自增压式压缩气体泡沫产生系统
技术领域
本发明涉及消防技术领域，具体地涉及以一种自增压式压缩气体泡沫产生系统。
背景技术
压缩气体泡沫灭火技术已经有几十年的应用历史，其发泡原理是将高压气体与泡沫混合液混合，并在一个特制的混合腔内强制混合，促成泡沫混合液发泡，形成性能优良的气体。
在混合过程高压气体与泡沫混合液需保持的一定的压力，而且混合比例要固定。当泡沫混合液流量提高时，注入的气体流量也需要相应提高。当前，这种压缩气体泡沫灭火系统所需的气体主要通过空气压缩机、高压气瓶、高压气体管网、鼓风机等设备来提供。因此，当前市场上所销售的压缩气体泡沫产生系统都配置了不同类型的供气设备。
但是，空气压缩机、高压气瓶、高压气体管网、鼓风机等供气设备复杂、价格昂贵，而且功率大，能耗高。因此，供气问题是阻碍压缩气体泡沫灭火系统在石化系统广泛应用的主要问题之一。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中采用的供应压缩气体的设备复杂、价格昂贵，且功率大、能耗高的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种自增压式压缩气体泡沫产生系统，所述泡沫产生系统包括具有气体入口、液体入口及泡沫喷射口的气液混合装置、与所述气体入口连接以向所述气液混合装置内注入气体的储气装置以及与所述液体入口连接以向所述气液混合装置内注入泡沫混合液的泡沫混合液装置；
其中，所述储气装置包括容器及位于所述容器内将所述容器内部空间分隔为储气腔和储水腔的分隔部件，所述容器设置有与所述储气腔连通的进气口和排气口及与所述储水腔连通的进水口和排水口，所述进气口、所述排气口、所述进水口和所述出水口分别设置有阀门，所述排气口与所述气体入口连接，从所述进水口进入的水能够推动所述分隔部件对所述储气腔内的气体加压，被加压的气体从所述排气口排出至所述气液混合装置内。
优选地，所述储气腔设置在所述储水腔上方，且所述进气口和所述排气口均设置在所述储气腔的顶壁上，所述进水口设置在所述储水腔的侧壁上，所述排水口设置在所述储水腔的底壁上。
优选地，所述储气装置设置有两个或多个，且每个所述储气装置的所述排气口均连接至所述气液混合装置的所述气体入口。
优选地，所述泡沫产生系统包括进水总管，每个所述储气装置的所述进水口连接有进水支管，所述进水支管均连接至所述进水总管。
优选地，所述泡沫产生系统包括排水总管，每个所述储气装置的所述排水口分别连接有排水支管，所述排水支管均连接至所述排水总管。
优选地，所述泡沫产生系统还包括泡沫液储罐，所述泡沫混合液装置具有用于注入水的水入口、用于注入泡沫液的泡沫液入口以及用于与所述气液混合装置的液体入口连接的泡沫混合液出口，所述泡沫液储罐连接至所述泡沫液入口。
优选地，所述泡沫产生系统包括进水总管，与所述进水总管连接有连通至所述泡沫混合液装置的水入口的支管路和连通至所述储水装置的所述进水口的支管路。
优选地，所述泡沫混合液装置为用于容纳所述泡沫混合液的容器。
优选地，所述容器上设置有用于检测所述储气腔内压力的压力传感器。
优选地，所述泡沫产生系统还包括用于向所述储气装置的所述进水口供水的供水装置，所述供水装置为提供消防水的消防水系统，所述储气装置的所述进水口连接至所述消防水系统的消防水管。
本发明提供的泡沫产生系统，采用向储气装置内注入水来提高气体压力从而获取压缩气体的方式，相比现有技术中通过空气压缩机、高压气瓶、高压气体管网、鼓风机等设备获取压缩气体的方式，不仅能够节省设备，降低能耗，节省成本，而且操作简单。另外，该供气方式可以长时间运行，利于泡沫产生系统长时间工作。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施方式中自增压式压缩气体泡沫产生系统的结构示意图。
