用于防火和/或灭火的惰性化方法和实现该方法的惰性化系统的制作方法
专利名称：用于防火和/或灭火的惰性化方法和实现该方法的惰性化系统的制作方法
用于防火和/或灭火的惰性化方法和实现该方法的惰性化系统本发明涉及一种用于防火和/或灭火的惰性化方法，该方法中，在封闭室的空间气氛中设定和保持低于正常环境空气的可预先规定的氧气含量。本发明还涉及一种惰性化系统，该系统设定和/或保持封闭室的空间气氛中相比正常环境空气降低了的可预先规定的氧气含量，其中，该惰性化系统包括气体分离系统，该气体分离系统从含有氮气和氧气的初始气体混合物中分离出至少部分氧气，在该气体分离系统的出口处提供富含氮气的气体混合物，并且该惰性化系统包括供应管线系统，用于将富含氮气的气体混合物供应到封闭室。以上类型的惰性化系统特别涉及一种在受监控保护的室中降低灭火风险的系统，其中，为了防火或控火的目的，使受保护的室时刻处于惰性。这种惰性化系统的作用模式基于这样的认识正常情况下，封闭室中着火的风险可通过连续降低各个区域中氧气的浓度至例如约12-15%标准状态下的体积值而抵消。在这种氧气浓度下，大多数可燃材料不再能点燃。应用的主要领域特别是IT领域、电开关装置和分配器室、封闭设备以及高价值商品的储存区域。方法以及在开头引用的装置类型由出版公开的EP 2 204 219A1得知。此处采用回流系统从封闭室内排出部分环境空气并将其进料至混合室。向从混合室内空间排出的部分空气加入新鲜空气。于是将生产的气体混合物(初始气体混合物)进料至压缩机压缩并随后引导至氮气发生器。氮气发生器从提供的初始气体混合物中分离出至少部分氧气，因此在氮气发生器的出口处生产富含氮气的气体混合物。随后将该含氮气体混合物管道输送至封闭室，以降低室内空间气氛的氧气含量至预先确定的惰性化水平或保持在预设的惰性化水平。在实践中，为了防火目的，出版公开的EP 2 204 219A1中采用回流减少了氧气的空气使能够产生更有效的氮气的方法，要求采用的回流方法尽可能优化适合于气体分离系统。必须特别注意混合室中提供的初始气体混合物对于采用的气体分离系统总是处于最优化的状态。当采用多个与各自有关联的压缩机的氮气发生器作为气体分离系统时，该要求特别适用。那时必须特别注意每个单独氮气发生器的各个抽吸作用对任何其它氮气发生器没有影响。该方法必须把使用膜技术分离气体的氮气发生器需要呈现恒定抽吸作用的因素考虑在内。另一方面，当采用利用上述PSA技术或上述VPSA技术分离气体的氮气发生器时，需要考虑这种氮气发生器可以脉冲抽吸作用操作的事实。特别是在大区域，例如仓库的情况，往往期望平行使用多个氮气发生器来设定和保持预先规定或可预先规定的惰性化水平，从而可出现氮气发生器基于不同的气体分离技术。这种情况需要从封闭室到各个氮气发生器的昂贵且独立的回流管线用于每个氮气发生器，以确保每个氮气发生器的优化的操作。该要求导致惰性化系统相对复杂的结构。从该问题提出开始，本发明基于进一步分别开发从出版公开的EP 2 204219A1得知的惰性化系统，和从出版公开的EP 2 204 219A1得知的惰性化方法的任务，使得能够以可能最简单但仍最有效的方式设定和保持封闭室中的预先规定的惰性化水平。
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根据与惰性化方法相关的本发明的第一方面，在混合室中提供含有氧气、氮气和其它适当组分的初始气体混合物，其中，气体分离系统从提供的该初始气体混合物中分离出至少部分氧气，由此在气体分离系统的出口处提供富含氮气的气体混合物，而且其中，将该富含氮气的气体混合物管道输送至封闭室的空间气氛中。提供连接封闭室与混合室的回流管线系统，以供应初始气体混合物，其中，还提供风扇机构，以从封闭室内排出部分环境空气，优选采用调节方式，并将该部分空气进料至混合室，其中，室内空气排出部分与新鲜空气混合，优选采用调节方式，借助在与混合室连接的新鲜空气供应管线系统中提供的风扇机构。本发明关于所述方法的其它方面提供在被控制的回流供应管线系统中提供的风扇机构，以使得设定每单位时间从室内排出和进料至混合室的空气的体积，使得主要在混合室中的压力与外部环境气氛压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值。本发明关于所述方法的其它方面提供在被控制的新鲜空气供应管线系统中提供的风扇机构，以使得设定与每单位时间排出的室内空气体积混合的新鲜空气的体积，使得主要在混合室中的压力与外部环境气氛压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值。本发明涉及惰性化系统的其它方面提供惰性化系统进一步包括混合室，优选配置为混合管的混合室，其用于提供初始气体混合物，其中，第一管线系统通到混合室中，将来自封闭室内的部分空间空气排出并通过所述第一管线系统进料至混合室，并且其中第二管线系统通到混合室中，通过所述第二管线系统将新鲜空气供应到混合室。本发明关于惰性化系统的的其它方面提供惰性化系统进一步包括在第一管线系统中的可通过控制单元控制的第一风扇机构和在第二管线中的可通过控制单元控制的第二风扇机构系统。本发明关于惰性化系统的其它方面提供惰性化系统的控制单元，提供该惰性化系统以这样设计的控制单元，以便控制第一风扇机构，以使得每单位时间从室内排出和借助所述第一风扇机构进料至混合室的空气的量能够被设定，使得主要在混合室中的压力与外部环境气氛压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值。本发明关于惰性化系统的其它方面提供惰性化系统的控制单元，提供该惰性化系统以这样设计的控制单元，以便控制第二风扇机构，以使得借助所述第二风扇机构可设定混合进每单位时间从室内排出的空间空气的新鲜空气的体积，使得在混合室中的主要压力与外部环境气氛压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值。本发明关于惰性化系统的其它方面提供惰性化系统进一步包括控制单元，设计该控制单元以控制气体分离系统，以使得富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量作为主要在封闭室的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数而变化。该惰性化方法所得到的预防或熄灭效果是基于氧气置换的原理。如通常所知的，正常的环境空气由约21体积％氧气、约78体积％氮气和约I体积％的其它气体组成。为了能有效降低在保护室中发生着火的风险，通过引入惰性气体例如氮气，降低各个室中氧气的浓度。对于大多数固体，当氧气的百分比降至低于15体积％时，可知发生火熄灭的效果。取决于受保护室内所有的易燃材料，可能需要进一步降低氧气百分比至例如12体积％。因此，连续提供受保护室惰性也将有效地使所述保护室中发生着火的风险最小化。本发明的方法，各个惰性化系统，利用这样的认识在气体分离系统出口处提供的含氮气体混合物的氮气纯度，相应地，在气体分离系统出口处提供的含氮气体混合物的残余的氧气含量，分别对所谓的“下降时间”具有影响。术语“下降时间”是指需要设定封闭室的空间气氛中预先规定的惰性化水平的时间长度。本文利用的具体认识在于，当氮气纯度提高时，气体分离系统的空气因素以指数级上升。术语“空气因素”是指气体分离系统提供的每单位时间初始气体混合物体积与在气体分离系统的出口处提供的每单位时间含氮气体体积的比率。氮气发生器通常允许任意选择在气体分离系统的出口处期望的任何氮气纯度，该值能在氮气发生器本身上设定。总的来说，氮气纯度设定越低，则氮气发生器的操作成本越低。特别是，当在气体分离系统的出口处以设定的氮气纯度提供含氮气体混合物时，压缩机则仅需要运行相比更短的时间段。然而，关于操作惰性化系统使室惰性化带来的成本，需要考虑其它另外的因素。这些特别包括涉及借助在气体分离系统的出口处提供的富含氮气气体混合物置换封闭室的空间气氛中的氧气的净化因素，直至分别达到、保持预先规定的惰性化水平。这些净化因素特别包括每单位时间通过气体分离系统提供的含氮气体的量、封闭室的空间体积以及与相应于预先规定的惰性化水平的氧气含量相比主要在封闭室的空间气氛中各个时刻的氧气含量之间的差值。在这里需要考虑的是根据下降时间、气体分离系统出口处提供的气体混合物的氮气纯度、含氮气体混合物的残余氧气含量，分别同样起到关键作用，由于净化操作进行越快，含氮气体混合物中残余的氧气含量越低。本文使用的术语“气体分离系统”应理解为可产生分离至少包含“氧气”和“氮气”组分的初始气体混合物为富含氧气气体以及富含氮气气体的效果的系统。这种气体分离系统的功能通常基于气体分离膜的作用。本发明中使用的气体分离系统主要设计用于从初始气体混合物中分离出氧气。这种类型的气体分离系统往往也称为“氮气发生器”。这种类型的气体分离系统利用膜模块等，例如，根据初始气体混合物中所含的不同组分(例如氧气、氮气、稀有气体等)基于它们的分子结构以不同的速度通过膜扩散。空心纤维膜可用作膜。氧气、二氧化碳和氢气具有高扩散速率，因为当通过膜模块时，相对快速地从初始气体混合物逸出。具有低扩散速率的氮气渗透通过膜模块的空心纤维膜非常缓慢，从而当通过所述空心纤维/膜模块时聚集。通过流动速度分别测定离开气体分离系统的气体混合物的氮气纯度，残余的氧气含量。改变压力和体积流速使得气体分离系统调节至所需的氮气纯度和必需的氮气体积。具体地，通过以气体通过膜的速度(停留时间)调节氮气的纯度。分离出的富含氧气的气体混合物通常集中并以大气压排放至环境。在气体分离系统的出口处提供压缩的富含氮气的气体混合物。通过测量残余的氧气含量(以体积百分比计)，接着进行产物气体组合物的分析。通过从100%中扣除测得的残余的氧气含量计算氮气含量。这样做需要考虑，虽然该值指定为氮气含量或氮气纯度，但实际上作为该组分的惰性含量，不仅只包含氮气还有其它气体组分例如稀有气体。气体分离系统，氮气发生器，通常分别进料已由上游过滤器单元纯化的压缩空气。原则上可想到使用利用两种分子筛床层的压力摇摆过程(PSA技术)来提供富含氮气的气体，其中，两种筛交替从过滤器模式变换到再生模式，从而得到富含氮气的气体流。只要在压力摇摆操作的氮气发生器的出口处有连续的富含氮气的气体流不是必要的，也可仅使用一个分子筛床层，在压力施加下交替变换为吸附模式，在此期间在出口处提供富含氮气的气体，随后在较低压力下变换为解吸模式，在此期间在分子筛床附近的富含氧气的空气可被净化。当氮气发生器利用例如膜技术时，该过程利用不同的气体以不同的速度扩散通过材料的常识。就氮气发生器而言，使用空气的主要组分(即，氮气、氧和水蒸汽)的不同扩散速率分别产生氮气流、富含氮气的空气。详细地，为了在技术上实现基于膜技术的氮气发生器，向空心纤维膜的外表面施用水蒸汽和氧气能轻易地扩散通过而仅对氮气给予较低扩散速率的分离材料。当空气流过这样处理过的空心纤维的内部时，水蒸汽和氧气快速向外扩散通过空心纤维壁，而氮气大部分保持在纤维内，使得在通过空心纤维期间累积高浓度的氮气。该分离过程的有效性基本上取决于在纤维中的流速和在空心纤维壁之上的压力差。当降低流速和/或空心纤维膜内部和外部之间更高的压力差时，所得的氮气流的纯度提高。总的来说，基于膜技术的氮气发生器因此能调节氮气化程度达到经氮气发生器提供的含氮空气作为压缩空气停留时间的函数，该压缩空气由氮气发生器空气分离系统中的压缩空气源提供。另一方面，如果氮气发生器例如基于PSA技术，专门处理过的活性炭利用大气氧气和大气氮气的不同结合速率。由此改变采用的活性炭结构，使得在极大的表面积之上发展出大量的微孔和亚微孔(d〈lnm)。在该孔尺寸下，空气氧分子实质上比氮气分子更快扩散进入孔，使得在活性炭邻近的空气变得富含氮气。基于PSA技术的氮气发生器因此能调节氮气化程度达到经氮气发生器提供的含氮空气作为压缩空气的停留时间的函数，该压缩空气由氮气发生器中的压缩空气源提供，基于膜技术的发生器也是如此情况。如上所述，这些类型的基于PSA技术的氮气发生器需要在吸附模式和解吸模式间交替操作，由此在吸附模式(过滤器模式)期间必须对分子筛床层施加压力，以确保对于发生过程活性炭(碳颗粒，CMS)孔中氧分子的充分扩散。与吸附阶段期间相对于环境压力更高的筛床压力相比，为了能够使碳颗粒有效净化，降低随后的解吸阶段(净化或再生阶段)期间的压力。出于该原因，标准PSA氮气发生器，也称为压力摇摆吸附发生器，在再生循环(解吸阶段)期间使用实质上与环境压力相应的压力水平。与这种标准压力摇摆吸附发生器相比，所谓的真空压力摇摆吸附发生器(VPSA技术)的构造更复杂，从而分别增强、缩短了它们的解吸过程，事实是不仅压力降低至环境压力水平，而且在待再生的分子筛床附近积极地建立起接近低于环境压力的真空压力水平的压力。这样做，有必要除了通过压缩机提供提高了的压力水平之外，还提供接近真空压力水平的相应降低的压力，为此通常需要真空源。这种真空源例如可以为真空泵形式。如上说明的，本发明的方案利用这样的认识一方面，气体分离系统的空气因素随氮气纯度提高而以指数级升高，另一方面，为了设定预先规定的惰性化水平，用于惰性化系统的压缩机必须长时间运行，主要在封闭室的空间气氛中各个时刻的氧气含量与在含氮气体混合物中的残余的氧气含量之间的差值更低。因为数字化驱动气体分离系统上游的压缩机达到其在优化的效率下的操作点，无论是当设定室处于固定的残余的氧气含量时还是当降低至新的降低的水平时，现在就要考虑到惰性化系统的功耗实际上与使室惰性化所用的下降过程时间长度成正比。因此，仍然需要注意一当为氮气纯度选择较低的值(例如仅90体积％)时一惰性气体系统必须长时间运行，以设定惰性化水平。氮气纯度值应提高至例如95体积％，待设定的惰性化水平的氧气含量与在气体分离系统出口处提供的气体混合物的残余的氧气含量之间的差值同样提高，从而降低压缩机需要设定惰性化水平的运行时间，并因此降低惰性化系统的功耗。然而，在气体分离系统出口处提高氮气纯度的环境也不可避免地提高空气因素。环境分别对于设定惰性化水平所需的压缩机运行时间、惰性化系统的功耗产生消极的影响。如果由于提高氮气纯度，空气因素的提高变得可预见，则该消极影响变得占优势。与由现有技术已知的对气体分离系统的氮气纯度选择固定值的常规系统不同，本发明基于惰性化系统，其中，当提供封闭室惰性化时，在气体分离系统出口处提供的残余的氧气含量和富含氮气的气体混合物优选自动或选择性调节至主要在封闭室的空间气氛中各个时刻的氧气含量，因此设定气体分离系统的氮气纯度至根据所需时间优化的值。本文使用的短语“优化时间的氮气纯度值”分别是指气体分离系统的氮气纯度，在气体分离系统出口处提供的残余的氧气含量，和富含氮气的气体混合物，借此，限定的惰性化系统假定用于从当前的氧气含量降低至预先规定的相应于给定惰性化水平的氧气含量的最小时间段，其中每单位时间能提供的含氮气气体混合物的体积恒定。能够设定每单位时间从室内排出并进料至混合室的室内空气的体积和/或每单位时间加入到室内空气排出部分的新鲜空气的体积，使得主要在混合室中的压力与环境气氛压力之间的差值既不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值，确保在混合室出口处提供的初始气体混合物总是在限定的状态并优化适合于气体分离系统。本发明的方案特别允许气体分离系统利用多个氮气发生器，因此，所述多个氮气发生器也可基于不同的气体分离技术。本发明的方案特别确保的是，适当采用的多个氮气发生器的各自抽吸作用不会与其它提供的氮气发生器相互作用。因此，通过其中使用多个和可能不同的氮气发生器用于气体分离，在大体积室(例如仓库)内也采用本发明的方案作为灭火系统或预火措施是容易可行的，对于每个氮气发生器，无需从受保护的室到各个氮气发生器的昂贵、独立和受调节的回流管线。相应地，由本发明方案提出的适合的回流方法避免了提高实现本发明惰性化系统的费用。根据本发明的方案还特别降低了以简单方式产生惰性化效果所需的操作成本以实现仍有效的方式，也特别适用于相对较大体积的室例如仓库的情况。本发明的其它方面提供压力差的上限阈值为I. O毫巴，优选O. 5毫巴，因此，压力差的下限阈值优选为O. O毫巴。如果主要在混合室中的压力与外部气氛压力之间的差值在该说明的范围内，则总是确保采用的氮气发生器的各个抽吸作用(使用膜技术用于气体分离的氮气发生器的恒定抽吸作用或使用PSA或VPSA技术用于气体分离的氮气发生器的脉冲抽吸作用)无相互作用。当然，还可预期上限和/或下限阈值的其它值。本发明的其它方面提供第一管线系统中控制单元调节的第一风扇机构，经过该机构将封闭室内所含的部分空间空气以通过所述控制单元调节的方式从室内排出并进料至混合室。其他优点是在第二管线系统中提供第二控制单元调节的风扇机构，经过该机构新鲜空气以调节方式供应到混合室。因此控制单元应设计以控制第一和/或第二风扇机构，使得每单位时间从室内排出的空间空气的体积等于每单位时间供应到封闭室的空间气氛的富含氮气的气体混合物的体积。提供的相应可控制的风扇机构还能以简单可实现但仍有效的方式进一步保持主要在混合室中的压力与外部环境气氛压力(在某一控制范围内)之间的差值处于预先规定或可预先规定的值。因此保证以优化的适当状态提供初始气体混合物给各个利用的气体分离系统的氮气发生器。根据本发明的其它方面，选择与每单位时间从混合室的空间排出的空间空气混合的新鲜空气的体积，使得每单位时间从室内排出的空间空气的体积等于每单位时间管道输送至封闭室的空间气氛中的富含氮气的气体混合物的体积。从而确保通过向封闭室的空间气氛内引入含氮气体混合物或通过空间空气从封闭室排放/回流，不会分别发展出超压或负压。为了提供初始气体混合物，本发明的其它方面提供混合部分，将第一管线系统和第二管线系统通到混合部分，包含在封闭室内的部分空气通过该第一管线系统以调节方式从室内排出，新鲜空气通过第二管线系统以调节方式供应，优选借助Y-连接器。该混合部分集成至混合室内或混合室的上游。混合部分用于将从封闭室排出的空间空气与供应的新鲜空气混合，并且配置以确保优化的混合，使得在混合部分中将发生湍流流动。为此，可想到相应地降低混合部分的有效流动横截面，使得为引入混合部分的新鲜空气和同样引入混合部分的回流室空气设定的流速大于依赖性限制速度的特性雷诺(Reynolds)数。或者或另外，可想到在混合部分中提供扰流板组件，以在所述混合部分中诱导湍流流动。在引用的后一种实施方式中，其中，混合部分集成至混合室中或排列在混合室的上游，用于回流室内空气和供应的新鲜空气的湍流混合，本发明的其它方面提供混合部分呈现足够长的长度，以尽可能产生回流室内空气和供应的新鲜空气的最完全和均匀的混合。此处特别优选混合部分的长度为混合部分的水力直径的至少5倍。