一种以液氮为灭火剂的灭火防爆设备的制作方法

本发明属于消防灭火防爆技术领域，具体涉及一种以液氮为灭火剂的灭火防爆设备。

背景技术：

目前国内外消防灭火使用的灭火剂主要有水、泡沫、卤代烷系列以及高、低压二氧化碳等，使用这些灭火剂，对重要的文秘档案、贵重物品有严重的污染和破坏，卤代烷系列灭火剂对大气臭氧层还具有破坏作用，在全球范围已经被逐渐淘汰；高、低压二氧化碳对大气温室效应有一定影响。利用液氮作为灭火剂，能在气化过程中吸收大量热量，使火燃迅速降温，达到快速灭火的效果，并且氮气不会污染环境，对文秘档案、贵重物品等能够起到保护作用。但是，由于普通的液氮储罐的绝热处理没有很好的解决，绝热性能差，长期储存，液态会出现严重泄漏，当火灾发生时，储罐性能往往达不到规定要求，非特殊应急场合很少应用。迄今为止，用液氮为灭火剂用于防爆还没有应用先例，特别是煤矿井下瓦斯引起的爆炸事故频发，如采用以液氮为灭火剂的灭火防爆设备，将对井下安全，减少损失意义重大。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种以液氮为灭火剂的灭火防爆设备，其中液氮储罐可以将-196℃的液氮长期储存，不损耗、无泄漏，安装在建筑物内、重要军事设施、有毒有害化工企业等场合，当有火灾出现，会自动报警，并自动启动火场相应阀门，将液氮喷向火灾现场，能够急速降温，迅速灭火，不会污染环境，对文秘档案、贵重物品等能够起到保护作用；安装在煤矿井下巷道内，当瓦斯浓度达到2.5％时会自动报警，便于井下人员及时撤离或维护，当瓦斯浓度升高，会自动开启阀门，液氮喷出，液氮会以643倍转化为氮气，在稀释瓦斯浓度的同时，会使现场快速降温，永远不会形成5.5％的爆炸极限，起到防爆作用。

本发明的技术方案是：一种以液氮为灭火剂的灭火防爆设备，由储罐、蒸发器、超低温液体泵、电动自控阀门组、绝热管路、喷嘴及控制系统组成。

所述的储罐为圆柱形罐体，带有拱形封头，罐体壁分为三层，为不锈钢材质焊机而成，外部有铝粉静电喷涂层，外层壁与中层胆之间抽真空后充填绝热层，绝热层材料为发泡聚氨酯或珍珠岩，中层胆与内层胆之间，抽真空后充填液氩层。三层罐体壁和双层绝热保温，可使罐体内保持耐压0.8mpa、耐温-196℃的液氮长期储存不损耗、无泄漏。在罐体的上面配装压力表、液面计、安全阀、罐放空阀，在储罐的下部有蒸发器阀、充液阀、净化阀门、超低温泵阀。

所述的蒸发器的入口与蒸发器阀联结，出口通过管路接在罐体上部。在灭火作业时，开启蒸发器阀，储罐中少量液氮流经蒸发器后气化成氮气，进入储罐上部使罐内形成一定的压力，便于罐内液氮的排出。蒸发器可以是盘管自然风冷式或盘管强制风冷式的其中一种。

所述的超低温液体泵入口与超低温泵阀相联结，出口通过绝热管与分流阀、泵放空阀相联结。绝热管在弯曲或移动部位采用软管，所述的软管可以是耐低温的软体纤维管或耐低温的金属波纹管的其中一种；分流阀数量要根据保护区设置的喷嘴数量而定，所述的喷嘴为直流式、散流式、喷淋式、旋转式的一种或几种；超低温液体泵必须达到如下技术指标：

介质温度：-196℃

进口压力：0.2～0.65mpa

出口压力：1.0～1.45mpa

杨程h＝80米

系统预冷时间≤15秒

所述的电动自控阀门组包括蒸发器阀、超低温泵阀、泵放空阀、分流阀，上述阀门均受灭火控制盘控制开闭。

所述的控制系统包括感温探测器、感烟探测器、瓦斯探测器、报警器、crt显示系统、联动控制器、灭火控制盘。其中对感温探测器、感烟探测器、瓦斯探测器要根据保护区的需要选用。联动控制器信号接收装置与感温探测器、感烟探测器和报警器电路连接，联动控制器的控制输出电路与灭火控制盘相连，灭火控制盘经电路控制相关电动自控阀门、超低温液体泵的电机。控制系统分为手动和自动控制，当电源开关qc、qd转换开关sa位于手动位置时，系统处于手动工作状态，当电源开关qc、qd转换开关sa位于自动位置时，系统处于自动控制状态。

本发明的使用方法：

首次灌装液氮前，要保证绝热层和液氩层处于真空状态，安全阀、液位计阀、压力表阀、罐放空阀处于开启状态，蒸发器阀、充液阀、净化阀门、超低温泵阀、分流阀、泵放空阀都处于关闭状态。然后往罐内充少量氮气，冲刷罐内杂物，放开净化阀门，将罐内氮气及杂物排出，然后关闭净化阀门。

液氮灌装过程，首先将液氮灌装管路连接好充液阀，再开启充液阀进行灌装，灌装过程中，要注意观察液位计，当显示将满时，要及时关闭充液阀和罐放空阀，卸除液氮灌装管路，灌装完成。

防爆灭火过程，当保护区(bhq)的感温探测器、感烟探测器、瓦斯探测器感知达到设定值时，报警器报警，并将信息传送到联动控制器，联动控制器的控制输出电路与灭火控制盘相连，由灭火控制盘控制相关电动自控阀门、超低温液体泵的电机，液氮从喷嘴喷至火点，液氮汽化，迅速降低火场温度和空气中氧含量，使火熄灭，同时crt显示系统显示并记录数据。在矿井内使用，会施放液氮，汽化后稀释井内瓦斯浓度，起到防爆作用。当液位计显示罐内液氮不足时，自动关闭蒸发器阀和超低温液体泵，本次灭火防爆即告结束。

