EP1066857A1 - Stickstoff-Löschanlage mit einem Bevorratungsbehälter - Google Patents

Stickstoff-Löschanlage mit einem Bevorratungsbehälter Download PDF

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EP1066857A1
EP1066857A1 EP99113003A EP99113003A EP1066857A1 EP 1066857 A1 EP1066857 A1 EP 1066857A1 EP 99113003 A EP99113003 A EP 99113003A EP 99113003 A EP99113003 A EP 99113003A EP 1066857 A1 EP1066857 A1 EP 1066857A1
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EP
European Patent Office
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nitrogen
extinguishing system
storage
storage container
extinguishing
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Withdrawn
Application number
EP99113003A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bruno Dr. Covelli
Markus Dr. Müller
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens Building Technologies AG
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • A62C99/0009—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames
    • A62C99/0018—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames using gases or vapours that do not support combustion, e.g. steam, carbon dioxide

Definitions

  • the present invention relates to a nitrogen extinguishing system with a storage container for nitrogen with a tank valve and a piping system connected to the latter for supplying the nitrogen to the corresponding extinguishing nozzles.
  • the invention is now to provide a nitrogen extinguishing system, the storage container From a useful volume of 1,000 l upwards, there are major advantages in price compared to gas cylinders offers.
  • This object is achieved in that the storage container for Liquid gas storage of nitrogen is formed in a saturated state, and that storage occurs near the critical point of nitrogen.
  • a first preferred embodiment of the extinguishing system according to the invention is characterized in that that storage at a temperature a few degrees below the critical Point.
  • the critical temperature is -147 ° C and the critical pressure is 34 bar.
  • the tank pressure must be so high that the supply pressure is sufficient Presses the extinguishing gas out of the nozzles quickly enough. The rule is observed that the Nozzle pressure is not less than 10 bar.
  • a reservoir pressure of 20 to 30 bar is desired. If you have the supply pressure with 30 bar, then the saturation temperature is -150 ° C, which is a sufficiently high one Distance from the critical temperature of -147 ° C can be maintained.
  • a third preferred embodiment of the extinguishing system according to the invention is thereby characterized in that the storage container by a metal tank with a cold insulation is formed, and that this is a refrigeration unit to compensate for the loss of cold to the environment having.
  • a fourth preferred embodiment of the extinguishing system according to the invention is characterized in that that the cold insulation is formed by vacuum insulation.
  • a further preferred embodiment of the extinguishing system according to the invention is thereby characterized that the refrigeration unit on the principle of direct evaporation of a liquid gas based, which is stored at normal pressure and a temperature below -150 ° C. is.
  • the liquid gas intended for evaporation is preferably nitrogen or Air formed.
  • the evaporator output is preferably controlled by means of a pressure measurement in the tank.
  • the storage container 1 shown consists of a tank 2 and one of these outside surrounding cold insulation 3, which is preferably formed by vacuum insulation is.
  • the tank 2 contains a nozzle 4 with a main valve arranged outside the tank 2 5, which is connected to a piping system 6 and with one in the tank 2 protruding dip tube 7.
  • a filler neck 8 is provided on the tank 2.
  • the tank 2 exists made of a suitable material, for example steel.
  • the storage container 1 is used for storing liquid gas in a saturated state.
  • This variant of gas storage is used because the standard gas bottles used today can only be used for relatively small extinguishing systems due to the high price and space requirement and the high installation costs, so that larger objects, such as warehouses with more than 5000 m 3, can be used , flooding with nitrogen is practically out of the question.
  • Liquid gas storage in the saturated state is known in low-pressure CO 2 extinguishing systems in which CO 2 is stored in the saturated state at 20 bar and -20 ° C. This technology has proven itself for years and has great price advantages compared to gas cylinders from around 1,000 kg.
  • the critical pressure of nitrogen is 34 bar and the critical temperature is -147 ° C.
  • the Nitrogen must be stored in the storage container 1 under such a high pressure that the Supply pressure the extinguishing gas quickly enough from the nozzles to flood the concerned Room. The rule applies that the nozzle pressure should not be less than 10 bar. Around To be able to install the smallest possible line diameter, a supply pressure between 20 and 30 bar aimed.
  • a supply pressure is preferred of 30 bar, which corresponds to a saturation temperature of -150 ° C, which is sufficient large distance from the critical temperature of -147 ° C can be maintained.
  • the tank 2 is a steel structure with a design temperature of -200 ° C, the thickness the insulation layer 3 is about 10 to 20 cm.
  • the valve 5, for example a ball valve corresponds to the type used for high pressure tanks.
  • the tank 2 is through the insulation layer 3 only incompletely protected against loss of cold to the environment, so that a Refrigeration unit 9 with an evaporator 10 arranged in the tank 10 to compensate for this loss of cold must be used.
  • a suitable refrigeration unit is that of the U.S. company Ferrofluidics offered system PFC 550, which is used in the production of anhydrous gases (Cold trap) is used.
  • a preferred method for compensating for the loss of cold is that the tank 2 with liquid nitrogen with an additional, separately stored liquid gas via direct evaporation is stored. Nitrogen or is also available as an additional liquid gas Air.
  • the additional liquid gas provided for cooling is at normal pressure and one Temperature from -190 ° to -210 ° C stored and in a cooling coil in tank 2 with the liquid Nitrogen evaporates. Since the liquid gas intended for evaporation at normal pressure The pressure-free container required for storage can be stored cheaply on the market be bought.
  • the regulation of the evaporator power can be done via the pressure measurement provided in the Tank 2 take place, the outflow of the liquid gas intended for cooling from the pressure-free container via a temperature-resistant control valve according to the desired evaporator or cooling capacity is controlled.

