氣液分離的消防員緊急供氣裝置研究

劉濤　孫春輝

摘要：針對消防員被困需要緊急供氣呼吸的場景，該文通過研究設計氣液分離的消防員緊急供氣裝置連接在消防水帶、室內消防給水管道接口等，一端接供氣設備，另一端由消防員將呼吸面罩接駁于緊急供氣裝置，當管路內液體處于非滿管流時，即可用于緊急供氣呼吸;對于水帶內是泡沫時，還可以提取其中的空氣供消防員應急呼吸，節約了排泡沫時間，對于保障消防救援人員的生命安全有著重要意義。

關鍵詞：消防;緊急供氣;氣液分離

消防;緊急供氣;氣液分離

隨著“全災種、大應急”的新要求，消防員面對的火場環境也越來越復雜，很多情況下需要采用內攻的方式，才能及時有效地撲救火災，但由此給消防員帶來的危險性也隨之大幅增加。火場內部一旦發生諸如貨架倒塌、煙霧封鎖、建筑坍塌等突發事件，消防員隨身佩戴的空氣呼吸器工作時長很有限，若無法按撤退線路及時撤出，容易造成消防員的犧牲。文獻[5]提供了一種消防員緊急供氣裝置，利用滅火時鋪設的水帶進行應急供氣呼吸，使用前水帶排水、排泡沫需要花較多時間，不利于消防員在緊急狀態下盡快能夠獲得空氣。

本文通過研究設計供氣端和受氣端的氣液分離裝置，提高了緊急供氣的效果，以下具體闡述具體研究和應用。

一、供氣端氣液分離裝置的研制

（一）工作原理

在實施供氣前，供氣端的首要任務是對水帶或給水管道排液，一般要將液體基本排完才能進行供氣，而水平放置的水帶內液體很難自行排完，此時強行供氣，可能沖擊到水帶內的剩余液體導致在另一頭發生間隙噴射液體。針對這個問題，研究一種供氣端的氣液分離裝置，當排水至非滿管流時，即可在供氣端進行供氣，氣體從水帶或管道上部傳送，液體可以繼續通過氣液分離裝置下部進行排液，供氣和排液同步進行，節約了寶貴時間，具體結構設計如下。

（二）結構設計

供氣端氣液分離裝置結構如圖1（a）所示，為便于使用時看清氣液分離裝置內部的工作狀態，殼體可以采用透明材料。殼體與消防水帶連接，水帶接口有一定向上的傾角，便于水帶內液體流向殼體。頂視圖如圖1（b）所示，液體流進殼體后，順著殼體圓柱管壁旋轉下落，減少對殼體內部的直接沖擊。

殼體內主要由隔板分為上下兩個腔體，隔板和其水帶接口類似也有同向的傾角，防止液體直接沖擊隔板。隔板末端并不封閉兩個腔體，用于阻擋飛濺的水或泡沫。殼體頂部和底部均設計有開口，開口內設有容納浮球閥的腔室，浮球閥由彈簧控制為常開或常閉。

上開口用于接入氣源供氣，正常供氣時上浮球閥由彈簧壓下處于常開狀態，若液體過多淹沒至上浮球閥時，則上浮球閥頂起彈簧上浮關閉進氣開口。下開口用于排液，當沒有液體時，下浮球閥由彈簧壓下關閉下開口，當有液體淹沒下浮球時，下浮球閥頂起彈簧浮起，開放下開口排液。這樣實現了水帶在非滿管流時，即可同步進行排液和供氣。

二、受氣端氣液分離裝置的研制

（一）工作原理

受氣端氣液分離裝置的原理與供氣端相類似，需要重點考慮的是當水帶或給水管道中是消防滅火用的泡沫時，為了讓消防員盡快獲得空氣，在受氣端氣液分離裝置中噴入消泡劑，將對泡沫進行消泡，將泡沫中的空氣用于應急呼吸，具體結構設計如下。

（二）結構設計

受氣端氣液分離裝置結構整體上與供氣端氣液分離裝置相似，殼體內同樣也是由隔板分為上下兩個腔體，如圖2所示，為便于使用時看清氣液分離裝置內部的工作狀態，殼體可以采用透明材料。圖2中的1為上浮球閥，上開口接呼吸器，用于消防員應急呼吸。圖2中的3為下浮球閥，下開口用于排液，其工作原理與供氣端的上下浮球閥相同。

圖2中4為消泡劑瓶，內裝有消泡用的消泡劑，消泡劑可快速使泡沫破裂，泡沫中的空氣溢出以供消防員應急呼吸。消泡劑瓶通過閥門、管路連通到隔板5，隔板為中空結構，隔板底部開有噴射孔。通過調整閥門，使消泡劑從隔板中霧狀噴灑至下腔體空間中的泡沫上進行消泡，消泡后泡沫中的空氣溢出，擴散至上腔體，從上開口輸出供給消防員應急呼吸。水帶打的泡沫中，含有不少的水，水比較重，可以直接通過以上的氣液分離器下口排出，由消泡劑把泡沫變成液體和氣體，液體從下口排出，氣體提供給消防員呼吸。

三、氣液分離裝置的應用優勢

1.供氣速度快，當消防水帶打的是水時，僅需排水至非滿管流時，即可轉入供氣狀態，一邊排水一邊使用，節約寶貴時間;

2.當消防水帶打的是泡沫時，無需提前進行排泡沫的處理，直接可以利用消泡劑提取泡沫中的空氣應急投入使用，同時排水，充分利用了泡沫中的空氣進行應急呼吸，節約了寶貴的時間。

3.氣液分離裝置中當液面過低時，下浮球閥將下開口堵住，使氣體只能從上開口流出，當液面過高時，上浮球閥浮起將上開口堵住，避免水直接被消防員吸入體內，安全性進一步提升。

四、結語

為了解決內攻消防員被困火場無法及時撤出，由于攜帶空氣呼吸器耗盡而造成傷亡的問題，本文研究出一種緊急供氣氣液分離裝置，在緊急情況下可以讓被困的消防員利用水帶等管道快速獲得空氣呼吸，為后續的救援爭取寶貴的時間，提高消防員的生存率，具有重要的意義。

參考文獻：

[1]許建華.立式重力氣-液分離器的工藝設計[J].化工設計通訊，2016（42）：99-99.

[2]王立滿，何利民，張虎，等.柱狀氣液分離器入口組合立管內液塞特性研究[J].石油機械，2015（04）：94-98.

[3]趙文君，趙立新，劉清陽，等.氣泡直徑對旋流器氣液分離的影響[J].中國科技論文，2016，11（017）：1983-1987.

[4]楊蕊，蔣明虎，曹喜承，等.氣液分離器的結構設計與流場分析[J].化工機械，2019，46（01）：74-78.

[5]劉建.消防員緊急供氣裝置[P].中國：201510577742.5，2015-11-18.

作者簡介：劉濤（1988-），男，中共黨員，本科學歷，現任揚州市消防救援支隊生態科技新城大隊初級專業技術職務（初級專業技術11級）。