技術(shù)領(lǐng)域:

本發(fā)明屬于二氧化碳水合物應(yīng)用和滅火裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種填充二氧化碳水合物的滅火器及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：
:

二氧化碳水合物是水和二氧化碳在低溫、高壓條件下形成的一種較為特殊的晶體化合物。在二氧化碳水合物中，水分子借助較強的氫鍵形成主體結(jié)晶籠子結(jié)構(gòu)，籠子結(jié)構(gòu)中充滿了二氧化碳分子，而其填滿的程度則取決于體系的溫度、壓力和過冷度。目前對二氧化碳水合物作用的研究熱點集中在使用水合物法儲存和固定二氧化碳，以減緩全球溫室效應(yīng)。

現(xiàn)在市場中滅火器的填充物為二氧化碳，二氧化碳滅火器主要依靠窒息作用和部分冷卻作用滅火，二氧化碳具有較高的密度，約為空氣的1.5倍。在常壓下，液態(tài)的二氧化碳會立即汽化，一般1kg的液態(tài)二氧化碳可產(chǎn)生約0.5立方米的氣體。因而，滅火時，二氧化碳?xì)怏w可以排除空氣而包圍在燃燒物體的表面或分布于較密閉的空間中，降低可燃物周圍或防護空間內(nèi)的氧濃度，產(chǎn)生窒息作用而滅火。另外，二氧化碳從儲存容器中噴出時，會由液體迅速汽化成氣體，而從周圍吸收部分熱量，起到冷卻的作用。按照二氧化碳填充物類型/形式主要分為三種滅火器，即干粉滅火器、泡沫滅火器以及液態(tài)二氧化碳滅火器。這幾種滅火器適用于不同物質(zhì)發(fā)生的火災(zāi)，其原理和結(jié)構(gòu)也各不相同。干粉滅火器主要適用于撲救石化類易燃品、有機溶劑以及電氣設(shè)備的火災(zāi)；泡沫滅火器主要適用于油類等極性溶劑的火災(zāi)；二氧化碳滅火器主要適用于電器、貴重物品等引發(fā)的火災(zāi)。

以上三種滅火器多采用手持方式，在火災(zāi)現(xiàn)場應(yīng)急使用。但都具有操作過程復(fù)雜，滅火器的維護成本高的問題。目前，還未有以二氧化碳水合物作為填充物的滅火器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
：

本發(fā)明的目的在于提供一種填充二氧化碳水合物的滅火器及其應(yīng)用，通過在滅火時釋放出二氧化碳水合物顆粒，使燃燒物周圍的溫度得到控制，水合物分解出的二氧化碳?xì)怏w和水來使燃燒熄滅，并具有防止火災(zāi)復(fù)燃的作用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種填充二氧化碳水合物的滅火器，該滅火器內(nèi)的填充物為二氧化碳水合物顆粒，所述二氧化碳水合物顆粒的粒徑為0.5～1.0cm。

所述二氧化碳水合物由二氧化碳?xì)怏w和水組成，二氧化碳和水的摩爾比為1：(5.75～6.25)。

該滅火器包括鋼瓶、二氧化碳水合物顆粒、虹吸管和噴嘴；其中：所述二氧化碳水合物顆粒填充于所述鋼瓶內(nèi)部，所述鋼瓶內(nèi)還設(shè)有虹吸管，虹吸管的末端與所述噴嘴相連接；二氧化碳水合物顆粒經(jīng)過虹吸管后經(jīng)噴嘴噴出；所述噴嘴為變徑結(jié)構(gòu)管體，其粗端連接虹吸管，二氧化碳水合物顆粒從其細(xì)端噴出。該噴嘴的變徑結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠保證二氧化碳水合物滅火時的精準(zhǔn)噴射。

該滅火器還包括壓把、托把、安全閥和壓力表；所述壓力表用于監(jiān)測鋼瓶內(nèi)壓力；所述托把用于使用滅火器時手部的拖持；所述壓把用于使二氧化碳水合物從鋼瓶內(nèi)噴出；所述安全閥用于自動控制滅火器達(dá)到安全壓力范圍。

所述填充二氧化碳水合物的滅火器的應(yīng)用，該滅火器儲存于10～15℃和5～10mpa的條件下備用；使用時，開啟滅火器閥門，噴射嘴朝向火焰方向下方燃燒物，滅火器在壓力作用下自然噴射出二氧化碳水合物顆粒，水合物分解出的二氧化碳和水配合降溫作用使火焰熄滅。