所述水力直径为用于涉及非圆形横截面的管或通道计算的理论尺寸。则该术语允许以圆形管进行计算。所述水力直径为4倍的流动横截面与测量横截面润湿周长(适用的内部和外部)的商。本发明的其它方面提供气体分离系统包括至少一个并优选多个氮气发生器，每个氮气发生器借助管线系统与连接混合室的各个压缩机关联。借助控制单元，对于每个氮气发生器，在氮气发生器的出口处提供的残余的氧气含量和富含氮气的气体混合物是可调节的。该实现特别适用于保护大容积区域，例如仓库。本发明的其它方面提供气体分离系统分别至少一个氮气发生器，至少多个氮气发生器中的一个，以配置为真空压力摇摆吸附发生器；即，换言之，根据VPSA技术起作用的氮气发生器。在这种真空压力摇摆吸附发生器的情况下，在混合室和真空压力摇摆吸附发生器的至少一个入口之间另外提供管线系统。具有与控制单元控制连接的可控中间阀在该管线系统中起作用。因此控制单元可在混合室和真空压力摇摆吸附发生器的至少一个入口之间实现直接可控的连接。结合本发明的方法，则提供在真空压力摇摆吸附发生器的解吸阶段期间和例如在解吸阶段计划结束之前几秒，例如在解吸阶段计划结束之前5秒，连接混合室与氮气发生器的管线系统中的中间阀从关闭的位置变为敞开的位置，允许通过，使得在真空压力摇摆吸附发生器解吸阶段结束之前，混合室与真空压力摇摆吸附发生器的至少一个入口直接连接。本发明的其它方面提供配置为真空压力摇摆吸附发生器的气体分离系统的氮气发生器包括至少一个入口，其中，借助管线系统，至少一个入口与压缩机的压力侧或真空源的抽吸侧选择连接。根据带有配置为具有至少一个入口的真空压力摇摆吸附发生器的气体分离系统的氮气发生器的本发明的其它方面，在解吸阶段期间，氮气发生器的至少一个入口与真空源的抽吸侧连接。根据带有配置为真空压力摇摆吸附发生器的气体分离系统的氮气发生器的本发明的其它方面，借助管线系统，氮气发生器的至少一个入口与混合室选择性连接。根据带有配置为具有至少一个入口的真空压力摇摆吸附发生器的气体分离系统的氮气发生器的本发明的其它方面，借助管线系统，氮气发生器的至少一个入口与混合室连接，以结束氮气发生器的解吸阶段。由于解吸阶段期间在真空压力摇摆吸附发生器的该入口处主要为负压，在解吸阶段结束之前，将来自混合容器的富含氮气的空气自动提供至真空压力摇摆吸附发生器的该入口，这导致例如含有碳颗粒(CMS)的吸附床。因此在这种吸附床(CMS容器)中发生压力升高，使得该真空压力摇摆吸附发生器的解吸阶段可被动地结束，而无需任何另外的能量花费，与常规的方案相比，这样节省时间和能量。此外，当压力摇摆吸附发生器随之变换为之后的吸附操作时，这种吸附床(CMS容器)内的压力升高使得真空压力摇摆吸附发生器变换为吸附操作，可能无需压缩机载荷，否则压缩机载荷将有必要为随后的吸附操作在吸附床区域内再产生压力，该吸附操作更接近随后在吸附阶段期间产生的超压。所实现的是与真空压力摇摆吸附发生器关联的压缩机能在较短的时间内使分子筛床返回至操作压力，从而然后依次更快地在真空压力摇摆吸附发生器的出口处产生氮气。此外，由于已被氮气化的空气从混合室朝向分子筛床流动，氧气水平在随后的吸附阶段期间已经开始处于较低的水平。适当设计混合室，例如优选为长混合管，进而获得有利的压力波动-补偿特性，使得甚至在真空压力摇摆吸附发生器的这种解吸阶段中的压力均衡化程序的提前结束对例如任何其它的多个氮气发生器将没有任何影响。换言之，确保所有采用的氮气发生器的持续无相互作用的操作。关于本发明方案中采用的混合室，本发明的其它方面提供所述混合室以呈现体积，该体积取决于在惰性化系统中所用的氮气发生器的数量和/或至少一个氮气发生器的功能所基于的原理。特别选择混合室的体积，使得对所有的氮气发生器，采用的氮气发生器的各个抽吸作用为无相互作用。根据本发明的其它方面，因此还配置混合室，使得可在混合室中能发生的最大流速平均小于O. lm/s。通过适当选择混合室的水力横截面达到这一点。本发明的其它方面提供富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量，根据预先确定的特性曲线，分别优选自动化设定气体分离系统的氮气纯度。本发明的其它方面提供这种特性曲线以指定与在封闭室的空间气氛中的氧气含量相关的在含氮气体混合物中残余的氧气含量的优化时间行为，根据该特性曲线，与正常的环境空气相比，惰性化过程可在最短的时间内设定封闭室的空间气氛中可预先规定降低的氧气含量。短语“残余的氧气含量的优化时间的行为”是指残余的氧气含量的优化时间值，其取决于封闭室的空间气氛中的氧气含量。如上说明的，残余的氧气含量的优化时间对应为气体分离系统所选的残余的氧气含量的值，使得惰性化方法能够在最短时间内设定在封闭室的空间气氛中的可预先规定的氧气含量，与正常的环境空气相比，该氧气含量降低。对于气体分离系统/惰性化系统，预先确定(测量或计算)特性曲线，根据该特性曲线设定残余的氧气含量作为主要在封闭室的空间气氛中各个时刻的氧气含量的因素。由于本发明方案的一方面涉及将气体分离系统的氮气纯度或在富含氮气的气体混合物中的残余的氧气含量分别设定为主要在封闭室的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数，并且根据本发明方案的其它方面，将气体分离系统的氮气纯度，富含氮气气体混合
物中残余的氧气含量，分别自动地设定为主要在封闭室的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数，从而能在最低可能的操作成本下实现惰性化，本发明的其它方面提供直接或间接地连续或在预先规定的次数和/或在预先规定的事件时测量在封闭室的空间气氛中的当前氧气含量。然后本发明的其它方面还提供连续或在预先规定的次数和/或在预先规定的事件时设定富含氮气的气体混合物中的残余的氧气含量至预先规定的优化时间值。该预先规定的优化时间值与残余的氧气含量相对应，基于可能的最短时间内的各个当前的氧气含量，该惰性化方法能降低封闭室的空间气氛中的氧气含量至预先规定的下降值。本发明方案的其它方面不仅提供气体分离系统的氮气纯度以转变作为主要在封闭室的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数，而且初始气体混合物中的氧气含量也作为主要在封闭室的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数。这样做是利用这样的认识当供应到气体分离系统的初始气体混合物呈现降低氧气含量时，能降低气体分离系统的空气因素。因此，为了提供初始气体混合物的目的，本发明的一方面提供从封闭室内调节地排出部分环境空气并将新鲜空气调节地供应至室空气排出部分。从而通过供应富含氮气的气体或通过排出封闭室的部分环境空气，防止封闭室内压力变化，选择与从室内排出的环境空气混合的新鲜空气的体积，使得每单位时间从室内排出的环境空气的体积等于每单位时间在气体分离系统的出口处提供的和管道输送至封闭室的空间气氛的富含氮气的气体混合物的体积。以下将参考附图来描述本发明的惰性化系统的示例性实施方式。附图显示图I为根据本发明的第一实施方式的惰性化系统的示意图；图2为根据本发明的第二实施方式的惰性化系统的示意图；图3为根据本发明的第三实施方式的惰性化系统的示意图；图4为根据本发明的第四实施方式的惰性化系统的示意图；图5为说明关于根据图I、图2、图3或图4的惰性化系统的与氮气纯度相关的空气因素的示意图，以及与氮气纯度和特别是氧气含量从其初始的17. 4体积％降低至17. O体积％以及氧气含量从其初始的13. 4体积％降低至13. O体积％相关的下降时间的图表；图6为说明关于根据图I、图2、图3或图4的惰性化系统的与封闭室的空间气氛中的当前氧气含量相关的优化时间的氮气纯度的图表；
图7为说明与为了从初始气体混合物中分离出至少部分氧气而在气体分离系统的出口处提供氮系气体混合物，从而供应到气体分离系统的初始气体混合物的氧气含量相t匕，关于根据图I、图2、图3或图4的惰性化系统的气体分离系统的空气因素的图表；图8为说明借助本发明的方案，通过降低封闭室的空间气氛的氧气含量，可实现的节能的图表；图9为根据本发明的第五实施方式的惰性化系统的示意图；和
图10为根据本发明的第六实施方式的惰性化系统的示意图。图I显示了根据本发明图示的惰性化系统I的第一示例性实施方式。描述的惰性 化系统I用于设定和保持在封闭室2的空间气氛中可预先规定的惰性化水平。封闭室2可为仓库，例如，其中降低室的环境空气的氧气含量达到并保持在特定的惰性化水平，例如12体积％或13体积％的氧气，作为预防性防火措施。借助控制单元5，自动选择使封闭室2惰性化。为此，根据图I中描述的实施方式，惰性化系统I包括由压缩机3. I以及氮气发生器4. I组成的气体分离系统。压缩机3. I用于向包括至少氧气和氮气组分的氮气发生器4. I提供压缩的初始气体混合物。为此，借助管线系统17. 1，压缩机3. I的出口与氮气发生器4. I的入口连接，以便向氮气发生器4. I供应压缩的初始气体混合物。可想到的是将在压缩机3. I出口处的初始气体混合物压缩至例如7. 5-9.5巴的压力，并优选8. 8巴。氮气发生器4. I包括至少一个膜模块19，例如空心纤维膜模块，由压缩机3. I提供的初始气体混合物在通过适当的过滤器18之后，通过该膜模块。根据它们的分子结构，初始气体混合物中所含的不同组分(特别是氧气和氮气)在所述膜模块19内以不同的速率扩散通过膜模块19的空心纤维膜。从而气体分离基于已知的氮气操作原则仅以低扩散速率非常缓慢地渗透通过空心纤维膜，从而当其通过膜模块19的空心纤维膜时聚集。因此在氮气发生器4. I的出口 4a. I处提供富含氮气的气体混合物。该富含氮气的气体混合物为压缩形式，在氮气发生器4. I的入口处供应的初始气体混合物情况也是如此，其中，通过氮气发生器4. I的至少一个膜模块19，但确实导致压力下降例如I. 5-2. 5巴。虽然在图I中未明确描述，但在氮气发生器4. I中分出的富含氧气的气体混合物聚集，并在大气压下排放至周围环境。将在氮气发生器4. I的出口 4a. I处提供的富含氮气的气体混合物通过供应管线7. I进料至封闭室2，以便通过加入富含氮气的气体，分别降低封闭室2的空间气氛中的氧气含量，保持室2中以前设定的下降水平。可提供适当的压力缓解，使得当供应含氮气体混合物时，封闭室2内的压力不改变。例如当独立地打开/关闭压力缓解阀(未示于图I)时，可实现这一点。然而，另一方面也可以想到，当使室2惰性化时，为了压力缓解的目的，将环境空气的排放体积经由回流管线系统9供应到混合室6。经由回流管线9的第一入口 9a，将从封闭室2排放的环境空气供应到混合室6。混合室6还包括第二入口 8a，该第二入口 8a开口到供应管线系统8，用于向混合室6供应新鲜空气。混合室6提供初始气体混合物，该混合物已经过压缩机3压缩，并且在气体分离系统(氮气发生器4. I)中至少部分氧气是从该混合物分离出的。出于该原因，通过适当的管线系统15. I使混合室6的出口与压缩机3. I的入口连接。
详细地，在回流管线系统9中提供由控制单元5可控的第一风扇机构11，并且在新鲜空气供应管线系统8中提供同样由控制单元5可控的第二风扇机构10。这样做，因此确保通过适当驱动各个风扇机构10，11，选择与从室2排出的环境空气混合的新鲜空气的量，使得每单位时间从室2排出的空气的体积等于当管道输送至封闭室2的空间气氛时每单位时间在氮气发生器4. I的出口 4a. I处提供的富含氮气的气体混合物的体积。根据在图I中示意性描述的本发明的实施方式，惰性化系统I的特征在于，以上引用的控制单元5与惰性化系统I的相应的可控元件连接，并且设计以分别自动控制氮气发生器4. 1，气体分离系统，使得在气体分离系统的出口 4a. I处提供的含氮气体混合物有残余的氧气含量，该氧气含量取决于主要在封闭室2的空间气氛中各个时刻的氧气含量。特别是，借助控制单 元5控制本发明惰性化系统I描述的优选实现的氮气发生器4. 1，使得当借助氧测量系统16测量时，取决于封闭室2的空间气氛中的氧气含量，富含氮气的气体混合物将有10. 00体积％-0. 01体积％之间的残余的氧气含量，其中，随封闭室2的空间气氛中的氧气含量降低，富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量降低。为此，除了以上提及的用于测量或确定封闭室2的空间气氛中当前氧气含量的氧气测量系统16以外，本发明的惰性化系统I还包括残余氧气含量测量系统21，分别用于测量在氮气发生器4. I的出口 4a. I处提供的含氮气体混合物中的残余的氧气含量，用于确定在氮气发生器4. I的出口 4a. I处提供的气体混合物的氮气纯度。两个测量系统16，21与控制单元5相应地连接。图2显示根据本发明的第二实施方式的惰性化系统I的示意图。根据第二实施方式的惰性化系统I特别适于例如尽可能经济地在诸如冷冻储存室或冷冻仓库的空调室中设定和保持预先规定的惰性化水平。根据图2中描述的实施方式，惰性化系统I的设计和功能实质上参考图1，对应于以上描述的惰性化系统的设计和功能，因此为了避免重复，以下将仅处理不同之处。为了使空调室2能够最经济地惰性化，优选在室2和混合室6之间的回流管线系统9中提供换热器系统13，如图2中描述的。在随后的将封闭室2排出的冷冻的环境空气管道输送到混合室6之前，将所述空气经回流管线系统9进料至换热器系统13时，对于回流管线系统9至少部分以合适的绝热体20覆盖是有利的，如图2表明的，以便防止回流管线系统9冻结。当需要时，换热器系统13可包括辅助风扇14，使得环境空气能无压降地从封闭室2的空间气氛排出。由此换热器系统13用于利用至少部分由压缩机3. I操作产生的废热，为了相应地加热从室排出的冷却的环境空气。不同的系统用于换热器系统13，例如翅片线圈换热器，其借助换热介质，例如水，将来自压缩机3. I的排放空气的至少部分热能转移至从室内排出的空气，以致将排出的环境空气的温度升高至中等温度例如20°C，就氮气发生器4. I的功能和效率而言，这一温度是有利的。在从封闭室2排出的环境空气通过换热器系统13过滤后，经由回流管线系统9的第一入口 9a将该空气进料至混合室6。混合室6还包括第二入口 8a，供应管线系统8通入第二入口，用于向混合室6供应新鲜空气。混合室6提供经压缩机3. I压缩的初始气体混合物，并且已经在气体分离系统(氮气发生器4. I)中被分离出至少部分氧气。由于该原因，借助适当的管线系统15，混合室6的出口与压缩机3. I的入口连接。
图3显示了根据本发明的第三实施方式的惰性化系统I的示意图。根据图3中描述的实施方式，惰性化系统I的设计和功能实质上参考图1，对应于以上描述的惰性化系统的设计和功能，因此为了避免重复，以下将仅处理不同之处。如图3显示，本文描述的实施方式的混合室作为过滤器6’实现。混合室作为过滤器6’实现，因此实现了两个功能一方面，用于提供初始气体混合物，并且这样做，将新鲜空气供应管线系统供应的新鲜空气与从回流管线系统9供应的室2排出的环境空气相混合。另一方面，作为过滤器6’实现的混合室在借助压缩机3. I被压缩之前用于过滤提供的初始气体混合物。因此省掉了在压缩机3. I的入口处对附加的过滤器需要。以下参考在图4中提供的表示来描述本发明的惰性化系统I的第四示例性实施方式。
根据第四实施方式，惰性化系统I的设计和功能实质上参考图I的描述与以上描述的实施方式相同，虽然根据图4，实施方式利用多个并联连接的氮气发生器4. 1,4. 2和4.3。每个氮气发生器4. 1、4.2、4.3分别与压缩机3. 1、3. 2、3. 3关联，这些压缩机借助相应的管线系统15. I、15. 2、15. 3与混合室6连接，以便为关联的氮气发生器4. 1,4. 2、4. 3从混合室6抽吸出必要的初始气体混合物，并将该混合物压缩至各个氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3优化操作所需的压力值。根据图4中描述的实施方式，惰性化系统I中利用的每个氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3借助相应的供应管线7. 1,7. 2,7. 3与封闭室2连接。因此，图4实施方式中描述的气体分离系统通过“氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3”组件和关联的“压缩机3. 1,3. 2、
3.3”组件形成。参考图1-3中提供的表示与以上描述的本发明方案的实施方式一样，根据图4的实施方式也利用回流管线9。如所描述的，在能相应由控制单元5控制的回流管线9中提供第一风扇机构11，使得部分环境空气可以调节的方式从封闭室2排出并进料至混合室6。在图4中描述的实施方式中还提供新鲜空气供应管线8，来以调节的方式从外部区域25向混合室6供应新鲜空气。为此，在新鲜空气供应管线8中提供可受控制单元5控制的第二风扇机构10。与以上描述的本发明惰性化系统I的实施方式一样，在图4中描述的实施方式中也提供混合室6，以提供包含氧气、氮气和其它适用组分的初始气体混合物。在混合室6中提供的初始气体混合物通过相应的管线系统15. I、15. 2、15. 3供应到气体分离系统的各个压缩机 3. 1,3. 2,3. 3。使得对于采用的各个氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3，由混合室6提供的初始气体混合物处于优化的状态，图4中描述的本发明的惰性化系统I的实施方式提供集成在混合室6中的混合部分12，尽管对于所述混合部分12不是强制集成至混合室6中，但该混合部分还可以在混合室6的上游提供。具体地，在示于图4的实施方式中，一方面，回流管线9，和另一方面，新鲜空气供应管线8，通入混合部分12。虽然未在图4中明确显示，但借助优选位于所述混合部分12的上游末端部分的Y-连接器，优选回流管线9的末端9a和新鲜空气供应管线8的末端8a通入混合部分12。混合部分12用于将通过供应管线8供应的新鲜空气与通过回流管线9供应的室内空气优化混合。为此，优选混合部分12固定尺寸，使得在混合部分12内产生湍流流动。例如可通过降低混合部分12的有效流动横截面实现，使得在混合部分12中有设定的比产生湍流流动特性的限制速度大且取决于相应Reynolds数的流速。另外或此外，同样可想到在混合部分12中提供适当的阻流板组件，以在所述混合部分12中诱导湍流流动。当能从图4中提供的示意性表示中注意时，混合部分12呈现足够长的长度，以产生从位于混合部分的末端部分的上游到位于末端部分的下游供应的新鲜空气与室内空气的优化的充分混合。实验测试已显示，对于混合部分12长度至少为混合部分12的有效流动横截面的5倍是有利的。在混合部分12的下游末端部分将通过回流管线9从封闭室2回流并在混合部分12中与供应的新鲜空气充分混合的环境空气管道输送至混合室6。与混合部分12相反，混合室6呈现明显较大的有效流动横截面，以能够产生流动缓解。对于在混合室6中最终提供的初始气体混合物特别需要对于采用的氮气发生器4. 1、4. 2、4. 3始终处于优化的状态。这特别意味着混合室6中的主要压力与外部气氛压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定的或可预先规定的下限阈值。此外，混合室中可发生的最大流速应小于平均O. lm/s ο为了能遵从根据初始气体混合物的这些条件，图4中描述的本发明惰性化系统I的实施方式提供在混合室6内的压力传感器26。所述压力传感器26连续或以预先确定的次数和/或当预先确定的事件时测量混合室6内的主要压力并提供给控制单元5。控制单元5比较混合室6中测量的压力值与外部气氛的压力值，并相应地基于两个压力值的比较调节第一和/或第二风扇机构11，10，以确保主要在混合室6中的压力与外部气氛压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值。为了完整性，指出在外部区域25中提供相应的压力传感器27，以连续或以预先确定的次数和/或当预先确定的事件时测量在外部区域25中的压力，并提供给控制单元5。或者，压力传感器26也可为差压传感器。图4中描述的本发明惰性化系统I的实施方式中，设计控制单元5以控制第一风扇机构11和/或第二风扇机构10，使得主要在混合室6中的压力与外部气氛压力之间的差值达到最大O. I毫巴，并优选最大O. 5毫巴。由图4描述可注意到，三个氮气发生器4. 1,4. 2、4. 3全部用于气体分离的目的。因此可想到氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3的部分或全部基于不同的气体分离技术。因此例如可想至IJ，第一氮气发生器4. I使用分离膜用于气体分离。与第一氮气发生器4. I关联的压缩机
