一种惰性气体发生装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种惰性气体发生装置，包括产气单元、检测单元、冷却单元及控制器，所述产气单元包括惰性气体发生炉以及燃粉自动进料单元，所述检测单元包括O2气体分析仪和O2、CO气体分析仪，所述冷却单元包括至少一组冷却器，所述O2气体分析仪的进气端通过第一风机与被保护密闭空间连通，其出气端与惰性气体发生炉进口连通，所述惰性气体发生炉的出口与冷却器连通，所述冷却器通过第二风机与被保护密闭空间连通，所述O2、CO气体分析仪与冷却器连通，所述燃粉自动进料单元、O2气体分析仪以及O2、CO气体分析仪分别与控制器连接。本实用新型将保护空间内的气体抽出并进行燃烧，然后将生成的惰性气体再冲入被保护密闭空间，从而保证被保护密闭空间的安全。
【专利说明】一种惰性气体发生装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于消防安全【技术领域】，具体涉及一种集主动安全消防防护、灭火于一体的新型惰性气体发生装置。
【背景技术】
[0002]情形一:二氧化碳、IG541、七氟丙烷之类的惰性气体已经作为灭火介质用于灭火中，而一旦用完，必须及时进行补充，使得维保成本及时间成本大；
[0003]情形二:在需要作为主动消防安全防护的场合，如石油储罐、乙醇类物质，因其存在易挥发、蒸发的可燃气体，可采用二氧化碳气体或氮气作用于密闭的储罐内石油或乙醇液体表面，形成一层惰化气体保护层，实现了对密闭空间内石油或乙醇液体介质进行主动安全消防防护。当采用纯氮气进行惰化保护时，因氮气的密度比密闭储罐内的油气与空气的混合气体的平均密度低，随着昼夜温差变化、液体的使用排放，罐内液体表面将不断挥发出易燃气体，随着挥发气体的增多，内部气压不断加大，使得罐内液面上方封闭空间内的挥发气体压力增加，在下层油气与空间混合气体的气压作用下，使得氮气不断通过罐体上方的呼吸阀泄出。结论:采用纯氮气做为大型可燃液体封闭空间的惰化防护介质时，供氮设备开机供氮的工作时间长，以补充不断消耗掉的惰化层内的氮气介质，其运营成本高。
[0004]情形三:二氧化碳气体作为惰化保护介质时，因密度高于油气与空间的平均密度，其惰化气体保护层介于油面与油气之间，其作用有两方面:一是因二氧化碳惰化气体占据了液面上方，即减少了发生液面挥发的空间，液面不具备挥发需要空间条件，大大减少了可燃液体的挥发；二是对惰化保护层上方残存的已挥发出的易燃气体起到与保护保护层下方的液面的隔离作用，并且，随着惰化层二氧化碳气体层的加厚，残存的少量的挥发气体通过罐顶上方的呼吸阀被挤出罐外，大大减少了发生火灾的几率。因此，作为惰化介质的补充频次远少于氮气，是一种比较理想的惰化保护介质。但是，二氧化碳因贮运关系，需要建造很大的液体储罐，一旦罐内的液态二氧化碳用完时需要及时补充，加大了二氧化碳补给的运输成本及时间成本。结论:无论是其建造成本、运输成本及时间成本高，造成其运营成本比较闻。
[0005]情形四:大型布匹、粮仓、存纸库房等可燃固体的储存库，为大型密封空间，适用于二氧化碳气体进行惰化保护。结论:因储运储罐同情形三，当使用液体二氧化碳对大型布匹、粮仓、存纸库房等封闭空间进行惰化保护时，也面临，建造成本、运输成本及时间成本高，造成其运营成本比较高。
实用新型内容
[0006]本实用新型的发明目的在于:针对上述存在的问题，提供了一种能够集防火、灭火于一体、结构简单且使用便捷的惰性气体发生装置。
