一种气源及水源稳定供给的压缩气体泡沫灭火系统及方法与流程

1.本发明涉及压缩气体泡沫灭火技术领域，具体涉及一种气源及水源稳定供给的压缩气体泡沫灭火系统及方法。


背景技术：

2.现有压缩气体泡沫灭火技术主要原理为水与泡沫原液在泡沫比例混合装置处按照一定比例混合形成泡沫混合液，泡沫混合液通过泡沫发生装置与气体接触混合产生泡沫，泡沫通过管道输送至防护区进行灭火保护，其核心是水、泡沫液及压缩气体的混合，保证三者之间混合的稳定与准确，是压缩气体泡沫灭火系统稳定运行，产生高质量灭火泡沫的核心因素。
3.目前，泡沫比例混合装置具有平衡式、机械泵入式、囊式压力比例混合装置，并与泡沫液储罐直接相连，其泡沫液供给及混合比例都可达到准确稳定的状态，对压缩气体泡沫灭火系统的正常高效运行影响较少，而水源及气源问题影响相对较大。其中，压缩气体泡沫灭火系统水源一般采用消防水源，分为固定式及半固定式，固定式是比例混合装置与水源直接管道连接，入口处充满水，半固定式是灭火时消火栓或消防给水车通过消防水带与比例混合装置连接为其供水，待命状态时与水源为断开连接状态。在石化企业及市政水源管网中，存在水管网渗漏或非消防用水占比升高等多种影响因素，导致消防水源的压力及流量变化较大，不能保证消防水源的稳定性，水源非控性风险系数高，常常出现到达压缩气体泡沫灭火系统入口处的消防水压力并不能符合系统设定要求，导致系统无法达到设定的灭火效果，错过火灾初期宝贵的扑救时机。压缩气体泡沫灭火系统气源供给通常采用压缩机或压缩气体钢瓶的方式，其气源稳定洁净，但存在占地面积大、维护成本高的缺点，且压缩气体钢瓶的存气量还受钢瓶自身体积限制，满足设计用量及存储用量的钢瓶放置场地制约了压缩气体灭火系统的适用性；另外，目前的泡沫发生装置一般采用的是网孔挡板来进行的撞击混合发泡，也需要控制供气气源的压力及流量。因此，气源及水源对压缩气体泡沫灭火系统正常高效运行影响相对较大，需保证气源及水源稳定供给。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种气源及水源稳定供给的压缩气体泡沫灭火系统及方法，该压缩气体泡沫灭火系统采用水源稳定供给系统和气源稳定供给系统对消防水源压力及气源压力和流量进行控制，确保消防水水压及气源压力、流量等达到消防系统设定要求，保证消防灭火效果。
5.本发明为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：
6.一种气源及水源稳定供给的压缩气体泡沫灭火系统，包括水源稳定供给系统、泡沫灭火剂储罐、泡沫比例混合器、气源稳定供给系统、泡沫发生器及plc控制器，所述泡沫灭火剂储罐、泡沫比例混合器、泡沫发生器及气源稳定供给系统、水源供给稳定系统均与plc控制器通过电连接，且plc控制器上设置有总控制开关；
7.所述水源稳定供给系统包括消防水源、消防水管道及设置在消防水管道入口的水源探测器，水源探测器具体可采用水压传感器，所述气源稳定供给系统包括供气气源及气源调节器；所述泡沫灭火剂储罐及消防水源通过泡沫比例混合器与泡沫发生器连接，所述供气气源通过气源调节器与泡沫发生器连接。
8.进一步地，所述plc控制器设置在消防控制室内，接收压缩气体灭火系统的实时数据并判定逻辑关系，同时处理系统的各路电磁阀及电动阀，且消防控制室内设置有与plc控制器电连接的计算机及报警器。
9.进一步地，所述水源稳定供给系统还包括过滤器及止回阀，所述过滤器及止回阀设置在消防水管道入口。
10.进一步地，所述供气气源为企业仪表风、企业工艺风、空压机供气或储气罐供气，所述供气气源通过管路与气源调节器连接，且气源调节器前端均设置电磁阀。
11.目前供气气源多为空压机供气或储气罐供气，但由于储气罐自身储存体积受限，在需要长时间灭火的重大火灾时，会影响系统的运行时间，且空压机还需要一定场地及维护成本。当压缩气体灭火系统设计放置区域有其他非可燃性气源或者远程空分厂时，都可通过气体管道就近接入气源调节器，这样可以不需要额外的气体产生装置或气体存储装置，既克服了气体存储装置储气量有限的缺点，避免反复更换充装，又避免了气体产生装置繁琐的检修、维修步骤，同时还节省了布置空间，而且可实现长时间不间断供给气体，进而保证长时间不间断产生泡沫。