3.I则相应地调节至在所述氮气发生器4. I的入口处建立适当压力(例如13巴)。第二氮气发生器4. 2则可例如利用PSA技术用于气体分离的目的。在这种情况下相应配置关联的压缩机3. 2，因此，必须供应例如8巴的初始压力。根据图4在实施方式中利用的其它氮气发生器4. 3可为基于例如VPSA技术的氮气发生器。随后配置关联的压缩机3. 3，使得在其出口处提供低压力。因此，在图4实施方式中描述的气体分离系统利用不同的氮气发生器4. 1,4. 2、
4.3的组合，其中，与氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3分别关联的压缩机3. 1,3. 2,3. 3适用于每个氮气发生器的各个操作模式。为了能确保气体分离系统的优化功能，混合室6需要具有足够大的设计，使得在单个压缩机3. 1,3. 2,3. 3操作期间不发生不许可的压力波动，特别是对采用的氮气发生器4.1、4. 2、4. 3不具有相互作用的影响。如前面提到的，容许的压力波动的最大值优选为I. O毫巴，更优选O. 5毫巴。虽然在图4中未明确描述，但优选将各个压缩机3. 1,3. 2,3. 3连接到混合室6的各个管线系统15. I、15. 2、15. 3，通过适当尺寸的抽吸开口通入混合室6，使得能够防止输入空气流的任何直接动态影响。类似地，抽吸开口应定位使得彼此距离相应的距离。分别使用专门的混合室6，混合部分12，如前所述，不局限于图4中描述的本发明惰性化系统I的实施方式。而是，从显示在图1-3中的实施方式中的图4，完全可想到也分别使用混合室6，混合部分12，以优化惰性化系统I的操作。与本发明的惰性化系统的上述实施方式一样，根据图4描述的惰性化系统I也提高测量初始气体混合物的氧气含量，该初始气体混合物在混合室6中连续或以预先确定的次数和/或当预先确定的事件时提供，并将测量值提供给控制单元5。因此在混合部分12的下游末端部分排列对相应的氧传感器22是有利的。在回流管线9中提供氧气测量系统是进一步的优点。然而，替代回流管线9中的氧气测量系统，还可测量在封闭室2内的环境空气的氧气含量。为此，相应地在室2中提供的氧气测量系统16用于图4中描述的实施方式。在图4中描述的实施方式中，其中多个氮气发生器4. 1、4. 2、4. 3用于气体分离，优选测量从氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3的各个出口 4a. K4a. 2,4a. 3管道输送到封闭室2的气体流的各个流速。如所显示的，为此目的在图4中描述的实施方式中使用相应的传感器28. K 28. 2、28· 3。其他优点是借助体积流动传感器29测量回流管线9的流速，借助体积流动传感器30测量新鲜空气供应8的流速，并且如适用，测量供应到单个压缩机3. 1,3. 2、3. 3的初始气 体混合物的流速。将所有的测量值提供给控制单元5，随后相应地驱动惰性化系统I的各个可控制的组件，以保持混合室6与外部区域25之间的压力差在容许的控制范围内。此外，图4中描述的实施方式提供能在每个氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3中设定残余的氧气含量的控制单元5。在图4中示意性描述的惰性化系统I的优选实现中，并联使用10-11个VPSA氮气发生器和2-4个膜氮气发生器，因此，混合室的表面积为IOmX 4. 3m。参考根据图5-7的图表描述，如以下详细的描述，分别适当设定使用的氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3的氮气纯度，适当设定的在气体分离系统的各个出口 4a. K4a. 2、4a. 3处提供的含氮气体混合物中的残余的氧气含量，使得能够以根据需要的优化时间的方式在封闭室的空间气氛中设定预先规定的下降水平。因此，当使得所述封闭室2惰性化时，本发明的方案从而为使用的氮气发生器4. 1、4.2、4.3的氮气纯度提供以设定和调节作为主要在封闭室2的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数。氮气纯度可通过改变采用的氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3的至少一个膜模块19中的初始气体混合物的停留时间而变。因此可想到，例如，借助在膜模块19的出口处的合适的控制阀24，调节通过膜模块19的流动和背压。在膜上的高压和长停留时间(更低的流速)导致在分别采用的氮气发生器4. 1、4. 2、4. 3的各个出口 4a. l、4a. 2、4a. 3处的高氮气纯度。为各个氮气纯度优选优化时间值,使得能在可能最短的时间内使惰性化系统在封闭室2中设定和保持预先规定的惰性化水平。通过利用用于氮气纯度的适当的优化时间值，当设定和保持封闭室的空间气氛中预先规定的惰性化水平时，可减少下降过程所需的时间(无论是保持固定的残余氧气含量或当降低至新的下降水平时)，因此也降低了惰性化系统所需的能量，因为数字化驱动(内/外)压缩机3. 1、3.2、3.3至其效率优化的操作点。根据在图1、2、3或4中描述的实施方式，惰性化系统I的特征还分别在于，提供由压缩机3. I和氮气发生器4. I组成的气体分离系统的混合室6，由压缩机3. 1、3.2、3.3和氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3组成的气体分离系统，和初始气体混合物一起，惰性化系统I可具有比正常环境空气的氧气含量(即，约21体积％)更低的氧气含量。具体地，提供如上所引的回流管线系统9用于此目的，同样以通过控制单元5调节的方式，通过风扇机构11，向混合室6供应封闭室2的至少部分环境空气。因此，当降低封闭室2中的氧气含量时，回流管线系统9将供应混合室6以气体混合物，与正常的环境空气相比，该气体混合物富含氮气。该部分室内空气与供应空气在混合室6中混合，以分别提供压缩机3. I和氮气发生器4. 1，压缩机3. I、3. 2、3. 3和氮气发生器4. I、4. 2、4. 3以所需的初始气体混合物体积。由于初始气体混合物的氧气含量影响气体分离系统的空气因素，当分别采用氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3时，因此也影响用于采用的氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3的氮气纯度的优化时间值，图I中描述 的本发明的惰性化系统I的实施方式提供在混合室6出口和压缩机3. I入口之间的管线系统15. I中的氧气测量系统22，以测量在输出气体混合物中的氧气含量。此外随意可想到在回流管线系统9中分别提供相应的氧气测量系统23，24，新鲜空气供应管线8，以连续或以预先规定的次数和/或在预先规定的事件时，测量供应空气和富含氮气的室内空气中的氧气含量。基于测量的读数，初始气体混合物的组成(特别是关于其氧气含量)可适当地受到风扇机构10和/或11的适当驱动的影响。以下将在描述图1-4中示意描述的惰性化系统I的本发明方案如何起作用中参考图5-7中提供的图表表示。关于图1-4中示意描述的惰性化系统1，假定的是封闭室2的空间体积为1000立方米。还假定设计惰性化系统1，以在气体分离系统的出口处提供最大总共48立方米含氮气体/小时。图5代表在不同的氮气纯度下，用于在图1-4中示意描述的惰性化系统I中使用的气体分离系统的空气因素的图表描述。因此，注意的是，空气因素随气体分离系统出口处提供的富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量的降低而以指数级增加。具体地，10体积％的残余的氧气含量(氮气纯度90%)的空气因素约为I. 5，这意味着，在气体分离系统的出口处能够提供O. 67立方米体积的富含氮气的气体混合物每立方米初始气体混合物。如从图5可注意到的，该比率随氮气纯度提高而下降。图5另外描述了空气因素趋势，根据该空气因素趋势调节下降时间在不同的氮气纯度下影响提高氮气纯度。一方面，具体地描述了压缩机或压缩机3. 1、3.2、3.3需要运行多久，以将封闭室2的空间气氛中的氧气含量从其初始的17. 4体积％降低至17. O体积％。另一方面，随后还描述了根据图1-4，用惰性化系统1，压缩机或压缩机3. 1,3. 2,3. 3需要运行多久，以将封闭室2的空间气氛中的氧气含量从其初始的13. 4体积％降低至13. O体积％。两种下降倍数的比较(17. 4体积％— 17. O体积％的下降时间控制和13. 4体积％ — 13. O体积％的下降时间控制)显示，设定和保持17. O体积％的惰性化水平，当在气体分离系统设定约93. 3体积％的氮气纯度时，能分别最小化压缩机3. 1，压缩机3. 1,3. 2、3.3的运行时间。然而，为了设定和保持13体积％的氧气含量的惰性化水平，优化时间的纯度则将为约94. I体积％氮气。因此，为了设定封闭室2的空间气氛中预先规定的惰性化水平，压缩机3. I或压缩机3. 1,3. 2,3. 3分别的下降时间或运行时间分别取决于为气体分离系统设定的氮气纯度，或者当借助采用的氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3设定时取决于在气体分离系统出口处提供的富含氮气的气体混合物的残余氧气含量。与氮气纯度相关的各个下降时间的最小值在下文中称为“优化氮气纯度的时间”。图6的描述显示了根据图1-4的惰性化系统I的优化氮气纯度。具体说明的是对于不同的封闭室2的空间气氛的氧气浓度，所对应的用于根据图1-4的惰性化系统I的气体分离系统的优化纯度的时间。从图6中描述的特性曲线可直接看到，设定采用的氮气发生器4. 1、4.2、4.3，使得在气体分离系统的出口处提供的气体混合物中的残余的氧气含量随着封闭室2的空间气氛中的氧气含量的降低而降低。因此在使封闭室2惰性化时，采用的氮气发生器按照图6 中描述的氮气纯度特性曲线操作时，可能在采用的压缩机3. 1,3. 2,3. 3的最短可能的运行时间内以及因此在可能的最低能量费用下，在封闭室2的空间气氛中设定和保持预先规定的惰性化水平。图7提供了初始气体混合物中的氧气含量对气体分离系统空气因素影响的图表描述。据此，在对于气体分离系统的固定氮气纯度下，当初始气体混合物中的氧气含量降低时，空气因素也下降。如上所述，根据例如图I的示意描述，在惰性化系统I中提供回流供应管线9，借助该回流供应管线以调节方式将部分室内环境空气(适当之处已氮气化)进料至混合室6，以致于因此将初始气体混合物的氧气含量从其初始的21体积％ (正常的环境空气的氧气含量)降低。该室内已氮气化空气的再循环可因此进一步降低气体分离系统的空气因素，使得气体分离系统的效率提高，并且设定和保持预先规定的惰性化水平所需的能量可能甚至进一步降低。在图7中描述的特性曲线可优选与由图5和6的图表表示的方法组合，使得为每个初始气体混合物氧气浓度和室2内提供优化的氮气供应。为了计算应用，图8描述了当本发明的方案降低了封闭室的空间气氛中的氧气浓度时，能以在封闭室的空间气氛中设定的氧气含量实现(以％计)的节能。此处描述的情况是，一方面，在室惰性化期间，为氮气发生器的氮气纯度，选择优化时间的氮气纯度，另一方面，再循环以前的氮气化室内空气，从而进一步降低氮气发生器的空气因素和提高其效率。以下将参考在图9中提供的描述来描述本发明的惰性化系统I的第五示例性实施方式。根据第五实施方式的惰性化系统I的设计和功能实质上与以上参考图4描述的第四实施方式相同。基于VPSA技术,并联连接的多个氮气发生器4. 1、4. 2.和4. 3的氮气发生器4. 3在第五实施方式中设计作为真空压力摇摆吸附发生器。如前所述，参考根据图4的第四实施方式，根据第五实施方式的真空压力摇摆吸附发生器4. 3也借助管线系统17. 3与关联的压缩机3. 3连接，该压缩机进而经由管线系统15. 3与混合室6连接。此外将中间阀回路连接至压缩机3. 3和真空压力摇摆吸附发生器4. 3之间的管线系统17. 3内，设计此阀以便可控并且为此目的与控制单元5连接。除了通过压缩机3. 3在混合室6和真空压力摇摆吸附发生器4. 3之间进行的连接以外，在混合室6和发生器4. 3之间提供其它管线系统42。再次将中间阀回路连接至在该额外的管线系统42中，同样设计此阀以便可控并且为此目的与控制单元5连接。设计控制单元5本身以便保持压缩机3. 3和发生器4. 3之间的中间阀40在真空压力摇摆吸附发生器4. 3的吸附操作期间处于敞开的位置以及保持混合室6和发生器4. 3之间的中间阀41在发生器4. 3的该吸附操作期间处于关闭的位置。在具有至少一个入口的真空压力摇摆吸附发生器4. 3的解吸操作期间，相应设计的关联的压缩机3. 3在发生器
4.3的至少一个入口处产生负压；即，与环境压力相比，降低至接近真空的压力。在该解吸阶段期间，随后控制单元5打开混合室6和发生器4. 3之间的中间阀41，优选在解吸阶段计划结束之前几秒，特别优选5秒，使得在解吸阶段结束之前，富含氮气的空气可通过管线系统42直接从混合室6流动至真空压力摇摆吸附发生器4. 3的至少一个入口。为了防止流入堵塞和与压缩机3. 3的相互作用，则可为压缩机3. 3和发生器4. 3之间的中间阀40提供，在该压力均衡化过程中处于关闭的位置。富含氮气的空气从混合室被动流入发生器4. 3
的至少一个入口 ；即，不受关联的压缩机3. 3的诱导，则在解吸阶段结束之前在入口处和在发生器4.3内经历压力提高至不大于在混合室6内的压力，由于绕开压缩机3. 3以及在所述压力均衡化过程中不需要关联的压缩机3. 3的任何能量-密集的操作，该压力升高相对快速地发生。在真空压力摇摆吸附发生器4. 3随后的吸附阶段中，关联的压缩机3. 3可随后在较短的时间内使发生器4. 3达到其操作压力，通过吸附因此进而较早开始提供含氮空气。由于压力均衡化中使用的来自混合室6的空气已氮气化，在发生器4. 3随后的吸附阶段中的氧气水平开始降低。因此真空压力摇摆吸附发生器4. 3不局限于一个入口，一个单一的分子筛床可分别适当地配备含有碳颗粒的容器。也可相反地想到在每个容器的前面提供单独可控制的中间阀41，分别在真空压力摇摆吸附发生器4.3的每个入口的前面；即，在各个入口之前，混合室6和发生器4. 3之间的管线系统42的分支。从而能使真空压力摇摆吸附发生器4. 3交替吸附/解吸操作，使得在其入口 4a. 3处为进料至封闭室2提供富含氮气的空气可能的大多数连续的流动。优选混合室6设计作为比较长的混合管，并且然后朝向压缩机3. 1,3. 2,3. 3的输出管线系统15. I、15. 2、15. 3则从此混合管的末端岔开。然后混合室6的适当尺寸化，特别是这种相对长的混合管，保证了大部分无相互作用的操作，即使当这种类型的被动压力均衡化过程在混合室6和真空压力摇摆吸附发生器4. 3之间使用另外的管线系统42时。换言之，此种配置为长的混合管的混合室6的适当尺寸化降低了压力影响；即，影响氮气发生器4. 1、4. 2的压力至无害的值，即使当使用配备了旁路管线42的真空压力摇摆吸附发生器
