一种双用双介质灭火装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及灭火处理领域，具体涉及一种双用双介质灭火装置。
【背景技术】
[0002]在实际消防灭火作业过程中，经常会遇到坚固建筑物等会阻隔消防灭火作业，同时坍塌、损毁的建筑物和钢筋、铁丝网等也会阻碍消防灭火作业。要解决此类问题，就需专用的多功能、大型液压破拆拆工具，如液压破碎机、液压剪切机、液压钳抓机，对火灾现场进行现场破拆作业和消防灭火作业。目前，所有的举高类消防车，其臂架结构形式均为伸缩臂、折曲臂和伸缩折曲组合式臂架。举高喷射消防车在上臂头部安装消防水炮可进行消防灭火作业。登高和云梯消防车在臂架(梯架)头部安装载人工作斗，并配备消防水炮，可进行人员、物资的抢救和消防灭火作业，工作斗内消防员可操作轻型手动工具。目前所有的举高类消防车都不具备对火灾现场进行现场破拆作业的功能。安装有专业破拆工具的车辆又不具备消防灭火功能。同时现有的消防装置还存在能耗高、废气能量无法二次回收等缺陷。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明提供一种双用双介质灭火装置。
[0004]本发明的目的采用以下技术方案来实现:
[0005]—种双用双介质灭火装置，其特征是，包括驾驶室，车身，消防水罐，伸缩臂，破拆工具存放区和发动机系统;消防水罐固定在车身上，处于驾驶室的后侧，伸缩臂固定在车身上，其特征在于，伸缩臂的前端设有双折臂，分别为破拆折臂和水炮折臂，破拆折臂的前端安装破拆工具，水炮折臂的前端安装消防水炮;发动机设置在车身内用作驱动动力，发动机尾气能量回收装置用于回收发动机尾气的能量，其包括散热器、发动机、回水蒸发器、高温换热回路、低温换热回路、蓄电池组、逆变器及变频器、背压调节风机;所述散热器与发动机相连，散热器通过冷却水将发动机的热量转移到散热器上，并通过散热器的表面散热;发动机的尾气依次经过背压调节风机、高温蒸发器、低温蒸发器冷却后排至大气；
[0006]高温换热回路包括依次相连的高温循环栗、高温蒸发器、高温多级透平膨胀机和高温冷凝器，高温换热回路内流动的介质为水，高温蒸发器安装在背压调节风机后的高温尾气管道上，经高温冷凝器冷却的介质水由高温循环栗打入高温蒸发器内，加热后的介质水随后进入高温多级透平膨胀机做功；
[0007]低温换热回路包括依次相连的低温循环栗、低温蒸发器、中间抽汽过热器、低温多级膨胀机和低温冷凝器，低温换热回路内流动的介质是R245fa，低温蒸发器安装在经过高温蒸发器后的低温尾气管道上;经低温冷凝器冷却的介质R245fa由低温循环栗打入低温蒸发器内，加热后的介质水经过中间抽汽过热器加热后进入低温多级膨胀机做功；中间抽汽过热器为管式换热器，加热热源来自高温多级透平膨胀机的中间级抽汽;还包括调节阀，所述调节阀根据中间抽汽过热器后的R245fa温度反馈和高温多级透平膨胀机内的压力反馈，用于调节中间级抽汽的流量，当中间抽汽过热器后的R245fa温度反馈值大于或者小于设定的中间抽汽过热器后的R245fa温度值时，自动关小或者开大调节阀的开度，同时当高温多级透平膨胀机内的压力反馈值小于设定的高温多级透平膨胀机内的压力闭锁值时，自动闭锁调节阀开启，加热后的中间级抽汽回流到高温换热循环回路;高温蒸发器和低温蒸发器之间的距离L为尾气排气管道总长的3/4，高温多级透平膨胀机为3级膨胀机，中间级抽汽取自高温多级透平膨胀机的第2级；
