利用氮气防范火灾 - 通过真空和压缩产生保护性气氛

利用氮气防范火灾 - 通过真空和压缩产生保护性气氛

灭火措施往往容易造成比火焰本身更大的伤害。从源头杜绝火灾隐患,总比灭火要好。瓦格纳(Wagner)集团为此开发出了 OxyReduct 技术。普旭(Busch)真空泵和压缩机在此技术中发挥着重要作用。
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您能列举出世界上最安全的大都市吗?玻利维亚的首都拉巴斯,至少在防范火灾风险方面做得最到位。建筑大楼内外几乎不存在明火。海平面空气中的含氧量约为21%。但由于平均海拔3600米的气压较低,所以拉巴斯的含氧量相当于海平面的14%。在如此低的氧气水平下,木头或塑料等材料都不会燃烧。甚至纸片也只能以单张形式点燃。

档案和服务器中心的风险

然而,全球大多数人口居住在玻利维亚以外低于安第斯高原的海拔高度。这意味着,大量设施运转在正常氧气浓度下,这让它们明显面临着火灾损失的风险。其中包括火灾及相关灭火措施将会造成重大影响的设施,如危险品仓库、档案、博物馆储藏室,或服务器中心。比如,服务机场设施的 IT 系统不允许出现故障! 

OxyReduct 技术的基本理念是创造一种类似于高海拔地区的气氛,从而消除任何可能发生火灾的危险。在受控条件下引入氮气,降低空气中的含氧量,即可防止发生火灾。氮气是一种惰性气体。氮气会熄灭火焰,在地球大气中的比重最高,而且到处都有。气体生产商可以将氮气装在气罐中,但从长远来看,这会产生高昂的成本。 

直接取自空气的保护性气体

OxyReduct 系统利用真空变压吸附 (VPSA) 技术在需要的地方从周围空气中即可抽取氮气。空气通过由活性炭制成的分子筛来压缩,而活性炭则将氧分子吸附到其表面。压力和真空之间的持续波动会产生分子筛,氧气重新进入周围空气中,氮气则被输送到需要使用的地方。 

普旭(Busch)的 Mink 无油爪式真空泵和爪式压缩机为压力的快速变化提供真空和超压。与传统氧还原系统相比,借助 Mink 技术,运行和能源成本的降幅可以达到 80%。瓦格纳(Wagner)制造公司凭借开发的 OxyReduct 系统荣获普旭(Busch)颁发的 2017 年度"普旭(Busch)真空技术创新奖"。


技术性气体无处不在。它们广泛用于炼钢、食品加工、水处理或医院等行业中。氮气、氧气、氩气和其他惰性气体等多数气体,通常都是地球大气中自然存在的气体。传统提取方法为空气分离。由于大气中的气体有不同的沸点, 通过气态到液态的转化过程可以进行分离, 但是空气必须冷却到近 - 200℃,这会消耗大量的能量。

基于真空变压吸附系统 (VPSA) 原理工作的系统在环境温度下工作,能够大大减少所需能量。此系统使用吸附这一物理过程。在此过程中,需要使用具有多孔结构的材料,如活性炭、硅酸盐凝胶或某种类型的陶瓷混合物(沸石)。这些材料会吸附某些气体分子,使之"保持"并集中在其表面上。当压力增加时尤为明显。如果空气被强制通过这类材料,则一种气体被吸附,其他气体通过。大气中混合的特定气体可以通过这种方式被分离出来。

不过,几秒后,多孔材料的吸附能力就会被消耗殆尽。此时,需要利用真空将吸附气体从材料中分离出来。然后,再在高压下引入气体。因此,VPSA 系统会"振动",在真空和压缩之间快速切换。此系统通常设计为两部分:一部分用于吸附,另一部分用于重新产生所需气体。这有助于连续供应所需气体。


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