4.3 时。然而，与图9中描述的该第五实施方式相反，在缺少多个气体分离系统3. 1,4. I ；3. 2,4. 2 ；3. 3,4. 3或不采用利用不同气体分离技术的氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3时，通过相应可控的中间阀41的中介连接，混合室6和真空压力摇摆吸附发生器4. 3之间的这种另外的管线42则也可有益处。即使仅提供一个真空压力摇摆吸附发生器4. 3而产生的益处为，在真空压力摇摆吸附发生器4. 3的解吸阶段结束之前，被动压力均衡化可通过中间阀41调节，假定混合室6的适当尺寸化，允许关联的压缩机3. 3在总计更短的时间内操作，从而提供节能效果。以下将参考在图10中提供的描述来描述本发明的惰性化系统I的第六示例性实施方式。根据第六实施方式的惰性化系统I的设计和功能实质上可与以上参考图9的描述所描述的第五实施方式相比。如在上述第五实施方式中，基于VPSA技术，并联连接的多个氮气发生器4. 1、4. 2和4. 3的氮气发生器4. 3同样在该第六实施方式中配置作为真空压力摇摆吸附发生器。根据第六实施方式的真空压力摇摆吸附发生器4. 3也借助管线系统17. 3与关联的压缩机3. 3连接，进而经由管线系统15. 3与混合室6连接。真空压力摇摆吸附发生器4. 3进一步呈现通过另外的管线系统42与混合室6直接连接的另外的入口。配置作为真空压力摇摆吸附发生器的氮气发生器4. 3另外包括两个独立可操作的吸附床45a和45b，它们通过各个可控制的中间阀44a/44b与氮气发生器4. 3的入口 4a. 3连接，进而通过供应管线7. 3，可供应封闭室2以富含氮气的空气。为在各个分子筛床入口的区域中的每个分子筛床45a/45b，分别提供多个另外的中间阀40a、41a、43a、40b、41b、43b。设计所有这些中间 阀为可控制并且与另外的中间阀44a，44b相应地共同驱动，使得第一分子筛床45a在第一各自时间段内以吸附模式操作，以便供应供应管线7. 3以含氮的空气。在第二阶段期间，第二分子筛床45b随后以这种吸附状态操作，以便同样供应供应管线7. 3以含氮的空气。换言之，借助分子筛床45a，45b的分别交替吸附/解吸操作，按这样设计的真空压力摇摆吸附发生器4. 3能使在供应管线7. 3中输出的提供含氮空气连续流动。在真空压力摇摆吸附发生器4. 3的第一分子筛床45a的吸附操作期间，打开借助管线系统17. 3与压缩机3. 3连接的氮气发生器4. 3的入口之间的中间阀40a，以及调节出口的关联的中间阀44a，使得在氮气发生器4. 3的出口 4a. 3处提供含氮的空气。因此在氮气发生器4. 3的第一分子筛床45a的这种吸附操作期间，为了不使第二分子筛床45b经受来自压缩机3. 3的压缩空气，关闭中间阀40b。在该时间段，第二分子筛床45b以解吸模式操作，打开中间阀43b，以便连接第二分子筛床45b到真空来源V。因此在该操作模式中，关闭中间阀43a和44b。同样关闭的有中间阀41a和41b，这样可建立与另外的管线系统42的连接，以及因此与混合室6的连接。如果配置作为压力摇摆吸附发生器的氮气发生器4. 3现在从此操作模式(B卩，从第一分子筛床45a以吸附模式操作和第二分子筛床45b以解吸模式操作的操作模式)转换至反向操作模式(其中，第一分子筛床45a以解吸模式操作和第二分子筛床45b以吸附模式操作)，则在第二分子筛床45b的解吸模式结束时的时间点之前不久，关闭在出口侧适当排列的中间阀40a、40b和43a、43b以及中间阀44a、44b。同时或紧接着，随后打开中间阀41b，以形成经由另外的管线系统42的混合室6和第二分子筛床45b之间的直接连接。这导致在第二分子筛床45b内主要的压力被动均衡化，从而含氮空气以有利的方式被动从混合室6流动至第二分子筛床45b。在压力均衡化之后，可再次关闭中间阀41b并且打开中间阀40b，使压缩机3. 3与第二分子筛床45b的入口连接，以开始第二分子筛床45b中的吸附阶段。以相应的方式，打开出口侧中间阀44b以在氮气发生器的出口 4a. 3处提供含氮空气。此时，可以解吸模式操作第一分子筛床45a，仅需要打开连接第一分子筛床45a的入口与真空源的中间阀43a。以相似的方式，将使用两个分子筛床操作的该氮气发生器4.3从操作模式转换，其中，第一分子筛床45a为解吸模式而第二分子筛床45b为吸附模式，带有被动压力均衡化的中间步骤，发生结束在第一分子筛床45a中的解吸阶段。本发明不局限于通过附图提供的描述所显示出的实施方式，而是得自此处公开的所有特征的概要。与此结合，特别注意到附图没有提供对本发明不是必要的明显特征的详细描述。例如，附图没有显示用于各个氮气发生器4. 1、4.2、4. 3的含氧气气体的出口。根据图10同样可在第六实施方式中提供相应设计的控制单元5和将其与单个可控元件，例如中间阀适当的连接。附图标记说明I惰性化系统2封闭室
3·1、3·2、3·3压缩机4. 1、4. 2、4. 3氮气发生器4a. l、4a. 2、4a. 3氮气发生器出口5控制单元6混合室7. 1,7. 2,7. 3供应管线8(新鲜空气)供应管线8a新鲜空气供应管线入口9回流管线9a回流管线入口10第二风扇机构11第一风扇机构12混合部分13换热器系统14辅助风扇15. 1,15. 2,15. 3混合室和压缩机之间的管线系统16氧气测量系统17. 1,17. 2,17. 3压缩机和氮气发生器之间的管线系统18过滤器19膜模块20绝热21残余的氧气含量测量系统23回流管线9中的氧气测量系统24供应管线8中的氧气测量系统25外部区域26混合室中的压力传感器27外部区域中的压力传感器28. I、28. 2、28. 3供应管线7. I、7. 2、7. 3中的体积流动传感器29回流管线9中的体积流动传感器
30新鲜空气供应管线8中的体积流动传感器40、40a、40b压缩机和分子筛床入口之间的中间阀41、41a、41b混合室和分子筛床入口之间的中间阀42混合室和氮气发生器之间的管线系统43a,43b真空源和分子筛床入口之间的中间阀44a,44b分子筛床出口和供应管线之间的中间阀 45a、45b分子筛床和真空源V
权利要求
1.一种用于防火和/或灭火的惰性化方法，其中，在封闭室(2)的空间气氛中设定和保持低于正常环境空气的可预先规定的氧气含量，该方法包括以下步骤 一在混合室(6)中提供含有氧气、氮气和其它适当组分的初始气体混合物，优选在配置为混合管的混合室(6)中； 一气体分离系统(3. 1、4. I ；3. 2,4. 2 ；3. 3,4. 3)从提供的该初始气体混合物中分离出至少部分氧气，由此在所述气体分离系统(3. 1,4. I ；3. 2,4. 2 ；3. 3,4. 3)的出口(4a. I ；4a. 2 ；4a. 3)处提供富含氮气的气体混合物；和 一管道输送所述富含氮气的气体混合物至所述封闭室(2)的空间气氛内， 其中，为了提供所述初始气体混合物，使用在回流管线(9)中提供的风扇机构(11)，该回流管线(9)连接所述封闭室(2)到所述混合室(6)，将所述封闭室(2)内包含的部分环境空气从所述封闭室(2)排出，优选以调节方式，并进料至所述混合室(6)，以及将所述封闭室(2)的空气的排出部分与新鲜空气混合，优选以调节方式，借助在与所述混合室(6)连接的新鲜空气供应管线(8)中提供的风扇机构(10)。
2.根据权利要求I所述的惰性化方法， 其中，控制在所述回流管线(9)中提供的所述风扇机构(11)，使得能够设定每单位时间从所述封闭室(2)排出的空气的体积和供应到所述混合室(6)的空间空气的体积，以致主要在所述混合室(6)中的压力与外部环境气氛的压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值。
3.根据权利要求I或2所述的惰性化方法， 其中，控制在所述新鲜空气供应管线(8)中提供的所述风扇机构(10)，使得设定与每单位时间排出的室空气体积混合的新鲜空气的体积，以致主要在所述混合室(6)中的压力与外部环境气氛的压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值。
4.根据权利要求2或3所述的惰性化方法， 其中，压力差的所述上限阈值为I. O毫巴并优选为O. 5毫巴，而且其中，压力差的所述下限阈值为O毫巴。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的惰性化方法， 其中，控制在所述新鲜空气供应管线(8)中提供的所述风扇机构(10)，使得每单位时间从所述封闭室(2)排出的空间空气的体积等于每单位时间供应到所述封闭室(2)的空间气氛的所述富含氮气的气体混合物的体积。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的惰性化方法， 其中，所述富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量作为主要在封闭室(2)的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数而变化。
7.根据权利要求6所述的惰性化方法， 其中，所述富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量随着所述封闭室(2)的空间气氛中的氧气含量的降低而降低。
8.根据权利要求6或7所述的惰性化方法， 其中，根据预先确定的特性曲线设定所述富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量。
9.根据权利要求8所述的惰性化方法，其中，所述特性曲线指定了与所述封闭室(2)的空间气氛中的氧气含量有关的所述富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量的优化时间值，根据该特性曲线，惰性化过程可在最短的时间内，设定与正常的环境空气相比，所述封闭室(2)的空间气氛中的可预先规定的降低的氧气含量。
10.根据权利要求6或7所述的惰性化方法， 其中，直接或间接连续地或以预先规定的次数和/或在预先规定的事件时，测量主要在所述封闭室(2)的空间气氛中各个时刻的氧气含量，和其中，连续地或以预先规定的次数和/或在预先规定的事件时，设定所述富含氮气的气体混合物中的残余的氧气含量至预先规定的值，在该值，所述惰性化方法能在可能最短的时间内，基于各个当前的氧气含量，降低所述封闭室的空间气氛中的氧气含量至预先规定的下降值。
11.根据权利要求1-10中任意一项所述的惰性化方法， 其中，至少分离出了部分氧气的所述初始气体混合物的氧气含量，作为主要在封闭室(2)的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数而变化。
12.根据权利要求1-11中任意一项所述的惰性化方法， 其中，所述气体分离系统(3. 1,4. I ；3. 2,4. 2 ；3. 3,4. 3)包括至少一个氮气发生器(4. 3)，该氮气发生器配置为具有至少一个入口的真空压力摇摆吸附发生器，其中，借助管线系统(17. 3)选择性连接至少一个入口到压缩机(3. 3)的压力侧或真空源(V)的抽吸侧。
13.根据权利要求12所述的惰性化方法， 其中，在所述氮气发生器(4. 3)的解吸阶段期间，配置为真空压力摇摆吸附发生器的所述氮气发生器(4. 3)的至少一个入口连接到真空源(V)的抽吸侧。
14.根据权利要求12或13所述的惰性化方法， 其中，借助管线系统(42)，配置为真空压力摇摆吸附发生器的所述氮气发生器(4. 3)的至少一个入口选择性连接到所述混合室(6)。
15.根据权利要求14所述的惰性化方法， 其中，借助管线系统(42)，配置为真空压力摇摆吸附发生器的所述氮气发生器(4. 3)的至少一个入口连接到所述混合室(6)，以结束所述氮气发生器(4. 3)的解吸阶段。
16.一种设定和/或保持封闭室(2)的空间气氛中相比正常环境空气降低了的可预先规定的氧气含量的惰性化系统(1)，其中，所述惰性化系统包括气体分离系统(3. 1,4. I ；3.2,4. 2 ；3. 3,4. 3)，该气体分离系统从含有氮气和氧气的初始气体混合物中分离出至少部分氧气，由此在所述气体分离系统(3. 1,4. I ;3. 2、4. 2 ;3. 3、4. 3)的出口(4a. I ；4a. 2 ；4a. 3)处提供富含氮气的气体混合物，而且其中所述惰性化系统(I)包括供应管线系统(7 )，用于向所述封闭室(2 )供应所述富含氮气的气体混合物， 其中，还提供了混合室(6)，优选配置为混合管的混合室(6)，以提供有所述初始气体混合物，其中，第一管线系统(9)通到所述混合室(6)中，通过该第一管线系统(9)将所述封闭室(2)中包含的部分空间空气排出并进料至所述混合室(6)，以及其中，第二管线系统(8)通到所述混合室(6)中，通过该第二管线系统(8)将新鲜空气供应到所述混合室(6)。
17.根据权利要求16所述的惰性化系统(1)， 其中，所述惰性化系统(I)还包括在所述第一管线系统(9 )中借助控制单元(5 )可控制的第一风扇机构(11)和在所述第二管线系统(8)中借助控制单元(5)可控制的第二风扇机构(10)。
18.根据权利要求17所述的惰性化系统(1)， 其中，设计所述控制单元(5)以控制所述第一风扇机构(11)，使得借助所述第一风扇机构(11)每单位时间从所述封闭室(2)排出并进料至所述混合室(6)的空气的量能够被设定，使得主要在所述混合室(6)中的压力与外部环境气氛的压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值。
19.根据权利要求17或18所述的惰性化系统(I)， 其中，设计所述控制单元(5)以控制所述第二风扇机构(10)，使得借助所述第二风扇机构(10)每单位时间与排出的空间空气混合的新鲜空气的体积能够被设定，使得主要在所述混合室(6)中的压力与外部环境气氛的压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值。
20.根据权利要求16-19中任意一项所述的惰性化系统(1)， 其中，还提供了控制单元(5)，设计该控制单元以控制所述气体分离系统(3. 1、4. I ;3.2,4. 2 ；3. 3,4. 3)，使得所述富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量作为主要在封闭室(2)的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数而变化。
21.根据权利要求16-20中任意一项所述的惰性化系统(I)， 其中，在所述第一管线系统(9)中还包括可通过控制单元(5)驱动的第一风扇机构(11)，和在所述第二管线系统(8)中提供了可通过控制单元(5)驱动的第二风扇机构(10)，其中，设计所述控制单元(5)以控制所述第一和/或第二风扇机构(10，11)，使得每单位时间从所述封闭室(2)排出的空间空气的体积等于每单位时间供应到所述封闭室(2)的空间气氛的所述富含氮气的气体混合物的体积。
22.根据权利要求16-21中任意一项所述的惰性化系统(1)， 其中，还在所述混合室(6 )中集成了或在所述混合室(6 )的上游提供了混合部分(12)，所述第一和第二管线系统(9，8)通到所述混合部分(12)中，优选借助Y-连接器，其中，特别配置所述混合部分(12)的有效流动横截面，使得在所述混合部分(12)中发生湍流流动。
23.根据权利要求22所述的惰性化系统(I)， 其中，所述混合部分(12)的长度为所述混合部分(12)的水力直径的至少5倍。
24.根据权利要求16-23中任意一项所述的惰性化系统(1)， 其中，所述气体分离系统(3. 1,4. I ;3. 2、4. 2 ;3. 3、4. 3)包括至少一个并优选多个氮气发生器(4. 1,4. 2,4. 3)，借助管线系统(17. 1,17. 2,17. 3)，该氮气发生器的每个与连接到所述混合室(6)的各个压缩机(3. 1,3.2,3.3)相关联。
25.根据权利要求24所述的惰性化系统(I)， 其中，借助控制单元(5),优选对每个氮气发生器(3. 1、3. 2、3. 3)设定在所述氮气发生器(3. 1,3. 2,3. 3)的出口(4a. K4a. 2,4a. 3)处提供的所述富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量。
26.根据权利要求24或25所述的惰性化系统(I)， 其中，所述至少一个氮气发生器(4. 3)配置为真空压力摇摆吸附发生器，并且其中，提供了至少一个真空源(V)，将配置为真空压力摇摆吸附发生器的所述氮气发生器(4. 3)的至少一个入口与该真空源连接。
27.根据权利要求24-26中任意一项所述的惰性化系统(1)， 其中，所述至少一个氮气发生器(4. 3)配置为真空压力摇摆吸附发生器，并且其中所述惰性化系统(I)另外包括管线系统(42)，借助该管线系统(42)，将配置为真空压力摇摆吸附发生器的所述氮气发生器(4. 3)的至少一个入口与所述混合室(6)连接。
28.根据权利要求16-27中任意一项所述的惰性化系统(1)， 其中，所述混合室(6)呈现的体积取决于所述惰性化系统(I)中使用的氮气发生器(4. 1,4. 2,4. 3)的数量和/或所述至少一个氮气发生器(4. 1,4. 2,4. 3)的功能所基于的原理。
29.根据权利要求16-28中任意一项所述的惰性化系统(1)， 其中，所述混合室(6)的水力横截面至少足够大，使得在所述混合室(6)中可发生的最大流速平均小于O. lm/so
30.根据权利要求16-29中任意一项所述的惰性化系统(1)， 其中，提供控制单元(5)，设计该控制单元以将所述气体分离系统(3. 1,4. I ;3.2、4.2 ;3.3,4. 3)控制为主要在所述封闭室(2)的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数，使得在所述气体分离系统(3. 1,4. I ；3. 2,4. 2 ；3. 3,4. 3)的出口(4a. I ；4a. 2 ；4a. 3)处提供的所述富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量随着所述封闭的室(2)的空间气氛中的氧气含量的降低而自动降低。
31.根据权利要求16-30中任意一项所述的惰性化系统(I)， 其中，提供控制单元(5)，设计该控制单元以将每单位时间从所述封闭室(2)排出并进料至所述混合室(6 )的空间空气的体积和每单位时间与排出的室内空气混合的新鲜空气的体积设定为主要在封闭室(2)的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数，使得通过所述混合室(6)提供的所述初始气体混合物呈现可预先规定的氧气含量，该预先规定的氧气含量取决于主要在封闭室(2)的空间气氛中各个时刻的氧气含量。
32.根据权利要求16-31中任意一项所述的惰性化系统(1)， 其中，还提供控制单元(5)，设计该控制单元以控制所述惰性化系统(I)的可控制的组件，以实现根据权利要求1-15中任意一项所述的惰性化方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于设定和/或保持封闭室(2)中降低的氧气含量的惰性化方法以及惰性化系统(1)，其中，提供将混合室(6)中提供的初始气体混合物分离掉至少部分氧气的气体分离系统(3.1、4.1；3.2、4.2；3.3、4.3)，经这样做，提供了富含氮气的气体混合物。为了优化惰性化系统(1)的操作，本发明提供将部分空气从封闭室(2)中排出并在混合室(6)中与新鲜空气混合。
文档编号A62C99/00GK102933260SQ201180027696