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Abstract

Die Löschanlage enthält einen Stickstoff-Bevorratungsbehälter (1) mit einem Behälterventil (5) und einem an das letztere angeschlossenen Rohrleitungssystem (6) für die Zuführung des Stickstoffs zu entsprechenden Löschdüsen. Der Bevorratungsbehälter (1) ist zur Flüssiggaslagerung des Stickstoffs in gesättigtem Zustand ausgebildet und die Lagerung erfolgt einige Grad unterhalb des kritischen Punkts, vorzugsweise bei einem Druck im Bereich zwischen 25 und 33 bar und der entsprechenden Sättigungstemperatur. Der Bevorratungsbehälter (1) ist durch einen Metalltank (2) gebildet, welcher eine Kälteisolation (3) und ein Kälteaggregat (9, 10) zum Ausgleich des Kälteverlusts an die Umgebung aufweist. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stickstoff-Löschanlage mit einem Bevorratungsbehälter für Stickstoff mit einem Behälterventil und einem an das letztere angeschlossenen Rohrleitungssystem für die Zuführung des Stickstoffs zu entsprechenden Löschdüsen.
Bei Stickstoff-Löschanlagen werden so wie bei Inertgas-Löschanlagen allgemein zur Bevorratung des Löschmittels Norm-Gasflaschen eingesetzt, was bei grösseren Anlagen kostenmässig stark zu Buche schlägt. Bei Untersuchungen, ab welcher Anlagengrösse bei Stickstofflöschanlagen Hochdruckbehälter bei 200 bar und mit rund 1'000 l Inhalt den Norm-Gasflaschen preislich überlegen sind, hat sich gezeigt, dass solche Spezialbehälter nur bei sehr grossen Anlagen aufgrund des kleineren Platzbedarfs für die Bevorratung kostenmässig überlegen wären.
Durch die Erfindung soll nun eine Stickstoff-Löschanlage angegeben werden, deren Bevorratungsbehälter ab einem Nutzvolumen von 1'000 l gegenüber Gasflaschen preislich grosse Vorteile bietet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Bevorratungsbehälter zur Flüssiggaslagerung des Stickstoffs in gesättigtem Zustand ausgebildet ist, und dass die Lagerung in der Nähe des kritischen Punkts des Stickstoffs erfolgt.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Löschanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung bei einer Temperatur einige Grad unterhalb des kritischen Punkts erfolgt.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Löschanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung des Stickstoffs bei einem Druck im Bereich zwischen 25 und 33 bar, vorzugsweise bei 30 bar, und der entsprechenden Sättigungstemperatur erfolgt.
Bei Stickstoff beträgt die kritische Temperatur -147°C und der kritische Druck liegt bei 34 bar. Bei einer Gaslöschanlage muss der Behälterdruck so hoch sein, dass der Vorratsdruck das Löschgas genügend schnell aus den Düsen presst. Dabei wird die Regel eingehalten, dass der Düsendruck nicht kleiner als 10 bar ist. Um möglichst kleine Leitungsdurchmesser installieren zu können, wird ein Vorratsdruck von 20 bis 30 bar gewünscht. Wenn man den Vorratsdruck mit 30 bar festlegt, dann beträgt die Sättigungstemperatur -150° C, womit ein genügend grosser Abstand von der kritischen Temperatur von -147° C eingehalten werden kann.
Eine dritte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Löschanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass der Bevorratungsbehälter durch einen Metalltank mit einer Kälteisolation gebildet ist, und dass dieser ein Kälteaggregat zum Ausgleich des Kälteverlusts an die Umgebung aufweist.
Eine vierte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Löschanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kälteisolation durch eine Vakuumisolation gebildet ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Löschanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kälteaggregat auf dem Prinzip der Direktverdampfung eines Flüssiggases beruht, welches bei Normaldruck und einer Temperatur unterhalb von -150°C gelagert ist. Das zur Verdampfung vorgesehene Flüssiggas ist vorzugsweise durch Stickstoff oder durch Luft gebildet.
Die Regelung der Verdampferleistung erfolgt vorzugsweise über eine Druckmessung im Tank.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der einzigen Zeichnung dargestellten Ausführungsbespiels näher erläutert; die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung des Bevorratungsbehälters einer erfindungsgemässen Löschanlage.
Der dargestellte Bevorratungsbehälter 1 besteht aus einem Tank 2 und aus einer diesen aussen umgebenden Kälteisolation 3, welche vorzugsweise durch eine Vakuumisolation gebildet ist. Der Tank 2 enthält einen Stutzen 4 mit einem ausserhalb des Tanks 2 angeordneten Hauptventil 5, welches mit einem Rohrleitungssystem 6 verbunden ist, und mit einem in den Tank 2 ragenden Tauchrohr 7. Ausserdem ist am Tank 2 ein Füllstutzen 8 vorgesehen. Der Tank 2 besteht aus einem geeigneten Material, beispielsweise Stahl.
