本發(fā)明涉及消防技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種以液氮為動(dòng)力源、可將水快速霧化，并在氮?dú)夂退旌虾竽芨咚賴姵?、覆蓋在燃燒物表面以隔絕氧氣、實(shí)現(xiàn)滅火目的的滅火方法，還涉及采用該滅火方法的滅火系統(tǒng)，以及設(shè)有該滅火系統(tǒng)的消防車。

背景技術(shù)：

氮?dú)鉃榭諝獾闹饕煞?，在?biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冷卻至-196℃變?yōu)槲孱伾囊后w，且氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下難以與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。

作為無碳?xì)怏w的一種，氮?dú)馑衔锷傻哪孢^程是一個(gè)劇烈吸熱的分解放氣過程，水合物水解后釋放出水和氮?dú)?，兩者均為清潔性滅火材料?如申請(qǐng)?zhí)枮?01510220145.7的發(fā)明專利申請(qǐng)，其公開了一種無碳?xì)怏w水合物滅火劑及其制備方法，該滅火劑是由惰性氣體與水合劑在低溫高壓條件下生成的一種固態(tài)水合物粉末，其種水合劑可為水或者水溶液或者干水或者干溶液或者冰，而固態(tài)水合物粉末的制備方法為將惰性氣體充入一個(gè)高壓反應(yīng)混合器內(nèi)，高壓反應(yīng)混合器內(nèi)置有上述水合劑，在一定壓力和溫度下反應(yīng)完成后，取出水合物，在低于-10℃環(huán)境中粉碎、篩分，分成粒徑小于1.0mm的水合物粉末即為無碳水合物滅火劑。滅火時(shí)，水合物粉末覆蓋在可燃物表面，可減少可燃物與空氣的接觸；水合物分解吸熱能降低燃燒區(qū)溫度，釋放出的惰性氣體又起到稀釋和隔離空氣的作用，ODP 值和 GWP 值均為0，是一種清潔環(huán)保的滅火方式。但是，該滅火劑在制備時(shí)首先將惰性氣體充入高壓混合器中，反應(yīng)后，要將水合物置于低于-10 ℃的冷庫中，制備過程復(fù)雜且條件要求苛刻；灌裝該滅火劑的滅火混合器（比如罐式滅火器）射程有限，難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離滅火。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明首先提供一種滅火方法，該滅火方法以液氮作為動(dòng)力源，通過液氮和水霧雙重作用下滅火，其次還公開了一種采用上述滅火方法的滅火系統(tǒng)，最后還公開了一種采用上述滅火系統(tǒng)的消防車，采用的技術(shù)方案是：一種滅火方法，其特征在于：所述滅火方法包括以下步驟：

1）液氮流在混合器中吸熱后至少部分氣化成為氮?dú)饬鳎?/p>

2）所述氮?dú)饬鞲咚僮矒羲骱?，形成氮?dú)馀c水霧的混合體；

3）所述氮?dú)馀c水霧的混合體經(jīng)混合器的噴射口朝向火源射出并覆蓋在火源上形成云霧狀隔離層，隔絕氧氣并降低火源處的溫度，以達(dá)到滅火目的。

本發(fā)明的技術(shù)特征還有：所述氮?dú)馀c水霧的混合體經(jīng)混合器的噴射口高速朝向火源射出并覆蓋在火源上形成云霧狀隔離層。

本發(fā)明的技術(shù)特征還有：所述高速是指，無論是氮?dú)饬髯矒羲鞯乃俣?，還是所述氮?dú)馀c水霧的混合體經(jīng)混合器的噴射口向外射出的速度，均不低于音速。

本發(fā)明的技術(shù)方案還有：一種滅火系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括液氮儲(chǔ)存部分和供水部分，所述液氮儲(chǔ)存部分包括液氮儲(chǔ)罐、與液氮儲(chǔ)罐連接的罐壓調(diào)節(jié)裝置和液氮輸出管，所述供水部分包括儲(chǔ)水裝置和水輸出管，其特征在于：所述液氮輸出管和水輸出管均連接至混合器內(nèi)，所述混合器包括液氮吸熱至少部分氣化成氮?dú)饬鞯膿Q能段，還包括氮?dú)饬鞲咚僮矒羲骱笮纬傻獨(dú)馀c水霧的混合體的聚能段，所述混合器還設(shè)有向外噴射氮?dú)馀c水霧混合體的噴射口。

本發(fā)明的技術(shù)特征還有：所述水輸出管與外殼連通，所述液氮輸出管延伸入外殼內(nèi)一段距離后成為變徑管，所述變徑管依次包括縮徑段、窄喉部和擴(kuò)徑段。