12.进一步地，所述气源调节器包括依次连接的气体净化装置、气体识别装置、气压调节装置及气体流量调节装置，所述气体净化装置的入口端连接供气气源，所述气体流量调节装置的出口端连接至泡沫发生器。
13.通过上述技术方案，由于不同的气源的作用及来源不同，气体成分、压力或水分等含量具有较大差异，并不符合压缩气体泡沫灭火系统的气体使用标准，因此本发明通过在泡沫发生器前端增设气源调节器，以实现对不同气源的调节，使其符合压缩气体泡沫灭火系统的气源使用要求。
14.进一步地，所述气体流量调节装置的出口端设置有气体流量传感器，所述气体流量传感器与plc控制器通过电连接。
15.进一步地，所述气体流量调节装置的出口端与泡沫发生器之间设置有单向阀。
16.进一步地，所述泡沫发生器的出口设置有电动阀。
17.另外，本发明还提供一种气源及水源稳定供给的压缩气体泡沫灭火系统的使用方法，包括如下步骤：
18.(1)预先在plc控制器内设置不同的供气气源所对应的最佳气源参数指标及消防水压力值；
19.(2)启动总控制开关，消防水流入消防水管道，消防水管道入口的水源探测器检测消防水的压力值，水源探测器将信号传输给plc控制器，如水源探测器所检测的消防水压力值小于步骤(1)所预设的消防水压力值，则总控制开关自动关闭且报警器报警，工作人员调整排查消防水源供给压力情况，如水源探测器所检测的消防水压力值大于等于步骤(1)所预设的消防水压力值，则灭火系统正常运行，消防水源输送至泡沫比例混合器，且自动启动泡沫灭火剂储罐开关将泡沫灭火剂输送至泡沫比例混合器，同时自动气源稳定供给系统将
气体输送至泡沫发生器，且当气体流量传感器检测到气源压力及流量在最佳气源参数范围时，泡沫发生器出口的电动阀开启，在泡沫发生器内发泡形成稳定的泡沫，然后通过管路输送至待灭火区域，同时，工作人员可从计算机获取压缩气体泡沫灭火系统工作过程中的实时数据。
20.进一步地，当水源探测器所检测的消防水压力值大于等于步骤(1)所预设的消防水压力值时，步骤(2)中气源稳定供给系统的气体供给过程具体为：供气气源进入气源调节器，先通过气源调节器内的气体净化装置除去气体中的水分、硫及气体腐蚀性气体杂质，然后通过气体识别装置辨别气体类型并将辨别结果反馈至plc控制器，plc控制器根据气体类型逻辑计算所对应的最佳气源参数指标，并将气源参数指标传输给气压调节装置及流量调节装置，气压调节装置将气体压力调节至最佳气源压力范围，气体流量调节装置将气体流量调节至最佳气源流量范围，气体压力及流量调节完成后输送至泡沫发生器，同时气体流量传感器检测气源的压力及流量并反馈至plc控制器。
21.本发明的有益效果为：
22.(1)本发明所提供的压缩气体泡沫灭火系统，其对供气气源没有特殊限制，可采用目前常用的空压气供气或储气罐供气，在石化企业中，还可以采用其仪表风、工艺风等作为供气气源，并通过气源调节器对不同类型的供气气源进行调节，保证气源供给压力及流量，使泡沫发生器内持续产生均匀、细腻、稳定的泡沫；
23.(2)本发明还通过水源稳定供给系统对消防水源压力进行控制，确保消防水水压等达到消防系统设定要求，保证消防灭火效果；解决了水源不稳定导致的压缩气体泡沫灭火系统无法运行或者系统运行不稳定导致的灭火效果无法达到设计值的系统性问题，并通过plc控制器对系统的运行状态进行检测与反馈，大大提升了系统运行的可靠性及稳定性，保证系统进而持续产生均匀、细腻、稳定的高动能泡沫，提高灭火覆盖率及灭火效率。
附图说明
24.为了清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是本发明一个实施例的整体示意图；
26.图2是气源稳定供给系统的示意图；
27.图3是本发明的工作流程图。
