專利名稱：一種用于非開(kāi)放空間的火災(zāi)滅火方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于消防領(lǐng)域，具體涉及一種非開(kāi)放空間內(nèi)的火災(zāi)的滅火方法及系統(tǒng)。
用水滅火，是現(xiàn)有的非開(kāi)放空間所使用的主要滅火方法。即對(duì)于初期階段的火災(zāi)，由現(xiàn)場(chǎng)事先設(shè)置的噴淋設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行滅火。更大的火災(zāi)，則需要依靠消防隊(duì)。消防隊(duì)撲滅一般火災(zāi)的主要裝備也是使用水的消防車。建筑物內(nèi)以撲滅初期火災(zāi)為目的的噴淋滅火設(shè)備、系統(tǒng)需要大量水管及監(jiān)控設(shè)備，其設(shè)置安裝必須從建筑物的設(shè)計(jì)階段就納入計(jì)劃，對(duì)已建成的建筑物進(jìn)行滅火噴淋設(shè)備的設(shè)置是困難的。另外，由于安裝費(fèi)用較高，所以未設(shè)置的建筑物很多。既使是裝有噴淋設(shè)備的場(chǎng)所，也存在由于可燃物的種類、設(shè)置方法或空調(diào)及內(nèi)部裝修的影響而導(dǎo)致延誤啟動(dòng)或盡管噴水也無(wú)法滅火的情況。
同時(shí)，還存在由地震或恐怖活動(dòng)等其他原因?qū)е聼o(wú)法充分供水的情況。
如上所述，當(dāng)初期滅火延誤或失敗時(shí)，由于非開(kāi)放性結(jié)構(gòu)，空間內(nèi)溫度在短時(shí)間內(nèi)上升并充滿濃煙，煙霧無(wú)法排出，極大地妨礙了消防及急救人員進(jìn)入火災(zāi)空間。這種情況下，由于外部的噴水難以直接噴到內(nèi)部的燃燒物，因而無(wú)法有效地進(jìn)行滅火。更甚者，被困于火災(zāi)空間內(nèi)的人員也難以被迅速救出。以下所示的最近的火災(zāi)事例也顯示了現(xiàn)有滅火方法的局限性2000年11月11日奧地利的柯布隆發(fā)生了纜車隧道火災(zāi)，消防隊(duì)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后火災(zāi)還持續(xù)了3個(gè)小時(shí)以上，死者155名。
2001年9月1日的日本東京新宿的雜居樓發(fā)生火災(zāi)時(shí)，雖然消防隊(duì)員早已到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，但進(jìn)到樓內(nèi)則是在火災(zāi)發(fā)生1小時(shí)之后，44名死者幾乎都是死于濃煙，即一氧化碳的中毒。
還有，2001年9月11日，美國(guó)的世界貿(mào)易大廈遭受恐怖分子襲擊而倒塌的原因也被認(rèn)為是持續(xù)了一個(gè)小時(shí)以上的燃燒。
因此，有必要提供這樣一個(gè)滅火方法和系統(tǒng)，它既能夠迅速抑制火災(zāi)，又不會(huì)對(duì)火災(zāi)空間內(nèi)的人員產(chǎn)生不良影響。這樣，消防人員可以迅速進(jìn)入火災(zāi)空間，盡早地實(shí)施急救，同時(shí)用更少的滅火劑實(shí)現(xiàn)滅火。
使用二氧化碳以外的隋性氣體的稀釋滅火方法不會(huì)對(duì)地球環(huán)境和人的身心產(chǎn)生有害影響，因而引人注目。美國(guó)專利第3,893,514號(hào)公開(kāi)了這樣一個(gè)抑制火災(zāi)的系統(tǒng)和方法。它將具有一定壓力的氮?dú)饧翱諝饣旌献⑷氲陌l(fā)生火災(zāi)的密閉空間，形成即可抑制火災(zāi)，又對(duì)人的身心完全沒(méi)有影響的環(huán)境。
日本的專利公報(bào)昭64-58272號(hào)公開(kāi)了這樣的火災(zāi)抑制的方法。它使用含有百分之幾的二氧化碳的隋性氣體，在危急的時(shí)候，能夠保證人員有效地活動(dòng)并且不會(huì)損壞設(shè)備。