本發(fā)明的技術(shù)特征還有：所述混合器還包括對(duì)所述氮?dú)饬鬟M(jìn)行加速的爆能段。

本發(fā)明的技術(shù)特征還有：所述混合器還包括設(shè)置在所述聚能段和噴射口之間的發(fā)射段。

本發(fā)明的技術(shù)特征還有：所述混合器包括外殼，所述外殼包括大徑段、變徑段和小徑段，所述大徑段靠近水輸出管，所述小徑段靠近噴射口，大徑段與小徑段由變徑段連接，所述變徑管位于所述大徑段內(nèi)。

本發(fā)明的技術(shù)特征還有：所述罐壓調(diào)節(jié)裝置為自增壓式罐壓調(diào)節(jié)裝置。

本發(fā)明的技術(shù)特征還有：所述儲(chǔ)水裝置為消防水儲(chǔ)水裝置。

本發(fā)明的技術(shù)特征還有：延伸進(jìn)入到混合器的液氮輸出管外表面上設(shè)有導(dǎo)流翅片。

本發(fā)明的技術(shù)特征還有：所述導(dǎo)流翅片為單頭螺旋導(dǎo)流翅片或者多頭螺旋導(dǎo)流翅片。

本發(fā)明的技術(shù)特征還有：所述導(dǎo)流翅片與液氮輸出管的軸線夾角不為零度。

本發(fā)明的技術(shù)方案還有：一種消防車，包括底盤和連接在底盤上的車輪，所述底盤的一側(cè)為駕駛艙，其特征在于：所述消防車還包括設(shè)置在底盤上方的滅火系統(tǒng)，所述滅火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如上所述。

本發(fā)明的有益效果在于：采用該方法，液氮和水混合后向外噴出氮?dú)夂退F的混合體，該混合體在火源附近形成云霧狀隔離，一方面水霧吸收熱量后迅速被汽化，另一方面高速氮?dú)飧采w在火源上，抑制了燃燒中氧化反應(yīng)速度，有效隔絕了氧氣，該滅火方法同時(shí)具有水噴淋和惰性氣體滅火的雙重作用和優(yōu)點(diǎn)，且使用后對(duì)火源處環(huán)境無污染，具有環(huán)保高效之優(yōu)點(diǎn)；采用上述滅火方法的滅火系統(tǒng)和消防車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本造價(jià)低，符合長距離、高效滅火的需要。

附圖說明

附圖1是滅火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，附圖2是混合器結(jié)構(gòu)示意圖，其中1是液氮儲(chǔ)罐，2是自增壓結(jié)構(gòu)，3是液氮輸出管，4是消防水系統(tǒng)，5是水輸出管，6是彌霧暴流裝置，7是固態(tài)粉狀滅火器，8是混合器，81是外殼，811是大徑段，812是變徑段，813是小徑段，82是變徑管，821是縮徑段，822是窄喉部，823是擴(kuò)徑段，9是噴射口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行說明。

低溫狀態(tài)下的（溫度不高于-196℃）液氮一旦吸熱，將立即氣化為氮?dú)猓撨^程一方面表現(xiàn)為體積的迅速膨脹（經(jīng)測(cè)算，體積可膨脹變大約700倍），另一方面表現(xiàn)為能量的快速釋放，該釋能過程可將釋能過程中遇到的水擊碎成粒徑極小的水霧，并攜帶水霧遠(yuǎn)距離向外噴射，火源如果遇到該水霧和氮?dú)獾幕旌象w，則在水和氮?dú)飧粞蹼p重作用下被撲滅，且相比于干粉類滅火器，由于氮?dú)獾难杆贀]發(fā)，剩余在火源現(xiàn)場(chǎng)的僅有少量水，故該種滅火方式不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

基于以上原理，本發(fā)明首先公開了一種滅火方法，該方法包括：

1）液氮流在混合器中吸熱后至少部分氣化成為氮?dú)饬鳎?/p>

2）氮?dú)饬鞲咚僮矒羲骱?，形成氮?dú)馀c水霧的混合體；

3）氮?dú)馀c水霧的混合體經(jīng)混合器的噴射口朝向火源射出并在火源附近形成云霧狀隔離層，隔絕氧氣并降低火源處的溫度，以達(dá)到滅火目的。

為增加滅火時(shí)的噴射距離，以達(dá)到更好滅火效果，使氮?dú)馀c水霧的混合體經(jīng)混合器的噴射口高速朝向火源射出并在火源附近形成云霧狀隔離層，以適應(yīng)長距離滅火的需要。

