1.本发明涉及二氧化碳灭火技术领域，具体地涉及一种超临界二氧化碳灭火装置。
背景技术：
2.在标准条件下，二氧化碳密度为1.977kg/m3，是空气密度的1.52倍，可以有效将火源与空气隔绝，使用二氧化碳灭火器进行灭火，二氧化碳从储存容器中喷射出来时，压力骤然下降，二氧化碳会迅速由液态转变为气态而吸收大量的热量，达到冷却效果，因此，二氧化碳具有很好的灭火潜力。
3.目前的高压二氧化碳超临界二氧化碳灭火装置，主要采用临界态或液态二氧化碳进行灭火，采用将高压二氧化碳储存在高压钢瓶中，以在需要时喷出二氧化碳进行灭火，适用于小型火灾的灭火，但灭火效果一般，并不适用于大型火灾的灭火。
技术实现要素：
4.本发明的目的提供一种具有较好灭火效果的超临界二氧化碳灭火装置。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种超临界二氧化碳灭火装置，包括二氧化碳储存部，该二氧化碳储存部包括二氧化碳储罐，所述二氧化碳储罐包括保温壳体、加热器、温度检测单元和压力检测单元，所述加热器包括延伸至所述保温壳体内部的加热部，所述温度检测单元和所述压力检测单元的检测探头均延伸至所述二氧化碳储罐内部。
6.优选地，所述保温壳体包括内层壳体、外层壳体以及夹设在所述内层壳体和外层壳体之间的保温层。
7.优选地，所述内层壳体为金属壳体，所述外层壳体为由耐二氧化碳溶胀与开裂的非金属材料制成的非金属壳体。
8.优选地，所述加热器包括位于所述二氧化碳储罐外的加热器电接头，所述加热部与所述加热器电接头电连接。
9.优选地，所述加热部包括加热管，所述加热管从所述二氧化碳储罐的一端延伸进入所述保温壳体内，并继续延伸至靠近所述二氧化碳储罐的另一端。
10.优选地，所述加热部还包括从所述加热管延伸出的多个加热翅片，所述多个加热翅片沿所述加热管的周向间隔设置并且分别沿所述加热管的径向延伸。
11.优选地，所述加热部包括彼此平行的至少两根所述加热管，其中相邻两个所述加热管包括至少一对彼此相对且连接的所述加热翅片。
12.优选地，所述加热部还包括至少一个导流板，所述加热管的延伸轴线垂直于所述导流板。
13.优选地，所述二氧化碳储罐在所述一端形成有安装通孔，在所述安装通孔内套设有隔热支撑套，所述加热管穿过并支撑于所述隔热支撑套。
14.优选地，所述温度检测单元包括第一温度传感器，所述压力检测单元包括第一压力传感器，所述第一温度传感器和所述第一压力传感器均设置于所述保温壳体上，并且所
述第一温度传感器和所述第一压力传感器的检测探头均延伸至所述保温壳体的内部。
15.优选地，所述保温壳体上形成有二氧化碳出口，所述二氧化碳储罐还包括从所述二氧化碳出口朝向所述保温壳体外延伸出的二氧化碳排出接管，所述温度检测单元包括第二温度传感器，所述压力检测单元包括第二压力传感器，所述第二温度传感器和所述第二压力传感器均设置于所述二氧化碳排出接管上，并且所述第二温度传感器和所述第二压力传感器的检测探头均延伸至所述二氧化碳排出接管的内部。
16.优选地，所述二氧化碳储罐还包括检测探头延伸至所述保温壳体内部的液位计。
17.优选地，所述保温壳体上形成有放空口，所述二氧化碳储罐还包括从所述放空口朝向所述保温壳体外延伸出的放空管，所述放空管上设置有放空阀门。
18.优选地，所述二氧化碳储存部包括至少两个所述二氧化碳储罐，各个所述二氧化碳储罐并联，并且相邻的两个所述二氧化碳储罐之间设置有连通管，所述连通管的两端分别连通至两个所述二氧化碳储罐的内部，所述连通管上设置有连通管阀门。