本发明的有益效果是：一是罐体采用三层特种耐低温钢板材料焊制而成，由于绝热材料层、液氩层以及最外面的铝箔层的存在，可有效的达到绝热效果，保证罐体耐压0.8mpa，适应-196℃恒压稳定，氮气不泄露；二是液氮蒸发器的存在，灭火时罐内压力不足时，开启后可通过液氮的汽化来增加罐内的压力，保证灭火效率；三是灭火剂为液氮无毒、不导电、灭火迅速、不留痕迹，适用于存入文献、文物、档案、贵重物品等相对封闭的场所应用。尤其对大型油库、军用设施、军用舰、船、化学危险品库、弹药库、核电站、易燃易爆场所、机场、码头等保护区域的灭火，意义重大，特别是在煤矿井下巷道内安装使用，能够有效的控制瓦斯爆炸，避免人身财产损失。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的储罐结构示意图；

图3为本发明的控制程序框图。

图中标识：1-储罐、101-外层壁、102-绝热层、103-中层胆、104-液氩层、105-内层胆、11-压力表、12-安全阀、13-罐放空阀、14-液位计、15-充液阀、16-超低温泵阀、17-超低温液体泵、18-蒸发器阀、19-液氮蒸发器、20-绝热管、21-分流阀、22-喷嘴、23-感温探测器、24-感烟探测器、25-瓦斯探测器、26-报警器、27-灭火控制盘、28-crt显示系统、29-联动控制器、30-净化阀门、31-泵放空阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的液氮储罐的具体实施方式作进一步详细说明。

如附图1、图2所示，一种以液氮为灭火剂的灭火防爆设备，由储罐1、蒸发器19、超低温液体泵17、电动自控阀门组、绝热管20、喷嘴22、控制系统组成。

储罐1为圆柱形罐体，带有拱形封头，罐体壁分为三层，为不锈钢材质焊机而成，外层壁101与中层胆103之间抽真空后充填绝热层102，绝热层102材料为发泡聚氨酯或珍珠岩，中层胆103与内层胆105之间，抽真空后充填液氩层104。三层罐体壁和双层绝热保温，可使罐体内保持耐压0.8mpa、耐温-196℃的液氮长期储存不损耗、无泄漏。储罐1上面配装压力表11、液面计14、安全阀12、罐放空阀13，储罐1下部有蒸发器阀18、充液阀15、净化阀门30、超低温泵阀16。

蒸发器19的入口与蒸发器阀18联结，出口通过管路接在罐体上部。在灭火作业时，开启蒸发器阀18，储罐1中少量液氮流经蒸发器19后气化成氮气，进入储罐1上部使罐内形成一定的压力，便于罐内液氮的排出。蒸发器19可以是盘管自然风冷式或盘管强制风冷式的其中一种。

超低温液体泵17入口与超低温泵阀16相联结，出口通过绝热管20与分流阀21、泵放空阀31相联结。绝热管20在弯曲或移动部位应采用软管，软管可以是耐低温的软体纤维管或耐低温的金属波纹管的其中一种；分流阀21数量要根据保护区设置的喷嘴22数量而定，喷嘴22为直流式、散流式、喷淋式、旋转式的一种或几种；超低温液体泵17必须达到如下技术指标：

介质温度：-196℃

进口压力：0.2～0.65mpa

出口压力：1.0～1.45mpa

杨程h＝80米

系统预冷时间≤15秒

电动自控阀门组包括蒸发器阀18、超低温泵阀16、泵放空阀31、分流阀21，上述阀门均受灭火控制盘27控制。

控制系统包括感温探测器23、感烟探测器24、瓦斯探测器25、报警器26、crt显示系统28、联动控制器29、灭火控制盘27。联动控制器29信号接收装置与感温探测器23、感烟探测器24、瓦斯探测器25和报警器26电路连接，联动控制器29的控制输出电路与灭火控制盘27相连，灭火控制盘27经电路控制相关电动自控阀门、超低温液体泵17的电机。

本发明的使用方法：

首次灌装液氮前，要保证绝热层102和液氩层104处于真空状态，安全阀12、液位计阀、压力表阀、罐放空阀13处于开启状态，蒸发器阀18、充液阀15、净化阀门30、超低温泵阀16、分流阀21、泵放空阀31都处于关闭状态。然后往罐内充少量氮气，冲刷罐内杂物，放开净化阀门30，将罐内氮气及杂物排出，然后关闭净化阀门30。

液氮灌装过程，首先将液氮灌装管路连接好充液阀15，再开启充液阀15进行灌装，灌装过程中，要注意观察液位计14，当显示将满时，要及时关闭充液阀15，再关闭罐放空阀13，卸除液氮灌装管路，灌装完成。

防爆灭火过程，当保护区(bhq)的感温探测器23、感烟探测器24、瓦斯探测器25感知达到设定值时，报警器26报警，并将信息传送到联动控制器29，联动控制器29的控制输出电路与灭火控制盘27相连，灭火控制盘27经电路控制相关电动自控阀门、超低温液体泵16的电机，液氮从喷嘴喷至火点，液氮汽化迅速急剧降低火场温度和空气中氧含量，使火熄灭，同时crt显示系统28显示并记录数据。

当液位计14显示罐内液氮不足时，关闭蒸发器阀18、超低温液体泵16，本次灭火即告结束。

需要指明的是，本实施例是本发明的优选方案之一，凡依据本实施例所做的简单改进均属于本发明保护范围。