Der Bevorratungsbehälter 1 dient zur Flüssiggaslagerung von Stickstoff in gesättigtem Zustand. Diese Variante der Gasbevorratung wird deswegen angewendet, weil die heute verwendeten Norm-Gasflaschen wegen des hohen Preises und Platzbedarfs und der hohen Installationskosten nur für relativ kleiner Löschanlagen verwendet werden können, so dass bei grösseren Objekten, wie beispielsweise Lagerhallen von mehr als 5000 m3 Rauminhalt, eine Flutung mit Stickstoff praktisch nicht in Frage kommt. Flüssiggas-Lagerung im gesättigten Zustand ist bei Niederdruck-CO2-Löschanlagen bekannt, bei denen CO2 im gesättigten Zustand bei 20 bar und -20°C gelagert wird. Diese Technologie hat sich seit Jahren bewährt und hat ab rund 1'000 kg Einsatzmenge gegenüber den Gasflaschen preislich grosse Vorteile.
Der kritische Druck von Stickstoff beträgt 34 bar und die kritische Temperatur -147°C. Der Stickstoff muss im Bevorratungsbehälter 1 unter einem so hohen Druck gelagert sein, dass der Vorratsdruck das Löschgas genügend schnell aus den Düsen zur Flutung des betreffenden Raumes presst. Dabei gilt die Regel, dass der Düsendruck nicht kleiner als 10 bar sein soll. Um möglichst kleiner Leitungsdurchmesser installieren zu können, wird ein Vorratsdruck zwischen 20 und 30 bar angestrebt.
Bei der Flüssiggaslagerung von Stickstoff im gesättigten Zustand ist zu beachten, dass Stickstoff zweiphasig aus dem Bevorratungsbehälter 1 austritt. Vorzugsweise wird ein Vorratsdruck von 30 bar gewählt, dem eine Sättigungstemperatur von -150°C entspricht, womit ein genügend grosser Abstand von der kritischen Temperatur von -147°C eingehalten werden kann.
Bei einer Flüssiggas-Stickstoff-Anlage ist wesentlich, dass sich im Rohrleitungssystem 6 eine Zweiphasenströmung ausbildet, und dass das Gas-Flüssigkeitsgemisch, das aus den Löschdüsen strömt, im Schutzbereich genügend schnell verdampft. Denn die unmittelbare Vermischung des Löschgases mit der Raumluft ist eine zwingende Voraussetzung für die Gaslöschung. Und diese schnelle Homogenisierung kann nur erfolgen, wenn der Flüssigkeitsstrahl aus den Düsen vollständig verdampft.
Praktische Versuche haben gezeigt, dass die beiden genannten Ziele, Zweiphasenströmung im Rohrleitungssystem 6 und schnelle Verdampfung des Flüssigkeitsstrahls aus den Löschdüsen, bei Löschung mit flüssigem Stickstoff bei 30 bar und -150°C erreicht werden.
Der Tank 2 ist eine Stahlkonstruktion mit einer Auslegungstemperatur von -200°C, die Dicke der Isolationsschicht 3 beträgt etwa 10 bis 20 cm. Das Ventil 5, das beispielsweise ein Kugelventil ist, entspricht dem bei Hochdrucktanks verwendeten Typ. Der Tank 2 ist durch die Isolationsschicht 3 nur unvollständig gegen Kälteverlust an die Umgebung geschützt, so dass ein Kälteaggregat 9 mit einem im Tank 10 angeordneten Verdampfer 10 zum Ausgleich dieses Kälteverlusts eingesetzt werden muss. Ein geeignetes Kälteaggregat ist das von der U.S. Firma Ferrofluidics angebotene System PFC 550, das bei der Erzeugung von wasserfreien Gasen (Kältefalle) eingesetzt wird.
Eine bevorzugte Methode für den Ausgleich des Kälteverlusts besteht darin, dass der Tank 2 mit flüssigem Stickstoff mit einem zusätzlichen, separat gelagerten Flüssiggas über Direktverdampfung gelagert wird. Als zusätzliches Flüssiggas bietet sich ebenfalls Stickstoff oder auch Luft an. Das zur Kühlung vorgesehene zusätzliche Flüssiggas wird bei Normaldruck und einer Temperatur von -190° bis -210°C gelagert und in einer Kühlschlange im Tank 2 mit dem flüssigen Stickstoff verdampft. Da das zur Verdampfung vorgesehene Flüssiggas bei Normaldruck gelagert wird, kann der für die Lagerung erforderliche druckfreie Behälter billig auf dem Markt eingekauft werden.
Die Regelung der Verdampferleistung kann über die ohnehin vorgesehene Druckmessung im Tank 2 erfolgen, wobei der Ausfluss des zur Kühlung vorgesehenen Flüssiggases aus dem druckfreien Behälter über ein temperaturfestes Regelventil entsprechend der gewünschten Verdampfer- oder Kühlleistung gesteuert wird.
Praktische Versuche und Abschätzungen haben ergeben, dass mit einer Stickstoff-Löschanlage der beschriebenen Art grosse bis sehr grosse Räume, wie beispielsweise Lagerhallenkomplexe, Tunnels und dergleichen mit Stickstoff geflutet werden können, wobei die Kosteneinsparung gegenüber einer Anlage mit Norm-Gasflaschen etwa 30% beträgt. Bei grossen Objekten kann mit der beschriebenen Stickstoff-Löschanlage in heute unbekannten Dimensionen gelöscht werden, wobei aber keine Sprinkler verwendet, sondern die Räume geflutet werden.