附图标记说明
1-气液混合装置；11-气体入口；12-液体入口；13-泡沫喷射口；2-储气装置；21-容器；22-分隔部件；A-储气腔；B-储水腔；23-进气口；24-排气口；25-进水口；26-排水口；27-压力传感器；3-泡沫混合液装置；31-水入口；32-泡沫液入口；33-泡沫混合液出口；4-泡沫液储罐；5-排气总管；51-第一排气管；52-第二排气管；6-进水总管；61-第一支路；611-第一进水管；612-第二进水管；62-第二支路；7-排水总管；71-第一排水管；72-第二排水管；C1-第一进气阀；D1-第一排气阀；E1-第一进水阀；F1-第一排水阀；C2-第二进气阀；D2-第二排气阀；E2-第二进水阀；F2-第二排水阀。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
本发明提供一种自增压式压缩气体泡沫产生系统，如图1所述，该泡沫产生系统包括具有气体入口11、液体入口12及泡沫喷射口13的气液混合装置1、与所述气体入口11连接以向所述气液混合装置1内注入气体的储气装置2以及与所述液体入口12连接以向所述气液混合装置1内注入泡沫混合液的泡沫混合液装置3。
其中，所述储气装置2包括容器21及位于所述容器21内将所述容器21内部空间分隔为储气腔A和储水腔B的分隔部件22，所述容器21设置有与所述储气腔A连通的进气口23和排气口24及与所述储水腔B连通的进水口25和排水口26，所述进气口23、排气口24、进水口25和出水口26分别设置有阀门，所述排气口24与气液混合装置1的气体入口11连接，这样，从储气装置2的进水口25进入的水能够推动所述分隔部件22对储气腔A内的气体加压，被加压的气体从排气口24排出至气液混合装置1内。
本发明提供的泡沫产生系统，采用向储气装置2内注入水来提高气体压力从而获取压缩气体的方式，相比现有技术中通过空气压缩机、高压气瓶、高压气体管网、鼓风机等设备获取压缩气体的方式，不仅能够节省设备，降低成本，节省能耗，而且操作简单。另外，该供气方式可以长时间运行，利于泡沫产生系统长时间工作。
下面根据图1提供的实施方式进一步详细说明本发明提供的技术方案。
如图1所示的实施方式中，该泡沫产生系统包括气液混合装置1、储气装置2和泡沫混合液装置3，储气装置2的排气口24连接到气液混合装置1的气体入口11以向气液混合装置1内注入压缩气体，泡沫混合液装置3连接到气液混合装置1的液体入口12以向气液混合装置1内注入泡沫混合液，压缩气体和泡沫混合液在气液混合装置1内混合产生泡沫，从气液混合装置1的泡沫喷射口13喷出。
其中，该泡沫产生系统还包括泡沫液储罐4，所述泡沫混合液装置3具有用于注入水的水入口31、用于注入泡沫液的泡沫液入口32以及用于与所述气液混合装置1的液体入口12连接的泡沫混合液出口33，所述泡沫液储罐4连接至所述泡沫液入口32以向泡沫混合液装置3提供泡沫液。从水入口31注入的水和从泡沫液入口32注入的泡沫液在泡沫混合液装置3内混合产生泡沫混合液后从泡沫混合液出口33注入到气液混合装置1内。当然，应该可以理解的是，泡沫混合液装置3也可以仅仅是用于容纳混合好后的泡沫混合液的容器。
该泡沫产生系统还包括用于向所述储气装置2的进水口25供水的供水装置，优选地，所述供水装置为提供消防水的消防水系统，所述储气装置2的进水口25连接至所述消防水系统的消防水管，以通过消防水泵及消防水管向储气装置2供水。由于压缩气体泡沫产生系统的工作压力一般在0.6-1.0MPa之间，而消防水系统的日常压力在0.8-1.2MPa之间，消防水的压力在泡沫产生系统工作范围内，因此，通过消防水系统对储气装置2内的气体施压，可以使得气体被压缩至具有与消防水相同的压力，然后该压缩气体可以打开阀门可以从储气装置2排出至气液混合装置1内混合发泡。