[0007]本实用新型的技术方案是这样实现的:一种惰性气体发生装置，其特征在于:包括产气单元、检测单元、冷却单元以及控制器，所述产气单元包括惰性气体发生炉以及与惰性气体发生炉内部连通的燃粉自动进料单元，所述检测单元包括02气体分析仪和02、C0气体分析仪，所述冷却单元包括至少一组冷却器，所述02气体分析仪的进气端通过第一风机与被保护密闭空间连通，其出气端通过管道与惰性气体发生炉进口连通，所述惰性气体发生炉的出口通过管道与冷却器连通，所述冷却器通过第二风机与被保护密闭空间连通，所述02、C0气体分析仪通过管道与冷却器连通，所述燃粉自动进料单元、02气体分析仪以及
02、C0气体分析仪分别与控制器连接。
[0008]本实用新型所述的惰性气体发生装置，其在所述第二风机与被保护密闭空间连通的管道上设置有与控制器连接的二位三通电动球阀，所述控制器根据02、C0气体分析仪检测的结果，控制二位三通电动球阀通过管道与被保护密闭空间或惰性气体发生炉连通。
[0009]本实用新型所述的惰性气体发生装置，其所述冷却器通过空压机与储气罐连通，所述o2、co气体分析仪的进、出气端分别通过管道与储气罐连通，所述储气罐通过管道与燃粉自动进料单元连通用于燃粉自动进料单元进料时使用。
[0010]本实用新型所述的惰性气体发生装置，其在所述第一风机与02气体分析仪连通的管道上设置有与控制器连接的气体流量传感器。
[0011]本实用新型所述的惰性气体发生装置，其在所述第一风机与被保护密闭空间连通的管道上设置有与控制器连接的电控风门和真空度传感器。
[0012]本实用新型所述的惰性气体发生装置，其所述冷却单元包括第一级冷却过滤器和第二级冷却过滤器，所述惰性气体发生炉的出口通过管道与第一级冷却过滤器连通，所述第一级冷却过滤器通过管道与第二级冷却过滤器连通，所述第二级冷却过滤器通过第二风机与被保护密闭空间连通。
[0013]本实用新型所述的惰性气体发生装置，其所述第二级冷却过滤器设置有温度传感器，所述惰性气体发生炉内设置有热电偶，所述温度传感器和热电偶分别与控制器连接。
[0014]本实用新型所述的惰性气体发生装置，其在连通所述被保护密闭空间进、出端的管道上分别设置有进、出口端安全阀，所述第一级冷却过滤器通过管道与冷却器安全阀连通。
[0015]本实用新型所述的惰性气体发生装置，其在所述惰性气体发生炉的出口与第一级冷却过滤器连通的管道上设置有单向阀。
[0016]本实用新型所述的惰性气体发生装置，其所述被保护密闭空间的进、出端分别通过进、出口端截止阀与对应的进、出口端安全阀连通。
[0017]本实用新型利用燃粉在可控制的温度条件下与被保护密闭空间中的混合气体或空气中的氧气发生氧化反应，把混合气体或空气中的氧消耗掉、提高二氧化碳的浓度，由于严格控制反应温度，保证在反应过程中，不产生C0，并且不发生co2的还原反应。燃烧反应后的混合气体或空气其含氧率低于助燃的浓度条件，而其中的氮气含量仍保持在78%，即经过惰性气体发生装置产生的气体为:氮气、C02气、02及其他惰性气体，从而保证被保护密闭空间的安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的系统原理图。
[0019]图2、图3和图4是本实用新型的结构示意图。[0020]图中标记:I为被保护密闭空间，2为出口端截止阀，3为出口端安全阀，4为电控风门，5为真空度传感器，6为第一风机，7为气体流量传感器，8为O2气体分析仪，9为02、C0气体分析仪，10为储气罐，11为空压机，12为燃粉自动进料单元，13为控制器，14为惰性气体发生炉，15为热电偶，16为第一级冷却过滤器，17为第二级冷却过滤器，18为温度传感器，19为第二风机，20为二位三通电动球阀，21为冷却器安全阀，22为进口端安全阀，23为进口端截止阀，24为单向阀。
