1.本发明属于船舶技术领域，具体涉及一种半冷半压二氧化碳运输船的机舱二氧化碳灭火系统。


背景技术：

2.全球变暖是目前国际社会密切关注的环境问题之一。近年来，随着二氧化碳气体排放的不断增加，碳减排、封存以及运输技术受到船舶行业的广泛关注。国际海事组织对碳排放提出了更高的要求，中国设定了“2030年碳达峰，2060年碳中和”的宏伟目标。在国内外对碳排放日益严苛的背景下，如何减少二氧化碳的排放已成为亟需解决的重要问题。
3.为了大规模减少碳排放，可以对二氧化碳进行捕集并利用或储存。二氧化碳在工业中被广泛应用，固态的二氧化碳(俗称干冰)可以作为工业生产的原料。目前，常用的二氧化碳的储存方法主要有矿石碳化、海水固碳、矿井封存等。例如冰岛的存储能力为2.5万亿吨二氧化碳，超过了55年的全球二氧化碳排放量。但无论是二氧化碳的利用还是储存，都需要对二氧化碳进行海上转移和运输，二氧化碳运输船正是运输二氧化碳的重要手段之一。
4.二氧化碳运输船的储罐有全冷式、全压式、半冷半压式，全冷式和全压式储罐存在较大的缺点。全压式采用高压的方式将二氧化碳液化，对储罐的压力要求较高；全冷式需要将储罐内温度降低至
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79℃左右，需要很高成本的制冷设备及较厚的储罐保温层。而半冷半压式二氧化碳储罐内的压力介于1.0mpa～1.5mpa之间，温度维持在
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36.61℃～
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25.74℃之间，所需储罐温度、压力要求低，成本低，其使用有很大的优势。因此，半冷半压式二氧化碳运输船是运输液态二氧化碳最理想的方式。
5.为保证船员的生命安全，根据solas公约中fss规则的要求，船舶需要安装消防安全系统，二氧化碳灭火系统是目前船上应用最广泛的灭火系统之一。常见的船舶二氧化碳灭火系统是将二氧化碳加压以液态的形式存储于钢瓶中，发生火灾时二氧化碳灭火剂经管路和阀门输送至目标舱室灭火。通常，船舶上配备的co2钢瓶的数量多达上百个，并且需要定期对co2钢瓶进行检验、更换，这种传统的灭火系统成本较高。因此，若是能利用二氧化碳运输船储罐中的二氧化碳对船舶舱室灭火，那么可以放弃传统的二氧化碳高压钢瓶的使用，减少二氧化碳运输船灭火系统的成本。
6.船舶热水井是船舶辅锅炉给水系统重要组成之一，热水井内水的温度相对较高，且水的比热较大，热水井中蕴含的热量较大。其主要功能是收集辅锅炉内循环做功产生的水蒸汽冷凝后的水，供系统循环使用，以减少船用淡水的浪费。
7.基于此，若是能提出一种半冷半压二氧化碳运输船的机舱二氧化碳灭火系统，该系统能在二氧化碳运输船机舱失火时利用储罐中的二氧化碳灭火，同时又利用船舶热水井中的比热容较大的水的热量，加快co2气化速度，减少了co2布满机舱的时间，那么这种系统将会具有很高的现实意义。