公开日2013年2月13日 申请日期2011年12月12日 优先权日2010年12月10日
发明者A·埃伯莱因, P·U·克斯藤 申请人:艾摩罗那股份公司
用于防火和/或灭火的惰性化方法和实现该方法的惰性化系统本发明涉及一种用于防火和/或灭火的惰性化方法，该方法中，在封闭室的空间气氛中设定和保持低于正常环境空气的可预先规定的氧气含量。本发明还涉及一种惰性化系统，该系统设定和/或保持封闭室的空间气氛中相比正常环境空气降低了的可预先规定的氧气含量，其中，该惰性化系统包括气体分离系统，该气体分离系统从含有氮气和氧气的初始气体混合物中分离出至少部分氧气，在该气体分离系统的出口处提供富含氮气的气体混合物，并且该惰性化系统包括供应管线系统，用于将富含氮气的气体混合物供应到封闭室。以上类型的惰性化系统特别涉及一种在受监控保护的室中降低灭火风险的系统，其中，为了防火或控火的目的，使受保护的室时刻处于惰性。这种惰性化系统的作用模式基于这样的认识正常情况下，封闭室中着火的风险可通过连续降低各个区域中氧气的浓度至例如约12-15%标准状态下的体积值而抵消。在这种氧气浓度下，大多数可燃材料不再能点燃。应用的主要领域特别是IT领域、电开关装置和分配器室、封闭设备以及高价值商品的储存区域。方法以及在开头引用的装置类型由出版公开的EP 2 204 219A1得知。此处采用回流系统从封闭室内排出部分环境空气并将其进料至混合室。向从混合室内空间排出的部分空气加入新鲜空气。于是将生产的气体混合物(初始气体混合物)进料至压缩机压缩并随后引导至氮气发生器。氮气发生器从提供的初始气体混合物中分离出至少部分氧气，因此在氮气发生器的出口处生产富含氮气的气体混合物。随后将该含氮气体混合物管道输送至封闭室，以降低室内空间气氛的氧气含量至预先确定的惰性化水平或保持在预设的惰性化水平。在实践中，为了防火目的，出版公开的EP 2 204 219A1中采用回流减少了氧气的空气使能够产生更有效的氮气的方法，要求采用的回流方法尽可能优化适合于气体分离系统。必须特别注意混合室中提供的初始气体混合物对于采用的气体分离系统总是处于最优化的状态。当采用多个与各自有关联的压缩机的氮气发生器作为气体分离系统时，该要求特别适用。那时必须特别注意每个单独氮气发生器的各个抽吸作用对任何其它氮气发生器没有影响。该方法必须把使用膜技术分离气体的氮气发生器需要呈现恒定抽吸作用的因素考虑在内。另一方面，当采用利用上述PSA技术或上述VPSA技术分离气体的氮气发生器时，需要考虑这种氮气发生器可以脉冲抽吸作用操作的事实。特别是在大区域，例如仓库的情况，往往期望平行使用多个氮气发生器来设定和保持预先规定或可预先规定的惰性化水平，从而可出现氮气发生器基于不同的气体分离技术。这种情况需要从封闭室到各个氮气发生器的昂贵且独立的回流管线用于每个氮气发生器，以确保每个氮气发生器的优化的操作。该要求导致惰性化系统相对复杂的结构。从该问题提出开始，本发明基于进一步分别开发从出版公开的EP 2 204219A1得知的惰性化系统，和从出版公开的EP 2 204 219A1得知的惰性化方法的任务，使得能够以可能最简单但仍最有效的方式设定和保持封闭室中的预先规定的惰性化水平。
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根据与惰性化方法相关的本发明的第一方面，在混合室中提供含有氧气、氮气和其它适当组分的初始气体混合物，其中，气体分离系统从提供的该初始气体混合物中分离出至少部分氧气，由此在气体分离系统的出口处提供富含氮气的气体混合物，而且其中，将该富含氮气的气体混合物管道输送至封闭室的空间气氛中。提供连接封闭室与混合室的回流管线系统，以供应初始气体混合物，其中，还提供风扇机构，以从封闭室内排出部分环境空气，优选采用调节方式，并将该部分空气进料至混合室，其中，室内空气排出部分与新鲜空气混合，优选采用调节方式，借助在与混合室连接的新鲜空气供应管线系统中提供的风扇机构。本发明关于所述方法的其它方面提供在被控制的回流供应管线系统中提供的风扇机构，以使得设定每单位时间从室内排出和进料至混合室的空气的体积，使得主要在混合室中的压力与外部环境气氛压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值。本发明关于所述方法的其它方面提供在被控制的新鲜空气供应管线系统中提供的风扇机构，以使得设定与每单位时间排出的室内空气体积混合的新鲜空气的体积，使得主要在混合室中的压力与外部环境气氛压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值。本发明涉及惰性化系统的其它方面提供惰性化系统进一步包括混合室，优选配置为混合管的混合室，其用于提供初始气体混合物，其中，第一管线系统通到混合室中，将来自封闭室内的部分空间空气排出并通过所述第一管线系统进料至混合室，并且其中第二管线系统通到混合室中，通过所述第二管线系统将新鲜空气供应到混合室。本发明关于惰性化系统的的其它方面提供惰性化系统进一步包括在第一管线系统中的可通过控制单元控制的第一风扇机构和在第二管线中的可通过控制单元控制的第二风扇机构系统。本发明关于惰性化系统的其它方面提供惰性化系统的控制单元，提供该惰性化系统以这样设计的控制单元，以便控制第一风扇机构，以使得每单位时间从室内排出和借助所述第一风扇机构进料至混合室的空气的量能够被设定，使得主要在混合室中的压力与外部环境气氛压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值。本发明关于惰性化系统的其它方面提供惰性化系统的控制单元，提供该惰性化系统以这样设计的控制单元，以便控制第二风扇机构，以使得借助所述第二风扇机构可设定混合进每单位时间从室内排出的空间空气的新鲜空气的体积，使得在混合室中的主要压力与外部环境气氛压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值。本发明关于惰性化系统的其它方面提供惰性化系统进一步包括控制单元，设计该控制单元以控制气体分离系统，以使得富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量作为主要在封闭室的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数而变化。该惰性化方法所得到的预防或熄灭效果是基于氧气置换的原理。如通常所知的，正常的环境空气由约21体积％氧气、约78体积％氮气和约I体积％的其它气体组成。为了能有效降低在保护室中发生着火的风险，通过引入惰性气体例如氮气，降低各个室中氧气的浓度。对于大多数固体，当氧气的百分比降至低于15体积％时，可知发生火熄灭的效果。取决于受保护室内所有的易燃材料，可能需要进一步降低氧气百分比至例如12体积％。因此，连续提供受保护室惰性也将有效地使所述保护室中发生着火的风险最小化。本发明的方法，各个惰性化系统，利用这样的认识在气体分离系统出口处提供的含氮气体混合物的氮气纯度，相应地，在气体分离系统出口处提供的含氮气体混合物的残余的氧气含量，分别对所谓的“下降时间”具有影响。术语“下降时间”是指需要设定封闭室的空间气氛中预先规定的惰性化水平的时间长度。本文利用的具体认识在于，当氮气纯度提高时，气体分离系统的空气因素以指数级上升。术语“空气因素”是指气体分离系统提供的每单位时间初始气体混合物体积与在气体分离系统的出口处提供的每单位时间含氮气体体积的比率。氮气发生器通常允许任意选择在气体分离系统的出口处期望的任何氮气纯度，该值能在氮气发生器本身上设定。总的来说，氮气纯度设定越低，则氮气发生器的操作成本越低。特别是，当在气体分离系统的出口处以设定的氮气纯度提供含氮气体混合物时，压缩机则仅需要运行相比更短的时间段。然而，关于操作惰性化系统使室惰性化带来的成本，需要考虑其它另外的因素。这些特别包括涉及借助在气体分离系统的出口处提供的富含氮气气体混合物置换封闭室的空间气氛中的氧气的净化因素，直至分别达到、保持预先规定的惰性化水平。这些净化因素特别包括每单位时间通过气体分离系统提供的含氮气体的量、封闭室的空间体积以及与相应于预先规定的惰性化水平的氧气含量相比主要在封闭室的空间气氛中各个时刻的氧气含量之间的差值。在这里需要考虑的是根据下降时间、气体分离系统出口处提供的气体混合物的氮气纯度、含氮气体混合物的残余氧气含量，分别同样起到关键作用，由于净化操作进行越快，含氮气体混合物中残余的氧气含量越低。本文使用的术语“气体分离系统”应理解为可产生分离至少包含“氧气”和“氮气”组分的初始气体混合物为富含氧气气体以及富含氮气气体的效果的系统。这种气体分离系统的功能通常基于气体分离膜的作用。本发明中使用的气体分离系统主要设计用于从初始气体混合物中分离出氧气。这种类型的气体分离系统往往也称为“氮气发生器”。这种类型的气体分离系统利用膜模块等，例如，根据初始气体混合物中所含的不同组分(例如氧气、氮气、稀有气体等)基于它们的分子结构以不同的速度通过膜扩散。空心纤维膜可用作膜。氧气、二氧化碳和氢气具有高扩散速率，因为当通过膜模块时，相对快速地从初始气体混合物逸出。具有低扩散速率的氮气渗透通过膜模块的空心纤维膜非常缓慢，从而当通过所述空心纤维/膜模块时聚集。通过流动速度分别测定离开气体分离系统的气体混合物的氮气纯度，残余的氧气含量。改变压力和体积流速使得气体分离系统调节至所需的氮气纯度和必需的氮气体积。具体地，通过以气体通过膜的速度(停留时间)调节氮气的纯度。分离出的富含氧气的气体混合物通常集中并以大气压排放至环境。在气体分离系统的出口处提供压缩的富含氮气的气体混合物。通过测量残余的氧气含量(以体积百分比计)，接着进行产物气体组合物的分析。通过从100%中扣除测得的残余的氧气含量计算氮气含量。这样做需要考虑，虽然该值指定为氮气含量或氮气纯度，但实际上作为该组分的惰性含量，不仅只包含氮气还有其它气体组分例如稀有气体。气体分离系统，氮气发生器，通常分别进料已由上游过滤器单元纯化的压缩空气。原则上可想到使用利用两种分子筛床层的压力摇摆过程(PSA技术)来提供富含氮气的气体，其中，两种筛交替从过滤器模式变换到再生模式，从而得到富含氮气的气体流。只要在压力摇摆操作的氮气发生器的出口处有连续的富含氮气的气体流不是必要的，也可仅使用一个分子筛床层，在压力施加下交替变换为吸附模式，在此期间在出口处提供富含氮气的气体，随后在较低压力下变换为解吸模式，在此期间在分子筛床附近的富含氧气的空气可被净化。当氮气发生器利用例如膜技术时，该过程利用不同的气体以不同的速度扩散通过材料的常识。就氮气发生器而言，使用空气的主要组分(即，氮气、氧和水蒸汽)的不同扩散速率分别产生氮气流、富含氮气的空气。详细地，为了在技术上实现基于膜技术的氮气发生器，向空心纤维膜的外表面施用水蒸汽和氧气能轻易地扩散通过而仅对氮气给予较低扩散速率的分离材料。当空气流过这样处理过的空心纤维的内部时，水蒸汽和氧气快速向外扩散通过空心纤维壁，而氮气大部分保持在纤维内，使得在通过空心纤维期间累积高浓度的氮气。该分离过程的有效性基本上取决于在纤维中的流速和在空心纤维壁之上的压力差。当降低流速和/或空心纤维膜内部和外部之间更高的压力差时，所得的氮气流的纯度提高。总的来说，基于膜技术的氮气发生器因此能调节氮气化程度达到经氮气发生器提供的含氮空气作为压缩空气停留时间的函数，该压缩空气由氮气发生器空气分离系统中的压缩空气源提供。另一方面，如果氮气发生器例如基于PSA技术，专门处理过的活性炭利用大气氧气和大气氮气的不同结合速率。由此改变采用的活性炭结构，使得在极大的表面积之上发展出大量的微孔和亚微孔(d〈lnm)。在该孔尺寸下，空气氧分子实质上比氮气分子更快扩散进入孔，使得在活性炭邻近的空气变得富含氮气。基于PSA技术的氮气发生器因此能调节氮气化程度达到经氮气发生器提供的含氮空气作为压缩空气的停留时间的函数，该压缩空气由氮气发生器中的压缩空气源提供，基于膜技术的发生器也是如此情况。如上所述，这些类型的基于PSA技术的氮气发生器需要在吸附模式和解吸模式间交替操作，由此在吸附模式(过滤器模式)期间必须对分子筛床层施加压力，以确保对于发生过程活性炭(碳颗粒，CMS)孔中氧分子的充分扩散。与吸附阶段期间相对于环境压力更高的筛床压力相比，为了能够使碳颗粒有效净化，降低随后的解吸阶段(净化或再生阶段)期间的压力。出于该原因，标准PSA氮气发生器，也称为压力摇摆吸附发生器，在再生循环(解吸阶段)期间使用实质上与环境压力相应的压力水平。与这种标准压力摇摆吸附发生器相比，所谓的真空压力摇摆吸附发生器(VPSA技术)的构造更复杂，从而分别增强、缩短了它们的解吸过程，事实是不仅压力降低至环境压力水平，而且在待再生的分子筛床附近积极地建立起接近低于环境压力的真空压力水平的压力。这样做，有必要除了通过压缩机提供提高了的压力水平之外，还提供接近真空压力水平的相应降低的压力，为此通常需要真空源。这种真空源例如可以为真空泵形式。如上说明的，本发明的方案利用这样的认识一方面，气体分离系统的空气因素随氮气纯度提高而以指数级升高，另一方面，为了设定预先规定的惰性化水平，用于惰性化系统的压缩机必须长时间运行，主要在封闭室的空间气氛中各个时刻的氧气含量与在含氮气体混合物中的残余的氧气含量之间的差值更低。因为数字化驱动气体分离系统上游的压缩机达到其在优化的效率下的操作点，无论是当设定室处于固定的残余的氧气含量时还是当降低至新的降低的水平时，现在就要考虑到惰性化系统的功耗实际上与使室惰性化所用的下降过程时间长度成正比。因此，仍然需要注意一当为氮气纯度选择较低的值(例如仅90体积％)时一惰性气体系统必须长时间运行，以设定惰性化水平。氮气纯度值应提高至例如95体积％，待设定的惰性化水平的氧气含量与在气体分离系统出口处提供的气体混合物的残余的氧气含量之间的差值同样提高，从而降低压缩机需要设定惰性化水平的运行时间，并因此降低惰性化系统的功耗。然而，在气体分离系统出口处提高氮气纯度的环境也不可避免地提高空气因素。环境分别对于设定惰性化水平所需的压缩机运行时间、惰性化系统的功耗产生消极的影响。如果由于提高氮气纯度，空气因素的提高变得可预见，则该消极影响变得占优势。与由现有技术已知的对气体分离系统的氮气纯度选择固定值的常规系统不同，本发明基于惰性化系统，其中，当提供封闭室惰性化时，在气体分离系统出口处提供的残余的氧气含量和富含氮气的气体混合物优选自动或选择性调节至主要在封闭室的空间气氛中各个时刻的氧气含量，因此设定气体分离系统的氮气纯度至根据所需时间优化的值。本文使用的短语“优化时间的氮气纯度值”分别是指气体分离系统的氮气纯度，在气体分离系统出口处提供的残余的氧气含量，和富含氮气的气体混合物，借此，限定的惰性化系统假定用于从当前的氧气含量降低至预先规定的相应于给定惰性化水平的氧气含量的最小时间段，其中每单位时间能提供的含氮气气体混合物的体积恒定。能够设定每单位时间从室内排出并进料至混合室的室内空气的体积和/或每单位时间加入到室内空气排出部分的新鲜空气的体积，使得主要在混合室中的压力与环境气氛压力之间的差值既不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值，确保在混合室出口处提供的初始气体混合物总是在限定的状态并优化适合于气体分离系统。本发明的方案特别允许气体分离系统利用多个氮气发生器，因此，所述多个氮气发生器也可基于不同的气体分离技术。本发明的方案特别确保的是，适当采用的多个氮气发生器的各自抽吸作用不会与其它提供的氮气发生器相互作用。因此，通过其中使用多个和可能不同的氮气发生器用于气体分离，在大体积室(例如仓库)内也采用本发明的方案作为灭火系统或预火措施是容易可行的，对于每个氮气发生器，无需从受保护的室到各个氮气发生器的昂贵、独立和受调节的回流管线。相应地，由本发明方案提出的适合的回流方法避免了提高实现本发明惰性化系统的费用。根据本发明的方案还特别降低了以简单方式产生惰性化效果所需的操作成本以实现仍有效的方式，也特别适用于相对较大体积的室例如仓库的情况。本发明的其它方面提供压力差的上限阈值为I. O毫巴，优选O. 5毫巴，因此，压力差的下限阈值优选为O. O毫巴。如果主要在混合室中的压力与外部气氛压力之间的差值在该说明的范围内，则总是确保采用的氮气发生器的各个抽吸作用(使用膜技术用于气体分离的氮气发生器的恒定抽吸作用或使用PSA或VPSA技术用于气体分离的氮气发生器的脉冲抽吸作用)无相互作用。当然，还可预期上限和/或下限阈值的其它值。本发明的其它方面提供第一管线系统中控制单元调节的第一风扇机构，经过该机构将封闭室内所含的部分空间空气以通过所述控制单元调节的方式从室内排出并进料至混合室。其他优点是在第二管线系统中提供第二控制单元调节的风扇机构，经过该机构新鲜空气以调节方式供应到混合室。因此控制单元应设计以控制第一和/或第二风扇机构，使得每单位时间从室内排出的空间空气的体积等于每单位时间供应到封闭室的空间气氛的富含氮气的气体混合物的体积。提供的相应可控制的风扇机构还能以简单可实现但仍有效的方式进一步保持主要在混合室中的压力与外部环境气氛压力(在某一控制范围内)之间的差值处于预先规定或可预先规定的值。因此保证以优化的适当状态提供初始气体混合物给各个利用的气体分离系统的氮气发生器。根据本发明的其它方面，选择与每单位时间从混合室的空间排出的空间空气混合的新鲜空气的体积，使得每单位时间从室内排出的空间空气的体积等于每单位时间管道输送至封闭室的空间气氛中的富含氮气的气体混合物的体积。从而确保通过向封闭室的空间气氛内引入含氮气体混合物或通过空间空气从封闭室排放/回流，不会分别发展出超压或负压。为了提供初始气体混合物，本发明的其它方面提供混合部分，将第一管线系统和第二管线系统通到混合部分，包含在封闭室内的部分空气通过该第一管线系统以调节方式从室内排出，新鲜空气通过第二管线系统以调节方式供应，优选借助Y-连接器。该混合部分集成至混合室内或混合室的上游。混合部分用于将从封闭室排出的空间空气与供应的新鲜空气混合，并且配置以确保优化的混合，使得在混合部分中将发生湍流流动。为此，可想到相应地降低混合部分的有效流动横截面，使得为引入混合部分的新鲜空气和同样引入混合部分的回流室空气设定的流速大于依赖性限制速度的特性雷诺(Reynolds)数。或者或另外，可想到在混合部分中提供扰流板组件，以在所述混合部分中诱导湍流流动。在引用的后一种实施方式中，其中，混合部分集成至混合室中或排列在混合室的上游，用于回流室内空气和供应的新鲜空气的湍流混合，本发明的其它方面提供混合部分呈现足够长的长度，以尽可能产生回流室内空气和供应的新鲜空气的最完全和均匀的混合。此处特别优选混合部分的长度为混合部分的水力直径的至少5倍。