专利名称：油池火灾的灭火方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对石油等物质引起的油池火灾进行灭火的方法，更具体来讲，本发明涉及一种用于有效扑灭油池火灾的方法，该方法通过如下的操作来进行从燃烧表面的侧部向火焰的中心轴线(连接火焰底部中心与火焰顶点的直线)喷射水雾、从而实质上无间隙地包围着火焰的底部，和/或从燃烧表面的上方向火焰的中心轴线向下喷射水雾。
背景技术：
一般情况下，对于油池火灾的灭火方法，人们已采用了如下的灭火设施利用借助二氧化碳的局部灭火方法的设施；采用泡沫灭火方法的设施或采用水雾化方法的设施。在这样的设施中，在存在火灾隐患的油容器(淬火容器或其它容器)上方为灭火水设置了管道系统，并使指向下方的喷嘴以预定的间距连接到管道系统上，从而，通过从喷嘴向火源向下喷射二氧化碳、泡沫、或雾化水来扑灭火灾。
但是，这些方法会造成如下的问题二氧化碳会带来窒息的危险，且泡沫灭火方法存在污染环境的趋势，而且，由于水雾化方法只是将雾化水从火焰上方向下喷射，所以，雾化水会被火焰升高，而无法到达火焰的底部；因此，不仅难于扑灭火灾，而且会向上吹冲周围的空气，导致必须要使用大量的水来进行灭火。
为了解决这些问题，人们已经提出了这样的方法在该方法中，通过允许水雾随着油池火灾的火焰底部处产生的空气气流到达火焰的内部来将火扑灭(参见第2005-323794号日本专利公开文件)。
按照这种方法，由于能使水雾到达火焰的内部，所以，利用水雾与火焰接触时产生的水蒸气，能获得冷却、并降低氧气浓度的效果；但是，由于氧气随着空气流进入到火焰底部中，所以这种方法仍然具有进行改进的余地。
发明内容
本发明致力于利用常规的技术来解决上述的问题，且本发明的目的是提供一种方法，利用本方法，能在油池火灾的情况下有效地执行使用水雾的灭火过程。
为实现上述目的，本发明的发明人已经努力地进行了研究，并发现从上方环周部位向火焰的中心轴线喷射水雾，通过利用由此水雾形成的下降流，不仅能实现水雾的冷却效果，而且，通过产生水蒸气并使火焰内部的压力升高，可有效地实现了阻止空气流入的效果，从而能在短时间内扑灭油池火灾，发明人还发现通过利用水雾墙包围着火焰底部，除了由水雾相变所引起的效果之外，通过该改变空气流动的路线，还实现了闷熄的效果，从而可以在短时间内扑灭油池火灾。
在试验了上述的方法之后，本发明的发明人已经发现在只采用水雾下降流的情况下，尽管由于水雾被引导成包围着火焰的底部(甚至在存在超出高度[freeboard]的情况下)而易于执行灭火过程，但可能出现这样的问题在下降流到达燃烧表面时，由于火焰内部增高的压力，火焰会向横向扩展；而且，发明人还发现在只采用侧向水雾流的情况下，出现了另一个问题在进行灭火时，尽管不会发生火焰的横向扩展，但当设置有超出高度时，水雾难于被引导着包围火焰的底部，使得火焰不能被完全地扑灭，从而在边缘部分残留有一些火焰。
基于上述的发现，本发明的发明人已作了广泛的研究，并发现尽管水雾的下降流和侧向流会带来这些问题，但通过将两种类型的流动组合使用，就可用相互的优点克服相互的缺点，从而完成了本发明。
换言之，本发明的第一方面与采用水雾的油池火灾灭火方法有关，其具有这样的设置从位于燃烧表面上方的多个位置，在火焰底部的上方向火焰的中心轴线喷射水雾，由此来产生出水雾的下降流，且该下降流在火焰的内部形成蒸汽，使得该蒸汽增加了火焰的内部压力，以抑制氧气流向火焰的底部，进而扑灭了火灾。
在本发明第一方面的优选实施方法中，能喷射水雾的喷嘴被布置在多个位置上，这些位置沿着一个圆形的周长等间距分布，该圆形在燃烧表面上方的水平面内环绕着火焰的中心轴线，且水雾不是被喷嘴直接喷向燃烧表面和火焰底部，而是被喷向相同的火焰中心轴线上位于所述水平面下方的任何位置处，从而使得其环周上设置了喷嘴的圆形的面积小于燃烧区域，且喷射出的水雾的平均颗粒尺寸被设定在50μm到500μm的范围内。
