CN207627777U - 一种预热式细水雾灭火系统及细水雾化喷嘴 - Google Patents

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Abstract

本实用新型具体涉及一种预热式细水雾灭火系统及细水雾化喷嘴,解决现有灭火系统对于发热量较小的火无法形成有效窒息环境,造成细水雾灭火困难的问题。细水雾灭火系统包括火灾报警设备、控制装置和灭火系统;灭火系统包括依次通过管路连接的滤清器、泵组、换热器和细水雾化喷嘴;换热器通过燃烧机进行换热,燃烧机通过引风机与细水雾化喷嘴连接;换热器与细水雾化喷嘴之间的管路上设置有信号反馈装置,信号反馈装置通过控制线与控制装置连接;细水雾化喷嘴设置在保护区内,保护区内设置有火焰检测装置,火焰检测装置和火灾报警设备连接。本实用新型细水雾灭火系统及喷嘴能够有效的扑灭初期小火、A类火、阴燃火等发热量较小的火。

Description

一种预热式细水雾灭火系统及细水雾化喷嘴
技术领域
本实用新型涉及消防工程领域,具体涉及一种预热式细水雾灭火系统及细水雾化喷嘴。
背景技术
卤代烷系列灭火剂作为一种高效、低毒灭火剂获得了广泛的应用,但研究发现其对大气臭氧层具有很强的破坏作用,因此卤代烷在国际范围内逐步被禁止使用。与传统的水喷淋系统相比,细水雾系统具有灭火效率高、用水量小、水渍损失低等优点,是公认替代卤代烷灭火的最有效技术之一。细水雾灭火最主要机理之一就是窒息作用,细水雾直径小,比表面积大,吸收热量后迅速气化,变成水蒸汽,体积增加千倍以上,水蒸气一方面稀释原有燃烧区域的氧气浓度,另一方面在火焰周围形成屏蔽,阻止新的空气进入燃烧区域,由于缺氧作用燃烧会受到抑制或者中断,细水雾系统窒息的效果取决于能否快速的生成大量水蒸气并覆盖在火焰的表面。
对于初期小火、A类火、阴燃火等发热量较小的火,靠火焰热量生成水蒸汽量很少,且这些小火耗氧量较低,水蒸气无法形成有效窒息环境,造成细水雾灭火困难。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决现有灭火系统对于发热量较小的火无法形成有效窒息环境,造成细水雾灭火困难的问题,提供一套能够有效扑灭初期小火、A类火、阴燃火等的细水雾灭火系统及细水雾化喷嘴,该系统还能在较冷环境中获得较高的灭火性能。
本实用新型解决上述问题的技术方案是:
一种预热式细水雾灭火系统,包括火灾报警设备、控制装置和灭火系统,所述控制装置用于控制火灾报警设备和灭火系统;所述灭火系统包括依次通过管路连接的滤清器、泵组、换热器和细水雾化喷嘴;所述换热器通过燃烧机进行换热,所述燃烧机通过引风机与细水雾化喷嘴连接;所述换热器与细水雾化喷嘴之间的管路上设置有信号反馈装置,所述信号反馈装置通过控制线与控制装置连接;所述细水雾化喷嘴设置在保护区内,所述保护区内设置有火焰检测装置,所述火焰检测装置和火灾报警设备连接;所述细水雾化喷嘴包括喷嘴上基座、喷嘴下基座、喷嘴外芯体和喷嘴内芯体;所述喷嘴上基座固定设置在喷嘴下基座的上方,喷嘴上基座内部设置有依次连通的灭火口、第二雾化室和内腔体,所述第二雾化室为倒锥孔结构,所述喷嘴上基座的侧面设置有与内腔体连通的进烟通道,所述喷嘴下基座上设有进水通道;所述喷嘴外芯体为台阶状结构,固定设置在喷嘴上基座和喷嘴下基座内部,所述喷嘴外芯体上端台阶外周面上设置有多个旋流槽,台阶内部设有与第二雾化室连通的第一雾化室,所述第一雾化室为锥孔结构,所述喷嘴外芯体侧面设置有与喷嘴上基座进烟通道连通的多个旋流孔;所述喷嘴内芯体设置在喷嘴外芯体内部,其下端与喷嘴外芯体固定连接,上端外周面与喷嘴外芯体内周面之间设有间隙,所述喷嘴内芯体内部设有与进水通道和第一雾化室连通的过流孔,所述过流孔沿水流方向通道截面积逐渐缩小,且在出口处设有扩张角。
