專利名稱：連續(xù)制取CO₂氣的滅火裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種制取C02的裝置，屬于滅火設備，尤其是一種通過化 學方法連續(xù)制取C02氣的滅火裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中大量使用二氧化碳滅火的應用中往往使用C02高壓儲氣瓶，其缺點是儲氣量有限，高壓危險，使用不方便，尤其是針對煤礦井下煤炭自燃火災滅火以及其它需要大量C02滅火劑場合的撲滅不適合?，F(xiàn)有技術(shù)中也有使用以化學方法連續(xù)制取C02裝置進行滅火的，例如公開 號為CN1107642C的發(fā)明專利公開了一種連續(xù)制取二氧化碳的設備。其特征是 1)設置兩個獨立的容器， 一個硫酸容器， 一個二氧化碳發(fā)生罐。2)通過壓力 平衡管聯(lián)接兩個容器，在使用中于二氧化碳發(fā)生罐中盛放碳酸氫銨。3)通過 閥門、管路連接兩個容器。4)硫酸裝料口設置在硫酸容器上。4)碳酸氫銨裝 料口設置在二氧化碳發(fā)生罐上。5)壓力表、安全閥設置在二氧化碳發(fā)生罐的 罐體上的中端。6)氣體輸出閥設置在二氧化碳發(fā)生罐罐體的上端，殘留物排 料口設置在二氧化碳發(fā)生罐的罐體下端。其存在的缺點是1)結(jié)構(gòu)復雜，管路、閥門過多。2)設備高度過高、體 積過大、重量過重，不利于運輸使用。3)由于采用的化學反應比較劇烈，沒 有控制裝置，操作的安全性、穩(wěn)定性不易掌握，產(chǎn)氣的連續(xù)性不能保證。4) 產(chǎn)氣過程會產(chǎn)生壓力并使用濃硫酸，而設備承壓措施、防腐措施遠遠不夠，一 旦發(fā)生爆炸或者硫酸泄露會對操作人員造成嚴重傷害。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是改進現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，針對上述的問題，提供一種結(jié) 構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，操作簡單、安全的通過化學方法連續(xù)制取C02氣的 滅火裝置，其尤其適用于工礦企業(yè)滅火及公安消防，可以根據(jù)不同地點、不同 條件下的二氧化碳量的需求，例如火災情況及滅火要求，快速、穩(wěn)定、安全、 靈活、方便地連續(xù)制取C02，機動性能好、安全性高、可操作性強。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的-本實用新型提供的連續(xù)制取C02氣的裝置包括一個二氧化碳發(fā)生罐，在該罐的罐體的上頂部罐壁上設有一碳酸氫銨進料
口，在該進料口上設有一漏斗裝置，其是在所述進料口的周圍設有一高于罐壁 外表面的側(cè)壁形成漏斗，在該罐的下底部罐體壁上開設進料孔和排污孔，在所 述進料孔中密封地插入硫酸進料管的--段，在該進料管伸進罐內(nèi)的端部密封地 連接一布料管，在該布料管的管壁上設有若干布料孔，在所述排污孔上連接的 排污管上設置閥門；一個夾套，其密封地固設在所述二氧化碳發(fā)生罐的罐體上，該夾套從二氧 化碳發(fā)生罐的頂部向下覆蓋在其外面，該夾套的最下端與二氧化碳發(fā)生罐的下 底部之間具有一個高度差，在相對于二氧化碳發(fā)生罐的上頂部的所述夾套上開 設有碳酸氫銨加料口、硫酸加料口和C02排出口，各開口上設有接管或啟閉密 封蓋；所述碳酸氫銨加料口與所述二氧化碳發(fā)生罐上的所述漏斗裝置的孔上下 正對開設，該加料口的孔徑小于所述漏斗裝置的孔徑；在所述夾套的最下端開 設硫酸排出口 ，其上密封地設置硫酸輸送管與所述二氧化碳發(fā)生罐上的硫酸進 料管相連接。在所述硫酸輸送管或硫酸進料管上設有閥門。