此外，日本專利公報(bào)特開(kāi)平10-263109和特開(kāi)平11-226343號(hào)公開(kāi)了如下的滅火方法和裝置，它在火災(zāi)發(fā)生時(shí)將火災(zāi)空間內(nèi)的空氣抽出并壓縮，利用氧氣分離膜或氧氣吸附液體去除其中的氧氣之后再注入回火災(zāi)空間，使氧氣濃度逐漸降低以達(dá)到滅火的目的。
然而，上述的希釋滅火方法都是以釋放出100％濃度的隋性氣體為特征，以密閉空間為對(duì)象的具有固定滅火系統(tǒng)的方法。因此它們具有以下的缺點(diǎn)。第一，由于設(shè)置費(fèi)用高，它們只被用于付加價(jià)值高的場(chǎng)所。第二，由貯藏容器所供給的隋性氣體的總量是一定的，所以它無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)供給，因此無(wú)法用于非密閉空間。第三，密閉空間中的障礙物使得釋放的隋性氣體不能充分混合時(shí)，空間內(nèi)的局部氧氣濃度有可能降至人的生存條件以下。第四，火災(zāi)所產(chǎn)生的煙及有害氣體沒(méi)有被排出而停留在空間內(nèi)。
而上述的利用氧氣分離膜或氧氣吸附性液體去除火災(zāi)空間內(nèi)氧氣的滅火方法，與希釋滅火的方法同樣，不適合非密閉空間的火災(zāi)。另外，如要具有與稀釋滅火設(shè)備同等的性能，它的設(shè)備的體積將很龐大，設(shè)置費(fèi)用會(huì)遠(yuǎn)高于稀釋滅火設(shè)備。再者，因?yàn)橛捎袡C(jī)高分子材料構(gòu)成的氧氣滲透膜的性能受火災(zāi)所產(chǎn)生的高溫氣體和固態(tài)粒子影響很大，所以實(shí)用上存在著許多問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是提供這樣一種火災(zāi)的滅火方法及系統(tǒng)，它能夠機(jī)動(dòng)地應(yīng)付發(fā)生于非開(kāi)放空間各種場(chǎng)所的火災(zāi)。對(duì)于非開(kāi)放空間內(nèi)發(fā)生的火災(zāi)，它既能夠迅速抑制燃燒，又不會(huì)對(duì)火災(zāi)空間內(nèi)的人員及物件產(chǎn)生不良影響。消防人員可以迅速進(jìn)入火災(zāi)空間，盡早地實(shí)施急救，用更少的滅火劑實(shí)現(xiàn)滅火。
為了解決上述課題，本發(fā)明提供這樣一種火災(zāi)的滅火方法和系統(tǒng)。它通過(guò)從外部向火災(zāi)空間注入足夠的含適當(dāng)氧氣濃度的富氮空氣，將火災(zāi)空間的大氣成分置換為即能夠抑制火災(zāi)又能維持人的生存的大氣成分。本發(fā)明的滅火方法和系統(tǒng)以具備下列技術(shù)為特征利用從滅火作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的大氣中生產(chǎn)富氮空氣的技術(shù)，依火災(zāi)種類的不同控制富氮空氣流量和氧氣濃度的技術(shù)，向火災(zāi)空間注入富氮空氣及控制流向的技術(shù)，裝置的搬運(yùn)技術(shù)以及火災(zāi)的監(jiān)測(cè)技術(shù)。
更具體地說(shuō)是，用搬運(yùn)手段將滅火系統(tǒng)迅速地運(yùn)至需要進(jìn)行滅火的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，生產(chǎn)富氮空氣并根據(jù)火災(zāi)的種類調(diào)整其氧氣濃度，依火災(zāi)空間的大小向其內(nèi)持續(xù)地供給必要流量的富氮空氣。通過(guò)這樣來(lái)抑制燃燒，將煙和有毒氣體排出火災(zāi)空間以確保能見(jiàn)度，實(shí)現(xiàn)人員的生存和火災(zāi)的抑制這樣一個(gè)二者兼顧的大氣環(huán)境。
將富氮空氣注入火災(zāi)空間時(shí)，可利用系統(tǒng)附屬的軟管從建筑物的開(kāi)口部注入，或者利用建筑物的現(xiàn)有管道、通風(fēng)設(shè)備及其設(shè)置空間注入，或者前后二者同時(shí)利用。對(duì)于超高層建筑，可在空調(diào)及管道的設(shè)置空間或電梯設(shè)置空間預(yù)先設(shè)置開(kāi)閉裝置，利用其將富氮空氣送到所需的樓層。消防或急救人員在所注入的富氮空氣的保護(hù)下能夠迅速進(jìn)入火災(zāi)空間，盡早實(shí)施救護(hù)活動(dòng)。
