CN101119772B - 用于防火的惰性化方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于在有限的保护区域中防火或防爆的惰性化方法，其中，相对于环境空气来降低所述保护区域中的氧气含量。本发明的目的在于，即使在保护区域内的固体或液体挥发气体的情况下也能够有效地进行防火保护。为了达到此目的，当有保护区域中存在易燃物质和/或气体(例如碳氢化合物)时，根据本发明提供的方法将有限的保护区域中的氧气含量修正为所述易燃气体浓度的函数。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在有限的保护区域中防火或防爆的惰性化(inertization)方法，此方法的实现方式为相对于保护区域中的环境空气来降低保护区域中的氧气含量。
背景技术
用于在有限的保护区域中防火或灭火的惰性化方法是消防技术中已知的方法。这些方法基于氧气取代原理来达到灭火效果。众所周知，正常的环境空气由21％体积含量的氧气、78％体积含量的氮气和1％体积含量的其它气体组成。要灭火或防火，引入惰性气体(例如纯氮气或90％的氮气)以进一步增加各个保护区域中的氮气浓度，从而降低氧气浓度。众所周知，当氧气的体积含量降低到约15％以下时可以达到灭火效果。根据各个区域中所含的易燃物质的不同，可能还需要进一步降低氧气的体积含量，例如降低到12％。在该氧气浓度下大部分易燃物质都不再会燃烧。
通常将该“惰性气体灭火方法”中所使用的取代氧气的气体压缩储存在特定邻近区域的钢制容器中，或者使用设备来产生取代氧气的气体。因此，还可以使用惰性气体-空气混合物，例如90％、95％或99％的氮气(或其它惰性气体)。该钢制容器或用于产生取代氧气的气体的设备构成了所谓的惰性气体灭火系统的主源。需要时，气体从该源通过管道系统和相应的出口喷嘴引到各个保护区域中。此外，为了将发生火灾的风险降到最低，有时还会使用次级惰性气体源，以防主源发生故障。
已公布的专利DE 102 35 718 B3说明了一种方法，该方法通过将有限区域中的氧气含量降低到相对于环境空气的标称氧气水平来将一个或多个有限区域惰性化，以降低发生火灾或爆炸的风险。在该方法中，还记录有限区域中的气体温度值，氧气含量的标称氧气值根据该温度值来确定，从而随着温度值的降低，标称氧气值升高。然而，这种方法有以下缺点，即该设定值可能会因为储存在保护区域中的材料的物理特性、几何形状、特定结构或者被其它表面材料的遮盖而产生较大的波动。因此必须对储存在保护区域中的物品的每一物理特性和结构的各个参数进行确定，这在实践中非常不可行。因此，为了安全起见，通常选择更高的惰性气体浓度，从而即使在不理想的物理状况下也可以确保最佳的防火保护。从而人们自动地接受了更高的惰性气体消耗，这导致了额外的成本，并会进一步阻碍人们进入该区域。
众所周知，-40℃至+60℃范围内的温度不会对固体或液体物质的易燃极限产生可觉察的影响。另一方面，现代材料(固体(特别是小物品的容器和包装材料)和液体材料)中可能会泄漏出气体。虽然氧气含量降低了，但是材料的这种气体挥发可能会增加火灾或爆炸的风险。碳氢化合物便是增加火灾和/或爆炸风险的易燃物质的例子。
考虑到安全工程中的惰性气体灭火系统和惰性化方法分别存在的上述问题，本发明的任务在于进一步改进现有技术中已知且已在开头说明的惰性化方法，从而无论存储在保护区域的材料和/或货物的类型如何，该方法都能确实有效。
发明内容
本发明通过开头所述的惰性化方法来解决该任务，其中氧气浓度的设定值修正为保护区域中易燃气体浓度的函数。
即使保护区域中易燃物质的浓度由于气体的挥发而有所增加，本发明仍然能够实现一种易于实现从而非常有效的方法，以降低有限区域中发生火灾或爆炸的风险，这便是本发明的独特优势。在该方法中，易燃气体的浓度通 过常规测量来确定。这克服了以下缺点，即通过定时测量和对气体挥发导致的易燃气体浓度的增加作出响应来对保护区域中的受参数控制的惰性气体浓度和/或氧气浓度以及储存材料的变量的差异进行修正。
下面提出了本发明的进一步的实施方式。
通过使用一个或多个传感器来测量保护区域中的至少一个位置的易燃气体的浓度，从而进一步解决上文提出的任务。例如，当物品或包装材料随机地储存在有限的保护区域中时需要进行多个位置测量。在这种情况下，或者在几何形状不利的情况下，从储存在保护区域中的货物挥发的易燃气体的量非常可观。
同样也可以使用一个或多个传感器来测量保护区域中多个位置的氧气浓度。在有限的保护区域中气体挥发不规则的情况下，进行多位置的测量可以进一步提高安全性。
此外，可以分别使用一个或多个传感器来测量氧气浓度。使用至少两个传感器进行测量可以提高技术可靠性。
与保护区域中的氧气浓度一样，将所引用的保护区域中易燃气体的测量值提供给至少一个控制单元。该控制单元可以根据可选的运算法则对提供给它的多个测量值进行求值。可以配置一个或多个控制单元。配置多个控制单元的优势在于提高了整个系统的可靠性。从而即使一个控制单元出现故障时也能确保整个系统保持有效。如果控制单元通过传感器确定易燃气体的浓度有所增加，则进一步降低标称氧气浓度值，以确保即使存在易燃气体(例如碳氢化合物)也能可靠地防火或防爆。