19.优选地，在各个所述二氧化碳储罐所在的分支管路上，在各个所述二氧化碳储罐的上游和下游分别设置有上游单向阀和下游单向阀。
20.优选地，所述超临界二氧化碳灭火装置还包括二氧化碳制备机和二氧化碳增压泵，所述二氧化碳制备机的出口连接于所述二氧化碳增压泵的入口，所述二氧化碳增压泵的出口连接于所述二氧化碳储存部的入口。
21.对于本发明的超临界二氧化碳灭火装置，不进行灭火处理的非工作状态下，可以通过控制二氧化碳储罐内二氧化碳的温度，而使得其中储存的二氧化碳处于液态，以占用更小体积，方便二氧化碳的储存；当需要进行灭火处理时，即超临界二氧化碳灭火装置处于工作状态时，可以通过加热器对保温壳体内部进行加热，使得液态的二氧化碳升温加压至超临界状态，由此可以使得二氧化碳储罐内的二氧化碳变为超临界状态并以超临界状态排放到外部进行灭火，温度可达到-78.5℃，灭火效果比等量的临界态或液态二氧化碳的灭火效果更好。
附图说明
22.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
23.图1显示出根据本发明的一种实施方式的超临界二氧化碳灭火装置的部分结构示意图；
24.图2示出了图1的超临界二氧化碳灭火装置中二氧化碳储罐的剖视图；
25.图3示出了图2的二氧化碳储罐中加热部的局部结构示意图，观察视角为沿图2中从左至右方向；
26.图4示出了图1的超临界二氧化碳灭火装置中排放管的局部结构示意图。
27.附图标记说明
28.1二氧化碳制备机；2二氧化碳增压泵；3上游单向阀；4放空管；5二氧化碳储罐；6连通管阀门；7内层壳体；8外层壳体；9喷射管分段；10加热翅片；11下游单向阀；12加注口；13输送管段；14喷射管段；15导流板；16第一温度传感器；17第一压力传感器；19第二温度传感器；20第二压力传感器；21二氧化碳排出接管；22放空阀门；23加热器电接头；24防护罩；25
加热管；26液位计；27防开裂套环；28止回阀；29加热套；30隔热支撑套
具体实施方式
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
30.在本发明中，需要理解的是，术语“背离”、“朝向”、“周向”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，也与实际使用的方位或位置关系相对应；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
32.本发明提供了一种超临界二氧化碳灭火装置，包括二氧化碳储存部，该二氧化碳储存部包括二氧化碳储罐5，所述二氧化碳储罐5包括保温壳体、加热器、温度检测单元和压力检测单元，所述加热器包括延伸至所述保温壳体内部的加热部，所述温度检测单元和所述压力检测单元的检测探头均延伸至所述二氧化碳储罐5内部。
33.对于本发明的超临界二氧化碳灭火装置，不进行灭火处理的非工作状态下，可以通过控制二氧化碳储罐5内二氧化碳的温度，而使得其中储存的二氧化碳处于液态，以占用更小体积，方便二氧化碳的储存；当需要进行灭火处理时，即超临界二氧化碳灭火装置处于工作状态时，可以通过加热器对保温壳体内部进行加热，使得液态的二氧化碳升温加压至超临界状态，由此可以使得二氧化碳储罐5内的二氧化碳变为超临界状态并以超临界状态排放到外部进行灭火，灭火效果比等量的临界态或液态二氧化碳的灭火效果更好。
34.其中，为了使保温壳体具有更好的保温效果，以更好地将其中储存的二氧化碳保持在所需的温度(状态)，优选地，所述保温壳体包括内层壳体7、外层壳体8以及夹设在所述内层壳体7和外层壳体8之间的保温层。