进一步地,所述喷嘴上基座与喷嘴下基座、喷嘴外芯体与喷嘴内芯体、喷嘴下基座与喷嘴外芯体均通过螺纹固定连接。
进一步地,所述换热器设置在加热炉内,所述加热炉通过燃烧机对炉内的液体进行加热。
进一步地,所述泵组的出口端设置有安全阀。
进一步地,所述换热器与细水雾化喷嘴之间的管路上设置有压力表。
进一步地,所述燃烧机的烟气出口管路上设置有温度监测热电偶。
进一步地,所述换热器和细水雾化喷嘴之间还设置有电磁阀和手动阀门,所述电磁阀与火灾报警设备通过控制线连接。
进一步地,所述火灾报警设备上设置有火灾报警按钮、火灾报警控制器和火灾报警装置。
同时,本实用新型还提供了一种细水雾化喷嘴,包括喷嘴上基座、喷嘴下基座、喷嘴外芯体和喷嘴内芯体;所述喷嘴上基座固定设置在喷嘴下基座的上方,喷嘴上基座内部设置有依次连通的灭火口、第二雾化室和内腔体,所述第二雾化室为倒锥孔结构,所述喷嘴上基座的侧面设置有与内腔体连通的进烟通道,所述喷嘴下基座上设有进水通道;所述喷嘴外芯体为台阶状结构,固定设置在喷嘴上基座和喷嘴下基座内部,所述喷嘴外芯体上端台阶外周面上设置有多个旋流槽,台阶内部设有与第二雾化室连通的第一雾化室,所述第一雾化室为锥孔结构,所述喷嘴外芯体侧面设置有与喷嘴上基座进烟通道连通的多个旋流孔;所述喷嘴内芯体设置在喷嘴外芯体内部,其下端与喷嘴外芯体固定连接,上端外周面与喷嘴外芯体内周面之间设有间隙,所述喷嘴内芯体内部设有与进水通道和第一雾化室连通的过流孔,所述过流孔沿水流方向通道截面积逐渐缩小,且在出口处设有扩张角。
进一步地,所述喷嘴上基座与喷嘴下基座、喷嘴外芯体与喷嘴内芯体、喷嘴下基座与喷嘴外芯体均通过螺纹固定连接。
本实用新型的优点为:
1.本实用新型细水雾灭火系统能够有效的扑灭初期小火、A类火、阴燃火等发热量较小的火,该系统还能在较冷环境中获得较高的灭火性能,降低了因火灾造成生命财产损失的风险。
2.本实用新型系统引入了燃烧加热装置,采用燃烧机对来水进行预热,将常温水提升为高温水参与灭火,提高了细水雾灭火的效率,由于采用燃烧机对来水进行预热,燃烧机燃烧效率较高,燃气或燃油等燃烧后的主要产物是CO2、H2O和N2是理想的气体灭火剂,本实用新型利用燃烧后烟气作为雾化剂,与空气雾化剂相比能够进一步降低灭火区域内氧含量,提高窒息灭火效果。
3.本实用新型预热水由喷嘴下基座的进水通道进入雾化喷嘴,雾化剂(烟气)由喷嘴上基座的侧部开孔进入雾化喷嘴,预热水通过喷嘴下基座进入喷嘴内芯体,喷嘴内芯体流动通道逐渐变窄,预热水会高速喷入第一雾化室,在高速射流和旋转雾化剂的作用进行一次雾化,一部分雾化剂通过喷嘴外芯体上开设的小孔,以切向旋流方式进入喷嘴内外芯体之间的缝隙,然后与水在第一雾化室内混合,另一部分雾化剂则通过喷嘴外芯体末端的旋流槽,以轴向旋流方式进入第二雾化室,与从第一雾化室排出的混合物进行再次混合,使雾化液滴得到进一步的细化,预热水和烟气由雾化喷嘴混合雾化后高速喷向火灾源,由于水蒸气及烟气的窒息作用,将会使火灾源得到迅速扑灭,使得灭火效率得到进一步提高。
4.本实用新型系统可以取代现有的卤代烷灭火系统,为保护大气臭氧层作出贡献,环保节能。
附图说明
图1为本实用新型实施例预热式细水雾灭火系统图;
图2为本实用新型实施例细水雾喷嘴结构图;
图3为图2的A-A剖视图;
图4为图2的B-B剖视图;