当然，应该可以理解的是，所述供水装置也可以为其他合适的具有水的装置，例如消防水车，消防水车的水通过水泵泵到储气装置2内压缩气体。
本实施方式中，储气装置2的结构如图1所示，该储气装置的容器21内部的分隔部件2横向延伸至容器21的侧壁上，将容器21内部空腔分隔为上下布置的储气腔A和储水腔B，储气腔A设置在储水腔B的上方。其中，储气腔A上设置有用于检测所述储气腔A内压力的压力传感器27，用于显示储气腔A内的气体压力；进气口23和排气口24均设置在储气腔A的顶壁上，进水口25设置在储水腔B的侧壁上，所述排水口26设置在储水腔B的底壁上。当然并不限于此，储气装置2的储气腔A和储水腔B也可设置为左右布置等其他布置方式。
具体工作时，向储水腔B的进水口25提供具有一定压力的水，可对储气腔A内的气体施压，然后储气腔A内形成的压缩气体从上方的排气口24排出至气液混合装置1内，随着压力水的不断注入，压缩气体会不断排出储气装置2，待储气腔A排气完毕后，储水腔B内的水从底部的排水口26排出，分隔部件2在随底部排水的过程中逐渐下降，外界气体可以从储气腔A顶部的进气口23进入，然后可以再次注入水对储气腔A内的气体加压。
在气体需求量大的情况下，储气装置2可以设置有两个或更多个，每个储气装置2的所述排气口24均连接至所述气液混合装置1的所述气体入口11，使得该两个或多个储气装置2接连作业，或者同时作业供气。
具体如图1所示的实施方式，该实施方式中，储气装置2设置有两个，其中一个储气装置2的排气口24连接有第一排气管51，另一储气装置的排气口24连接有第二排气管52，该第一排气管51和第二排气管52分别连接到总排气管5上，以分别通过总排气管5将气体排到气液混合装置1内。另外，储气装置2的各自的排气管上还可设置流量计与流量控制阀，以控制气体的排放流量。
该实施方式中，所述泡沫产生系统包括进水总管6，每个储气装置2的所述进水口23连接有进水支管，所述进水支管均连接至所述进水总管6。该进水总管6可以与水泵连接(例如该进水总管可以为与消防水泵连接的消防水管)，泵入到进水总管6的水分别通过进水支管注入到所对应的储气装置2内，对储气装置2内的气体加压。
泡沫混合液装置3的水入口31也可通过支管路连通至进水总管6，通过进水总管6供水。
具体的，进水总管6上连接有第一支路61和第二支路62，第一支路61又连接有分别与两个储气装置2的进水口25连接的第一进水管611和第二进水管612，第二支路62连接到泡沫混合液装置3的水入口31。这样，可以从同一水源向储气装置2和泡沫混合液装置3供水。当然，也可以使得储气装置2的进水口25以及泡沫混合液装置3的水入口31分别连接到不同的供水装置，从不同的供水装置供水。
该泡沫产生系统还包括排水总管7，每个所述储气装置2的所述排水口26分别连接有排水支管，如图1中，其中一个储气装置2的排水口26连接第一排水管71，另一储气装置2的排水口26连接有第二排水管72，该两个排水管均连接至所述排水总管7。
下面具体描述下图1所示的泡沫产生系统的具体工作过程。
在具体实施方式中，进水总管6为消防系统的消防水管，该消防水管通过第一支路61向两个储气装置2供水，通过第二支路62向泡沫混合液装置3供水。