[0008]高温蒸发器和低温蒸发器均采用屏式-螺旋换热管，在尾气入口一侧的前半段采用错列布置的屏式换热管，后半段采用螺旋换热管;所述发动机到散热器的冷却水回水管道上还设置有回水蒸发器，用于回收发动机冷却水回水的热量，其冷却源取自低温循环栗的中间抽头，经加热后的中间抽头出来的R245fa回到中间抽汽过热器的入口处;所述高温蒸发器和低温蒸发器整体设置在圆筒式的换热壳体中，换热壳体由前壳体和后壳体通过螺栓扣合而成，前壳体的长度与屏式换热管的水平长度相同，后壳体的长度与螺旋换热管的水平长度相同；所述屏式换热管上设置有多个振打器，振打器由蓄电池组供电;所述前壳体的底部呈弧形，在弧形底部的最低点处还设置有排污口，用于定期排出屏式换热管上振落的污物；
[0009]低温多级膨胀机和高温多级透平膨胀机之间通过联轴器同轴连接，在系统启动初期，低温换热回路中的R245fa先于高温换热回路中的水到达汽化温度，低温多级膨胀机首先启动，同时通过联轴器带动高温多级透平膨胀机低速预转动，起到减小高温多级透平膨胀机的启动压力，缩短启动时间的作用；在系统停止时，高温多级透平膨胀机首先惰走减速，同时通过联轴器带动低温多级膨胀机减速，以减少低温膨胀机的惰走时间，起到减小低温多级膨胀机的鼓风摩擦，防止叶片过热的作用；
[0010]还包括蓄电池组、逆变器及变频器，高温多级透平膨胀机的一端与蓄电池组相连，蓄电池组用于储存由膨胀机的动能转化而来的电能；蓄电池组与逆变器及变频器相连，逆变器用于将蓄电池的直流电逆变为交流电，变频器用于驱动背压调节风机并调节其转速；背压调节风机用于减低并控制发动机的背压，运行时通过检测到的排气压力反馈来调节背压调节风机的转速从而调节背压在最佳值。
[0011]优选地，所述低温多级膨胀机和高温多级透平膨胀机分别通过高温进汽阀和低温进气阀调节各自的进汽量，采用的高温进汽阀和低温进气阀的流量稳定区为30%?100%额定流量，当高温换热回路或低温换热回路循环流量大于30 %各自额定流量时，高温进汽阀或低温进汽阀保持全开以避免节流损失，通过调节高温循环栗或者低温循环栗的转速来改变膨胀机的出力；当高温换热回路或低温换热回路循环流量小于30%各自额定流量时，保持高温循环栗或低温循环栗的转速不变，通过控制高温进汽阀或低温进汽阀的开度来调节膨胀机的出力。
[0012]本灭火装置的有益效果:结构简单实用，具有举高喷射消防车和专业破拆作业消防车两种功能，移动性强，能量可二次利用，节能环保;设计了发动机的尾气能量回收系统，根据不同温度段的热量回收需求以及介质的蒸发温度和换热特性的不同，在高温段和低温段采用不同的循环介质，从而从整体上提高了系统的换热效率;通过将压力较低的低温循环栗中间抽头引出至回水蒸发器冷却发动机冷却水的回水，能够在回收发动机尾气废热同时回收冷却水的热量，而且节能效果明显;重新设计了一种适合尾气换热使用的屏式-螺旋换热管，既便于清理，又增加了换热效率;通过将部分的回收能量用来通过逆变器和变频器驱动背压调节风机，并且根据排气背压的反馈调节背压调节风机的转速，在实现无外界电源驱动风机的同时将背压调节和能量回收一体化，大大节省了投资和空间占用；利用高温多级透平膨胀机的中间级抽汽，这部分的抽汽已经在高温多级透平膨胀机中经过一段膨胀过程，利用其剩余的热量来加热进入低温多级膨胀机前的介质R245fa，一方面可以保证R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低温膨胀回路的做功效率，避免冷源损失，从而提高能量回收装置的整体效率;低温多级膨胀机和高温多级透平膨胀机之间通过联轴器同轴连接，在系统启动的初期，由于尾气温度较低，低温换热回路中的R245fa先于高温换热回路中的水到达汽化温度，低