28.图中标注：1.泡沫灭火剂储罐；2.泡沫比例混合器；3.泡沫发生器；4.气源稳定供给系统；41.供气气源；42.气源调节器；421.气体净化装置、422.气体识别装置；423.气压调节装置；424.气体流量调节装置；425.气体流量传感器；5.水源稳定供给系统；51.消防水源；52.水源探测器；6.plc控制器；7.电动阀。
具体实施方式
29.本发明提供了一种气源及水源稳定供给的压缩气体泡沫灭火系统及方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此
处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
30.下面结合附图对本发明进行详细说明：
31.参照图1及图2，本实施例提供的一种气源及水源稳定供给的压缩气体泡沫灭火系统，包括泡沫灭火剂储罐1、泡沫比例混合器2、泡沫发生器3、气源稳定供给系统4、水源稳定供给系统5及plc控制器6，所述泡沫灭火剂储罐1、泡沫比例混合器2、泡沫发生器3及气源稳定供给系统4、水源供给稳定系统5均与plc控制器6通过电连接，plc控制器6设置在消防监控室内，并连接有计算机及报警器，水源稳定供给系统5上也连接有报警器。
32.其中，上述气源稳定供给系统4包括供气气源41及气源调节器42，所述供气气源41通过管路与气源调节器连接，且气源调节器前端设置有电磁阀；具体地，供气气源41为企业仪表风、工艺风或从空分厂及工艺副产物出来的氮气，或者直接采用空压气供气或储气罐供气；上述气源调节器42包括依次连接的气体净化装置421、气体识别装置422、气压调节装置423及气体流量调节装置424，所述气体净化装置421的入口端连接供气气源41，所述气体流量调节装置424的出口端连接至泡沫发生器3，上述气压调节装置423具体为气压调节阀，上述气体流量调节装置424具体为气体流量调节阀。
33.另外，上述气体流量调节装置的出口端还设置有气体流量传感器425，所述气体流量传感器425与plc控制器6通过电连接，该气体流量传感器425可检测气体压力及流量。
34.上述气体流量调节装置的出口端与泡沫发生器之间还设置有单向阀，防止泡沫发生器内的消防水倒流至气体管路内，且上述泡沫发生器的出口设置有电动阀7。
35.上述水源稳定供给系统5包括消防水源51、消防水管道及设置在消防水管道入口的水源探测器52、过滤器及止回阀，且过滤器及止回阀设置在水源探测器前端，水源探测器具体采用水压传感器；所述泡沫灭火剂储罐1及消防水源51通过泡沫比例混合器2与泡沫发生器3连接，所述供气气源41通过气源调节器42与泡沫发生器3连接。
36.另外，上述plc控制器上设置有总控制开关，如果需要启动压缩气体泡沫灭火系统，通过plc控制器的总控制开关开启即可。
37.参照图3，根据上述气源及水源稳定供给的压缩气体泡沫灭火系统，其使用方法具体包括如下步骤：
38.(1)预先在plc控制器内设置泡沫比例混合器的泡沫灭火剂与水的比例，并设置不同的供气气源所对应的最佳气源参数指标及消防水压力值；
39.(2)启动总控制开关，消防水流入消防水管道，消防水管道入口的水源探测器检测消防水的压力值，水源探测器将信号传输给plc控制器，如果水源探测器所检测的消防水压力值小于步骤(1)所预设的消防水压力值，则总控制开关自动关闭且不启动泡沫灭火剂储罐开关及气源稳定供给系统，且消防监控室内报警器及水源稳定供给系统上所连接的报警器报警，提醒工作人员调整排查消防水源供给压力情况；如果水源探测器所检测的消防水压力值大于等于步骤(1)所预设的消防水压力值，则灭火系统正常运行，消防水源输送至泡沫比例混合器，且自动启动泡沫灭火剂储罐开关将泡沫灭火剂输送至泡沫比例混合器，同时自动气源稳定供给系统将气体输送至泡沫发生器，且当气体流量传感器检测到气源压力及流量在最佳气源参数范围时，泡沫发生器出口的电动阀开启，在泡沫发生器内发泡形成稳定的泡沫，然后通过管路输送至待灭火区域；同时，工作人员可从计算机获取压缩气体泡沫灭火系统工作过程中的实时数据。