依可燃物的種類和發(fā)生火災(zāi)空間的構(gòu)造，有可能僅靠富氮空氣的注入就能實(shí)現(xiàn)完全滅火。此外，即使不能完全滅火，由于氧氣濃度的降低抑制了燃燒，消防人員能夠靠近燃燒物實(shí)施滅火。因此能夠更快，用更少的水或滅火劑實(shí)現(xiàn)滅火，減輕由水造成的損失。
眾所周知，大氣中的氧氣濃度通常為21％。但即使把氧氣濃度降至15％，人也平安無(wú)事，14％以下呼吸次數(shù)將增加，10％左右時(shí)呼吸困難，7％以下則有生命危險(xiǎn)。即，如果有15％以上的氧氣，則對(duì)健康無(wú)影響，有7％以上的氧氣就能維持生命。另一方面，當(dāng)氧氣濃度降至17％以下時(shí)，火柴及蠟燭就無(wú)法燃燒，降至12％左右時(shí)，絕大多數(shù)的物體都無(wú)法燃燒。像這樣，通過(guò)注入富氮空氣，使火災(zāi)空間的氧氣濃度降低至能夠維持人的生存的濃度，以此可以在維持人的活動(dòng)環(huán)境的同時(shí)，獲得滅火或抑制燃燒的效果。
本發(fā)明可以機(jī)動(dòng)地應(yīng)付各種場(chǎng)所的非開(kāi)放空間內(nèi)發(fā)生的火災(zāi)。當(dāng)非開(kāi)放空間內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，它能夠迅速抑制火災(zāi)，并且不會(huì)對(duì)火災(zāi)空間內(nèi)的人員產(chǎn)生不良影響。因此，消防人員可以迅速進(jìn)入火災(zāi)空間，盡早地實(shí)施急救，用更少的滅火劑實(shí)現(xiàn)滅火。它特別適用于下列場(chǎng)所發(fā)生的火災(zāi)，如地下街、隧道、百貨大樓、賓館、寫字樓等具有縱深空間或雜居樓那樣的內(nèi)部呈迷宮狀、障礙物多、外部的噴水不易到達(dá)內(nèi)部火源的建筑物，以及超高層大樓、重要倉(cāng)庫(kù)、文物或重要的數(shù)據(jù)庫(kù)等附加價(jià)值高的場(chǎng)所。
如上所述，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可帶來(lái)如下效果它能夠迅速移動(dòng)，可以機(jī)動(dòng)地應(yīng)付各種不同場(chǎng)所的火災(zāi)。特別對(duì)于高層、超高層、地下室、隧道、樓層縱深等其他具有復(fù)雜地形的火災(zāi)消防具有作用。
它在迅速抑制火災(zāi)的同時(shí)，還能為被困在火災(zāi)空間的人員提供可生存的大氣環(huán)境，并且不會(huì)對(duì)物件產(chǎn)生任何損害。
因?yàn)檠杆倥懦隽嘶馂?zāi)空間內(nèi)的煙并降低了溫度，消防或急救人員能夠迅速進(jìn)入火災(zāi)空間，盡早實(shí)施救護(hù)活動(dòng)。
由于滅火所使用的富氮空氣從滅火作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的空氣中獲得，因此即使是遇到地震或恐怖活動(dòng)導(dǎo)致滅火用水不能充分供給的情況，也能夠進(jìn)行滅火。
圖2是該實(shí)施例滅火方法流程說(shuō)明圖。
圖3是空氣中氧氣濃度與滅火效果、人生存適應(yīng)能力的關(guān)系圖表。
其中1-作為搬運(yùn)裝置的自走式車輛2-富氮空氣發(fā)生裝置3-流量和氧氣濃度控制部4-富氮空氣注入裝置5-流向控制裝置6-火災(zāi)監(jiān)測(cè)裝置