图5为本实用新型实施例喷嘴上基座结构图;
图6为本实用新型实施例细水雾喷嘴外芯体结构图。
附图标记:1-火灾报警设备,2-引风机,3-加热炉,4-换热器,5-燃烧机,6-泵组,7-滤清器,8-控制装置,9-安全阀,10-压力表,11-信号反馈装置,12-电磁阀,13-细水雾化喷嘴,14-火焰检测装置,15-温度监测热电偶,16-手动阀门,17-火灾报警按钮,18-火灾报警控制器,19-火灾报警装置,131-喷嘴上基座,132-喷嘴下基座,133-喷嘴外芯体,134-喷嘴内芯体,1311-灭火口,1312-第二雾化室,1313-内腔体,1314-进烟通道,1321-进水通道,1331-旋流槽,1332-第一雾化室,1333-旋流孔,1341-过流孔。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1至图6所示的一种预热式细水雾灭火系统,包括火灾报警设备1、控制装置8和灭火系统,控制装置8用于控制火灾报警设备1和灭火系统;灭火系统包括依次通过管路连接的滤清器7、泵组6、换热器4和细水雾化喷嘴13;换热器4设置在加热炉3内,加热炉3通过燃烧机5对炉内的液体进行加热对换热器4进行换热或者通过燃烧机5产生的高温气体和烟雾对换热器4冲刷进行换热,燃烧机5通过引风机2与细水雾化喷嘴13连接;换热器4与细水雾化喷嘴13之间的管路上设置有信号反馈装置11,信号反馈装置11通过控制线与控制装置8连接;细水雾化喷嘴13设置在保护区内,保护区内设置有火焰检测装置14,火焰检测装置14和火灾报警设备1连接。火灾报警设备1上设置有火灾报警按钮17、火灾报警控制器18和火灾报警装置19,泵组6的出口端设置有安全阀9,换热器4与细水雾化喷嘴13之间的管路上设置有压力表10、电磁阀12和手动阀门16,电磁阀12与火灾报警设备1通过控制线连接。
火焰检测装置4为光学检测(包括紫外、红外)和离子探针检测等装置。安全阀是启闭件受外力作用下处于常闭状态,当设备或管道内的介质压力升高超过规定值时,通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值的特殊阀门,具体的可采用不锈钢微启式安全阀A41W型。
上述系统的细水雾化喷嘴13包括喷嘴上基座131、喷嘴下基座132、喷嘴外芯体133和喷嘴内芯体134;喷嘴上基座131固定设置在喷嘴下基座132的上方,喷嘴上基座131内部设置有依次连通的灭火口1311、第二雾化室1312和内腔体1313,第二雾化室1312为倒锥孔结构,喷嘴上基座131的侧面设置有与内腔体1313连通的进烟通道1314,喷嘴下基座132上设有进水通道1321;喷嘴外芯体133为台阶状结构,固定设置在喷嘴上基座131和喷嘴下基座132内部,喷嘴外芯体133上端台阶外周面上设置有多个旋流槽1331,台阶内部设有与第二雾化室1312连通的第一雾化室1332,第一雾化室1332为锥孔结构,喷嘴外芯体133侧面设置有与喷嘴上基座进烟通道1314连通的多个旋流孔1333;喷嘴内芯体134设置在喷嘴外芯体133内部,其下端与喷嘴外芯体133固定连接,上端外周面与喷嘴外芯体133内周面之间设有间隙,喷嘴内芯体134内部设有与进水通道1321和第一雾化室1332连通的过流孔1341,过流孔1341沿水流方向通道截面积逐渐缩小,且在出口处设有扩张角。喷嘴上基座131与喷嘴下基座132、喷嘴外芯体133与喷嘴内芯体134、喷嘴下基座132与喷嘴外芯体133均通过螺纹固定连接。