該滅火器針對非極性溶劑引發(fā)的火災(zāi)具有明顯撲滅效果，如森林火災(zāi)。

所述二氧化碳水合物顆粒的制備包括如下步驟：

(1)將水置于不銹鋼密閉容器內(nèi)，水的溫度控制為0～1℃，防止水凝結(jié)成冰；

(2)將二氧化碳?xì)怏w通入不銹鋼密閉容器，使容器內(nèi)氣體壓強達(dá)到3mpa，同時攪拌容器中的水，加快二氧化碳水合物的生成；

(3)維持容器內(nèi)二氧化碳?xì)怏w的壓強，直到容器中能夠絕大部分的水轉(zhuǎn)化為水合物；

(4)在-50～-60℃的低溫環(huán)境下開啟不銹鋼密閉容器，取出二氧化碳水合物，將取出的二氧化碳水合物碾碎成直徑為0.5～1.0cm得到所述二氧化碳水合物顆粒。

本發(fā)明的設(shè)計原理如下：

本發(fā)明在相對低溫高壓的條件下以水和二氧化碳作為原料制備二氧化碳水合物，并以其為填充物制造新型滅火器，所填充的二氧化碳水合物對人體無毒無害，水與二氧化碳生成水合物的反應(yīng)為物理反應(yīng)，而非化學(xué)反應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，0℃的條件下，其可容納體積比為160倍的二氧化碳?xì)怏w。利用二氧化碳水合物顆粒這種具有非常大的氣體包含性的特點，使其在分解時釋放出大量的二氧化碳?xì)?，隔絕氧氣，達(dá)到滅火的效果。同時分解出來的水以及分解時吸熱所帶來的降溫效應(yīng)，同樣有助于撲滅火焰。

二氧化碳水合物是由水分子的氫鍵構(gòu)成的籠狀結(jié)構(gòu)中包含一個二氧化碳分子所形成的結(jié)晶，其物理性狀與冰相似。在10～15℃和5～10mpa的條件下，二氧化碳水合物處于熱力學(xué)上的穩(wěn)定狀態(tài)，只要維持這種儲存狀態(tài)，水合物就不會分解，降低了這種新型滅火器的維護成本。

本發(fā)明中，將二氧化碳水合物顆粒直接填充到滅火器中，使其在滅火過程中噴射出來。填充后儲存于10～15℃，5～10mpa的條件下備用。使用時，開啟滅火器閥門，噴射嘴朝向火焰方向下方燃燒物，所填充的二氧化碳水合物在壓力作用下自然噴出，使火焰熄滅。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1、首次在滅火器中使用二氧化碳水合物作為填充物，在使用時噴射出的二氧化碳水合物分解成二氧化碳?xì)怏w和水，以及其吸熱效應(yīng)，起到滅火的作用。

2、有效的防止了火災(zāi)復(fù)燃。

3、二氧化碳水合物生成方法簡單，便于大規(guī)模低成本生產(chǎn)。生產(chǎn)原料無毒無害、清潔、價格低廉，產(chǎn)品生產(chǎn)程序簡單，易于大規(guī)模投產(chǎn)。

4、本發(fā)明填充了二氧化碳水合物的滅火器可以在滅火時釋放出二氧化碳?xì)怏w和水，在針對非極性溶劑引發(fā)火災(zāi)的撲救上有明顯效果。同時水合物分解所吸收的高達(dá)60～70kj/mol的熱量極大程度上降低了火災(zāi)現(xiàn)場燃燒物附近的溫度，對火災(zāi)撲滅和防止復(fù)燃有明顯效果。對于如森林火災(zāi)等特定類型的火災(zāi)有很好的撲滅效果。

5、填充二氧化碳水合物的新型滅火器方便儲存，維護成本低。

附圖說明：

圖1為二氧化碳水合物顆粒樣品的外觀。

圖2為填充二氧化碳水合物顆粒的滅火器結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明滅火器噴嘴結(jié)構(gòu)圖。

圖中：1-壓把；2-托把；3-安全閥；4-噴嘴；41-噴嘴粗端；42-噴嘴細(xì)端；5-鋼瓶；6-二氧化碳水合物顆粒；7-虹吸管。

具體實施方式:

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明是采用粒徑0.5～1.0cm的二氧化碳水合物顆粒作為滅火器的填充物，所述二氧化碳水合物顆粒的制備以及滅火器的制備和填充過程如下：

1、二氧化碳水合物顆粒的制備：

(1)將水置于不銹鋼密閉容器內(nèi)，水的溫度控制為0～1℃，防止水凝結(jié)成冰；

(2)將二氧化碳?xì)怏w通入不銹鋼密閉容器，使容器內(nèi)氣體壓強達(dá)到3mpa，同時攪拌容器中的水，加快二氧化碳水合物的生成；

(3)維持容器中的壓強在3mpa，不斷通入二氧化碳?xì)怏w直到容器中絕大部分的水轉(zhuǎn)化為二氧化碳水合物；

(4)在-50℃時開啟不銹鋼密閉容器，取出二氧化碳水合物，將取出的二氧化碳水合物碾碎成顆粒粒徑為0.5～1.0cm的二氧化碳水合物顆粒，其形貌如圖1所示。

2、填充二氧化碳水合物顆粒的新型滅火器的結(jié)構(gòu)及使用方法：

如圖2所示，該滅火器包括鋼瓶5、二氧化碳水合物顆粒6、虹吸管7和噴嘴4；所述二氧化碳水合物顆粒6填充于所述鋼瓶5內(nèi)部，虹吸管7的末端與所述噴嘴4相連接；二氧化碳水合物顆粒6經(jīng)過虹吸管后經(jīng)噴嘴噴出；所述噴嘴4為變徑結(jié)構(gòu)管體，如圖3所示，噴嘴粗端41連接虹吸管7，二氧化碳水合物顆粒從噴嘴細(xì)端42噴出。該噴嘴的變徑結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠保證二氧化碳水合物滅火時的精準(zhǔn)噴射。

該滅火器還包括壓把1、托把2、安全閥3和壓力表；所述壓力表用于監(jiān)測鋼瓶內(nèi)壓力；所述托把2用于使用滅火器時手部的托持；所述壓把1使二氧化碳水合物從鋼瓶內(nèi)噴出；所述安全閥3用于用于自動控制滅火器達(dá)到安全壓力范圍。

使用時先確認(rèn)鋼瓶內(nèi)壓力正常，拔掉安全閥，一手托住托把，另一手持噴嘴，朝向火焰方向，按下壓把。固態(tài)的二氧化碳水合物顆粒填充物因為鋼瓶內(nèi)的高壓通過虹吸管由噴嘴噴出，通過水合物分解出來的二氧化碳和水以及分解附帶的降溫作用來滅火。

實施例1

將直徑0.5～1.0cm的二氧化碳水合物顆粒填充到滅火器中。在10～15℃和5～10mpa條件下，水合物得以穩(wěn)定地保存在滅火器中，在需要滅火時使用。只要保持該溫度壓力條件，無需其他的維護成本。滅火器充分使用完畢，灌入新制備的二氧化碳水合物顆粒，即可繼續(xù)使用。

實施例2

使用實施例1中的滅火器撲滅森林火災(zāi)時，去掉安全閥，手持噴射嘴對準(zhǔn)如數(shù)木屑等火災(zāi)燃燒物，按下噴射閥門，所填充的二氧化碳水合物顆粒在壓力作用下噴射出滅火器。由于燃燒物周圍處于常壓高溫環(huán)境，水合物迅速分解，釋放出二氧化碳和水，起到隔絕氧氣和降低溫度的作用，從而撲滅火焰。同時，水合物分解時吸收大量的熱，降低了火焰周圍的溫度，有助于重點局部的滅火效果。在火焰熄滅之后，附著在樹枝木屑上的水以及二氧化碳水合物不斷分解而產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w對火災(zāi)的復(fù)燃有明顯阻斷作用。

對比例1

目前市面上常見的幾種類型的滅火器對火災(zāi)撲滅具有局限性，每種類型的滅火器只針對若干獨特類型有效。和本發(fā)明要求中所述的利用水合物強大的氣體含有性的特點，制成一種可以在滅火時同時產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w和水，以及降溫效果的裝置有較大的效果差異。同時，市面常見的滅火器維護成本較高，若維護不及時可能導(dǎo)致滅火效果降低。

以上提供的實施例僅僅是解釋說明的方式，不應(yīng)認(rèn)為是對本發(fā)明的范圍限制，任何根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變的方法，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。