技术实现要素：

8.本发明的目的是针对上述提到的问题，提出一种半冷半压二氧化碳运输船的机舱二氧化碳灭火系统，该系统可以替代原有的高压二氧化碳灭火系统。本发明应用在一种半冷半压二氧化碳运输船上，co2储罐内的压力介于1.0mpa～1.5mpa之间，温度维持在
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36.61℃～
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25.74℃之间，二氧化碳呈液态。在本发明中，当船舶机舱失火时，储罐内的二氧化碳在压力的作用下通过管道和阀门运输到机舱，并且液态的二氧化碳可以快速气化，灭火效果好。
9.本发明系统包括：co2储罐、储液井、co2管道、应急阀、喷嘴、热水井。
10.所述co2储罐设于二氧化碳运输船的货舱中，采用半冷半压的技术将二氧化碳液化储存在co2储罐中。
11.所述储液井设于与机舱相邻的一个co2储罐底部靠近船尾方向的一侧。
12.所述co2管道连通co2储罐和船舶机舱，co2管道在co2储罐内储液井的左右两端各有一分流管道插入储液井的底部。
13.所述应急阀有开、关两个档位，设于船舶主甲板舱室外船员易于接触的位置，船舶左右舷对称设置。
14.所述喷嘴设于船舶机舱的顶部，喷嘴按一定间距设有若干个。
15.所述热水井设于船舶机舱内，与co2管道连接。
16.当二氧化碳运输船的机舱失火时，将甲板上的应急阀打开，储罐内的液态二氧化碳经管道流入机舱中。一部分的二氧化碳经机舱顶部的喷嘴喷淋出来快速气化，另一部分通入热水井中吸热气化，使二氧化碳气体快速充满整个机舱达到灭火的作用。需要设置通入热水井的co2管道比连接喷嘴的管道粗，提高二氧化碳气体的释放效率。
17.本发明有益效果：
18.1.本发明系统应用在半冷半压的二氧化碳运输船上，直接利用货舱co2储罐中的二氧化碳对船舶机舱灭火，无须另设co2高压钢瓶，大大降低了二氧化碳运输船灭火系统的成本。
19.2.本发明系统用于二氧化碳运输船的机舱灭火，利用喷嘴高压喷淋气化和热水井的热量气化两种气化方式，加快二氧化碳在机舱中的扩充速度，提高灭火效率，增加船舶航行的安全性。
20.3.本发明在二氧化碳运输船卸货返航时，储罐会保留部分二氧化碳用于灭火，在重新加注二氧化碳时，该储罐无须预冷操作，简化了二氧化碳货物的装卸流程。
附图说明
21.图1二氧化碳运输船满载时本发明系统的工作示意图；
22.图2二氧化碳运输船返航时本发明系统的工作示意图；
23.图3船舶正浮时船尾至船首方向储罐位置的剖视图；
24.图4船舶横摇时船尾至船首方向储罐位置的剖视图；
25.附图中：1.co2储罐；2.储液井；3.co2管道；4.应急阀；5.喷嘴；6.热水井。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。
27.一种半冷半压二氧化碳运输船的机舱二氧化碳灭火系统，如图1所示，该系统包括：co2储罐1、储液井2、co2管道3、应急阀4、喷嘴5、热水井6。
28.如图1所示，本发明系统应用在半冷半压的二氧化碳运输船上，船舶货舱中设有多个co2储罐1，在与机舱相邻的一个co2储罐1的底部设有储液井2，co2管道3连通co2储罐1和船舶机舱，co2管道3插入储液井2的底部。储液井2设在co2储罐1靠近船尾方向的一侧，原因是：船舶卸货返航时，载重量减少导致吃水减少，为了提高螺旋桨的工作效率，船舶会尾倾航行。因此，将储液井2设在靠近船尾方向的一侧，这样在船舶尾倾航行时，co2管道3也能运输足够的二氧化碳进入机舱中，提高安全性。
29.本发明系统的应急阀4设置在船舶的主甲板舱室外船用易接触的位置，根据solas公约中fss规则的要求，船舶二氧化碳灭火系统需要在大约30s的时间内充满机舱95％的区域，因此应急阀4由开到关的间隔时间为30s，当船舶火势较大时，可以再打开应急阀4释放30s的二氧化碳。为了满足二氧化碳在30s的时间内充满机舱95％的要求，co2管道3需要根据机舱空间的大小设置合适的孔径以满足通入机舱co2量。喷嘴5设于船舶机舱的顶部，按一定间距设有若干个，液态的二氧化碳经喷嘴5喷淋出来时可以快速气化。热水井6是船舶辅锅炉给水系统的重要组成部分，co2管道3通入热水井6，利用热水井6相对较高的温度加速液态二氧化碳的气化。将热水井6适当扩大，使其可以存储更多的水，提高液态二氧化碳的气化效率。由于只有一根co2管道3通入热水井6，需要设置通入热水井6的管道比连接喷嘴5的管道粗，合理分配各位置的液态二氧化碳，使二氧化碳快速充满机舱，提高灭火效率。
30.如图1所示，二氧化碳运输船将二氧化碳运输至目的地的过程中，当船舶机舱失火时，船舶工作人员将主甲板舱室外的应急阀4打开，co2储罐1中的液态二氧化碳经co2管道3运输至喷嘴5和热水井6迅速气化灭火，释放30s的二氧化碳后将应急阀4关闭。如图2所示，船舶卸货返航时，在设有储液井2的co2储罐1中保留足够的二氧化碳，船舶失火时可以利用这部分二氧化碳灭火。如图3和图4所示，储液井2有较大的宽度，并且储液井2的左右两端各有一根插入其底部的co2管道3的分流管道，这保证了船舶卸货返航的过程中发生横摇时，可以正常运输液态二氧化碳，提高安全性。
31.进一步的，船舶co2储罐1中保留二氧化碳可加快co2加注过程。通常空的co2储罐1在加注二氧化碳时需提前对罐体进行预冷，以避免在未预冷条件下加注二氧化碳而产生热应力。保留部分二氧化碳的co2储罐1不必进行预冷操作，能够简化二氧化碳输运时的加注程序，提升货物运输效率。
32.综上所述，本发明系统应用在半冷半压的二氧化碳运输船上，利用运输的二氧化碳对船舶机舱灭火，可以替代船舶按照海事规范强制配备的二氧化碳高压钢瓶灭火系统。船舶原本设有的co2钢瓶多达上百个，利用本系统可大大节省了成本，更重要的是，船舶的货舱，燃料舱也可以利用本系统的进行灭火和惰化处理能快速有效对船舶机舱灭火，降低了二氧化碳运输船的灭火系统的成本。
33.以上所述仅是本发明的优先实施方式，但实现时不受上述实施例限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改
进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。