另外，本发明的第二方面与采用水雾的油池火灾灭火方法有关，其具有这样的设置利用喷嘴，将水雾喷射成实质上无间隙地包围着油池火灾的火焰底部，喷嘴并不直接指向燃烧表面和火焰底部，而是指向火焰中心轴线上的任何位置，从而，利用水雾产生的水蒸气阻止了火焰底部的氧气供应，由此扑灭了火灾。
在本发明第二方面的优选方法中，水雾的喷射方向被设计成实质上与火焰的流动方向平行，且要被喷射出的水雾的流速被设定为足以防止空气流进入到火焰底部中的速度，而且，要被喷射出的水雾的平均颗粒尺寸被设定在10μm到200μm的范围内。
另外，本发明的第三方面与采用水雾的油池火灾灭火方法有关，其具有这样的设置从位于燃烧表面侧部的多个位置，对水雾进行喷射以便于实质上无间隙地包围着油池火灾的火焰底部，且水雾并不直接指向燃烧表面和火焰底部，而是指向火焰中心轴线上的任何位置，同时，从位于燃烧表面上方的多个位置，向火焰底部上方的火焰中心轴线喷射水雾，从而扑灭了火灾。
在本发明第三方面的优选方法中，在执行从燃烧表面的上方喷射水雾的过程之前，执行从燃烧表面的侧部喷射水雾的过程。另外，在本发明第三方面的优选方法中，能喷射水雾的喷嘴被连接到多个等间距的位置上，从而在燃烧表面的环周包围着该燃烧表面，并利用这些并不直接指向燃烧表面和火焰底部、而是指向火焰中心轴线上位于燃烧表面上方的任何位置的喷嘴来喷射水雾。另外，在本发明第三方面的优选实施方式中，能喷射水雾的喷嘴被等间距地布置到一个圆形上的多个部分上，该圆形位于燃烧表面上方的水平面上，并环绕着火焰的中心轴线，并利用这些并不直接指向燃烧表面和火焰底部、而是指向火焰中心轴线上位于水平面下方的任何位置的喷嘴来喷射水雾。
在本发明第一方面的方法中，通过从位于燃烧表面上方的多个位置向火焰中心轴线喷射水雾，可产生水雾的下降流，从而扑灭火灾；因而，除了由水雾获得了冷却效果和稀释氧气浓度的效果之外，还利用火焰内部的压力升高有效地实现了限制氧气流入的效果，结果就实现了如下目的利用少量的水，就能快速地扑灭火灾。另外，在本发明第二方面的方法中，利用水雾无间隙地包围着火焰的底部，由此减小了火焰底部的氧气供应量，因而，除了从水雾的液-气相变获得了冷却效果和稀释氧气浓度的效果之外，还通过阻止氧气供应而施加了闷熄的效果，因而，可用少量水快速地扑灭火灾。另外，在本发明第三方面的方法中，通过从燃烧表面的侧部向火焰的中心轴线喷射水雾，从而包围着火焰的底部，同时，通过从燃烧表面的上方向火焰的中心轴线向下喷射水雾，能有效地阻止火焰底部的氧气供应，从而，除了从水雾的液-气相变获得了冷却效果和稀释氧气浓度的效果之外，还由于火焰内部的压力增加而限制了氧气的流入，从而可用少量水快速地扑灭火灾。另外，如本发明第三方面中所述的那样，通过采用两种操作的组合，可克服上述那些问题，其中，如果从燃烧表面的侧部和从燃烧表面的上方分别执行水雾喷射操作，就能产生这些问题。
图1中的示意图表示了根据示例1的灭火方法；图2(a)和图2(b)中的示意图表示了根据示例2的灭火方法，其中，图2(a)是平面图，图2(b)是正视图；以及图3(a)和图3(b)中的示意图表示了根据示例3的本发明的灭火方法，其中，图3(a)是平面图，图3(b)是正视图。
具体实施例方式
在本发明方法中，借助于如下的操作，能用少量的水快速地完成灭火过程(i)利用喷嘴将水雾喷射使其包围着火焰的底部，其中的喷嘴并不直接指向燃烧表面和火焰的底部，而是从位于燃烧表面侧部的多个位置指向燃烧表面上方的火焰中心轴线；或者(ii)从位于燃烧表面上方的多个位置将水雾向位于火焰底部上方的火焰中心轴线喷射；或者是这两种操作的组合操作。