系统中由于燃烧后生成的烟气中含有大量的H2O,因此烟气温度不能太低,否则会在管路中发生凝结,故在燃烧机5的烟气出口管路上设置有温度监测热电偶15,实时监测管路内烟气温度,通过调节燃烧机5燃料输入量将烟气温度维持在120~160℃。
将燃烧机5、换热器4和加热炉3等引入细水雾灭火系统,通过上述设备对来水进行预热,将参与雾化的水由常温提升至较高温度,提高细化雾灭火系统的效率,实现对初期小火、A类火、阴燃火等有效扑灭。将燃油或燃气通过燃烧机5燃烧后的烟气作为雾化介质,由于烟气主要成分是H2O、CO2和N2,氧含量极低,使用烟气作为雾化剂后能够进一步降低细水雾中的氧含量,由于烟气温度较高,还能够促进生成更多的水蒸气,提高细水雾的灭火性能。当火焰检测装置14发现保护区内有火灾存在后,则在短时间内(15s)依次启动泵组、引风机2和燃烧机5,快速向保护区域内喷射细水雾,实现快速有效的灭火,该系统可以取代现有的卤代烷灭火系统。
如图2至6所示,由于该系统中水路为中高压系统,雾化剂为低压系统,故设置与之匹配的雾化喷嘴,该喷嘴为二级雾化结构,即雾化剂与水分两次相遇,一次雾化剂通过切向旋流孔1333,形成高速旋转气流,然后与水相遇;二次雾化剂通过轴向旋流槽1331形成高速旋转气流,然后与水相遇。
细水雾化喷嘴13包括喷嘴上基座131、喷嘴下基座132、喷嘴外芯体133和喷嘴内芯体134;喷嘴上基座131通过螺纹固定设置在喷嘴下基座132的上方,喷嘴上基座131内部设置有依次连通的灭火口1311、第二雾化室1312和内腔体1313,第二雾化室1312为倒锥孔结构,喷嘴上基座131的侧面设置有与内腔体1313连通的进烟通道1314,喷嘴下基座132上设有进水通道1321;喷嘴外芯体133为台阶状结构,通过螺纹固定设置在喷嘴上基座131和喷嘴下基座132内部,喷嘴外芯体133上端台阶外周面上设置有多个旋流槽1331,台阶内部设有与第二雾化室1312连通的第一雾化室1332,第一雾化室1332为锥孔结构,喷嘴外芯体133侧面设置有与喷嘴上基座131进烟通道1314连通的多个旋流孔1333;喷嘴内芯体134设置在喷嘴外芯体133内部,其下端与喷嘴外芯体133通过螺纹固定连接,上端外周面与喷嘴外芯体133内周面之间设有间隙,喷嘴内芯体134内部设有与进水通道1321和第一雾化室1332连通的过流孔1341,过流孔1341沿水流方向通道截面积逐渐缩小,且在出口处设有扩张角。
细水雾化喷嘴13的四个部件通过螺纹连接,喷嘴为可拆卸结构,有利于喷嘴各个零件的制造、加工和装配,以及后期的维护清洗,当其中一个部件损坏后,也可以使用备件替换,不用更换整个喷嘴,节约了成本。
水从喷嘴内芯体134进入,喷嘴内芯体134为变径结构,沿水流方向通道截面积逐渐缩小,为获得更好的雾化效果,在出口处有一个小的扩张角。喷嘴内芯体134和喷嘴外芯体133围成扩张型的第一雾化室1332,喷嘴外芯体133和喷嘴上基座131围成收缩型的第二雾化室1312,形成两级雾化结构,雾化剂通过喷嘴外芯体133的旋流孔1333在喷嘴内外芯体之间的缝隙形成切向旋流;通过喷嘴外芯体133的旋流槽1331形成轴向旋流,经过两次雾化后,气水混合物从喷嘴高速喷向火灾源。