在本實用新型提供的連續(xù)制取0)2氣的裝置中制取二氧化碳的方法是通 過夾套上設置的硫酸加料口將濃硫酸加入夾套中，通過夾套上的碳酸氫銨加料 口和與之正對的二氧化碳發(fā)生罐上的漏斗裝置在罐內(nèi)加入糊狀的碳酸氫銨；開 啟硫酸進料管上的閥門，夾套中的濃硫酸進入二氧化碳發(fā)生罐中，進行如下反 應H2S04 + 2 Na跳一Na2S04 + 2C02 t + 2H20產(chǎn)生的C02從漏斗裝置進入夾套中，這時，開啟夾套上的C02排出口上接管 的閥門，即可源源不斷地輸出二氧化碳。在相對于二氧化碳發(fā)生罐的上頂部的所述夾套上還開設連接壓力表和安 全閥的接管口。所述二氧化碳發(fā)生罐最好為臥式罐。這樣，可以降低設備高度，在設備需 要移動時，比立式容器更平穩(wěn)。所述夾套上的所述硫酸排出口最好設置兩個，其上的硫酸輸送管都連接到 二氧化碳發(fā)生罐上的硫酸進料管上。在兩個所述硫酸輸送管上分別設有閥門。所述夾套的最下端最好設于臥式二氧化碳發(fā)生罐的水平中心線附近，即夾 套覆蓋罐體的上部一半。
如果選擇夾套覆蓋罐體上半部分的一小部分，則夾套容積不夠，不利于承 擔儲料、排氣的任務。考慮到設備可能要傾斜放置，為避免硫酸通過漏斗直接 進入到容器中，所以要保證夾套足夠的容積。如果選擇夾套覆蓋到罐體的下半部分，當然可以增加夾套容積，增加本裝 置的硫酸儲料容量，但是，由于夾套上的硫酸排出口和與之相連的布料管之間 的高度差會過低，無法使夾套中的硫酸全部順暢的輸入罐中。這是因為所述高 度差是硫酸進入容器的動力，要使硫酸從夾套到布料管流入罐內(nèi)，布料管的位 置要低于夾套的最低點。另外，為了防止罐中的反應生成物將布料管的布料孔 堵塞，應使得布料管至于罐內(nèi)碳酸氫銨物料的料面上面，即布料管距容器底部 內(nèi)壁的高度必須高于容器內(nèi)物料的高度，這樣，如果夾套的最下端過于靠下， 硫酸排出口和布料管之間的高度差將更小，以至于布料管無法布置，同時選擇 夾套覆蓋到罐體的下半部分會增加設備重量。比較好的是夾套上硫酸排出口 與罐體內(nèi)布料管之間的高度差應控制在所述硫酸排出口相對于罐體的底部的高度為H，布料管相對于罐體的底部的高度為h，則h二 (0.4-0.6) H。如果該高度差太大，會在管路中殘存太多硫酸，如果高度太小，則不能滿足布料管位 置的要求。為了保證夾套與二氧化碳發(fā)生罐的容積匹配，夾套容積和容器容積比的一個優(yōu)選方案是，夾套容積和容器容積的比例為1/7.5 1/5。所述二氧化碳發(fā)生罐的罐體上的加料口內(nèi)徑與所述夾套上的碳酸氫銨加 料口內(nèi)徑的比例為(1.3 1.5) : 1。二氧化碳發(fā)生罐上的漏斗可以設計成錐形，即所述側(cè)壁為上端口徑大于下 端口徑的錐形通道，該漏斗也可以是大口型，即側(cè)壁為形成的通道是階梯形的， 上段為較大口徑的直筒狀通道，下段為較小口徑的直筒狀通道。所述側(cè)壁與夾 套內(nèi)壁之間的間隙為5 10mm。如果漏斗為錐形或大口型的，則所述二氧化碳發(fā)生罐的罐體上的加料口最 大內(nèi)徑與所述夾套上的碳酸氫銨加料口內(nèi)徑的比例為(1.3 1.5) : 1。在一個優(yōu)選技術(shù)方案中，可以使得所述夾套上的碳酸氫銨加料口與罐體上 的漏斗都做成圓形截面的通道，且圓心重合。為了防止罐內(nèi)布料管上的布料孔被物料，尤其是生成物堵塞，所述布料管 上的布料孔設置在布料管朝上最多半個圓周上。制取二氧化碳氣時，濃硫酸從 布料管的向上的布料孔中冒出，然后向下滴落在布料管下面的碳酸氫銨上，反 應制氣。