所述水力直径为用于涉及非圆形横截面的管或通道计算的理论尺寸。则该术语允许以圆形管进行计算。所述水力直径为4倍的流动横截面与测量横截面润湿周长(适用的内部和外部)的商。本发明的其它方面提供气体分离系统包括至少一个并优选多个氮气发生器，每个氮气发生器借助管线系统与连接混合室的各个压缩机关联。借助控制单元，对于每个氮气发生器，在氮气发生器的出口处提供的残余的氧气含量和富含氮气的气体混合物是可调节的。该实现特别适用于保护大容积区域，例如仓库。本发明的其它方面提供气体分离系统分别至少一个氮气发生器，至少多个氮气发生器中的一个，以配置为真空压力摇摆吸附发生器；即，换言之，根据VPSA技术起作用的氮气发生器。在这种真空压力摇摆吸附发生器的情况下，在混合室和真空压力摇摆吸附发生器的至少一个入口之间另外提供管线系统。具有与控制单元控制连接的可控中间阀在该管线系统中起作用。因此控制单元可在混合室和真空压力摇摆吸附发生器的至少一个入口之间实现直接可控的连接。结合本发明的方法，则提供在真空压力摇摆吸附发生器的解吸阶段期间和例如在解吸阶段计划结束之前几秒，例如在解吸阶段计划结束之前5秒，连接混合室与氮气发生器的管线系统中的中间阀从关闭的位置变为敞开的位置，允许通过，使得在真空压力摇摆吸附发生器解吸阶段结束之前，混合室与真空压力摇摆吸附发生器的至少一个入口直接连接。本发明的其它方面提供配置为真空压力摇摆吸附发生器的气体分离系统的氮气发生器包括至少一个入口，其中，借助管线系统，至少一个入口与压缩机的压力侧或真空源的抽吸侧选择连接。根据带有配置为具有至少一个入口的真空压力摇摆吸附发生器的气体分离系统的氮气发生器的本发明的其它方面，在解吸阶段期间，氮气发生器的至少一个入口与真空源的抽吸侧连接。根据带有配置为真空压力摇摆吸附发生器的气体分离系统的氮气发生器的本发明的其它方面，借助管线系统，氮气发生器的至少一个入口与混合室选择性连接。根据带有配置为具有至少一个入口的真空压力摇摆吸附发生器的气体分离系统的氮气发生器的本发明的其它方面，借助管线系统，氮气发生器的至少一个入口与混合室连接，以结束氮气发生器的解吸阶段。由于解吸阶段期间在真空压力摇摆吸附发生器的该入口处主要为负压，在解吸阶段结束之前，将来自混合容器的富含氮气的空气自动提供至真空压力摇摆吸附发生器的该入口，这导致例如含有碳颗粒(CMS)的吸附床。因此在这种吸附床(CMS容器)中发生压力升高，使得该真空压力摇摆吸附发生器的解吸阶段可被动地结束，而无需任何另外的能量花费，与常规的方案相比，这样节省时间和能量。此外，当压力摇摆吸附发生器随之变换为之后的吸附操作时，这种吸附床(CMS容器)内的压力升高使得真空压力摇摆吸附发生器变换为吸附操作，可能无需压缩机载荷，否则压缩机载荷将有必要为随后的吸附操作在吸附床区域内再产生压力，该吸附操作更接近随后在吸附阶段期间产生的超压。所实现的是与真空压力摇摆吸附发生器关联的压缩机能在较短的时间内使分子筛床返回至操作压力，从而然后依次更快地在真空压力摇摆吸附发生器的出口处产生氮气。此外，由于已被氮气化的空气从混合室朝向分子筛床流动，氧气水平在随后的吸附阶段期间已经开始处于较低的水平。适当设计混合室，例如优选为长混合管，进而获得有利的压力波动-补偿特性，使得甚至在真空压力摇摆吸附发生器的这种解吸阶段中的压力均衡化程序的提前结束对例如任何其它的多个氮气发生器将没有任何影响。换言之，确保所有采用的氮气发生器的持续无相互作用的操作。关于本发明方案中采用的混合室，本发明的其它方面提供所述混合室以呈现体积，该体积取决于在惰性化系统中所用的氮气发生器的数量和/或至少一个氮气发生器的功能所基于的原理。特别选择混合室的体积，使得对所有的氮气发生器，采用的氮气发生器的各个抽吸作用为无相互作用。根据本发明的其它方面，因此还配置混合室，使得可在混合室中能发生的最大流速平均小于O. lm/s。通过适当选择混合室的水力横截面达到这一点。本发明的其它方面提供富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量，根据预先确定的特性曲线，分别优选自动化设定气体分离系统的氮气纯度。本发明的其它方面提供这种特性曲线以指定与在封闭室的空间气氛中的氧气含量相关的在含氮气体混合物中残余的氧气含量的优化时间行为，根据该特性曲线，与正常的环境空气相比，惰性化过程可在最短的时间内设定封闭室的空间气氛中可预先规定降低的氧气含量。短语“残余的氧气含量的优化时间的行为”是指残余的氧气含量的优化时间值，其取决于封闭室的空间气氛中的氧气含量。如上说明的，残余的氧气含量的优化时间对应为气体分离系统所选的残余的氧气含量的值，使得惰性化方法能够在最短时间内设定在封闭室的空间气氛中的可预先规定的氧气含量，与正常的环境空气相比，该氧气含量降低。对于气体分离系统/惰性化系统，预先确定(测量或计算)特性曲线，根据该特性曲线设定残余的氧气含量作为主要在封闭室的空间气氛中各个时刻的氧气含量的因素。由于本发明方案的一方面涉及将气体分离系统的氮气纯度或在富含氮气的气体混合物中的残余的氧气含量分别设定为主要在封闭室的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数，并且根据本发明方案的其它方面，将气体分离系统的氮气纯度，富含氮气气体混合
物中残余的氧气含量，分别自动地设定为主要在封闭室的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数，从而能在最低可能的操作成本下实现惰性化，本发明的其它方面提供直接或间接地连续或在预先规定的次数和/或在预先规定的事件时测量在封闭室的空间气氛中的当前氧气含量。然后本发明的其它方面还提供连续或在预先规定的次数和/或在预先规定的事件时设定富含氮气的气体混合物中的残余的氧气含量至预先规定的优化时间值。该预先规定的优化时间值与残余的氧气含量相对应，基于可能的最短时间内的各个当前的氧气含量，该惰性化方法能降低封闭室的空间气氛中的氧气含量至预先规定的下降值。本发明方案的其它方面不仅提供气体分离系统的氮气纯度以转变作为主要在封闭室的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数，而且初始气体混合物中的氧气含量也作为主要在封闭室的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数。这样做是利用这样的认识当供应到气体分离系统的初始气体混合物呈现降低氧气含量时，能降低气体分离系统的空气因素。因此，为了提供初始气体混合物的目的，本发明的一方面提供从封闭室内调节地排出部分环境空气并将新鲜空气调节地供应至室空气排出部分。从而通过供应富含氮气的气体或通过排出封闭室的部分环境空气，防止封闭室内压力变化，选择与从室内排出的环境空气混合的新鲜空气的体积，使得每单位时间从室内排出的环境空气的体积等于每单位时间在气体分离系统的出口处提供的和管道输送至封闭室的空间气氛的富含氮气的气体混合物的体积。以下将参考附图来描述本发明的惰性化系统的示例性实施方式。附图显示图I为根据本发明的第一实施方式的惰性化系统的示意图；图2为根据本发明的第二实施方式的惰性化系统的示意图；图3为根据本发明的第三实施方式的惰性化系统的示意图；图4为根据本发明的第四实施方式的惰性化系统的示意图；图5为说明关于根据图I、图2、图3或图4的惰性化系统的与氮气纯度相关的空气因素的示意图，以及与氮气纯度和特别是氧气含量从其初始的17. 4体积％降低至17. O体积％以及氧气含量从其初始的13. 4体积％降低至13. O体积％相关的下降时间的图表；图6为说明关于根据图I、图2、图3或图4的惰性化系统的与封闭室的空间气氛中的当前氧气含量相关的优化时间的氮气纯度的图表；
图7为说明与为了从初始气体混合物中分离出至少部分氧气而在气体分离系统的出口处提供氮系气体混合物，从而供应到气体分离系统的初始气体混合物的氧气含量相t匕，关于根据图I、图2、图3或图4的惰性化系统的气体分离系统的空气因素的图表；图8为说明借助本发明的方案，通过降低封闭室的空间气氛的氧气含量，可实现的节能的图表；图9为根据本发明的第五实施方式的惰性化系统的示意图；和
图10为根据本发明的第六实施方式的惰性化系统的示意图。图I显示了根据本发明图示的惰性化系统I的第一示例性实施方式。描述的惰性 化系统I用于设定和保持在封闭室2的空间气氛中可预先规定的惰性化水平。封闭室2可为仓库，例如，其中降低室的环境空气的氧气含量达到并保持在特定的惰性化水平，例如12体积％或13体积％的氧气，作为预防性防火措施。借助控制单元5，自动选择使封闭室2惰性化。为此，根据图I中描述的实施方式，惰性化系统I包括由压缩机3. I以及氮气发生器4. I组成的气体分离系统。压缩机3. I用于向包括至少氧气和氮气组分的氮气发生器4. I提供压缩的初始气体混合物。为此，借助管线系统17. 1，压缩机3. I的出口与氮气发生器4. I的入口连接，以便向氮气发生器4. I供应压缩的初始气体混合物。可想到的是将在压缩机3. I出口处的初始气体混合物压缩至例如7. 5-9.5巴的压力，并优选8. 8巴。氮气发生器4. I包括至少一个膜模块19，例如空心纤维膜模块，由压缩机3. I提供的初始气体混合物在通过适当的过滤器18之后，通过该膜模块。根据它们的分子结构，初始气体混合物中所含的不同组分(特别是氧气和氮气)在所述膜模块19内以不同的速率扩散通过膜模块19的空心纤维膜。从而气体分离基于已知的氮气操作原则仅以低扩散速率非常缓慢地渗透通过空心纤维膜，从而当其通过膜模块19的空心纤维膜时聚集。因此在氮气发生器4. I的出口 4a. I处提供富含氮气的气体混合物。该富含氮气的气体混合物为压缩形式，在氮气发生器4. I的入口处供应的初始气体混合物情况也是如此，其中，通过氮气发生器4. I的至少一个膜模块19，但确实导致压力下降例如I. 5-2. 5巴。虽然在图I中未明确描述，但在氮气发生器4. I中分出的富含氧气的气体混合物聚集，并在大气压下排放至周围环境。将在氮气发生器4. I的出口 4a. I处提供的富含氮气的气体混合物通过供应管线7. I进料至封闭室2，以便通过加入富含氮气的气体，分别降低封闭室2的空间气氛中的氧气含量，保持室2中以前设定的下降水平。可提供适当的压力缓解，使得当供应含氮气体混合物时，封闭室2内的压力不改变。例如当独立地打开/关闭压力缓解阀(未示于图I)时，可实现这一点。然而，另一方面也可以想到，当使室2惰性化时，为了压力缓解的目的，将环境空气的排放体积经由回流管线系统9供应到混合室6。经由回流管线9的第一入口 9a，将从封闭室2排放的环境空气供应到混合室6。混合室6还包括第二入口 8a，该第二入口 8a开口到供应管线系统8，用于向混合室6供应新鲜空气。混合室6提供初始气体混合物，该混合物已经过压缩机3压缩，并且在气体分离系统(氮气发生器4. I)中至少部分氧气是从该混合物分离出的。出于该原因，通过适当的管线系统15. I使混合室6的出口与压缩机3. I的入口连接。
详细地，在回流管线系统9中提供由控制单元5可控的第一风扇机构11，并且在新鲜空气供应管线系统8中提供同样由控制单元5可控的第二风扇机构10。这样做，因此确保通过适当驱动各个风扇机构10，11，选择与从室2排出的环境空气混合的新鲜空气的量，使得每单位时间从室2排出的空气的体积等于当管道输送至封闭室2的空间气氛时每单位时间在氮气发生器4. I的出口 4a. I处提供的富含氮气的气体混合物的体积。根据在图I中示意性描述的本发明的实施方式，惰性化系统I的特征在于，以上引用的控制单元5与惰性化系统I的相应的可控元件连接，并且设计以分别自动控制氮气发生器4. 1，气体分离系统，使得在气体分离系统的出口 4a. I处提供的含氮气体混合物有残余的氧气含量，该氧气含量取决于主要在封闭室2的空间气氛中各个时刻的氧气含量。特别是，借助控制单 元5控制本发明惰性化系统I描述的优选实现的氮气发生器4. 1，使得当借助氧测量系统16测量时，取决于封闭室2的空间气氛中的氧气含量，富含氮气的气体混合物将有10. 00体积％-0. 01体积％之间的残余的氧气含量，其中，随封闭室2的空间气氛中的氧气含量降低，富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量降低。为此，除了以上提及的用于测量或确定封闭室2的空间气氛中当前氧气含量的氧气测量系统16以外，本发明的惰性化系统I还包括残余氧气含量测量系统21，分别用于测量在氮气发生器4. I的出口 4a. I处提供的含氮气体混合物中的残余的氧气含量，用于确定在氮气发生器4. I的出口 4a. I处提供的气体混合物的氮气纯度。两个测量系统16，21与控制单元5相应地连接。图2显示根据本发明的第二实施方式的惰性化系统I的示意图。根据第二实施方式的惰性化系统I特别适于例如尽可能经济地在诸如冷冻储存室或冷冻仓库的空调室中设定和保持预先规定的惰性化水平。根据图2中描述的实施方式，惰性化系统I的设计和功能实质上参考图1，对应于以上描述的惰性化系统的设计和功能，因此为了避免重复，以下将仅处理不同之处。为了使空调室2能够最经济地惰性化，优选在室2和混合室6之间的回流管线系统9中提供换热器系统13，如图2中描述的。在随后的将封闭室2排出的冷冻的环境空气管道输送到混合室6之前，将所述空气经回流管线系统9进料至换热器系统13时，对于回流管线系统9至少部分以合适的绝热体20覆盖是有利的，如图2表明的，以便防止回流管线系统9冻结。当需要时，换热器系统13可包括辅助风扇14，使得环境空气能无压降地从封闭室2的空间气氛排出。由此换热器系统13用于利用至少部分由压缩机3. I操作产生的废热，为了相应地加热从室排出的冷却的环境空气。不同的系统用于换热器系统13，例如翅片线圈换热器，其借助换热介质，例如水，将来自压缩机3. I的排放空气的至少部分热能转移至从室内排出的空气，以致将排出的环境空气的温度升高至中等温度例如20°C，就氮气发生器4. I的功能和效率而言，这一温度是有利的。在从封闭室2排出的环境空气通过换热器系统13过滤后，经由回流管线系统9的第一入口 9a将该空气进料至混合室6。混合室6还包括第二入口 8a，供应管线系统8通入第二入口，用于向混合室6供应新鲜空气。混合室6提供经压缩机3. I压缩的初始气体混合物，并且已经在气体分离系统(氮气发生器4. I)中被分离出至少部分氧气。由于该原因，借助适当的管线系统15，混合室6的出口与压缩机3. I的入口连接。
图3显示了根据本发明的第三实施方式的惰性化系统I的示意图。根据图3中描述的实施方式，惰性化系统I的设计和功能实质上参考图1，对应于以上描述的惰性化系统的设计和功能，因此为了避免重复，以下将仅处理不同之处。如图3显示，本文描述的实施方式的混合室作为过滤器6’实现。混合室作为过滤器6’实现，因此实现了两个功能一方面，用于提供初始气体混合物，并且这样做，将新鲜空气供应管线系统供应的新鲜空气与从回流管线系统9供应的室2排出的环境空气相混合。另一方面，作为过滤器6’实现的混合室在借助压缩机3. I被压缩之前用于过滤提供的初始气体混合物。因此省掉了在压缩机3. I的入口处对附加的过滤器需要。以下参考在图4中提供的表示来描述本发明的惰性化系统I的第四示例性实施方式。
根据第四实施方式，惰性化系统I的设计和功能实质上参考图I的描述与以上描述的实施方式相同，虽然根据图4，实施方式利用多个并联连接的氮气发生器4. 1,4. 2和4.3。每个氮气发生器4. 1、4.2、4.3分别与压缩机3. 1、3. 2、3. 3关联，这些压缩机借助相应的管线系统15. I、15. 2、15. 3与混合室6连接，以便为关联的氮气发生器4. 1,4. 2、4. 3从混合室6抽吸出必要的初始气体混合物，并将该混合物压缩至各个氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3优化操作所需的压力值。根据图4中描述的实施方式，惰性化系统I中利用的每个氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3借助相应的供应管线7. 1,7. 2,7. 3与封闭室2连接。因此，图4实施方式中描述的气体分离系统通过“氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3”组件和关联的“压缩机3. 1,3. 2、
3.3”组件形成。参考图1-3中提供的表示与以上描述的本发明方案的实施方式一样，根据图4的实施方式也利用回流管线9。如所描述的，在能相应由控制单元5控制的回流管线9中提供第一风扇机构11，使得部分环境空气可以调节的方式从封闭室2排出并进料至混合室6。在图4中描述的实施方式中还提供新鲜空气供应管线8，来以调节的方式从外部区域25向混合室6供应新鲜空气。为此，在新鲜空气供应管线8中提供可受控制单元5控制的第二风扇机构10。与以上描述的本发明惰性化系统I的实施方式一样，在图4中描述的实施方式中也提供混合室6，以提供包含氧气、氮气和其它适用组分的初始气体混合物。在混合室6中提供的初始气体混合物通过相应的管线系统15. I、15. 2、15. 3供应到气体分离系统的各个压缩机 3. 1,3. 2,3. 3。使得对于采用的各个氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3，由混合室6提供的初始气体混合物处于优化的状态，图4中描述的本发明的惰性化系统I的实施方式提供集成在混合室6中的混合部分12，尽管对于所述混合部分12不是强制集成至混合室6中，但该混合部分还可以在混合室6的上游提供。具体地，在示于图4的实施方式中，一方面，回流管线9，和另一方面，新鲜空气供应管线8，通入混合部分12。虽然未在图4中明确显示，但借助优选位于所述混合部分12的上游末端部分的Y-连接器，优选回流管线9的末端9a和新鲜空气供应管线8的末端8a通入混合部分12。混合部分12用于将通过供应管线8供应的新鲜空气与通过回流管线9供应的室内空气优化混合。为此，优选混合部分12固定尺寸，使得在混合部分12内产生湍流流动。例如可通过降低混合部分12的有效流动横截面实现，使得在混合部分12中有设定的比产生湍流流动特性的限制速度大且取决于相应Reynolds数的流速。另外或此外，同样可想到在混合部分12中提供适当的阻流板组件，以在所述混合部分12中诱导湍流流动。当能从图4中提供的示意性表示中注意时，混合部分12呈现足够长的长度，以产生从位于混合部分的末端部分的上游到位于末端部分的下游供应的新鲜空气与室内空气的优化的充分混合。实验测试已显示，对于混合部分12长度至少为混合部分12的有效流动横截面的5倍是有利的。在混合部分12的下游末端部分将通过回流管线9从封闭室2回流并在混合部分12中与供应的新鲜空气充分混合的环境空气管道输送至混合室6。与混合部分12相反，混合室6呈现明显较大的有效流动横截面，以能够产生流动缓解。对于在混合室6中最终提供的初始气体混合物特别需要对于采用的氮气发生器4. 1、4. 2、4. 3始终处于优化的状态。这特别意味着混合室6中的主要压力与外部气氛压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定的或可预先规定的下限阈值。此外，混合室中可发生的最大流速应小于平均O. lm/s ο为了能遵从根据初始气体混合物的这些条件，图4中描述的本发明惰性化系统I的实施方式提供在混合室6内的压力传感器26。所述压力传感器26连续或以预先确定的次数和/或当预先确定的事件时测量混合室6内的主要压力并提供给控制单元5。控制单元5比较混合室6中测量的压力值与外部气氛的压力值，并相应地基于两个压力值的比较调节第一和/或第二风扇机构11，10，以确保主要在混合室6中的压力与外部气氛压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值。为了完整性，指出在外部区域25中提供相应的压力传感器27，以连续或以预先确定的次数和/或当预先确定的事件时测量在外部区域25中的压力，并提供给控制单元5。或者，压力传感器26也可为差压传感器。图4中描述的本发明惰性化系统I的实施方式中，设计控制单元5以控制第一风扇机构11和/或第二风扇机构10，使得主要在混合室6中的压力与外部气氛压力之间的差值达到最大O. I毫巴，并优选最大O. 5毫巴。由图4描述可注意到，三个氮气发生器4. 1,4. 2、4. 3全部用于气体分离的目的。因此可想到氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3的部分或全部基于不同的气体分离技术。因此例如可想至IJ，第一氮气发生器4. I使用分离膜用于气体分离。与第一氮气发生器4. I关联的压缩机