在(i)操作中，通过实质上无间隙地包围着火焰的底部，从燃烧表面的侧部喷射水雾，从而阻断了火焰底部的氧气供应，减小了燃烧所需的氧气供应量，以造成闷熄，由此将火焰扑灭。在这种方法中，如果存在这样的问题在存在超出高度的情况下，水雾难于被引导到火焰底部的周围，从而带来了火焰趋于维持在边缘部分的结果，则通过组合地执行(ii)喷射操作—即从燃烧表面的上方喷射水雾可防止这一问题。
对于从燃烧表面的侧部向火焰中心轴线喷射水雾的方法而言，产生水雾的喷嘴例如被等间隔地安装在环绕着燃烧面的多个位置上，从而包围着燃烧表面，并喷射出水雾，且喷嘴并不直接指向燃烧表面和火焰底部，而是指向火焰中心轴线的任何位置，由此形成了锥形的水雾墙，其中的燃烧面例如是具有发生油池火灾风险的油容器。
对于在从燃烧表面侧部喷射水雾情况下的喷射方向，优选地是，将这些喷射方向设定成实质上平行于火焰的流动方向，并使它们具有与火焰流动方向相同的方向，以允许水雾阻断燃烧时从火焰底部流向火焰中心部分的空气流。另外，优选地是，将水雾的喷射流速设定为这样的速度其足以阻止空气流进入火焰底部中，事实上，优选地是，该速度被设定在0.1m/s到10m/s的范围内，更为优选地是在0.3m/s到6m/s的范围内。
在(ii)操作的情况下，水雾被从燃烧表面的上方进行喷射，将水雾从位于燃烧表面上方的多个位置向火焰底部上方的火焰中心轴线喷射，这些水雾被设置成相互碰撞以在火焰中下降，然后与火焰碰撞，从而利用火焰的热能形成水蒸气；因而，蒸气的体积将膨胀成大于水雾体积的1000倍。结果就是，火焰内部的压力升高，周围环境中氧气的浓度被降低，同时，流向火焰底部的流入氧气将受到限制，从而将火扑灭。另外，由于在燃烧表面上发生了水雾从液体变为气体的相变，从而使得火焰与燃烧表面分离开，由此丧失了燃烧连锁反应所需的点火能量，进而将火焰扑灭。按照这种方法，在存在如下问题的情况下，可通过组合地执行(i)的喷射操作来阻止下述问题，其中的问题是在水雾的下降流到达燃烧表面时，由于火焰内部压力升高，会出现火焰横向扩张的现象，在(i)操作中，从燃烧表面的侧部喷射水雾。在此情况下，由于水雾的下降流在到达燃烧表面时会造成火焰的横向扩张，所以，优选地是，在下降流到达之前，执行从燃烧表面的侧部喷射水雾的操作。
对于从燃烧表面的上方向火焰中心轴线喷射水雾的方法而言，能喷射水雾的喷嘴例如被等距地安装在一个圆形上的多个位置上，该圆形位于燃烧表面上方的水平面内，并环绕着火焰的中心轴线，从而可执行对应的操作。在此情况下，各个喷嘴将水雾喷射向水平面下方、火焰中心轴线上的任何位置；但是，为了防止火焰周围的空气向上冲，优选地是，喷嘴并不直接指向燃烧表面和火焰的底部。来自于上方的水雾的喷射流速被设定为这样的速度该速度使得水雾不会被火焰向上吹冲，且不会对火焰造成扰动，实际上，优选地是，该速度被设定在1m/s到3m/s的范围内。
此外，优选地是，水雾下降流的水平横截面面积被设计成小于燃烧表面的面积，从而使得水雾的下降流能扑灭从下方指向火焰边缘的火焰；因而，优选地是，位于水平面上的、并沿着其安装了各个喷嘴的圆形的面积被设计得小于油表面的燃烧面积。
可利用任何类型的现有方法来产生水雾，例如，可基于与第2004-135742号日本专利公报所描述的灭火器相同的原理，来执行喷射过程。要被喷射的水雾的平均颗粒尺寸通常被设定在10μm到500μm的范围内，在从侧部位置执行喷射操作的情况下，优选地是，平均颗粒尺寸被设定在10μm到200μm的范围内，而在从上方执行喷射操作的情况下，优选地是，平均颗粒尺寸被设定在50μm到500μm的范围内。在从侧部位置执行喷射操作的情况下，如果颗粒的尺寸小于上述的下限，则由于受到火焰的热辐射，水雾趋于在到达火焰处之前就被蒸发成水蒸气；与此相反，如果颗粒的尺寸大于上述的上限，则水雾即使在穿过火焰之后仍未被完全蒸发，从而保持着水滴的形态，因而，这样的情况并不是理想的。另外，在从上方进行喷射操作的情况下，如果颗粒的尺寸小于上述的下限，则水雾会被火焰冲高，从而无法充分吸收火焰的热能；与此相反，如果颗粒的尺寸大于上述的上限，则水雾即使在穿过火焰之后仍保持着水滴的形态，因而，这样的情况并不是理想的。