本實用新型提供的連續(xù)制取C02氣的裝置和現(xiàn)有同類設備相比具有以下優(yōu)占."、、《1、 實現(xiàn)了設備一體化，將現(xiàn)有技術(shù)中的硫酸儲罐和碳酸氫銨罐變成一個 二氧化碳發(fā)生罐和覆蓋上罐體上的夾套，尤其是漏斗結(jié)構(gòu)的設計，使布局結(jié)構(gòu) 更加緊湊，從而使設備的總體尺寸縮小，因此，設備重量大大降低，更便于靈 活操作。其可以根據(jù)不同地點、不同條件下的二氧化碳量的需求，例如火災情況及滅火要求，快速、穩(wěn)定、安全、靈活、方便地連續(xù)制取C02，機動性能好、安全性高、可操作性強。當煤礦井下發(fā)生火災時，可以方便地將本裝置推下井， 接近火災現(xiàn)場，而其中的夾套結(jié)構(gòu)又可以保證足夠的硫酸攜帶量，滿足滅火的需求。2、 罐體中的滴加式布料裝置，使在碳酸氫銨上滴加的硫酸分布更均勻， 反應更平穩(wěn)，也利于設備防腐。3、 布料裝置上增加防止硫酸進入過快的緩沖裝置，使產(chǎn)氣更加平穩(wěn)、連 續(xù)、安全。4、 采用硫酸的雙進料管，更利于控制反應速度。


以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。圖1為本實用新型提供的連續(xù)制取C02氣的滅火裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的具體特征及技術(shù)手段， 本實用新型提供的連續(xù)制取C02氣的裝置包括一個二氧化碳發(fā)生罐10，在該罐的罐體的上頂部罐壁上設有一碳酸氫銨 進料口，在該進料口上設有一漏斗裝置5，其是在進料口的周圍設有一高于罐 壁外表面的側(cè)壁形成漏斗，在該罐的下底部罐體壁上開設進料孔和排污孔，在 所述進料孔中密封地插入硫酸進料管la，在該進料管上設有閥門l，在該進料 管伸進罐內(nèi)的端部密封地連接一布料管9，在該布料管9的管壁上設有若干布 料孔9a，在所述排污孔上連接的排污管6，在其上設置閥門；一個夾套11，其密封地固設在二氧化碳發(fā)生罐10的罐體上，該夾套11 從二氧化碳發(fā)生罐10的頂部向下覆蓋在其外面，該夾套的最下端與二氧化碳 發(fā)生罐10的下底部之間具有一個高度差，在相對于二氧化碳發(fā)生罐10的上頂 部的夾套11上開設有碳酸氫銨加料口 4、硫酸加料口 3和C02排出口 2，各開 口上設有接管或啟閉密封蓋或閥門；碳酸氫銨加料口 4與二氧化碳發(fā)生罐10
上的漏斗裝置5的孔上下正對開設，該加料口 4的孔徑小于漏斗裝置5的孔徑； 在夾套11的最下端開設硫酸排出口 12，其上密封地設置硫酸輸送管12a與二 氧化碳發(fā)生罐IO上的硫酸進料管la相連接。具體的，如圖1所示，其中的夾套為半夾套11，完全包圍二氧化碳發(fā)生罐 10的容器的上半個部分，夾套11中的硫酸通過設置在夾套11最下端的對稱分 布在容器長度方向兩端的夾套上的兩根硫酸輸送管12a管路、二氧化碳氣發(fā)生 罐IO上的硫酸進料管la及閥門1進入二氧化碳發(fā)生罐10的容器；其中在夾 套11左端、中部、右端依次分別設置硫酸加料口 3、碳酸氫鈉加料口4、壓力 表7、安全閥8、 C02排出口 2以及其上連接的排氣管路及閥門2a;其中漏斗裝 置5處于碳酸氫銨進料口 4正下方，漏斗設計成錐形，即側(cè)壁為上端口徑大于 下端口徑的錐形通道，漏斗至少其上部的內(nèi)徑要大于進料口內(nèi)徑，至少其漏斗 上部的內(nèi)徑與所述夾套上的碳酸氫銨加料口內(nèi)徑的比例為(1.3 1.5) : 1， 例如為1.2: 1。夾套11上的碳酸氫銨加料口 4與罐體上的漏斗5都做成圓形 截面的通道，且圓心重合。漏斗側(cè)壁同夾套內(nèi)壁有5-10mm的間隙，例如為5mm 間隙。其中設于罐內(nèi)的布料管9與硫酸進料管la及閥門l相聯(lián)，布料管上設 置若干個小孔，所述布料管上的布料孔設置在布料管朝上最多半個圓周上。小 孔的總面積小于布料管路的截面積，濃度為98%的濃硫酸通過布料管均勻的分 布到二氧化碳發(fā)生罐10的容器中，參與反應；排污閥門6設置在二氧化碳發(fā) 生罐10的容器左下方。