此外，或者作为替代方案，可以有利地将氧气浓度的设定值配置为随着易燃气体浓度的降低而增加。本发明的该实施例，例如，使得人们或其他生物可以毫不耽搁地进入保护区域。
可以有利地通过存储在控制单元中的特性曲线(例如，Fn＝f(Kx))对氧 气浓度进行修正。
此外，可以通过在保护区域中分别进行气体交换和提供新鲜空气来降低在储藏室中储存的货物的气体挥发所产生的易燃气体浓度。这可以可靠地防止易燃气体浓度因所挥发的气体而连续上升从而导致增加发生火灾或爆炸的风险。
此外，需要时，保护区域中的传感器可以以无线的方式发射信号。通过这种方式，储存的货物和/或货物的几何形状可以在保护区域内进行更改。
以下将参考附图更详细地说明本发明的方法。
附图说明
图1是具有相关联的惰性气体源和阀门、测量装置及控制装置的保护区域的示意图；
图2是由保护区域中易燃物质的浓度来控制氧气浓度变化的示例。
附图标记列表
1保护区域
2惰性气体源
3阀门
4控制单元
5氧气传感器
6碳氢化合物传感器
7惰性气体入口
具体实施方式
图1说明了包括相关联的控制装置和测量装置的方法基本功能的示例。 惰性气体源2中的惰性气体可以通过阀门3和一个或多个出口喷嘴7释放到保护区域1中。从而，保护区域1中的惰性气体浓度可以由作用于阀门3的控制单元4进行修正。将控制单元4设置为达到控制区域1中的基准惰性化水平。该基准惰性化水平可靠地防止保护区域1在正常状况下发生火灾。正常状况是指保护区域1中的易燃物质的浓度Kx没有增加。所述控制单元4使用氧气传感器5测量控制区域1中的氧气浓度，并相应地控制惰性气体的流入。使用至少一个另外的传感器6来确定是否存在因材料的气体挥发而产生的气体，以及确定该产生的气体的浓度。如果保护区域1中环境空气中的易燃气体或易爆气体的浓度有所增加(例如由于碳氢化合物的浓度有所增加)，则传感器6会检测到该情况。将该测量值提供给控制单元4。从而根据控制单元4和阀门3的特性曲线方程来增加保护区域1中的惰性气体浓度。连续流入惰性气体，直到氧气传感器5测量到的保护区域中的氧气浓度降低到所需的水平，并且在这些欠理想的情况下仍然能提供可靠的防火保护。
图2说明了保护区域1中的氧气浓度可能的梯度的示例，该氧气浓度的梯度是保护区域1中的易燃气体的浓度Kx的函数。从而为了将正常情况下发生火灾或爆炸的风险降到最低，由基准惰性化水平的氧气浓度确定所需的惰性气体水平。根据函数Kn＝f(Kx)来控制惰性气体的浓度以及由此惰性气体浓度决定的氧气浓度。该函数可以储存在控制单元中。在该式中：
Kn＝惰性气体的浓度
Kx＝易燃气体的浓度。
Claims (8)
1.一种用于在有限的保护区域(1)中防火或防爆的惰性化方法，将惰性气体源(2)中的惰性气体通过阀门(3)和一个或多个出口喷嘴(7)释放到所述保护区域(1)中，以将所述保护区域(1)中的氧气含量降低到基准惰性化水平，其特征在于，所述保护区域(1)中的惰性气体浓度由作用于阀门(3)的控制单元(4)进行修正，所述控制单元(4)设置为达到所述保护区域(1)中的所述基准惰性化水平，
其中，使用一个或多个传感器(5)分别测量所述保护区域中一个或多个位置的氧气浓度，
其中，使用一个或多个传感器(6)分别测量所述保护区域中一个或多个位置的因材料的气体挥发而产生的易燃气体浓度(Kx)，
其中，根据函数Kn＝f(Kx)通过所述控制单元(4)来控制惰性气体的浓度(Kn)以及由此惰性气体浓度决定的氧气浓度，其中Kn为所述保护区域(1)中的惰性气体的浓度，Kx为所述保护区域(1)中的易燃气体的浓度，
其中，根据所述函数连续流入所述惰性气体，直到在所述保护区域(1)中的氧气浓度降低到所需的水平，并且其中所述函数储存在所述控制单元(4)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
将所述易燃气体浓度(Kx)和/或氧气浓度的测量值提供给至少一个控制单元(4)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述氧气浓度的设定值随着相对于所述基准惰性化水平的所述易燃气体浓度的升高而降低。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述氧气浓度的设定值随着相对于所述基准惰性化水平的所述易燃气体浓度的降低而升高。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述氧气浓度的设定值随着相对于所述基准惰性化水平的易燃气体浓度的降低而升高。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，
所述控制单元(4)根据储存在所述控制单元(4)中的特性曲线来修正所述氧气浓度的设定值。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，
通过在保护区域(1)中进行气体交换和/或提供新鲜空气来降低易燃气体的浓度。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
通过在保护区域(1)中进行气体交换和/或提供新鲜空气来降低易燃气体的浓度。
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