40.在上述步骤(2)中，当水源探测器所检测的消防水压力值大于等于步骤(1)所预设的消防水压力值时，气源稳定供给系统的气体供给过程具体为：供气气源从相应的气体储罐进入气源调节器，先通过气源调节器内的气体净化装置除去气体中的水分、硫及气体腐蚀性气体杂质，然后通过气体识别装置辨别气体类型并将辨别结果反馈至plc控制器，plc控制器根据气体类型逻辑计算所对应的最佳气源参数指标，并将气源参数指标传输给气压调节装置及流量调节装置，气压调节装置将气体压力调节至最佳气源压力范围，气体流量调节装置将气体流量调节至最佳气源流量范围，气体压力及流量调节完成后输送至泡沫发生器，同时气体流量传感器检测气源的压力及流量并反馈至plc控制器，如果气体流量传感器所检测的气源压力及流量不在最佳气源参数范围内，则气压调节装置及气体流量调节装置继续对后续通入的供气气源进行调节，当气体流量传感器检测到气源压力及流量在最佳气源参数范围时，泡沫发生器出口的电动阀开启，在泡沫发生器内发泡形成稳定的泡沫，然后通过管路输送至待灭火区域。
41.实施例1
42.本实施例1采用上述压缩气体泡沫灭火系统，对5000m3的高温渣油储罐(直径约为42m的拱顶罐)进行消防灭火保护，根据5000m3的高温渣油储罐的相关消防设计参数，配制压缩气体泡沫灭火系统的相关灭火参数，具体如表1所示。
43.项目参数泡沫液混合比3％流量(l/s)60工作压力(mpa)1.2(水压力)装置压力损失(mpa)≤0.15发泡倍数12泡沫混合液供给强度(l/min
·
m2)6泡沫供给时间(min)≥30
44.本实施例的压缩气体泡沫灭火系统配置5m3的常压泡沫灭火剂储罐，可常温常压下连续加入泡沫灭火剂，消防水管路管径为dn200，泡沫比例混合器管径为dn150，泡沫发生器出口管径为dn250，达到罐区防火堤外时，泡沫输送管路管径自下而上变为dn100最终达到被保护储罐，供气气源连接企业仪表风，企业供气气源管径为dn65，气源调节器的出口气源管径为dn32，消防水源为附近消火栓通过两条dn65消防水带连接供水或者消防给水车直接供水。
45.采用上述压缩气体泡沫灭火系统，对5000m3的高温渣油储罐进行灭火，具体步骤如下：
46.预先在plc控制器设置泡沫比例混合器的泡沫灭火剂与水的比例，并设置不同的供气气源所对应的最佳气源参数指标及消防水压力值；将该压缩气体泡沫灭火系统的消防水管道入口端连接至消火栓，启动总控制开关，消防水从消火栓通过两条dn65消防水带进入消防水管道，水源探测器检测水源压力为0.95mpa，不满足消防水压设定值(1.2mpa)，报警器发生警报信号，总控制开关自动关闭，工作人员接到警报信号后将消火栓关闭，改为消防给水车供水，启动总控制开关，消防水从消火栓通过两条dn65消防水带进入消防水管道，水源探测器检测水源压力为1.21mpa，满足消防水压设定值(1.2mpa)，泡沫比例混合器、泡
沫灭火剂储罐、泡沫发生器及气源稳定供给系统自动启动，消防水通过管道进入泡沫比例混合器，与来自泡沫灭火剂储罐的泡沫灭火剂按照设定比例混合形成泡沫混合液并输送至泡沫发生器；同时，企业仪表风通过气体管路连接至气体调节器，先经过气体净化装置，除去气体中的水分及杂质，然后进入气体识别装置，气体识别装置辨别气体种类并将辨别结果反馈至plc控制器，plc控制器结合预先存储的数据库并通过逻辑计算得出对应的最佳气源参数指标为压力1.2mpa、流量为80-90l/s，并将该最佳气源参数指标传输给气压调节装置及流量调节装置，气压调节装置将气体压力调节至最佳气源压力范围，气体流量调节装置将气体流量调节至最佳气源流量范围，气体压力及流量调节完成后输送至泡沫发生器，同时气体流量传感器检测气源的压力及流量并反馈至plc控制器，plc控制器判断气体流量传感器检测到气源压力及流量在最佳气源参数范围，将泡沫发生器出口的电动阀开启，泡沫液放出，泡沫在消防管道内输送并二次发泡，通过消防管网达到渣油储罐罐顶，对其全面积火灾进行灭火保护或覆盖。同时消防控制室内，工作人员可以获取水源压力、泡沫混合液供给强度、气源压力与流量参数的实时数据。