系统工作原理:水蒸气饱和分压随环境温度的升高而增加,如在10℃时水蒸气占整个湿空气体积为1.21%,当温度为80℃时水蒸气占整个湿空气体积则增加至47.1%。通过计算知水蒸气处于饱和条件下,在10℃时氧浓度为20.7%,在80℃时则降低为11.1%,可见当环境温度上升后能够有效提高细水雾的灭火效率,虽然喷射到火焰上方的细水雾会大部分蒸发,但当水蒸气由于浮升力运动到其他区域,由于环境温度较低会再次凝结为水落至地面,降低水蒸气对氧的稀释作用,由此可见通过预热水提高水温是解决细水雾扑灭初期小火、A类火、阴燃火困难问题的有效手段。燃烧加热是获得热水最直接的方法,且将点火、燃烧、火焰检测等集于一体的整体式燃烧机5技术已经非常成熟,燃烧法获得热水具有高效、经济的优点,燃气或燃油等在燃烧机5有效组织燃烧后,其产物主要为CO2、H2O和N2,是理想的气体灭火剂,将烟气作为雾化剂能够进一步提高细水雾灭火效率。
系统工作过程:当火焰检测装置14检测到保护区内有火灾信号后,将信号传递给火灾报警设备1,火灾报警设备1在发出声光等报警警报的同时,将火灾信号传递给控制装置8,控制装置8发出启动泵组6的信号,泵组6启动;同时燃烧机5的鼓风机和引风机2启动,待对加热炉3吹扫10s后,燃烧机5自动点火引燃燃料,泵组启动后,水首先进入滤清器7去除杂质,然后进入泵组,加压后送入换热器4,水在换热器4被加热为高温水,然后经过一系列管线和阀门后进入细水雾化喷嘴13,燃气或燃油通过燃烧机5燃烧后生成烟气,这些烟气通过引风机2燃烧进入细水雾化喷嘴13。
预热水由喷嘴下基座132的进水通道1321进入雾化喷嘴,雾化剂烟气由喷嘴上基座131的侧部开孔进入雾化喷嘴。预热水通过进水通道1321进入喷嘴内芯体134,喷嘴内芯体134中的流动通道逐渐变窄,预热水会高速喷入第一雾化室1332,在高速射流和旋转雾化剂的作用进行一次雾化,一部分雾化剂通过喷嘴外芯体133上开设的小孔,以切向旋流方式进入喷嘴内外芯体之间的缝隙,然后与水在第一雾化室1332内混合;另一部分雾化剂则通过喷嘴外芯体133末端的旋流槽1331,以轴向旋流方式进入第二雾化室1312,与从第一雾化室1332排出的混合物进行再次混合,使雾化液滴得到进一步的细化,预热水和烟气由雾化喷嘴混合雾化后,高速喷向火灾源,由于水蒸气及烟气的窒息作用,将会使火灾源得到迅速扑灭。

Claims (10)

1.一种预热式细水雾灭火系统,其特征在于:包括火灾报警设备(1)、控制装置(8)和灭火系统,所述控制装置(8)用于控制火灾报警设备(1)和灭火系统;
所述灭火系统包括依次通过管路连接的滤清器(7)、泵组(6)、换热器(4)和细水雾化喷嘴(13);所述换热器(4)通过燃烧机(5)进行换热,所述燃烧机(5)通过引风机(2)与细水雾化喷嘴(13)连接;所述换热器(4)与细水雾化喷嘴(13)之间的管路上设置有信号反馈装置(11),所述信号反馈装置(11)通过控制线与控制装置(8)连接;所述细水雾化喷嘴(13)设置在保护区内,所述保护区内设置有火焰检测装置(14),所述火焰检测装置(14)和火灾报警设备(1)连接;
所述细水雾化喷嘴(13)包括喷嘴上基座(131)、喷嘴下基座(132)、喷嘴外芯体(133)和喷嘴内芯体(134);
所述喷嘴上基座(131)固定设置在喷嘴下基座(132)的上方,喷嘴上基座(131)内部设置有依次连通的灭火口(1311)、第二雾化室(1312)和内腔体(1313),所述第二雾化室(1312)为倒锥孔结构,所述喷嘴上基座(131)的侧面设置有与内腔体(1313)连通的进烟通道(1314),所述喷嘴下基座(132)上设有进水通道(1321);
所述喷嘴外芯体(133)为台阶状结构,固定设置在喷嘴上基座(131)和喷嘴下基座(132)内部,所述喷嘴外芯体(133)上端台阶外周面上设置有多个旋流槽(1331),台阶内部设有与第二雾化室(1312)连通的第一雾化室(1332),所述第一雾化室(1332)为锥孔结构,所述喷嘴外芯体(133)侧面设置有与喷嘴上基座进烟通道(1314)连通的多个旋流孔(1333);