示例下文将借助于示例对本发明的方法进行讨论；但是，本发明并不受这些示例的限制。
示例1如图1所示，制备的圆形油容器的直经为1440mm，其深度为300mm，且在该容器的环周上等间距地安装了24个用于产生水雾的喷嘴，使得喷嘴能向油容器中心的上方部分喷射平均颗粒尺寸为100μm的水雾，且喷射角度为30°，喷射范围为60°。然后，将48升正庚烷倒入到油容器中并点燃，通过利用上述的喷射方法，由水雾无间隙地包围着火焰的底部，火被扑灭；结果就是，灭火时间和用水量分别是17秒和13.6升。此条件下，在喷射水雾时，水的压力为0.9MPa，水的流速为48升/分钟，在距离喷嘴出口20cm的位置处，水雾的喷射流速为5m/s。
示例2如图2所示，制备圆形油容器的直经为1440mm，其深度为300mm，并在一个圆形上等间距地安装了24个用于产生水雾的喷嘴，该圆形的直经为1210mm，且以火焰的中心轴线(油容器的垂直中心轴线)为中心，该圆形位于油容器边缘上方990mm高度处的水平面内，使得喷嘴能向火焰的中心轴线喷射平均颗粒尺寸为100μm的水雾，且与水平面的喷射角度为30°，喷射范围为60°。然后，向圆形油容器中倒入正庚烷，倒入量达到150mm的深度，并将其点燃，利用上述的喷射方法，并非将水雾喷射向燃烧表面和火焰底部、而是将水雾喷射向火焰的中心轴线，由此来扑灭火焰；结果就是，灭火时间是21秒。此条件下，在喷射水雾时，水的压力为0.9MPa，水的流速为48升/分钟，且用水量为16.8升。
示例3如图3所示，制备圆形油容器的直经为1440mm，其深度为300mm，且在该油容器的环周上安装了24个用于产生水雾的喷嘴，并使得喷嘴能向油容器中心的上方部分喷射平均颗粒尺寸为100μm的水雾，且喷射角度为30°，喷射范围为60°，同时，在一个圆形上等间距地安装了16个用于产生水雾的喷嘴，该圆形的直经为1250mm，且以火焰的中心轴线(油容器的垂直中心轴线)为中心，该圆形位于油容器边缘上方990mm高度处的水平面内，使得喷嘴能向火焰的中心轴线喷射平均颗粒尺寸为100μm的水雾，且与水平面的喷射角度为15°，喷射范围为60°。然后，向圆形油容器中倒入正庚烷，倒入量达到150mm的深度，并将其点燃，从油容器边缘执行喷射的操作比从油容器的上方执行喷射的操作早4秒启动；因而，根据这样的喷射方法，在从油容器的环周执行喷射操作的情况下，火焰的底部被无间隙地包围着，在从油容器上方执行喷射操作的情况下，水雾未被喷射向燃烧表面和火焰的底部，而是喷射向火焰的中心轴线，由此来扑灭火焰；结果就是，灭火时间是13秒。此条件下，在喷射水雾时，水的压力为0.9MPa，对于从油容器上方执行喷射操作的情况而言，水的流速和用水量分别被设定为32升/分钟和6.4升，而对于从油容器边缘执行喷射操作的情况，上述两指标分别被设定为9.6升/分钟和2.1升，在距离布置在油容器环周上的各个喷嘴出口20cm的位置处，水雾的喷射流速为3m/s。
从上文示例1和示例2的结果可清楚地看出，通过分别从油容器的边缘执行喷射操作和从油容器的上方执行喷射操作，能快速地扑灭火灾。另外，从示例3的结果可清楚地看出，通过将从油容器边缘进行喷射的操作与从油容器上方进行喷射的操作组合起来，能使用更少的水量、更快地完成灭火操作。