Claims (9)

  1. Stickstoff-Löschanlage mit einem Bevorratungsbehälter (1) für Stickstoff mit einem Behälterventil (5) und mit einem an das letztere angeschlossenen Rohrleitungssystem (6) für die Zuführung des Stickstoffs zu entsprechenden Löschdüsen, dadurch gekennzeichnet, dass der Bevorratungsbehälter (1) zur Flüssiggaslagerung des Stickstoffs in gesättigtem Zustand ausgebildet ist, und dass die Lagerung in der Nähe des kritischen Punkts des Stickstoffs erfolgt.
  2. Löschanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung bei einer Temperatur einige Grad unterhalb des kritischen Punkts erfolgt.
  3. Löschanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung des Stickstoffs bei einem Druck im Bereich zwischen 25 und 33 bar, vorzugsweise bei 30 bar, und der entsprechenden Sättigungstemperatur erfolgt.
  4. Löschanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bevorratungsbehälter (1) durch einen Metalltank (2) mit einer Kälteisolation (3) gebildet ist, und dass dieser ein Kälteaggregat (9, 10) zum Ausgleich des Kälteverlusts an die Umgebung aufweist.
  5. Löschanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kälteisolation (3) durch eine Vakuumisolation gebildet ist.
  6. Löschanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Behälterventil (5) aussen am Bevorratungsbehälter (1) angeordnet ist.
  7. Löschanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kälteaggregat (9, 10) auf dem Prinzip der Direktverdampfung eines Flüssiggases beruht, welches bei Normaldruck und einer Temperatur unterhalb von -150°C gelagert ist.
  8. Löschanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Verdampfung vorgesehene Flüssiggas durch Stickstoff oder durch Luft gebildet ist.
  9. Löschanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Verdampferleistung über eine Druckmessung im Tank (2) erfolgt.
EP99113003A 1999-07-06 1999-07-06 Stickstoff-Löschanlage mit einem Bevorratungsbehälter Withdrawn EP1066857A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107726039A (zh) * 2017-10-20 2018-02-23 广东锐捷安全技术股份有限公司 一种用于液态气体低温储存的容器组

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