所述喷嘴内芯体(134)设置在喷嘴外芯体(133)内部,其下端与喷嘴外芯体(133)固定连接,上端外周面与喷嘴外芯体(133)内周面之间设有间隙,所述喷嘴内芯体(134)内部设有与进水通道(1321)和第一雾化室(1332)连通的过流孔(1341),所述过流孔(1341)沿水流方向通道截面积逐渐缩小,且在出口处设有扩张角。
2.根据权利要求1所述的预热式细水雾灭火系统,其特征在于:所述喷嘴上基座(131)与喷嘴下基座(132)、喷嘴外芯体(133)与喷嘴内芯体(134)、喷嘴下基座(132)与喷嘴外芯体(133)均通过螺纹固定连接。
3.根据权利要求2所述的预热式细水雾灭火系统,其特征在于:所述换热器(4)设置在加热炉(3)内,所述加热炉(3)通过燃烧机(5)对炉内的液体进行加热。
4.根据权利要求1或2或3所述的预热式细水雾灭火系统,其特征在于:所述泵组(6)的出口端设置有安全阀(9)。
5.根据权利要求4所述的预热式细水雾灭火系统,其特征在于:所述换热器(4)与细水雾化喷嘴(13)之间的管路上设置有压力表(10)。
6.根据权利要求5所述的预热式细水雾灭火系统,其特征在于:所述燃烧机(5)的烟气出口管路上设置有温度监测热电偶(15)。
7.根据权利要求6所述的预热式细水雾灭火系统,其特征在于:所述换热器(4)和细水雾化喷嘴(13)之间还设置有电磁阀(12)和手动阀门(16),所述电磁阀(12)与火灾报警设备(1)通过控制线连接。
8.根据权利要求7所述的预热式细水雾灭火系统,其特征在于:所述火灾报警设备(1)上设置有火灾报警按钮(17)、火灾报警控制器(18)和火灾报警装置(19)。
9.一种细水雾化喷嘴,其特征在于:包括喷嘴上基座(131)、喷嘴下基座(132)、喷嘴外芯体(133)和喷嘴内芯体(134);
所述喷嘴上基座(131)固定设置在喷嘴下基座(132)的上方,喷嘴上基座(131)内部设置有依次连通的灭火口(1311)、第二雾化室(1312)和内腔体(1313),所述第二雾化室(1312)为倒锥孔结构,所述喷嘴上基座(131)的侧面设置有与内腔体(1313)连通的进烟通道(1314),所述喷嘴下基座(132)上设有进水通道(1321);
所述喷嘴外芯体(133)为台阶状结构,固定设置在喷嘴上基座(131)和喷嘴下基座(132)内部,所述喷嘴外芯体(133)上端台阶外周面上设置有多个旋流槽(1331),台阶内部设有与第二雾化室(1312)连通的第一雾化室(1332),所述第一雾化室(1332)为锥孔结构,所述喷嘴外芯体(133)侧面设置有与喷嘴上基座(131)进烟通道(1314)连通的多个旋流孔(1333);
所述喷嘴内芯体(134)设置在喷嘴外芯体(133)内部,其下端与喷嘴外芯体(133)固定连接,上端外周面与喷嘴外芯体(133)内周面之间设有间隙,所述喷嘴内芯体(134)内部设有与进水通道(1321)和第一雾化室(1332)连通的过流孔(1341),所述过流孔(1341)沿水流方向通道截面积逐渐缩小,且在出口处设有扩张角。
10.根据权利要求9所述的细水雾化喷嘴,其特征在于:所述喷嘴上基座(131)与喷嘴下基座(132)、喷嘴外芯体(133)与喷嘴内芯体(134)、喷嘴下基座(132)与喷嘴外芯体(133)均通过螺纹固定连接。
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