首先，关闭其中的第二储气装置的所有阀门，即图1中上方的储气装置2的第二进气阀C2、第二排气阀D2、第二进水阀E2和第二排水阀F2，打开第一储气装置(图1中下方的储气装置2)的第一进水阀E1，消防水进入该储气装置的储水腔B，储气腔A内的空气被注入的水逐步压缩，当压缩至指定压力(与消防水相同的压力)时，打开第一排气阀D1，向气液混合装置1内注入压缩气体，随着水不断注入储水腔B，储气腔A内的气体不断排出至气液混合装置1内。同时，向泡沫混合液装置3内注入的水和泡沫液混合形成泡沫混合液并注入到气液混合装置1内，所述压缩气体和泡沫混合液在气液混合装置1内混合形成压缩气体泡沫并从泡沫喷射口13喷出。第一储气装置开始向外输送压缩气体时，打开第二储气装置的第二进水阀E2，向第二储气装置内注入水，其内的气体逐步升压，其内部压力到达指定压力时，关闭第二进水阀E2，待第一储气装置内部气体不足时，关闭第一排气阀D1，开启第二储气装置的第二进水阀E2和第二排气阀D2，通过第二储气装置继续向气液混合装置1内注入压缩气体，此时，关闭第一储气装置的第一进水阀E1，开启第一进气阀C1和第一排水阀F1，第一储气装置内的水在自重的作用下从排水口26排入排水管，其排水速率取决于排水管的管径，外界空气通过进气口23进入到第一储气装置内。第一储气装置完成排水后，关闭第一排水阀F1、第一进气阀C1和第一排气阀D1，开启第一进水阀B1，重新注入消防水，使得该第一储气装置2内的气体再次升压。这样，两个储气装置2可以交替接连地向气液混合装置1注入气体，实现长时间工作。若气体需求量大，则需要更多个储气装置2进行接连作业，或通过设置阀门的开关使得两个或多个储气装置2同时作业。每个储气装置2分别进行注水压缩气体、排水等循环作业，持续向气液混合装置1注入压缩气体。
下面提供采用本发明提供的自增压式压缩气体泡沫产生系统的具体实施例。
实施例1：该系统应用于5000立储罐罐区的泡沫保护。
5000立储罐面积是546㎡，泡沫混合液供给强度是5.0L/min.㎡，则泡沫混合液流量是2730L/min，即164m3/h。泡沫混合液的发泡倍数设为7，则气体的供给流量是19,110L/min，持续供给时间是60min，则气体的需求量是1147m3，考虑到输气管道的残留气体，则储气装置2的储气腔A储气容积是1200m3。因此该罐区需至少设置2台储气容积不小于600m3的储气装置2。消防水采用稳高压系统提供，消防水的工作压力是1.0MPa，则压缩气体的流量是1911L/min。为了保证气体供给流量，消防水进入储气装置2的流量不得低于1911L/min，即消防水的流量是115m3/h，因此，消防水的总流量不能低于279m3/h。一般油库的消防水供给流量都在400m3/h以上，因此，该泡沫产生系统适用于实际油库。在实际应用中，可采用消防水主管网通过分支的方式向储气装置2供水，也可采用单独的消防水泵供水。储气装置2的气体输出管上设置流量计与远程控制阀门，可以随时调节气体流量。储气装置上设置消防水液位计，远程显示储气装置2内储水腔B的液位，当液位较高时，启动第二储气装置2进行注水压缩气体。采用两个储气装置2的优点是可保证储气装置2连续工作，相互切换，可长时间轮流工作，以实现持续供气。所产生的泡沫通过固定式泡沫管网输送到储罐顶部的泡沫喷射口。
实施例2：该系统应用加油站
加油站的占地面积1000㎡，注油保护区域面积约200㎡，泡沫混合液的流量需求是16L/S,即58m3/h。泡沫发泡倍数是7，则气体的供给量是112L/s。持续工作30min，则气体需求量是202m3。为保证持续工作，该加油站可设置2台储气腔A容积为100m3的储气装置2，通过市政消防水系统注入消防水，市政消防水的压力约0.5MPa。所产生的泡沫通过手持式泡沫喷射管向保护区域的着火点实施喷射。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