【具体实施方式】
[0021 ] 下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
[0022]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0023]如图1-4所示，一种惰性气体发生装置，包括产气单元、检测单元、冷却单元以及控制器13。
[0024]所述产气单元包括惰性气体发生炉14以及与惰性气体发生炉14内部连通的燃粉自动进料单元12，所述燃粉自动进料单元包括沿惰性气体发生炉圆周方向均布的若干进料头以及空压站、储罐、电磁阀组、电机、上料进料机构、进料管、吹料管等，进料量由电机根据电气控制系统对温度传感器、氧气及一氧化碳气体分析仪的检测反馈的信号，进行自动变速，实现了自适应供量，电磁阀组用于打开或关闭吹料管中的进风，燃粉主要为碳粉和铁粉。
[0025]所述检测单元包括O2气体分析仪8和02、CO气体分析仪9，所述O2气体分析仪8用于对被保护密闭空间至惰性气体发生炉这一段的管道内气体的氧浓度的检测及分析，所述02、C0气体分析仪9用于对经惰性气体发生炉生成的惰性气体的一氧化碳浓度及氧浓度的检测及分析。
[0026]所述冷却单元包括带液位传感器第一级冷却过滤器16和第二级冷却过滤器17，用于对经惰性气体发生炉生成的热的惰性气体的降温处理及过滤处理以及分别用于检测及反馈对应冷却过滤器内液位情况。通过惰性气体发生炉生成的惰性气体热气体经过装置中的水冷却过滤方式，由于水的比热容较大，常温(20摄氏度)下为4.183kJ/(Kg.°C )，所以只需要较小的体积就可以有良好的降温效果，且使得占地面积小。本装置中采用的冷却单元是埋入式的，大大减少了地面空间的占用。
[0027]其中，所述惰性气体发生炉14的出口通过管道与第一级冷却过滤器16连通，所述第一级冷却过滤器16通过管道与第二级冷却过滤器17连通，所述第二级冷却过滤器17通过第二风机19与被保护密闭空间I连通，所述O2气体分析仪8的进气端通过第一风机6与被保护密闭空间I连通，其出气端通过管道与惰性气体发生炉14进口连通，所述第一级冷却过滤器16通过空压机11与储气罐10连通，所述02、CO气体分析仪9的进、出气端分别通过管道与储气罐10连通，所述储气罐10通过管道与燃粉自动进料单元12连通用于燃粉自动进料单元12进料时使用，所述燃粉自动进料单元12、O2气体分析仪8以及02、CO气体分析仪9分别与控制器13连接；在所述第二风机19与被保护密闭空间I连通的管道上设置有与控制器13连接的二位三通电动球阀20，所述控制器13根据02、CO气体分析仪9检测的结果，控制二位三通电动球阀20通过管道与被保护密闭空间1或惰性气体发生炉14连通。在惰性气体发生炉前级及后级分别采用气体浓度检测分析，通过对经惰性气体发生炉前后两种状况气体中氧含量的在线检测、对后级的一氧化碳气体浓度的在线检测，实现了装置自动循环时进行小循环还是采用大循环工作模式的切换。
[0028]其中，在所述第一风机6与02气体分析仪8连通的管道上设置有与控制器13连接的气体流量传感器7，用于对进风量的气体流量检测，将信号反馈到电控风门自动进行调节进气口。本装置中的进风处的第一风机将被保护密闭空间里易燃气体通过管道打入惰性气体发生炉前的管道里时，因被保护密闭空间的气体为易燃的挥发性气体，其在管道中流动时受静电的影响，因此需要对其流速进行控制，采用气体流量传感器对其进行检测反馈，实现了对流速的控制，确保了整个装置及被保护密闭空间的安全。
