气液分离的消防员紧急供气装置研究

刘涛　孙春辉

摘要：针对消防员被困需要紧急供气呼吸的场景，该文通过研究设计气液分离的消防员紧急供气装置连接在消防水带、室内消防给水管道接口等，一端接供气设备，另一端由消防员将呼吸面罩接驳于紧急供气装置，当管路内液体处于非满管流时，即可用于紧急供气呼吸;对于水带内是泡沫时，还可以提取其中的空气供消防员应急呼吸，节约了排泡沫时间，对于保障消防救援人员的生命安全有着重要意义。

关键词：消防;紧急供气;气液分离

消防;紧急供气;气液分离

随着“全灾种、大应急”的新要求，消防员面对的火场环境也越来越复杂，很多情况下需要采用内攻的方式，才能及时有效地扑救火灾，但由此给消防员带来的危险性也随之大幅增加。火场内部一旦发生诸如货架倒塌、烟雾封锁、建筑坍塌等突发事件，消防员随身佩戴的空气呼吸器工作时长很有限，若无法按撤退线路及时撤出，容易造成消防员的牺牲。文献[5]提供了一种消防员紧急供气装置，利用灭火时铺设的水带进行应急供气呼吸，使用前水带排水、排泡沫需要花较多时间，不利于消防员在紧急状态下尽快能够获得空气。

本文通过研究设计供气端和受气端的气液分离装置，提高了紧急供气的效果，以下具体阐述具体研究和应用。

一、供气端气液分离装置的研制

（一）工作原理

在实施供气前，供气端的首要任务是对水带或给水管道排液，一般要将液体基本排完才能进行供气，而水平放置的水带内液体很难自行排完，此时强行供气，可能冲击到水带内的剩余液体导致在另一头发生间隙喷射液体。针对这个问题，研究一种供气端的气液分离装置，当排水至非满管流时，即可在供气端进行供气，气体从水带或管道上部传送，液体可以继续通过气液分离装置下部进行排液，供氣和排液同步进行，节约了宝贵时间，具体结构设计如下。

（二）结构设计

供气端气液分离装置结构如图1（a）所示，为便于使用时看清气液分离装置内部的工作状态，壳体可以采用透明材料。壳体与消防水带连接，水带接口有一定向上的倾角，便于水带内液体流向壳体。顶视图如图1（b）所示，液体流进壳体后，顺着壳体圆柱管壁旋转下落，减少对壳体内部的直接冲击。

壳体内主要由隔板分为上下两个腔体，隔板和其水带接口类似也有同向的倾角，防止液体直接冲击隔板。隔板末端并不封闭两个腔体，用于阻挡飞溅的水或泡沫。壳体顶部和底部均设计有开口，开口内设有容纳浮球阀的腔室，浮球阀由弹簧控制为常开或常闭。

上开口用于接入气源供气，正常供气时上浮球阀由弹簧压下处于常开状态，若液体过多淹没至上浮球阀时，则上浮球阀顶起弹簧上浮关闭进气开口。下开口用于排液，当没有液体时，下浮球阀由弹簧压下关闭下开口，当有液体淹没下浮球时，下浮球阀顶起弹簧浮起，开放下开口排液。这样实现了水带在非满管流时，即可同步进行排液和供气。

二、受气端气液分离装置的研制

（一）工作原理

受气端气液分离装置的原理与供气端相类似，需要重点考虑的是当水带或给水管道中是消防灭火用的泡沫时，为了让消防员尽快获得空气，在受气端气液分离装置中喷入消泡剂，将对泡沫进行消泡，将泡沫中的空气用于应急呼吸，具体结构设计如下。

（二）结构设计

受气端气液分离装置结构整体上与供气端气液分离装置相似，壳体内同样也是由隔板分为上下两个腔体，如图2所示，为便于使用时看清气液分离装置内部的工作状态，壳体可以采用透明材料。图2中的1为上浮球阀，上开口接呼吸器，用于消防员应急呼吸。图2中的3为下浮球阀，下开口用于排液，其工作原理与供气端的上下浮球阀相同。

图2中4为消泡剂瓶，内装有消泡用的消泡剂，消泡剂可快速使泡沫破裂，泡沫中的空气溢出以供消防员应急呼吸。消泡剂瓶通过阀门、管路连通到隔板5，隔板为中空结构，隔板底部开有喷射孔。通过调整阀门，使消泡剂从隔板中雾状喷洒至下腔体空间中的泡沫上进行消泡，消泡后泡沫中的空气溢出，扩散至上腔体，从上开口输出供给消防员应急呼吸。水带打的泡沫中，含有不少的水，水比较重，可以直接通过以上的气液分离器下口排出，由消泡剂把泡沫变成液体和气体，液体从下口排出，气体提供给消防员呼吸。

三、气液分离装置的应用优势

1.供气速度快，当消防水带打的是水时，仅需排水至非满管流时，即可转入供气状态，一边排水一边使用，节约宝贵时间;

2.当消防水带打的是泡沫时，无需提前进行排泡沫的处理，直接可以利用消泡剂提取泡沫中的空气应急投入使用，同时排水，充分利用了泡沫中的空气进行应急呼吸，节约了宝贵的时间。

3.气液分离装置中当液面过低时，下浮球阀将下开口堵住，使气体只能从上开口流出，当液面过高时，上浮球阀浮起将上开口堵住，避免水直接被消防员吸入体内，安全性进一步提升。

四、结语

为了解决内攻消防员被困火场无法及时撤出，由于携带空气呼吸器耗尽而造成伤亡的问题，本文研究出一种紧急供气气液分离装置，在紧急情况下可以让被困的消防员利用水带等管道快速获得空气呼吸，为后续的救援争取宝贵的时间，提高消防员的生存率，具有重要的意义。

参考文献：

[1]许建华.立式重力气-液分离器的工艺设计[J].化工设计通讯，2016（42）：99-99.

[2]王立满，何利民，张虎，等.柱状气液分离器入口组合立管内液塞特性研究[J].石油机械，2015（04）：94-98.

[3]赵文君，赵立新，刘清阳，等.气泡直径对旋流器气液分离的影响[J].中国科技论文，2016，11（017）：1983-1987.

[4]杨蕊，蒋明虎，曹喜承，等.气液分离器的结构设计与流场分析[J].化工机械，2019，46（01）：74-78.

[5]刘建.消防员紧急供气装置[P].中国：201510577742.5，2015-11-18.

作者简介：刘涛（1988-），男，中共党员，本科学历，现任扬州市消防救援支队生态科技新城大队初级专业技术职务（初级专业技术11级）。