夾套11容積和二氧化碳發(fā)生罐10的容器容積的比例 為1/7.5 1/5,例如為1/6。如果設定夾套11上的最低點上硫酸排出口相對于罐體的底部的高度為H， 罐體中的布料管9相對于罐體的底部的高度為h，硫酸排出口與布料管之間的 高度差最好控制在h= (0.4-0.6) H。例如，h=0.5H。也可以將二氧化碳發(fā)生罐IO的底部硫酸進料管la上的閥門1取消，代之 以設置在夾套11上設置的硫酸輸送管12a上，兩根硫酸輸送管12a上各設有 一個閥門。這樣的結(jié)構(gòu)可以降低設備的高度，便于操作。另外，在兩根硫酸輸 送管12a上設置閥門，在操作中，可以只開啟一個閥門，使硫酸從一側(cè)的硫酸 輸送管輸入到罐體中，也可以同時開啟兩個閥門。以此可以對硫酸進入罐體的 流量進行調(diào)節(jié)，以控制反應速度。設備使用方法為1)先關閉排污管6上的閥門(圖中未示出)、C02排出口 2上的閥門2a， 通過硫酸加料口 3向夾套11中加入所需量的濃硫酸，然后密封硫酸加料口 3。2) 將所需量的碳酸氫銨加一定比例的水配成的糊狀，從碳酸氫銨加料口 4 通過漏斗裝置5加入到二氧化碳發(fā)生罐10的容器中，封閉加料口 4。為了防止 設備腐蝕，碳酸氫氨的投加量要比實際需要量多出5%。3) 緩慢打開硫酸進料管la上的闊門1，夾套11內(nèi)的硫酸通過與硫酸進料 管上的阓門l連接的布料管9均勻的分布在容器里，物料開始反應，并有氣體 生成。由于漏斗5的存在，氣體從二氧化碳發(fā)生罐10內(nèi)進入夾套11，隨著氣 量增大容器內(nèi)壓力增大，夾套內(nèi)壓力也同時增大。觀察壓力表7，當達到設定 壓力時，打開C02排出口 2上連接的排氣管路及閥門2排氣。氣體源源不斷的 從二氧化碳發(fā)生罐10的容器通過漏斗5進入夾套11，最后通過夾套11上的 C02排出口 2上連接的排氣管路及閥門2a排氣，氣體再通過輸氣管道源源不斷 的輸送到需要氣體的地方。4) 通過排污管6上的閥門排污，重新加料，準備再次使用。如不繼續(xù)使 用則清洗設備。設計每小時產(chǎn)氣1000m3的設備，每次硫酸需要加380Kg， NaHCO:,需要加入 670Kg。其中NaHCO:,需要與一定比例的水混合，水與的NaHC03質(zhì)量比為30% 40%。反應十分鐘結(jié)束，并放出氣體。如果在使用中使用兩臺或多臺本裝置并聯(lián)、重復加料， 一小時生成lOOOm3C02氣體。
權(quán)利要求1、 一種連續(xù)制取C02氣的滅火裝置，其特征在于，包括 一個二氧化碳發(fā)生罐，在該罐的罐體的上頂部罐壁上設有一碳酸氫銨進料口，在該進料口上設有一漏斗裝置，其是在所述進料口的周圍設有一高于罐壁 外表面的側(cè)壁形成漏斗，在該罐的下底部罐體壁上開設進料孔和排污孔，在所 述進料孔中密封地插入硫酸進料管，在該進料管伸進罐內(nèi)的端部密封地連接一 布料管，在該布料管的管壁上設有若干布料孔，在所述排污孔上連接的排污管 上設置閥門；一個夾套，其密封地固設在所述二氧化碳發(fā)生罐的罐體上，該夾套從二氧 化碳發(fā)生罐的頂部向下覆蓋在其外面，該夾套的最下端與二氧化碳發(fā)生罐的下 底部之間具有一個高度差，在相對于二氧化碳發(fā)生罐的上頂部的所述夾套上開 設有碳酸氫銨加料口、硫酸加料口和C02排出口，各開口上設有接管或啟閉密 封蓋；所述碳酸氫銨加料口與所述二氧化碳發(fā)生罐上的所述漏斗裝置的孔上下 正對開設，該加料口的孔徑小于所述漏斗裝置的孔徑；在所述夾套的最下端開 設硫酸排出口 ，其上密封地設置硫酸輸送管與所述二氧化碳發(fā)生罐上的硫酸進 料管相連接；在相對于所述二氧化碳發(fā)生罐的上頂部的所述夾套上還開設連接 壓力表和安全閥的接管口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)制取C02氣的滅火裝置，其特征在于，所述夾套的最下端設于臥式二氧化碳發(fā)生罐的水平中心線附近，即夾套覆蓋罐體的 上部一半。