3.I则相应地调节至在所述氮气发生器4. I的入口处建立适当压力(例如13巴)。第二氮气发生器4. 2则可例如利用PSA技术用于气体分离的目的。在这种情况下相应配置关联的压缩机3. 2，因此，必须供应例如8巴的初始压力。根据图4在实施方式中利用的其它氮气发生器4. 3可为基于例如VPSA技术的氮气发生器。随后配置关联的压缩机3. 3，使得在其出口处提供低压力。因此，在图4实施方式中描述的气体分离系统利用不同的氮气发生器4. 1,4. 2、
4.3的组合，其中，与氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3分别关联的压缩机3. 1,3. 2,3. 3适用于每个氮气发生器的各个操作模式。为了能确保气体分离系统的优化功能，混合室6需要具有足够大的设计，使得在单个压缩机3. 1,3. 2,3. 3操作期间不发生不许可的压力波动，特别是对采用的氮气发生器4.1、4. 2、4. 3不具有相互作用的影响。如前面提到的，容许的压力波动的最大值优选为I. O毫巴，更优选O. 5毫巴。虽然在图4中未明确描述，但优选将各个压缩机3. 1,3. 2,3. 3连接到混合室6的各个管线系统15. I、15. 2、15. 3，通过适当尺寸的抽吸开口通入混合室6，使得能够防止输入空气流的任何直接动态影响。类似地，抽吸开口应定位使得彼此距离相应的距离。分别使用专门的混合室6，混合部分12，如前所述，不局限于图4中描述的本发明惰性化系统I的实施方式。而是，从显示在图1-3中的实施方式中的图4，完全可想到也分别使用混合室6，混合部分12，以优化惰性化系统I的操作。与本发明的惰性化系统的上述实施方式一样，根据图4描述的惰性化系统I也提高测量初始气体混合物的氧气含量，该初始气体混合物在混合室6中连续或以预先确定的次数和/或当预先确定的事件时提供，并将测量值提供给控制单元5。因此在混合部分12的下游末端部分排列对相应的氧传感器22是有利的。在回流管线9中提供氧气测量系统是进一步的优点。然而，替代回流管线9中的氧气测量系统，还可测量在封闭室2内的环境空气的氧气含量。为此，相应地在室2中提供的氧气测量系统16用于图4中描述的实施方式。在图4中描述的实施方式中，其中多个氮气发生器4. 1、4. 2、4. 3用于气体分离，优选测量从氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3的各个出口 4a. K4a. 2,4a. 3管道输送到封闭室2的气体流的各个流速。如所显示的，为此目的在图4中描述的实施方式中使用相应的传感器28. K 28. 2、28· 3。其他优点是借助体积流动传感器29测量回流管线9的流速，借助体积流动传感器30测量新鲜空气供应8的流速，并且如适用，测量供应到单个压缩机3. 1,3. 2、3. 3的初始气 体混合物的流速。将所有的测量值提供给控制单元5，随后相应地驱动惰性化系统I的各个可控制的组件，以保持混合室6与外部区域25之间的压力差在容许的控制范围内。此外，图4中描述的实施方式提供能在每个氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3中设定残余的氧气含量的控制单元5。在图4中示意性描述的惰性化系统I的优选实现中，并联使用10-11个VPSA氮气发生器和2-4个膜氮气发生器，因此，混合室的表面积为IOmX 4. 3m。参考根据图5-7的图表描述，如以下详细的描述，分别适当设定使用的氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3的氮气纯度，适当设定的在气体分离系统的各个出口 4a. K4a. 2、4a. 3处提供的含氮气体混合物中的残余的氧气含量，使得能够以根据需要的优化时间的方式在封闭室的空间气氛中设定预先规定的下降水平。因此，当使得所述封闭室2惰性化时，本发明的方案从而为使用的氮气发生器4. 1、4.2、4.3的氮气纯度提供以设定和调节作为主要在封闭室2的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数。氮气纯度可通过改变采用的氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3的至少一个膜模块19中的初始气体混合物的停留时间而变。因此可想到，例如，借助在膜模块19的出口处的合适的控制阀24，调节通过膜模块19的流动和背压。在膜上的高压和长停留时间(更低的流速)导致在分别采用的氮气发生器4. 1、4. 2、4. 3的各个出口 4a. l、4a. 2、4a. 3处的高氮气纯度。为各个氮气纯度优选优化时间值,使得能在可能最短的时间内使惰性化系统在封闭室2中设定和保持预先规定的惰性化水平。通过利用用于氮气纯度的适当的优化时间值，当设定和保持封闭室的空间气氛中预先规定的惰性化水平时，可减少下降过程所需的时间(无论是保持固定的残余氧气含量或当降低至新的下降水平时)，因此也降低了惰性化系统所需的能量，因为数字化驱动(内/外)压缩机3. 1、3.2、3.3至其效率优化的操作点。根据在图1、2、3或4中描述的实施方式，惰性化系统I的特征还分别在于，提供由压缩机3. I和氮气发生器4. I组成的气体分离系统的混合室6，由压缩机3. 1、3.2、3.3和氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3组成的气体分离系统，和初始气体混合物一起，惰性化系统I可具有比正常环境空气的氧气含量(即，约21体积％)更低的氧气含量。具体地，提供如上所引的回流管线系统9用于此目的，同样以通过控制单元5调节的方式，通过风扇机构11，向混合室6供应封闭室2的至少部分环境空气。因此，当降低封闭室2中的氧气含量时，回流管线系统9将供应混合室6以气体混合物，与正常的环境空气相比，该气体混合物富含氮气。该部分室内空气与供应空气在混合室6中混合，以分别提供压缩机3. I和氮气发生器4. 1，压缩机3. I、3. 2、3. 3和氮气发生器4. I、4. 2、4. 3以所需的初始气体混合物体积。由于初始气体混合物的氧气含量影响气体分离系统的空气因素，当分别采用氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3时，因此也影响用于采用的氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3的氮气纯度的优化时间值，图I中描述 的本发明的惰性化系统I的实施方式提供在混合室6出口和压缩机3. I入口之间的管线系统15. I中的氧气测量系统22，以测量在输出气体混合物中的氧气含量。此外随意可想到在回流管线系统9中分别提供相应的氧气测量系统23，24，新鲜空气供应管线8，以连续或以预先规定的次数和/或在预先规定的事件时，测量供应空气和富含氮气的室内空气中的氧气含量。基于测量的读数，初始气体混合物的组成(特别是关于其氧气含量)可适当地受到风扇机构10和/或11的适当驱动的影响。以下将在描述图1-4中示意描述的惰性化系统I的本发明方案如何起作用中参考图5-7中提供的图表表示。关于图1-4中示意描述的惰性化系统1，假定的是封闭室2的空间体积为1000立方米。还假定设计惰性化系统1，以在气体分离系统的出口处提供最大总共48立方米含氮气体/小时。图5代表在不同的氮气纯度下，用于在图1-4中示意描述的惰性化系统I中使用的气体分离系统的空气因素的图表描述。因此，注意的是，空气因素随气体分离系统出口处提供的富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量的降低而以指数级增加。具体地，10体积％的残余的氧气含量(氮气纯度90%)的空气因素约为I. 5，这意味着，在气体分离系统的出口处能够提供O. 67立方米体积的富含氮气的气体混合物每立方米初始气体混合物。如从图5可注意到的，该比率随氮气纯度提高而下降。图5另外描述了空气因素趋势，根据该空气因素趋势调节下降时间在不同的氮气纯度下影响提高氮气纯度。一方面，具体地描述了压缩机或压缩机3. 1、3.2、3.3需要运行多久，以将封闭室2的空间气氛中的氧气含量从其初始的17. 4体积％降低至17. O体积％。另一方面，随后还描述了根据图1-4，用惰性化系统1，压缩机或压缩机3. 1,3. 2,3. 3需要运行多久，以将封闭室2的空间气氛中的氧气含量从其初始的13. 4体积％降低至13. O体积％。两种下降倍数的比较(17. 4体积％— 17. O体积％的下降时间控制和13. 4体积％ — 13. O体积％的下降时间控制)显示，设定和保持17. O体积％的惰性化水平，当在气体分离系统设定约93. 3体积％的氮气纯度时，能分别最小化压缩机3. 1，压缩机3. 1,3. 2、3.3的运行时间。然而，为了设定和保持13体积％的氧气含量的惰性化水平，优化时间的纯度则将为约94. I体积％氮气。因此，为了设定封闭室2的空间气氛中预先规定的惰性化水平，压缩机3. I或压缩机3. 1,3. 2,3. 3分别的下降时间或运行时间分别取决于为气体分离系统设定的氮气纯度，或者当借助采用的氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3设定时取决于在气体分离系统出口处提供的富含氮气的气体混合物的残余氧气含量。与氮气纯度相关的各个下降时间的最小值在下文中称为“优化氮气纯度的时间”。图6的描述显示了根据图1-4的惰性化系统I的优化氮气纯度。具体说明的是对于不同的封闭室2的空间气氛的氧气浓度，所对应的用于根据图1-4的惰性化系统I的气体分离系统的优化纯度的时间。从图6中描述的特性曲线可直接看到，设定采用的氮气发生器4. 1、4.2、4.3，使得在气体分离系统的出口处提供的气体混合物中的残余的氧气含量随着封闭室2的空间气氛中的氧气含量的降低而降低。因此在使封闭室2惰性化时，采用的氮气发生器按照图6 中描述的氮气纯度特性曲线操作时，可能在采用的压缩机3. 1,3. 2,3. 3的最短可能的运行时间内以及因此在可能的最低能量费用下，在封闭室2的空间气氛中设定和保持预先规定的惰性化水平。图7提供了初始气体混合物中的氧气含量对气体分离系统空气因素影响的图表描述。据此，在对于气体分离系统的固定氮气纯度下，当初始气体混合物中的氧气含量降低时，空气因素也下降。如上所述，根据例如图I的示意描述，在惰性化系统I中提供回流供应管线9，借助该回流供应管线以调节方式将部分室内环境空气(适当之处已氮气化)进料至混合室6，以致于因此将初始气体混合物的氧气含量从其初始的21体积％ (正常的环境空气的氧气含量)降低。该室内已氮气化空气的再循环可因此进一步降低气体分离系统的空气因素，使得气体分离系统的效率提高，并且设定和保持预先规定的惰性化水平所需的能量可能甚至进一步降低。在图7中描述的特性曲线可优选与由图5和6的图表表示的方法组合，使得为每个初始气体混合物氧气浓度和室2内提供优化的氮气供应。为了计算应用，图8描述了当本发明的方案降低了封闭室的空间气氛中的氧气浓度时，能以在封闭室的空间气氛中设定的氧气含量实现(以％计)的节能。此处描述的情况是，一方面，在室惰性化期间，为氮气发生器的氮气纯度，选择优化时间的氮气纯度，另一方面，再循环以前的氮气化室内空气，从而进一步降低氮气发生器的空气因素和提高其效率。以下将参考在图9中提供的描述来描述本发明的惰性化系统I的第五示例性实施方式。根据第五实施方式的惰性化系统I的设计和功能实质上与以上参考图4描述的第四实施方式相同。基于VPSA技术,并联连接的多个氮气发生器4. 1、4. 2.和4. 3的氮气发生器4. 3在第五实施方式中设计作为真空压力摇摆吸附发生器。如前所述，参考根据图4的第四实施方式，根据第五实施方式的真空压力摇摆吸附发生器4. 3也借助管线系统17. 3与关联的压缩机3. 3连接，该压缩机进而经由管线系统15. 3与混合室6连接。此外将中间阀回路连接至压缩机3. 3和真空压力摇摆吸附发生器4. 3之间的管线系统17. 3内，设计此阀以便可控并且为此目的与控制单元5连接。除了通过压缩机3. 3在混合室6和真空压力摇摆吸附发生器4. 3之间进行的连接以外，在混合室6和发生器4. 3之间提供其它管线系统42。再次将中间阀回路连接至在该额外的管线系统42中，同样设计此阀以便可控并且为此目的与控制单元5连接。设计控制单元5本身以便保持压缩机3. 3和发生器4. 3之间的中间阀40在真空压力摇摆吸附发生器4. 3的吸附操作期间处于敞开的位置以及保持混合室6和发生器4. 3之间的中间阀41在发生器4. 3的该吸附操作期间处于关闭的位置。在具有至少一个入口的真空压力摇摆吸附发生器4. 3的解吸操作期间，相应设计的关联的压缩机3. 3在发生器
4.3的至少一个入口处产生负压；即，与环境压力相比，降低至接近真空的压力。在该解吸阶段期间，随后控制单元5打开混合室6和发生器4. 3之间的中间阀41，优选在解吸阶段计划结束之前几秒，特别优选5秒，使得在解吸阶段结束之前，富含氮气的空气可通过管线系统42直接从混合室6流动至真空压力摇摆吸附发生器4. 3的至少一个入口。为了防止流入堵塞和与压缩机3. 3的相互作用，则可为压缩机3. 3和发生器4. 3之间的中间阀40提供，在该压力均衡化过程中处于关闭的位置。富含氮气的空气从混合室被动流入发生器4. 3
的至少一个入口 ；即，不受关联的压缩机3. 3的诱导，则在解吸阶段结束之前在入口处和在发生器4.3内经历压力提高至不大于在混合室6内的压力，由于绕开压缩机3. 3以及在所述压力均衡化过程中不需要关联的压缩机3. 3的任何能量-密集的操作，该压力升高相对快速地发生。在真空压力摇摆吸附发生器4. 3随后的吸附阶段中，关联的压缩机3. 3可随后在较短的时间内使发生器4. 3达到其操作压力，通过吸附因此进而较早开始提供含氮空气。由于压力均衡化中使用的来自混合室6的空气已氮气化，在发生器4. 3随后的吸附阶段中的氧气水平开始降低。因此真空压力摇摆吸附发生器4. 3不局限于一个入口，一个单一的分子筛床可分别适当地配备含有碳颗粒的容器。也可相反地想到在每个容器的前面提供单独可控制的中间阀41，分别在真空压力摇摆吸附发生器4.3的每个入口的前面；即，在各个入口之前，混合室6和发生器4. 3之间的管线系统42的分支。从而能使真空压力摇摆吸附发生器4. 3交替吸附/解吸操作，使得在其入口 4a. 3处为进料至封闭室2提供富含氮气的空气可能的大多数连续的流动。优选混合室6设计作为比较长的混合管，并且然后朝向压缩机3. 1,3. 2,3. 3的输出管线系统15. I、15. 2、15. 3则从此混合管的末端岔开。然后混合室6的适当尺寸化，特别是这种相对长的混合管，保证了大部分无相互作用的操作，即使当这种类型的被动压力均衡化过程在混合室6和真空压力摇摆吸附发生器4. 3之间使用另外的管线系统42时。换言之，此种配置为长的混合管的混合室6的适当尺寸化降低了压力影响；即，影响氮气发生器4. 1、4. 2的压力至无害的值，即使当使用配备了旁路管线42的真空压力摇摆吸附发生器