35.在一些实施方式中，所述内层壳体7为金属壳体，以更好地抵抗内部储存的二氧化碳(特别时超临界的二氧化碳)对内层壳体7的腐蚀，例如，可以选用耐超临界二氧化碳腐蚀的金属材质来制造所述内层壳体7，例如，304不锈钢、316l不锈钢等，如果所运输的二氧化碳的含水量低于储存温度和压力条件下二氧化碳的饱和含水量的60％，也可以使用碳钢作为内层壳体7的制造材质，如16mnr、q235-a、20r等。所述外层壳体8为由耐二氧化碳溶胀与开裂的非金属材料制成的非金属壳体，以避免二氧化碳排放期间对储罐外层壳体8的破坏，并减少与外界的传热，起到更好的保温效果，当然，可选择地，外层壳体8也可以由耐大气腐蚀的金属材料制成；在所述内层壳体7和外层壳体8之间的空间内填充有保温材料，形成保温层，有利于保温壳体内温度的保持。
36.其中，在一些实施方式中，所述加热器可以为电加热器，例如参见图2，本实施方式中，所述加热器包括位于所述二氧化碳储罐5外的加热器电接头23，所述加热部与所述加热器电接头23电连接，还可以设置防护罩24，将加热器电接头23设置在防护罩24中，以起到保护加热器电接头23和提高安装性的作用。
37.进一步地，所述加热部包括加热管25，所述加热管25从所述二氧化碳储罐5的一端延伸进入所述保温壳体内，并继续延伸至靠近所述二氧化碳储罐5的另一端，即加热管25大致通过二氧化碳储罐5的大致整个延伸长度，例如，本实施方式中，二氧化碳储罐5均为卧式
的，加热管25沿水平方向沿着大致通过二氧化碳储罐5的整个长度方向，加热管25的末端不接触靠近但不接触内层壳体7。
38.其中，可选择地，所述二氧化碳储罐5在所述一端形成有安装通孔，在所述安装通孔内套设有隔热支撑套30，所述加热管25穿过并支撑于所述隔热支撑套30，所述隔热支撑套30由不导热且耐腐蚀材料制成。
39.为了获得更快更好地加热效果，所述加热部还包括从所述加热管25延伸出的多个加热翅片10，所述多个加热翅片10沿所述加热管25的周向间隔设置并且分别沿所述加热管25的径向延伸，以增加保温壳体内部空间中的加热面积，也使得保温壳体内的二氧化碳加热更快速和均匀。
40.进一步地，所述加热部包括彼此平行的至少两根所述加热管25，其中相邻两个所述加热管25包括至少一对彼此相对且连接的所述加热翅片10，参见图3和图4，图示实施方式中，包括两根彼此平行的加热管25，每根加热管25包括八个加热翅片10，并且两个所述加热管25中具有三对彼此相对的加热翅片10，其中位于上部和下部的成对加热翅片10彼此连接在一起，由此，不仅增加了加热面积，还提高了加热部的结构整体性和稳固行。
41.进一步地，所述加热部还包括至少一个导流板15，所述加热管25的延伸轴线垂直于所述导流板15，所述导流板15起到连接加热管25的各个加热翅片10的作用，同样不仅增加了加热面积，还提高了加热部的结构整体性和稳固行。
42.另外，为了能够检测到二氧化碳储罐5内的温度和压力，以使得其中储存的二氧化碳保持在所需要的状态(液态或者超临界状态)，所述温度检测单元包括第一温度传感器16，所述压力检测单元包括第一压力传感器17，所述第一温度传感器16和所述第一压力传感器17均设置于所述保温壳体上，并且所述第一温度传感器16和所述第一压力传感器17的检测探头均延伸至所述保温壳体的内部。
43.所述第一温度传感器16和所述第一压力传感器17主要分别用于检测保温壳体内部所储存的二氧化碳的温度和压力，保证其中所储存的二氧化碳在非工作期间保持液态储存在二氧化碳储罐5内，而在工作期间则通过加热达到超临界状态，以用于灭火。所述第一温度传感器16和所述第一压力传感器17的安装位置在保温壳体上，为了能够准确获得检测结果，优选靠近保温壳体的中下部设置。