本發(fā)明還公開了一種滅火系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括液氮儲(chǔ)存部分和供水部分，液氮儲(chǔ)存部分包括液氮儲(chǔ)罐1、與液氮儲(chǔ)罐1連接的罐壓調(diào)節(jié)裝置（該罐壓調(diào)節(jié)裝置可采用自增壓結(jié)構(gòu)2）和液氮輸出管3，該自增壓結(jié)構(gòu)2將部分液氮吸熱氣化后以低溫氣態(tài)壓縮到液氮儲(chǔ)罐1中，以增加液氮所含能量。供水部分可直接采用建筑物等的消防水系統(tǒng)，當(dāng)然也可單獨(dú)設(shè)置儲(chǔ)水罐等用于水的儲(chǔ)存，該供水部分包括水輸出管5。液氮輸出管3和水輸出管5均連接至混合器8內(nèi)，在混合器8中實(shí)現(xiàn)液氮和水的混合，混合器8還設(shè)有向外噴射氮?dú)夂退F混合體的噴射口9。

本實(shí)施例中，混合器8包括外殼81，外殼81包括大徑段811、變徑段812和小徑段813，大徑段811靠近液氮輸出管3和水輸出管5，小徑段813靠近噴射口，大徑段811與小徑段813由變徑段812連接。

水輸出管與外殼連通，液氮輸出管與位于外殼81內(nèi)的變徑管82連接，變徑管82依次包括縮徑段821、窄喉部822和擴(kuò)徑段823，且變徑管82位于大徑段811內(nèi)。這樣，液氮在進(jìn)入外殼81后迅速吸熱而成氣態(tài)氮，氣態(tài)氮在壓力推動(dòng)下進(jìn)入變徑管82中，按照流體力學(xué)原理，低速流體在管內(nèi)流動(dòng)，管截面小處流速大，管截面大時(shí)流速小，故氣態(tài)氮在縮徑段821獲得持續(xù)加速，到達(dá)窄喉部822處其速度已經(jīng)超過音速，由此再進(jìn)入擴(kuò)徑段823時(shí)，其速度反而隨擴(kuò)徑段的截面增大而再次獲得加速。

水由擴(kuò)徑段823的邊緣進(jìn)入變徑管82，被超音速下氮?dú)饣旌蠑y帶向噴射口9方向推進(jìn)，在此過程中，水在超音速氮?dú)鉀_擊和互撞下變?yōu)轶w積細(xì)小的水霧，同時(shí)氮?dú)膺M(jìn)一步吸收水中熱量，氮?dú)馍郎刂两咏?℃。在升溫過程中氮?dú)庠俅闻蛎涀龉Γ黾恿嘶旌象w的動(dòng)能，并最終高速從噴射口9噴出。

考慮到換熱效果，延伸進(jìn)入到混合器8的液氮輸出管外表面上設(shè)有導(dǎo)流翅片，導(dǎo)流翅片為單頭螺旋導(dǎo)流翅片或者多頭螺旋導(dǎo)流翅片，也可將導(dǎo)流翅片設(shè)計(jì)成與液氮輸出管的軸線夾角不為零度。通過導(dǎo)流翅片，增加液氮與水流的換熱面積，提升液氮的氣化效果。

該系統(tǒng)同時(shí)還配備固態(tài)粉狀滅火器7，可根據(jù)火情選擇使用，以大大提高滅火效率。

實(shí)際使用中，采用自增壓結(jié)構(gòu)2將液氮加壓至2.5Mpa，向外噴出的氮?dú)夂退F的速度可達(dá)400m/s；商品液氮進(jìn)入液氮儲(chǔ)罐1，如果液氮儲(chǔ)罐1為深冷混合器，液氮日蒸發(fā)率符合標(biāo)準(zhǔn)要求，完全可滿足需要。

經(jīng)過計(jì)算，流量為1kg/s的液氮經(jīng)吸收水和大氣環(huán)境的熱量，在相變和升溫至0℃的過程中，用于做功的最大機(jī)械能約為654KJ/kg，而提供同樣654KJ機(jī)械能需要壓縮氮?dú)獾牧髁繛?kg/s，或說壓縮氮?dú)馓峁┑臋C(jī)械能僅為同質(zhì)量液氮提供的機(jī)械能的八分之一。

本發(fā)明還公開了一種消防車，該消防車包括底盤和連接在底盤上的車輪，底盤的一側(cè)為駕駛艙，消防車還包括設(shè)置在底盤上方、如上所述的滅火系統(tǒng)。

當(dāng)然，上述說明并非對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。