温多级膨胀机首先启动，同时通过联轴器带动高温多级透平膨胀机低速预转动，这样可以有效减小高温多级透平膨胀机的启动压力，缩短启动时间，在系统停止时，高温多级透平膨胀机首先惰走减速，同时通过联轴器带动低温多级膨胀机减速，以减少低温膨胀机的惰走时间，由于停止过程中膨胀机内的介质温度还比较高，此时主要起到减小低温多级膨胀机的鼓风摩擦，防止叶片过热的作用;根据不同的流量工况下进汽阀调节特性和节流损失的考虑，设计了一种转速和进汽阀相结合的控制方式，在减少节流损失的同时保持了调节的稳定性。
【附图说明】
[0013]利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0014]图1是本灭火装置的整体结构示意图；
[0015]图2是本能量回收装置的结构示意图；
[0016]图3是高温蒸发器和低温蒸发器的侧视图；
[0017]图4是高温蒸发器和低温蒸发器的正视图。
[0018]附图标记:散热器-1;发动机-2;高温冷凝器-3;低温冷凝器-4;高温蒸发器-5;低温蒸发器-6;高温多级透平膨胀机-7;低温多级膨胀机-8;回水蒸发器-9;高温循环栗-10;低温循环栗-1 I;中间抽汽过热器-12;蓄电池组-13;背压调节风机-14;逆变器及变频器-15；调节阀-16;屏式换热管-17;螺旋换热管-18;联轴器-19;前壳体-20;后壳体-21;螺栓-22;排污口 -23;驾驶室-24;车身-25;消防水罐-26;伸缩臂-27;破拆工具存放区_28;破拆折臂-29;水炮折臂-30;破拆工具-31;消防水炮-32。
【具体实施方式】
[0019]结合以下实施例对本发明作进一步描述。
[0020]实施例1:
[0021]如图1所示的一种双用双介质灭火装置，包括驾驶室24、车身25、消防水罐26、伸缩臂27、破拆工具存放区28和发动机系统；消防水罐26固定在车身25上，处于驾驶室24的后侦U，伸缩臂27固定在车身25上，伸缩臂27的前端设有双折臂，分别为破拆折臂29和水炮折臂30，破拆折臂29的前端安装破拆工具31，水炮折臂30的前端安装消防水炮32;发动机2设置在车身内用作驱动动力。
[0022]如图2所示，发动机能量回收装置用于回收发动机2尾气的能量，其包括散热器1、发动机2、回水蒸发器9、高温换热回路、低温换热回路、蓄电池组13、逆变器及变频器15和背压调节风机14。散热器I与发动机2相连，散热器I通过冷却水将发动机2的热量转移到散热器I上，并且通过散热器I的表面散热。发动机2的尾气依次经过背压调节风机14、高温蒸发器5、低温蒸发器6冷却后排出大气。
[0023]高温换热回路包括依次相连的高温循环栗10、高温蒸发器5、高温多级透平膨胀机7和高温冷凝器3，高温换热回路内流动的介质是水，高温蒸发器5安装在背压调节风机14后的高温尾气管道上，经高温冷凝器3冷却的介质水由高温循环栗10打入高温蒸发器5内用以冷却高温尾气段的尾气，加热后的介质水随后经过高温多级透平膨胀机7做功，将热能转换为高温多级透平膨胀机7的机械能。
[0024]低温换热回路包括依次相连的低温循环栗11、低温蒸发器6、中间抽汽过热器12、低温多级膨胀机8和低温冷凝器4，低温换热回路内流动的介质是R245fa，低温蒸发器6安装在经过高温蒸发器5后的低温尾气管道上以进一步回收尾气的热量，经低温冷凝器6冷却的介质R245fa由低温循环栗11打入低温蒸发器6内，加热后的介质水经过中间抽汽过热器12后经过低温多级膨胀机8做功，将热能转换为低温多级膨胀机8的机械能。发明人经研究发现，在能量回收装置中，用水作为介质和用R245