44.并且，为了能够检测到从二氧化碳储罐5内排出的二氧化碳的温度和压力，所述保温壳体上形成有二氧化碳出口，所述二氧化碳储罐5还包括从所述二氧化碳出口朝向所述保温壳体外延伸出的二氧化碳排出接管21，所述温度检测单元包括第二温度传感器19，所述压力检测单元包括第二压力传感器20，所述第二温度传感器19和所述第二压力传感器20均设置于所述二氧化碳排出接管21上，并且所述第二温度传感器19和所述第二压力传感器20的检测探头均延伸至所述二氧化碳排出接管21的内部。二氧化碳储罐5内的二氧化碳从二氧化碳出口进入二氧化碳排出接管21后排出到外部，对排出接管21内的二氧化碳进行温度和压力检测，能够更准确地监控到从二氧化碳储罐5排放出去时二氧化碳的状态，更好地保持进入下一空间内的二氧化碳为超临界状态的二氧化碳，优选情况下，所述第二温度传感器19和所述第二压力传感器20以及所述第一温度传感器16和所述第一压力传感器17同时存在。
45.并且，所述二氧化碳储罐5还包括检测探头延伸至所述保温壳体内部的液位计26，
以检测保温壳体内部的液位，需要时及时向二氧化碳储罐5补充二氧化碳到适合液位。
46.二氧化碳储罐5上的二氧化碳进气接管18和二氧化碳排出接管21在端部均设置有法兰，以与其它部分(进气管和排放管)连接，法兰上设置垫片，所述垫片可以采用耐蚀金属垫片或耐二氧化碳腐蚀的非金属垫片。
47.另外，所述保温壳体上形成有放空口，所述二氧化碳储罐5还包括从所述放空口朝向所述保温壳体外延伸出的放空管4，所述放空管4上设置有放空阀门22。若二氧化碳储罐5内压力超过储罐可承受的最大压力，可打开放空阀门22，将二氧化碳储罐5内的二氧化碳释放到二氧化碳储罐5外部，以保证安全性。
48.作为优选实施方式，所述超临界二氧化碳灭火装置还包括二氧化碳制备机1和二氧化碳增压泵2，所述二氧化碳制备机1的出口连接于所述二氧化碳增压泵2的入口，所述二氧化碳增压泵2的出口连接于所述二氧化碳储存部的入口，由此可以及时向二氧化碳储存部补充高压二氧化碳，并且可以在灭火期间持续制备二氧化碳并提供到二氧化碳储存部，由此解决现有的高压二氧化碳储罐进行灭火时灭火持续时间较短，没法实现二次喷放的问题。优选地，二氧化碳制备机1可以选用空气作为气源制备二氧化碳。
49.并且，在一些实施方式中，所述二氧化碳储存部包括至少两个所述二氧化碳储罐5，各个所述二氧化碳储罐5并联，并且相邻的两个所述二氧化碳储罐5之间设置有连通管，所述连通管的两端分别连通至两个所述二氧化碳储罐5的内部，所述连通管上设置有连通管阀门6。由此，并联的二氧化碳储罐5中任意一者或者一起可以供应超临界二氧化碳进行灭火处理，即使一者失效时，其它仍然可以工作，以提高整个超临界二氧化碳灭火装置的稳定性；并且，当其中一者中的二氧化碳压力或者储存量超过满负荷状态时，可以通过打开连通管阀门6输送管到其它二氧化碳储罐5中，装置的安全性提高，也避免了二氧化碳直接放空的浪费。
50.进一步地，为了提高各个二氧化碳储罐5的可控性，在各个所述二氧化碳储罐5所在的分支管路上，在各个所述二氧化碳储罐5的上游和下游分别设置有上游单向阀3和下游单向阀11。通过控制各个支路上的上游单向阀3和下游单向阀11，可选择向其中一个二氧化碳储罐5单独地补充二氧化碳，或者仅使用其中一个二氧化碳储罐5内的二氧化碳进行灭火，或者几个或者所有二氧化碳储罐5内的二氧化碳同时排出进行灭火。