[0029]在所述第一风机6与被保护密闭空间1连通的管道上设置有与控制器13连接的电控风门4和真空度传感器5，所述电控风门用于对进风量的调节，所述真空度传感器，用于对被保护密闭空间内气体真空度的检测，用于防止因装置的管道阀组因机械或电气故障造成的堵塞。所述第二级冷却过滤器17设置有温度传感器18，所述惰性气体发生炉14内设置有热电偶15，所述温度传感器18和热电偶15分别与控制器13连接，所述热电偶用于惰性气体发生炉的炉温的检测及反馈，所述温度传感器用于对经二级冷却后的气体温度检测与反馈。在连通所述被保护密闭空间1进、出端的管道上分别设置有进、出口端安全阀22、3，所述第一级冷却过滤器16通过管道与冷却器安全阀21连通，三个安全阀分别用于保护装置进、出口端处及第一级冷却过滤器的封闭空间内的气体压力的泄压保护。在所述惰性气体发生炉14的出口与第一级冷却过滤器16连通的管道上设置有单向阀24 ;所述被保护密闭空间1的进、出端分别通过进、出口端截止阀23、2与对应的进、出口端安全阀22、3连通。
[0030]本装置与被保护密闭空间形成了一个封闭的内环形通道，实现了对保护空间易燃气体的含氧量的降低控制，被保护空间里的易燃气体因被抽入惰性气体发生炉内进行燃烧而减少，整个被保护对象的封闭空间被装置生成的惰性气体不断充斥，甚至占满，使得整个保护空间不再具备燃烧的条件，从而避免了被保护空间内易燃物体燃烧或因雷击、静电等造成的火灾。其中，采用燃粉自动进料单元，通过电机自动调速，自动控制燃粉的进料量与惰性气体发生炉进风处气体中的氧气含量的不断变化，从而实现燃粉的自适应调节，以满足燃粉与氧气在一定温度下进行的完全燃烧化学反应，本实用新型装置将经惰性气体发生炉生成的二氧化碳气体作为惰性气体经装置冷却过滤处理后打入到被保护空间起到惰化保护作用，此外，通过本装置还能生成的惰性气体直接用于灭火或贮存起来。而且，采用对惰性气体发生炉的炉温检测及反馈，实现了燃粉与氧气的完全燃烧在其规定的温度区间，避免了因温度过低产生的不完全燃烧、或温度过高产生的还原反应，而这两种情形均会产生一氧化碳可燃气体。
[0031]本实用新型的工作原理:
[0032]第一风机将被保护密闭空间的气体抽出，经气体流量传感器和02气体分析仪进入惰性气体发生炉。气体流量传感器和02气体分析仪将所测数据输入控制器；经过惰性气体发生炉的气体和自动进料器输入的燃料混合反应后，经单向阀进入第一级冷却过滤器后，再进入第二级冷却过滤器，经过第一级冷却过滤器的惰性气体经空压机，打入储气罐，供燃粉自动进料单元进料时使用，同时02、CO气体分析仪检测反应后的氧气含量和一氧化碳含量并输入控制器，控制器根据o2、co气体分析仪检测的结果，控制二位三通电动球阀进行相应的切换。
[0033]当02、CO气体分析仪检测出的数据高于设定值时，二位三通电动球阀将反应后的惰性气体重新打回惰性气体发生炉，进行二次反应；当o2、co气体分析仪检测出的数据低于设定值时，二位三通电动球阀将冷却过滤后的惰性气体经第二风机打回被保护密闭空间。
[0034]其中，日常监测被保护密闭空间的含氧率工况时，只需开动O2气体分析仪和02、C0气体分析仪以及第一、二风机即可。此时，两个气体分析仪检测出的氧气含量应该相等且低于设定的上限值，在该工况中，惰性气体发生炉不工作只是一个气体通道。
[0035]在第二级冷却过滤器上面设有温度传感器，测量惰性气体温度，当温度超过规定值时，控制器会停机；在惰性气体发生炉内装有热电偶，控制反应炉温，保证反应炉的正常工作；在被保护密闭空间管路的前后级冷却器上面装有安全阀，保证整个系统在出现工作异常时，可安全运行。控制器界面有工作状况显示界面和工作状况自动报警及信息传输系统，随时将系统工作状况报知工作人员。