4.3 时。然而，与图9中描述的该第五实施方式相反，在缺少多个气体分离系统3. 1,4. I ；3. 2,4. 2 ；3. 3,4. 3或不采用利用不同气体分离技术的氮气发生器4. 1,4. 2,4. 3时，通过相应可控的中间阀41的中介连接，混合室6和真空压力摇摆吸附发生器4. 3之间的这种另外的管线42则也可有益处。即使仅提供一个真空压力摇摆吸附发生器4. 3而产生的益处为，在真空压力摇摆吸附发生器4. 3的解吸阶段结束之前，被动压力均衡化可通过中间阀41调节，假定混合室6的适当尺寸化，允许关联的压缩机3. 3在总计更短的时间内操作，从而提供节能效果。以下将参考在图10中提供的描述来描述本发明的惰性化系统I的第六示例性实施方式。根据第六实施方式的惰性化系统I的设计和功能实质上可与以上参考图9的描述所描述的第五实施方式相比。如在上述第五实施方式中，基于VPSA技术，并联连接的多个氮气发生器4. 1、4. 2和4. 3的氮气发生器4. 3同样在该第六实施方式中配置作为真空压力摇摆吸附发生器。根据第六实施方式的真空压力摇摆吸附发生器4. 3也借助管线系统17. 3与关联的压缩机3. 3连接，进而经由管线系统15. 3与混合室6连接。真空压力摇摆吸附发生器4. 3进一步呈现通过另外的管线系统42与混合室6直接连接的另外的入口。配置作为真空压力摇摆吸附发生器的氮气发生器4. 3另外包括两个独立可操作的吸附床45a和45b，它们通过各个可控制的中间阀44a/44b与氮气发生器4. 3的入口 4a. 3连接，进而通过供应管线7. 3，可供应封闭室2以富含氮气的空气。为在各个分子筛床入口的区域中的每个分子筛床45a/45b，分别提供多个另外的中间阀40a、41a、43a、40b、41b、43b。设计所有这些中间 阀为可控制并且与另外的中间阀44a，44b相应地共同驱动，使得第一分子筛床45a在第一各自时间段内以吸附模式操作，以便供应供应管线7. 3以含氮的空气。在第二阶段期间，第二分子筛床45b随后以这种吸附状态操作，以便同样供应供应管线7. 3以含氮的空气。换言之，借助分子筛床45a，45b的分别交替吸附/解吸操作，按这样设计的真空压力摇摆吸附发生器4. 3能使在供应管线7. 3中输出的提供含氮空气连续流动。在真空压力摇摆吸附发生器4. 3的第一分子筛床45a的吸附操作期间，打开借助管线系统17. 3与压缩机3. 3连接的氮气发生器4. 3的入口之间的中间阀40a，以及调节出口的关联的中间阀44a，使得在氮气发生器4. 3的出口 4a. 3处提供含氮的空气。因此在氮气发生器4. 3的第一分子筛床45a的这种吸附操作期间，为了不使第二分子筛床45b经受来自压缩机3. 3的压缩空气，关闭中间阀40b。在该时间段，第二分子筛床45b以解吸模式操作，打开中间阀43b，以便连接第二分子筛床45b到真空来源V。因此在该操作模式中，关闭中间阀43a和44b。同样关闭的有中间阀41a和41b，这样可建立与另外的管线系统42的连接，以及因此与混合室6的连接。如果配置作为压力摇摆吸附发生器的氮气发生器4. 3现在从此操作模式(B卩，从第一分子筛床45a以吸附模式操作和第二分子筛床45b以解吸模式操作的操作模式)转换至反向操作模式(其中，第一分子筛床45a以解吸模式操作和第二分子筛床45b以吸附模式操作)，则在第二分子筛床45b的解吸模式结束时的时间点之前不久，关闭在出口侧适当排列的中间阀40a、40b和43a、43b以及中间阀44a、44b。同时或紧接着，随后打开中间阀41b，以形成经由另外的管线系统42的混合室6和第二分子筛床45b之间的直接连接。这导致在第二分子筛床45b内主要的压力被动均衡化，从而含氮空气以有利的方式被动从混合室6流动至第二分子筛床45b。在压力均衡化之后，可再次关闭中间阀41b并且打开中间阀40b，使压缩机3. 3与第二分子筛床45b的入口连接，以开始第二分子筛床45b中的吸附阶段。以相应的方式，打开出口侧中间阀44b以在氮气发生器的出口 4a. 3处提供含氮空气。此时，可以解吸模式操作第一分子筛床45a，仅需要打开连接第一分子筛床45a的入口与真空源的中间阀43a。以相似的方式，将使用两个分子筛床操作的该氮气发生器4.3从操作模式转换，其中，第一分子筛床45a为解吸模式而第二分子筛床45b为吸附模式，带有被动压力均衡化的中间步骤，发生结束在第一分子筛床45a中的解吸阶段。本发明不局限于通过附图提供的描述所显示出的实施方式，而是得自此处公开的所有特征的概要。与此结合，特别注意到附图没有提供对本发明不是必要的明显特征的详细描述。例如，附图没有显示用于各个氮气发生器4. 1、4.2、4. 3的含氧气气体的出口。根据图10同样可在第六实施方式中提供相应设计的控制单元5和将其与单个可控元件，例如中间阀适当的连接。附图标记说明I惰性化系统2封闭室
3·1、3·2、3·3压缩机4. 1、4. 2、4. 3氮气发生器4a. l、4a. 2、4a. 3氮气发生器出口5控制单元6混合室7. 1,7. 2,7. 3供应管线8(新鲜空气)供应管线8a新鲜空气供应管线入口9回流管线9a回流管线入口10第二风扇机构11第一风扇机构12混合部分13换热器系统14辅助风扇15. 1,15. 2,15. 3混合室和压缩机之间的管线系统16氧气测量系统17. 1,17. 2,17. 3压缩机和氮气发生器之间的管线系统18过滤器19膜模块20绝热21残余的氧气含量测量系统23回流管线9中的氧气测量系统24供应管线8中的氧气测量系统25外部区域26混合室中的压力传感器27外部区域中的压力传感器28. I、28. 2、28. 3供应管线7. I、7. 2、7. 3中的体积流动传感器29回流管线9中的体积流动传感器
30新鲜空气供应管线8中的体积流动传感器40、40a、40b压缩机和分子筛床入口之间的中间阀41、41a、41b混合室和分子筛床入口之间的中间阀42混合室和氮气发生器之间的管线系统43a,43b真空源和分子筛床入口之间的中间阀44a,44b分子筛床出口和供应管线之间的中间阀 45a、45b分子筛床和真空源V
权利要求
1.一种用于防火和/或灭火的惰性化方法，其中，在封闭室(2)的空间气氛中设定和保持低于正常环境空气的可预先规定的氧气含量，该方法包括以下步骤 一在混合室(6)中提供含有氧气、氮气和其它适当组分的初始气体混合物，优选在配置为混合管的混合室(6)中； 一气体分离系统(3. 1、4. I ；3. 2,4. 2 ；3. 3,4. 3)从提供的该初始气体混合物中分离出至少部分氧气，由此在所述气体分离系统(3. 1,4. I ；3. 2,4. 2 ；3. 3,4. 3)的出口(4a. I ；4a. 2 ；4a. 3)处提供富含氮气的气体混合物；和 一管道输送所述富含氮气的气体混合物至所述封闭室(2)的空间气氛内， 其中，为了提供所述初始气体混合物，使用在回流管线(9)中提供的风扇机构(11)，该回流管线(9)连接所述封闭室(2)到所述混合室(6)，将所述封闭室(2)内包含的部分环境空气从所述封闭室(2)排出，优选以调节方式，并进料至所述混合室(6)，以及将所述封闭室(2)的空气的排出部分与新鲜空气混合，优选以调节方式，借助在与所述混合室(6)连接的新鲜空气供应管线(8)中提供的风扇机构(10)。
2.根据权利要求I所述的惰性化方法， 其中，控制在所述回流管线(9)中提供的所述风扇机构(11)，使得能够设定每单位时间从所述封闭室(2)排出的空气的体积和供应到所述混合室(6)的空间空气的体积，以致主要在所述混合室(6)中的压力与外部环境气氛的压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值。
3.根据权利要求I或2所述的惰性化方法， 其中，控制在所述新鲜空气供应管线(8)中提供的所述风扇机构(10)，使得设定与每单位时间排出的室空气体积混合的新鲜空气的体积，以致主要在所述混合室(6)中的压力与外部环境气氛的压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值。
4.根据权利要求2或3所述的惰性化方法， 其中，压力差的所述上限阈值为I. O毫巴并优选为O. 5毫巴，而且其中，压力差的所述下限阈值为O毫巴。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的惰性化方法， 其中，控制在所述新鲜空气供应管线(8)中提供的所述风扇机构(10)，使得每单位时间从所述封闭室(2)排出的空间空气的体积等于每单位时间供应到所述封闭室(2)的空间气氛的所述富含氮气的气体混合物的体积。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的惰性化方法， 其中，所述富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量作为主要在封闭室(2)的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数而变化。
7.根据权利要求6所述的惰性化方法， 其中，所述富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量随着所述封闭室(2)的空间气氛中的氧气含量的降低而降低。
8.根据权利要求6或7所述的惰性化方法， 其中，根据预先确定的特性曲线设定所述富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量。
9.根据权利要求8所述的惰性化方法，其中，所述特性曲线指定了与所述封闭室(2)的空间气氛中的氧气含量有关的所述富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量的优化时间值，根据该特性曲线，惰性化过程可在最短的时间内，设定与正常的环境空气相比，所述封闭室(2)的空间气氛中的可预先规定的降低的氧气含量。
10.根据权利要求6或7所述的惰性化方法， 其中，直接或间接连续地或以预先规定的次数和/或在预先规定的事件时，测量主要在所述封闭室(2)的空间气氛中各个时刻的氧气含量，和其中，连续地或以预先规定的次数和/或在预先规定的事件时，设定所述富含氮气的气体混合物中的残余的氧气含量至预先规定的值，在该值，所述惰性化方法能在可能最短的时间内，基于各个当前的氧气含量，降低所述封闭室的空间气氛中的氧气含量至预先规定的下降值。
11.根据权利要求1-10中任意一项所述的惰性化方法， 其中，至少分离出了部分氧气的所述初始气体混合物的氧气含量，作为主要在封闭室(2)的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数而变化。
12.根据权利要求1-11中任意一项所述的惰性化方法， 其中，所述气体分离系统(3. 1,4. I ；3. 2,4. 2 ；3. 3,4. 3)包括至少一个氮气发生器(4. 3)，该氮气发生器配置为具有至少一个入口的真空压力摇摆吸附发生器，其中，借助管线系统(17. 3)选择性连接至少一个入口到压缩机(3. 3)的压力侧或真空源(V)的抽吸侧。
13.根据权利要求12所述的惰性化方法， 其中，在所述氮气发生器(4. 3)的解吸阶段期间，配置为真空压力摇摆吸附发生器的所述氮气发生器(4. 3)的至少一个入口连接到真空源(V)的抽吸侧。
14.根据权利要求12或13所述的惰性化方法， 其中，借助管线系统(42)，配置为真空压力摇摆吸附发生器的所述氮气发生器(4. 3)的至少一个入口选择性连接到所述混合室(6)。
15.根据权利要求14所述的惰性化方法， 其中，借助管线系统(42)，配置为真空压力摇摆吸附发生器的所述氮气发生器(4. 3)的至少一个入口连接到所述混合室(6)，以结束所述氮气发生器(4. 3)的解吸阶段。
16.一种设定和/或保持封闭室(2)的空间气氛中相比正常环境空气降低了的可预先规定的氧气含量的惰性化系统(1)，其中，所述惰性化系统包括气体分离系统(3. 1,4. I ；3.2,4. 2 ；3. 3,4. 3)，该气体分离系统从含有氮气和氧气的初始气体混合物中分离出至少部分氧气，由此在所述气体分离系统(3. 1,4. I ;3. 2、4. 2 ;3. 3、4. 3)的出口(4a. I ；4a. 2 ；4a. 3)处提供富含氮气的气体混合物，而且其中所述惰性化系统(I)包括供应管线系统(7 )，用于向所述封闭室(2 )供应所述富含氮气的气体混合物， 其中，还提供了混合室(6)，优选配置为混合管的混合室(6)，以提供有所述初始气体混合物，其中，第一管线系统(9)通到所述混合室(6)中，通过该第一管线系统(9)将所述封闭室(2)中包含的部分空间空气排出并进料至所述混合室(6)，以及其中，第二管线系统(8)通到所述混合室(6)中，通过该第二管线系统(8)将新鲜空气供应到所述混合室(6)。
17.根据权利要求16所述的惰性化系统(1)， 其中，所述惰性化系统(I)还包括在所述第一管线系统(9 )中借助控制单元(5 )可控制的第一风扇机构(11)和在所述第二管线系统(8)中借助控制单元(5)可控制的第二风扇机构(10)。
18.根据权利要求17所述的惰性化系统(1)， 其中，设计所述控制单元(5)以控制所述第一风扇机构(11)，使得借助所述第一风扇机构(11)每单位时间从所述封闭室(2)排出并进料至所述混合室(6)的空气的量能够被设定，使得主要在所述混合室(6)中的压力与外部环境气氛的压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值。
19.根据权利要求17或18所述的惰性化系统(I)， 其中，设计所述控制单元(5)以控制所述第二风扇机构(10)，使得借助所述第二风扇机构(10)每单位时间与排出的空间空气混合的新鲜空气的体积能够被设定，使得主要在所述混合室(6)中的压力与外部环境气氛的压力之间的差值不超过预先规定或可预先规定的上限阈值，也不低于预先规定或可预先规定的下限阈值。
20.根据权利要求16-19中任意一项所述的惰性化系统(1)， 其中，还提供了控制单元(5)，设计该控制单元以控制所述气体分离系统(3. 1、4. I ;3.2,4. 2 ；3. 3,4. 3)，使得所述富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量作为主要在封闭室(2)的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数而变化。
21.根据权利要求16-20中任意一项所述的惰性化系统(I)， 其中，在所述第一管线系统(9)中还包括可通过控制单元(5)驱动的第一风扇机构(11)，和在所述第二管线系统(8)中提供了可通过控制单元(5)驱动的第二风扇机构(10)，其中，设计所述控制单元(5)以控制所述第一和/或第二风扇机构(10，11)，使得每单位时间从所述封闭室(2)排出的空间空气的体积等于每单位时间供应到所述封闭室(2)的空间气氛的所述富含氮气的气体混合物的体积。
22.根据权利要求16-21中任意一项所述的惰性化系统(1)， 其中，还在所述混合室(6 )中集成了或在所述混合室(6 )的上游提供了混合部分(12)，所述第一和第二管线系统(9，8)通到所述混合部分(12)中，优选借助Y-连接器，其中，特别配置所述混合部分(12)的有效流动横截面，使得在所述混合部分(12)中发生湍流流动。
23.根据权利要求22所述的惰性化系统(I)， 其中，所述混合部分(12)的长度为所述混合部分(12)的水力直径的至少5倍。
24.根据权利要求16-23中任意一项所述的惰性化系统(1)， 其中，所述气体分离系统(3. 1,4. I ;3. 2、4. 2 ;3. 3、4. 3)包括至少一个并优选多个氮气发生器(4. 1,4. 2,4. 3)，借助管线系统(17. 1,17. 2,17. 3)，该氮气发生器的每个与连接到所述混合室(6)的各个压缩机(3. 1,3.2,3.3)相关联。
25.根据权利要求24所述的惰性化系统(I)， 其中，借助控制单元(5),优选对每个氮气发生器(3. 1、3. 2、3. 3)设定在所述氮气发生器(3. 1,3. 2,3. 3)的出口(4a. K4a. 2,4a. 3)处提供的所述富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量。
26.根据权利要求24或25所述的惰性化系统(I)， 其中，所述至少一个氮气发生器(4. 3)配置为真空压力摇摆吸附发生器，并且其中，提供了至少一个真空源(V)，将配置为真空压力摇摆吸附发生器的所述氮气发生器(4. 3)的至少一个入口与该真空源连接。
27.根据权利要求24-26中任意一项所述的惰性化系统(1)， 其中，所述至少一个氮气发生器(4. 3)配置为真空压力摇摆吸附发生器，并且其中所述惰性化系统(I)另外包括管线系统(42)，借助该管线系统(42)，将配置为真空压力摇摆吸附发生器的所述氮气发生器(4. 3)的至少一个入口与所述混合室(6)连接。
28.根据权利要求16-27中任意一项所述的惰性化系统(1)， 其中，所述混合室(6)呈现的体积取决于所述惰性化系统(I)中使用的氮气发生器(4. 1,4. 2,4. 3)的数量和/或所述至少一个氮气发生器(4. 1,4. 2,4. 3)的功能所基于的原理。
29.根据权利要求16-28中任意一项所述的惰性化系统(1)， 其中，所述混合室(6)的水力横截面至少足够大，使得在所述混合室(6)中可发生的最大流速平均小于O. lm/so
30.根据权利要求16-29中任意一项所述的惰性化系统(1)， 其中，提供控制单元(5)，设计该控制单元以将所述气体分离系统(3. 1,4. I ;3.2、4.2 ;3.3,4. 3)控制为主要在所述封闭室(2)的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数，使得在所述气体分离系统(3. 1,4. I ；3. 2,4. 2 ；3. 3,4. 3)的出口(4a. I ；4a. 2 ；4a. 3)处提供的所述富含氮气的气体混合物的残余的氧气含量随着所述封闭的室(2)的空间气氛中的氧气含量的降低而自动降低。
31.根据权利要求16-30中任意一项所述的惰性化系统(I)， 其中，提供控制单元(5)，设计该控制单元以将每单位时间从所述封闭室(2)排出并进料至所述混合室(6 )的空间空气的体积和每单位时间与排出的室内空气混合的新鲜空气的体积设定为主要在封闭室(2)的空间气氛中各个时刻的氧气含量的函数，使得通过所述混合室(6)提供的所述初始气体混合物呈现可预先规定的氧气含量，该预先规定的氧气含量取决于主要在封闭室(2)的空间气氛中各个时刻的氧气含量。
32.根据权利要求16-31中任意一项所述的惰性化系统(1)， 其中，还提供控制单元(5)，设计该控制单元以控制所述惰性化系统(I)的可控制的组件，以实现根据权利要求1-15中任意一项所述的惰性化方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于设定和/或保持封闭室(2)中降低的氧气含量的惰性化方法以及惰性化系统(1)，其中，提供将混合室(6)中提供的初始气体混合物分离掉至少部分氧气的气体分离系统(3.1、4.1；3.2、4.2；3.3、4.3)，经这样做，提供了富含氮气的气体混合物。为了优化惰性化系统(1)的操作，本发明提供将部分空气从封闭室(2)中排出并在混合室(6)中与新鲜空气混合。
文档编号A62C99/00GK102933260SQ201180027696
公开日2013年2月13日 申请日期2011年12月12日 优先权日2010年12月10日
发明者A·埃伯莱因, P·U·克斯藤 申请人:艾摩罗那股份公司
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