根据本发明的方法，通过利用水雾的侧向流和/或下降流，可使用少量的水，必定能快速完成对油池火灾的灭火操作，因而，在存在油池火灾风险的位置处，能有效地将本发明应用到灭火操作中。
权利要求
1.一种利用水雾的油池火灾的灭火方法，其特征在于从位于燃烧表面上方的多个位置，在火焰底部的上方向火焰的中心轴线喷射水雾，由此产生出水雾的下降流，且该下降流在火焰的内部形成蒸汽，从而增加了火焰的内部压力，以抑制氧气流向火焰的底部，从而扑灭火灾。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于能喷射水雾的喷嘴被布置在多个位置上，这些位置在一个圆形的周长上等间距分布，该圆形在燃烧表面上方的水平面内环绕着火焰的中心轴线，水雾不是被喷嘴直接喷向燃烧表面和火焰底部，而是被喷向相同的火焰中心轴线上位于所述水平面下方的任何位置处。
3.一种利用水雾的油池火灾的灭火方法，其特征在于以实质上无间隙地包围着油池火灾的火焰底部的方式喷射水雾，喷嘴并不直接指向燃烧表面和火焰底部，而是指向火焰中心轴线上的任何位置，从而，由水雾产生的水蒸气阻止了火焰底部的氧气供应，由此扑灭火灾。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于水雾的喷射方向被设置成实质上平行于火焰的流动方向。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于要被喷射的水雾的流速被设定为足以防止空气流进入到火焰底部中的速度。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于要被喷射的水雾的平均颗粒尺寸被设定在10μm到200μm的范围内。
7.一种利用水雾的油池火灾的灭火方法，其特征在于从位于燃烧表面侧部的多个位置，对水雾进行喷射以便于实质上无间隙地包围着油池火灾的火焰底部，且水雾不直接指向燃烧表面和火焰底部，而是指向火焰中心轴线上的任何位置，同时，从位于燃烧表面上方的多个位置，向火焰底部上方的火焰中心轴线喷射水雾，由此扑灭火灾。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于在执行从燃烧表面的上方喷射水雾的过程之前，先执行从燃烧表面的侧部喷射水雾的过程。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于能喷射水雾的喷嘴被连接到多个等间距的位置上，从而沿着燃烧表面的环周包围着该燃烧表面，并利用这些并不直接指向燃烧表面和火焰底部、而是指向火焰中心轴线上位于燃烧表面上方的任何位置的喷嘴来喷射水雾。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于能喷射水雾的喷嘴被等间距地布置到一圆形上的多个位置上，该圆形位于燃烧表面上方的水平面上，并环绕着火焰的中心轴线，利用这些并不直接指向燃烧表面和火焰底部、而是指向火焰中心轴线上位于水平面下方的任何位置的喷嘴来喷射水雾。
全文摘要
本发明公开了一种利用水雾的油池火灾的灭火方法，其中，将水雾喷射成实质上无间隙地包围着油池火灾的火焰底部，且水雾并不直接指向燃烧表面和火焰底部，而是从位于燃烧表面侧部的多个位置指向火焰中心轴线上的任何位置，同时，从位于燃烧表面上方的多个位置，向火焰底部上方的火焰中心轴线喷射水雾，由此扑灭了火灾。
文档编号A62C3/00GK101036829SQ20071008423
公开日2007年9月19日 申请日期2007年2月27日 优先权日2006年3月17日
发明者村井咏一, 伊藤昭彦 申请人:株式会社初田制作所, 伊藤昭彦