和/或，所述夾套容積和所述二氧化碳發(fā)生罐的容器容積比是，夾 套容積和容器容積的比例為1/7.5 1/5。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)制取C02氣的滅火裝置，其特征在于，所述 二氧化碳發(fā)生罐上的漏斗設計成錐形，即所述側(cè)壁為上端口徑大于下端口徑的 錐形通道；或者，該漏斗是大口型，即側(cè)壁為形成的通道是階梯形的，上段為 較大口徑的直筒狀通道，下段為較小口徑的直筒狀通道。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的連續(xù)制取C02氣的滅火裝置，其特征在于， 所述側(cè)壁與夾套內(nèi)壁之間的間隙為5 10mra。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的連續(xù)制取C02氣的滅火裝置，其特征在于，所述夾套上的碳酸氫銨加料口與罐體上的漏斗都做成圓形截面的通道，且圓心 重合。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的連續(xù)制取C02氣的滅火裝置，其特征在于，所述二氧化碳發(fā)生罐的罐體上的加料口或者至少其漏斗上部較大的內(nèi)徑與所 述夾套上的碳酸氫銨加料口內(nèi)徑的比例為(1.3 1.5) : 1。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)制取C02氣的滅火裝置，其特征在于，所述 夾套上的所述硫酸排出口設置兩個，其上的硫酸輸送管都連接到二氧化碳發(fā)生 罐上的硫酸進料管上，在兩個所述硫酸輸送管上分別設有闊門。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的連續(xù)制取C02氣的滅火裝置，其特征在于， 所述布料管上的布料孔設置在布料管朝上最多半個圓周上。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的連續(xù)制取C02氣的滅火裝置，其特征在于， 所述布料管上設置的若干個小孔的總面積小于布料管路的截面積。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)制取C02氣的滅火裝置，其特征在于，所 述夾套的最下端開設硫酸排出口，相對于罐體的底部的高度為H，所述罐體中 的布料管相對于罐體的底部的高度為h，硫酸排出口與布料管之間的高度差在 h= (0.4-0.6) H。
專利摘要本實用新型提供的連續(xù)制取CO₂氣的裝置，其包括一個二氧化碳發(fā)生罐，在其上頂部罐壁上設有一碳酸氫銨進料口，在該進料口上設有一漏斗裝置，在該罐的下底部開設進料孔和排污孔，在進料孔中密封地插入硫酸進料管，在該進料管上設有閥門，在進料管罐內(nèi)的端部密封地連接一布料管，在該布料管的管壁上設有若干布料孔；還有一夾套，其固設在二氧化碳發(fā)生罐的罐體上，在二氧化碳發(fā)生罐的上頂部的夾套上開設有碳酸氫銨加料口，其與漏斗裝置的孔上下正對，所述夾套的最下端開設硫酸排出口，其上設硫酸輸送管與二氧化碳發(fā)生罐上的硫酸進料管相連接。本裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，操作簡單、安全。
文檔編號A62C13/20GK201020178SQ20072010321
公開日2008年2月13日 申請日期2007年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月15日
發(fā)明者建 常, 楊曉燕 申請人:建 常