[0036]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种惰性气体发生装置，其特征在于:包括产气单元、检测单元、冷却单元以及控制器(13)，所述产气单元包括惰性气体发生炉(14)以及与惰性气体发生炉(14)内部连通的燃粉自动进料单元(12)，所述检测单元包括02气体分析仪(8)和02、C0气体分析仪(9)，所述冷却单元包括至少一组冷却器，所述02气体分析仪(8)的进气端通过第一风机(6)与被保护密闭空间(1)连通，其出气端通过管道与惰性气体发生炉(14)进口连通，所述惰性气体发生炉(14)的出口通过管道与冷却器连通，所述冷却器通过第二风机(19)与被保护密闭空间(1)连通，所述02、C0气体分析仪(9)通过管道与冷却器连通，所述燃粉自动进料单元(12)、02气体分析仪(8)以及02、C0气体分析仪(9)分别与控制器(13)连接。
2.根据权利要求1所述的惰性气体发生装置，其特征在于:在所述第二风机(19)与被保护密闭空间(1)连通的管道上设置有与控制器(13)连接的二位三通电动球阀(20)，所述控制器(13)根据02、C0气体分析仪(9)检测的结果，控制二位三通电动球阀(20)通过管道与被保护密闭空间(1)或惰性气体发生炉(14)连通。
3.根据权利要求2所述的惰性气体发生装置，其特征在于:所述冷却器通过空压机(11)与储气罐(10)连通，所述02、CO气体分析仪(9)的进、出气端分别通过管道与储气罐(10 )连通，所述储气罐(10 )通过管道与燃粉自动进料单元(12 )连通用于燃粉自动进料单元(12)进料时使用。
4.根据权利要求3所述的惰性气体发生装置，其特征在于:在所述第一风机(6)与02气体分析仪(8)连通的管道上设置有与控制器(13)连接的气体流量传感器(7)。
5.根据权利要求4所述的惰性气体发生装置，其特征在于:在所述第一风机(6)与被保护密闭空间(1)连通的管道上设置有与控制器(13)连接的电控风门(4)和真空度传感器(5)。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的惰性气体发生装置，其特征在于:所述冷却单元包括第一级冷却过滤器(16)和第二级冷却过滤器(17)，所述惰性气体发生炉(14)的出口通过管道与第一级冷却过滤器(16)连通，所述第一级冷却过滤器(16)通过管道与第二级冷却过滤器(17)连通，所述第二级冷却过滤器(17)通过第二风机(19)与被保护密闭空间(1)连通。
7.根据权利要求6所述的惰性气体发生装置，其特征在于:所述第二级冷却过滤器(17)设置有温度传感器(18)，所述惰性气体发生炉(14)内设置有热电偶(15)，所述温度传感器(18)和热电偶(15)分别与控制器(13)连接。
8.根据权利要求7所述的惰性气体发生装置，其特征在于:在连通所述被保护密闭空间(1)进、出端的管道上分别设置有进、出口端安全阀(22、3)，所述第一级冷却过滤器(16)通过管道与冷却器安全阀(21)连通。
9.根据权利要求8所述的惰性气体发生装置，其特征在于:在所述惰性气体发生炉(14)的出口与第一级冷却过滤器(16)连通的管道上设置有单向阀(24)。
10.根据权利要求8所述的惰性气体发生装置，其特征在于:所述被保护密闭空间(1)的进、出端分别通过进、出口端截止阀(23、2)与对应的进、出口端安全阀(22、3)连通。
【文档编号】C01B23/00GK203545682SQ201320716121
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】汪映标, 张宗勤, 孟石如, 张宁甲 申请人:四川威特龙消防设备有限公司