圖1顯示了本發(fā)明的實(shí)施例。在自行式車輛1上，設(shè)置有利用氣體分離膜生產(chǎn)富氮空氣的裝置2、用于調(diào)節(jié)富氮空氣的流量和氧氣濃度的控制裝置3、富氮空氣的注入裝置4、控制富氮空氣的流向控制裝置5以及火災(zāi)空間的溫度和煙霧的狀況的監(jiān)測(cè)裝置6。自行式車輛可利用中、重型平臺(tái)式貨車或牽引-半掛式貨車進(jìn)行改裝，車輛的大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)可作為富氮裝置的動(dòng)力。對(duì)于承載部分，如果充分利用道路法規(guī)所允許的車體尺寸，則可獲得60立方米左右有效容積用于設(shè)置富氮裝置。富氮裝置所需的壓縮空氣可由軸流式加離心式的組合式空氣壓縮機(jī)來(lái)提供，體積數(shù)立方米的這種空氣壓縮機(jī)每分鐘即可提供數(shù)百立方米的壓縮空氣。分離氧氣與氮?dú)獾臍怏w分離膜可采用超耐熱樹(shù)脂(polyimide resin)材料制成的中空纖維膜，這種現(xiàn)有用于產(chǎn)生富氮空氣的中空纖維膜裝置，每立方米體積每分鐘最大可產(chǎn)生約10立方米的富氮空氣。如果每輛車按40立方米的有效容積設(shè)置這種中空纖維裝置，則每輛車可每分鐘最大可產(chǎn)生400立方米的富氮空氣。富氮空氣中的氧氣濃度可通過(guò)調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力或流量進(jìn)行。富氮空氣的注入裝置4由軟管及門、窗等開(kāi)口部的封閉裝置組成，以防止富氮空氣從注入口溢出。富氮空氣的流向可通過(guò)選擇注入口位置及適當(dāng)開(kāi)啟或封閉氣流的出口來(lái)實(shí)現(xiàn)?？呻S車配置攜帶氣體的流動(dòng)和擴(kuò)散的計(jì)算程序的微機(jī)，通過(guò)計(jì)算確定富氮空氣的注入口和出口的最佳位置及所需流量。火災(zāi)空間的溫度和煙的狀況則可由普通及紅外攝像機(jī)進(jìn)行觀察。圖中箭頭所示為富氮空氣的流向。
下面再根據(jù)圖2所示的流程圖來(lái)說(shuō)明實(shí)施例的滅火系統(tǒng)的工作過(guò)程。
煤氣泄漏引起的火災(zāi)在非開(kāi)放空間內(nèi)發(fā)生時(shí)，配備于消防隊(duì)的本系統(tǒng)迅速行駛到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)火災(zāi)的規(guī)模、燃燒物的種類以及建筑物的狀況，在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)所需氧氣濃度的富氮空氣并通過(guò)建筑物的門、窗等開(kāi)口部注入必要的流量。同時(shí)，使用流向控制裝置將其他的開(kāi)口部分適當(dāng)?shù)胤忾]以便使注入的富氮空氣朝所希望的方向流動(dòng)。建筑物內(nèi)的火勢(shì)、溫度及煙霧等的變化通過(guò)可視及紅外攝像機(jī)等監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)建筑物內(nèi)的煙被排出、溫度降至消防或救護(hù)人員能夠進(jìn)入的狀態(tài)時(shí)，救護(hù)或消防人員可沿富氮空氣流進(jìn)入建筑物內(nèi)部，實(shí)施人員的急救或撲滅殘留火焰。
圖3顯示了降低所要滅火的空間內(nèi)的氧氣濃度所帶來(lái)的火災(zāi)抑制效果。黑點(diǎn)所構(gòu)成的區(qū)域是由Coward和Jones用爆發(fā)容器法所測(cè)定的丙烷氣體的可燃范圍，橫軸表示混合氣中的氧氣濃度，縱軸代表混合氣中的丙烷濃度。與氧氣濃度為21％時(shí)相比，當(dāng)氧氣濃度降至18％時(shí)，由丙烷泄漏而引發(fā)火災(zāi)的可能性減少為2/3，如果氧氣濃度降至16％，則火災(zāi)發(fā)生的可能性減少至1/3。如果氧氣濃度降低到15％以下，則丙烷氣體變得完全無(wú)法燃燒。而即使將氧氣濃度降至8％還能維持人的生命。因此，利用這個(gè)濃度差，就可以提供既可抑制火災(zāi)又能維持人的生存的環(huán)境。
權(quán)利要求
