氮空气。富氮空气中的氧气浓度可通过调节压缩空气的压力或流量进行。富氮空气的注入装置4由软管及门、窗等开口部的封闭装置组成，以防止富氮空气从注入口溢出。富氮空气的流向可通过选择注入口位置及适当开启或封闭气流的出口来实现。可随车配置携带气体的流动和扩散的计算程序的微机，通过计算确定富氮空气的注入口和出口的最佳位置及所需流量。火灾空间的温度和烟的状况则可由普通及红外摄像机进行观察。图中箭头所示为富氮空气的流向。

下面再根据图2所示的流程图来说明实施例的灭火系统的工作过程。

煤气泄漏引起的火灾在非开放空间内发生时，配备于消防队的本系统迅速行驶到火灾现场，根据火灾的规模、燃烧物的种类以及建筑物的状况，在现场生产所需氧气浓度的富氮空气并通过建筑物的门、窗等开口部注入必要的流量。同时，使用流向控制装置将其他的开口部分适当地封闭以便使注入的富氮空气朝所希望的方向流动。建筑物内的火势、温度及烟雾等的变化通过可视及红外摄像机等监测装置进行监测。当建筑物内的烟被排出、温度降至消防或救护人员能够进入的状态时，救护或消防人员可沿富氮空气流进入建筑物内部，实施人员的急救或扑灭残留火焰。

图3显示了降低所要灭火的空间内的氧气浓度所带来的火灾抑制效果。黑点所构成的区域是由Coward和Jones用爆发容器法所测定的丙烷气体的可燃范围，横轴表示混合气中的氧气浓度，纵轴代表混合气中的丙烷浓度。与氧气浓度为21％时相比，当氧气浓度降至18％时，由丙烷泄漏而引发火灾的可能性减少为2/3，如果氧气浓度降至16％，则火灾发生的可能性减少至1/3。如果氧气浓度降低到15％以下，则丙烷气体变得完全无法燃烧。而即使将氧气浓度降至8％还能维持人的生命。因此，利用这个浓度差，就可以提供既可抑制火灾又能维持人的生存的环境。

Claims (6)

1.一种用于非开放空间的火灾的灭火方法，其特征是在火灾的灭火作业现场生产足够的含适当氧气浓度的富氮空气，将发生火灾的密闭或半密闭非开放空间的大气置换为既能够抑制火灾又能维持人的生存的大气，其步骤如下：

a.火灾发生时，将富氮空气生产装置迅速地搬运至火灾的灭火现场，从现场空气中生产大量的富氮空气。

b.根据现场情况，从外部向上述非开放空间里注入足够的在灭火作业现场生产的富氮空气。

c.消防人员进行常规灭火操作，同时解救被困人员。

2.根据权利要求1所述的非开放空间火灾的灭火方法，其特征在于：向非开放空间中注入的所述富氮空气的氧气容积浓度为8-15％。

3.根据权利要求1所述的非开放空间火灾的灭火方法，其特征在于：将富氮空气送入火灾空间时，是利用系统附属的软管从建筑物的开口部注入。

4.根据权利要求1所述的非开放空间火灾的灭火方法，其特征在于：将富氮空气送入火灾空间时，是利用建筑物的通风设备、现有管道或其设置空间进行注入。

5.一种用于权利要求1所述的非开放空间火灾灭火方法的系统，其特征在于该系统包括从灭火作业现场的大气中生产富氮空气的装置和相应的注入软管及其操纵装置、以及火灾状况的监测装置，它安装在自行式车辆上，利用气体分离膜生产富氮空气，并能够根据火灾种类和建筑物状况调节富氮空气的氧气浓度和流量。

6.根据权利要求5所述的用于非开放空间火灾灭火方法的系统，其特征在于所述自行式车辆可利用中、重型平台式货车或牵引-半挂式货车进行改装，车辆的大功率的发动机可作为富氮装置的动力。

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