51.参见图1的实施方式，不需要灭火期间向两个二氧化碳储罐5输送二氧化碳，达到二氧化碳储罐5的压力或液位要求后停止工作，二氧化碳制备机1产生的二氧化碳通过二氧化碳增压泵2增压后输送至二氧化碳储罐5，需要向二氧化碳储罐5输送二氧化碳时，打开上游单向阀3，其余时间则保持上游单向阀3关闭状态。当其中二氧化碳储罐5内的压力超过其储存最大压力，可以打开连通管阀门6，向另一个二氧化碳储罐5内输送二氧化碳，平衡两个二氧化碳储罐5内的压力。如果两个二氧化碳储罐5内的压力均超过最大储存压力，则打开放空阀门，向二氧化碳储罐5外释放二氧化碳，知道使得二氧化碳储罐5达到压力要求范围为止。
52.优选地，所述超临界二氧化碳灭火装置设置为当处于非工作状态时，所述二氧化碳储罐5中二氧化碳保持液态，控制所述二氧化碳储罐5内的温度为24℃-26℃，压力为10mpa-20mpa。当需要使用所述超临界二氧化碳灭火装置进行灭火处理时，即超临界二氧化碳灭火装置处于工作装置时，开启加热器进行加热，使得二氧化碳储罐5中二氧化碳被快速
加热，压力也会增加，具体地，使得二氧化碳储罐5中二氧化碳的温度达到31.1℃以上，此时二氧化碳储罐5中二氧化碳的压力大于或者等于7.38mpa，二氧化碳处于超临界状态。由于采用超临界二氧化碳灭火，在焦耳-汤姆孙效应下，从喷射出去的二氧化碳能快速达到-78.5℃，对燃烧的火焰达到快速降温作用，并且由于二氧化碳密度比空气大，对火焰有较好的隔绝空气效果，达到快速灭火及抑制复燃的效果。
53.另外，在一些实施方式中，所述超临界二氧化碳灭火装置还包括排放管，该排放管的入口端连接于所述二氧化碳储存部的出口，所述排放管包括彼此连接的输送管段13和喷射管段14，所述输送管段13为扰性金属管并且位于所述喷射管段14的上游。扰性金属管可以弯曲、盘绕，这样，设置为扰性金属管的输送管段13可以设置为具有较长的长度，不需要使用时盘绕收纳，需要使用时再伸长使用，使用灵活性更好，由此，可以在不需要移动超临界二氧化碳灭火装置的二氧化碳储存部的情况下，也能够对较远距离发生的火灾进行扑灭，而当该超临界二氧化碳灭火装置用于一些油库、原油储罐、仓库、生产线等的消防使用时，超临界二氧化碳灭火装置可以对这些油库、原油储罐、仓库、生产线等间隔一定距离设置，超临界二氧化碳灭火装置的布置位置和距离更灵活。
54.对于所述扰性金属管的收纳方式，例如，可以在超临界二氧化碳灭火装置的二氧化碳储存部附近设置盘绕轴等，以用于将输送管段13绕盘绕轴盘放存放。
55.一般情况下，优选耐二氧化碳腐蚀的金属材质来制造所述输送管段13，尤其是当排放管需要用于超临界二氧化碳的运输时，选用耐超临界二氧化碳腐蚀的金属材质来制造所述输送管段13，例如，304不锈钢、316l不锈钢等，如果所运输的二氧化碳的含水量低于储存温度和压力条件下二氧化碳的饱和含水量的60％，也可以使用碳钢作为输送管段13的制造材质，并且，所述喷射管段14为刚性管，喷射管段14可以选用于输送管段13相同的材质制成。
56.优选地，所述输送管段13设置有接地金属件，以避免二氧化碳在输送管段13快速通常过程中产生静电，并且为了不妨碍输送管道13的工作，接地金属件优选安装在靠近输送管段13的上游侧，即输送管道13靠近二氧化碳储存部的一侧。