1.一種用于非開(kāi)放空間的火災(zāi)的滅火方法，其特征是在火災(zāi)的滅火作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)足夠的含適當(dāng)氧氣濃度的富氮空氣，將發(fā)生火災(zāi)的密閉或半密閉非開(kāi)放空間的大氣置換為既能夠抑制火災(zāi)又能維持人的生存的大氣，其步驟如下a.火災(zāi)發(fā)生時(shí)，將富氮空氣生產(chǎn)裝置迅速地搬運(yùn)至火災(zāi)的滅火現(xiàn)場(chǎng)，從現(xiàn)場(chǎng)空氣中生產(chǎn)大量的富氮空氣。b.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，從外部向上述非開(kāi)放空間里注入足夠的在滅火作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的富氮空氣。c.消防人員進(jìn)行常規(guī)滅火操作，同時(shí)解救被困人員。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非開(kāi)放空間火災(zāi)的滅火方法，其特征在于向非開(kāi)放空間中注入的所述富氮空氣的氧氣容積濃度為8-15％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非開(kāi)放空間火災(zāi)的滅火方法，其特征在于將富氮空氣送入火災(zāi)空間時(shí)，是利用系統(tǒng)附屬的軟管從建筑物的開(kāi)口部注入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非開(kāi)放空間火災(zāi)的滅火方法，其特征在于將富氮空氣送入火災(zāi)空間時(shí)，是利用建筑物的通風(fēng)設(shè)備、現(xiàn)有管道或其設(shè)置空間進(jìn)行注入。
5.一種用于權(quán)利要求1所述的非開(kāi)放空間火災(zāi)滅火方法的系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括從滅火作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的大氣中生產(chǎn)富氮空氣的裝置和相應(yīng)的注入軟管及其操縱裝置、以及火災(zāi)狀況的監(jiān)測(cè)裝置，它安裝在自行式車輛上，利用氣體分離膜生產(chǎn)富氮空氣，并能夠根據(jù)火災(zāi)種類和建筑物狀況調(diào)節(jié)富氮空氣的氧氣濃度和流量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于非開(kāi)放空間火災(zāi)滅火方法的系統(tǒng)，其特征在于所述自行式車輛可利用中、重型平臺(tái)式貨車或牽引-半掛式貨車進(jìn)行改裝，車輛的大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)可作為富氮裝置的動(dòng)力。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于非開(kāi)放性空間火災(zāi)的滅火方法和系統(tǒng)。它在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，從大氣中生產(chǎn)富氮空氣，向火災(zāi)空間注入含有一定氧氣濃度的富氮空氣，同時(shí)控制其流向。依火災(zāi)種類的不同控制所述富氮空氣流量和氧氣濃度，通過(guò)對(duì)火勢(shì)的監(jiān)控，將火災(zāi)空間內(nèi)的大氣置換為既能抑制火災(zāi)又能維持人的生存的大氣，以此達(dá)到迅速滅火和救護(hù)目的。該方法具有機(jī)動(dòng)性，當(dāng)非開(kāi)放空間內(nèi)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，能夠迅速抑制火災(zāi)，并且不會(huì)對(duì)火災(zāi)空間內(nèi)的人員和物件產(chǎn)生不良影響。消防人員可以迅速進(jìn)入火災(zāi)空間，盡早地實(shí)施急救，用更少的滅火劑實(shí)現(xiàn)滅火。特別適用于高層、超高層、地下室、隧道、樓層縱深等其他具有復(fù)雜構(gòu)造的建筑物的火災(zāi)消防。
文檔編號(hào)A62C3/00GK1431027SQ02115428
公開(kāi)日2003年7月23日 申請(qǐng)日期2002年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月11日
發(fā)明者廖赤虹 申請(qǐng)人:廖赤虹