47.另外，上述压缩气体泡沫灭火系统采用正压发泡原理，压缩气体在泡沫发生器中产生均匀、细腻、稳定的高动能泡沫，快速吸收热量，渗透、湿润和覆盖性能好。且该系统还节省了一台空压机及缓冲罐或多个储气罐，适用于石化企业复杂的厂区环境，还减少了后期维护成本，尤其节省了事故初期的应急反应时间；另外，该灭火系统可进行长时间灭火。
48.实施例2
49.本实施例2采用上述压缩气体泡沫灭火系统，对2000m3的环氧丙烷储罐(直径约为15m，面积为176.6m2)进行消防灭火保护，根据2000m3的环氧丙烷储罐的相关消防设计参数，配制压缩气体泡沫灭火系统的相关灭火参数，具体如表1所示。
50.项目参数泡沫液混合比6％流量(l/s)55工作压力(mpa)≥1.0(水压力)装置压力损失(mpa)≤0.15发泡倍数7泡沫混合液供给强度(l/min
·
m2)18泡沫供给时间(min)≥45
51.本实施例的压缩气体泡沫灭火系统配置6m3的常压泡沫灭火剂储罐，内置6型低沸点专用泡沫灭火剂，可常温常压下连续加入泡沫灭火剂，消防水管路管径为dn200，泡沫比例混合器管径为dn200，泡沫发生器入口管径为dn65、出口管径为dn150，并入dn200的消防主管网，当达到罐区防火堤外时，输送管路管径自下而上变为dn150，供气气源连接企业氮封管网中的氮气，氮气气源压力3.0mpa，企业供气气源管径为dn65，气源调节器的出口气源管径为dn32，消防水源从消防水泵房直接管道输入，消防水压为1.0mpa。
52.采用上述压缩气体泡沫灭火系统，对2000m3的环氧丙烷储罐进行灭火，具体步骤如下：
53.预先在plc控制器设置泡沫比例混合器的泡沫灭火剂与水的比例，并设置不同的供气气源所对应的最佳气源参数指标及消防水压力值；启动总控制开关，消防水从消防水
泵房进入消防水管道，水源探测器检测水源压力为1.0mpa，满足消防水压设定值，泡沫比例混合器、泡沫灭火剂储罐、泡沫发生器及气源稳定供给系统自动启动，消防水通过管道进入泡沫比例混合器，与来自泡沫灭火剂储罐的泡沫灭火剂按照设定比例混合形成泡沫混合液并输送至泡沫发生器；同时，企业氮封管网中的氮气通过气体管路连接至气体调节器，先经过气体净化装置，除去气体中的水分及杂质，然后进入气体识别装置，气体识别装置辨别气体种类并将辨别结果反馈至plc控制器，plc控制器结合预先存储的数据库并通过逻辑计算得出对应的最佳气源参数指标为压力1.1mpa、流量为37-41l/s，并将该最佳气源参数指标传输给气压调节装置及流量调节装置，气压调节装置将气体压力调节至最佳气源压力范围，气体流量调节装置将气体流量调节至最佳气源流量范围，气体压力及流量调节完成后输送至泡沫发生器，同时气体流量传感器检测气源的压力及流量并反馈至plc控制器，plc控制器判断气体流量传感器检测到气源压力及流量在最佳气源参数范围，将泡沫发生器出口的电动阀开启，泡沫液放出，泡沫在消防管道内输送并二次发泡，通过消防管网达到环氧丙烷储罐浮盘，对其密封圈火灾进行灭火保护或覆盖。同时消防控制室内，工作人员可以获取水源压力、泡沫混合液供给强度、气源压力与流量参数的实时数据。
54.上述压缩气体泡沫灭火系统采用正压发泡原理，压缩气体在泡沫发生器中产生均匀、细腻、稳定的高动能泡沫，快速吸收热量，渗透、湿润和覆盖性能好。同时，氮气为惰性气体，对于低沸点介质火灾具有双重灭火效果，无复燃。
55.需要说明的是，本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现，如气体净化装置、气体识别装置、气压调节阀及气体流量调节阀均可通过已有技术获得或从市场上购买获得。
56.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。