57.在一些实施方式中，所述输送管段13在与所述喷射管段14连接的一侧(输送管道13的下游侧)上套设有加热套29，当超临界二氧化碳经输送管段13输送并从喷射管段14喷出后，超临界二氧化碳会使得周围环境“激冷”(温度迅速降低)，进而导致所述输送管段13在与所述喷射管段14连接的一侧管壁上产生“结露”现象，影响输送管段13内超临界二氧化碳的运输，因此，设置加热套29后有利于保持输送管道13的管壁温度，防止输送管道13管壁上产生“结露”现象，降低二氧化碳干冰形成的可能性。加热套29可以为电加热套，并且可以是可遥控控制的，输送管段13的与所述喷射管段14连接的一侧为较容易受从喷射管段14喷出的超临界二氧化碳“激冷”影响的部分，该部分上设置加热套29能够有效减少“结露”问题。并且，根据需要，喷射管段14的外壁上可以套设有加热套。
58.在一些实施方式中，在所述输送管段13上设置有止回阀28，该止回阀28位于所述输送管道13的与所述喷射管段14连接的一侧，由此防止输送出去的二氧化碳倒流。参见图4，本实施方式中，在所述止回阀28的上游和下游均设置有所述加热套29，以更好地防止输送管段13的“结露”问题，也保障止回阀28的正常工作。
59.并且，优选地，所述输送管段13上还间隔地设置有多个防开裂套环27，所述防开裂
套环27套设于所述输送管段13的外周壁上。所述防开裂套环27可以是刚性套环，例如金属套设，套设在输送管段13的外周壁上，与输送管段13的外周壁之间具有较小间隔缝隙，当输送管道13产生小的裂纹时，所述防开裂套环27起到卡箍输送管段13的管壁，防止所述裂纹进一步扩大而使得输送管段13失效，为了起到较好的防开裂效果，在输送管段13上每隔一定间距就设置有所述防开裂套环27，例如每隔100米设置有一个所述防开裂套环27。
60.另外，所述输送管段13上还可以形成有加注口12，该加注口12处设置有可拆卸的封堵件，所述加注口12靠近所述喷射管段14的与所述二氧化碳储存部连接的一端，可以从加注口12向输送管段13加注二氧化碳缓蚀剂和/或干冰抑制剂，二氧化碳缓蚀剂可以降低超临界二氧化碳通过排放管时对管道的腐蚀，以对需被灭火的含水装置起到保护作用，以及增加灭火后装置再次使用的可能性；干冰抑制剂可以防止超临界二氧化碳通过排放管时在排放管内形成干冰。
61.对于排放管段14的具体形式，优选地，沿从所述喷射管段14入口到出口的方向，所述喷射管段14的内径逐渐减小，由于喷射管道14内径逐渐变大，流体的流速将逐渐变小。而在输送管段13中，由于内径较小，超临界二氧化碳能够保持较高的流速，从而将流体朝向喷射管段14内的流动以及流体在喷射管段14内的流动有推动作用，对形成的干冰起到破损作用。
62.进一步地，参见图4，本实施方式中，所述喷射管段14沿延伸方向包括多个喷射管分段9，所述多个喷射管分段9同轴设置，并且位于下游的所述喷射管分段9的内径小于位于上游的所述喷射管分段9的内径，这种形式的喷射管段14更容易加工制造，沿从所述喷射管段14入口到出口的方向，所述喷射管段14的内径阶梯地减小，由于喷射管道14内径逐级变大，流体的流速将逐级变小。
63.另外，在一些实施方式中，所述输送管段13在与所述喷射管段14连接的一侧(输送管道13的下游侧)上还设置有喷射管段固定部件，以方便灭火处理时喷射管段14的固定。
64.参件图4，使用图示实施方式的排放管进行灭火工作时，将喷射管段14固定在待灭火的装置上，准备灭火操作，打开加热套29，打开加注口12，向输送管段13中加注二氧化碳缓蚀剂和干冰抑制剂。
65.本发明的超临界二氧化碳灭火装置适用于原油储罐、成品油储罐、化工原料储罐、高温储罐、油库、仓库、化工装置、管道、船舶、海上平台及液流储罐等发生着火时的快速降温、灭火及抑制复燃，灭火速度快、效率高。
66.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。