发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对易蒸发、饱和蒸气压大低沸点可燃液体而言，仅依靠无氟泡沫的覆盖隔离等物理作用难以完全阻止可燃蒸汽向燃烧区域的输送，火灾难以彻底扑灭的问题，提供一种洁净气体无氟泡沫灭火装置及其灭火方法，在使用无氟泡沫物理灭火作用的基础上，将洁净气体引入泡沫，参与到燃烧反应中断燃烧反应链，从而实现物理和化学双重灭火。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种洁净气体无氟泡沫灭火装置，包括液氮储罐、蓄水池、柱塞泵、常压发泡剂储罐池，气液混合加速筒体、螺旋喷嘴、洁净气体进气口、渐扩旋流产泡筒体、泡沫喷枪；

所述气液混合加速筒体包括压气室、环形喷嘴组、混合液加速室和气液混合室，所述压气室为环形空腔，侧壁开有进气口；所述环形喷嘴组包括若干个均匀布置在所述压气室内周壁上的射流喷嘴，且喷嘴入口端与压气室连通；所述混合液加速室为渐缩空腔，所述气液混合室为圆柱形空腔，所述气液混合室侧壁开设有洁净气体进气口；

所述渐扩旋流产泡筒体包括锥形空腔和置于锥形空腔内的渐扩旋流元件，在此处气液两相流通过降速增压产生气泡；所述渐扩旋流元件包括转轴和设置在转轴上的螺旋形叶片，所述螺旋形叶片上均匀设有多个小孔，所述螺旋形叶片设置时叶片直径逐渐变宽；

所述液氮储罐通过液氮供给管与螺旋喷嘴相连，螺旋喷嘴穿过压气室伸入混合液加速室，压气室的侧壁上设有进液口，蓄水池通过压水供给管与进液口接通，且该压水供给管上设有柱塞泵和负压射流吸液泵，所述负压吸液射流泵上设有进液口连接发泡剂储蓄池，扩旋流产泡筒体的锥形空腔前端与气液混合加速筒体的气液混合室末端连通，渐扩旋流产泡筒体末上设有汇流罩，所述渐扩旋流元件的转轴末端连接有转轴架，且转轴架通过支架固定于汇流罩内，所述汇流罩端通过泡沫输送管线与泡沫喷枪相连。

进一步，所述液氮供给管上设有调节阀。

进一步，所述混合液加速室的内周壁上设有压力传感器和T型热电偶。采用压力传感器测试制备过程中的压力变化，采集制备过程中的图像信息，分析制备过程中的压力分布和气液紊流强度；采用T型热电偶测试液氮快速气化、气液混合过程中的温度变化。

进一步，所述洁净气体进气口连接有洁净气体瓶。

进一步，所述发泡剂供给管上设有单向阀。

进一步，所述环形喷嘴组的喷嘴均朝向混合液加速室的中心轴倾斜设置，所述喷嘴喷射方向与中心轴之间的夹角为10-30°。

本发明还提供了一种上述装置的灭火方法，包括以下步骤：将水和发泡剂混合后的泡沫混合液输送到压气室中，采用液氮气化作为泡沫气相，在混合液加速室中产生气化，液氮气化后产生的液化氮气与压气室喷射出的泡沫混合液初步混合，然后加入清洁气体混合产生泡沫并喷出灭火。

进一步，将蓄水池中的水和常压发泡剂储罐池中的发泡剂输送到压气室中，经环形喷嘴组喷射到混合液加速室中与螺旋喷嘴喷射出液氮初始混合形成压缩气体泡沫混合液，然后压缩空气泡沫混合液进入到气液混合室中与洁净气体混合产生泡沫，在洁净气体的气体压力的作用下进入渐扩旋流产泡筒体中通过旋流加强气液紊动从而充分发泡，最后将混合了氮气和清洁气体的泡沫通过泡沫输送管线从泡沫喷枪中喷出进行灭火。通过这种物理和化学双重灭火的装置，在发挥氮气的窒息灭火作用和BTP等的化学灭火作用的同时，实现高倍发泡，将泡沫迅速覆盖燃烧的燃料表面，阻止可燃蒸汽向燃烧区域的输送；

进一步，所述清洁气体为BTP。

灭火原理是氮气液体通过喷嘴后会呈螺旋状扩散喷出，布置的环形喷嘴组会将液体喷射至扩散的液氮进行初始混合；初始混合后添加BTP液体；在渐扩旋流产泡筒体部分，利用降速增压和旋流加强气液紊动进行充分产泡，形成旋转泡沫通过泡沫输送管线从泡沫喷枪中喷出进行灭火。

有益效果：（1）采用的洁净气体无氟泡沫灭火装置操作简便，占地面积小。利用旋流加强气液紊动进行产泡的同时，适应泡沫体积在运动过程中不断增大的特点，使旋流元件呈渐扩发展，减少由于阻力过大造成的泡沫损失，保证了装置的高成泡率。（2）以液氮气化作为泡沫气相、以液相形式添加洁净气体BTP至泡沫液相制备洁净气体无氟灭火泡沫，充分发挥氮气的窒息灭火作用和BTP的化学灭火作用，实现物理和化学双重灭火，提高了泡沫的灭火效率。解决了对于易蒸发、饱和蒸气压大低沸点可燃液体而言，仅依靠无氟泡沫的覆盖隔离等物理作用难以完全阻止可燃蒸气向燃烧区域的输送，火灾不易彻底扑灭的问题。（3）泡沫液选取添加二氧化硅纳米颗粒和阳离子有机硅表面活性剂的无氟泡沫液，提高泡沫的铺展性和阻隔燃料蒸汽的能力。（4）通过射流-螺旋网孔产泡方式，以期强化两相泡沫的传热传质、降低发泡过程阻力损失，实现低阻高效发泡，保障泡沫的高效灭火作用。