СОСТАВ ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ДИСПЕРСНОЙ ОГНЕТУШАЩЕЙ СМЕСИ Российский патент 1996 года по МПК A62D1/00 

Изобретение относится к пожаротушению, в частности к составам для генерации дисперсной огнетушащей смеси (ДОС) и может быть использовано в генераторах установок объемного пожаротушения, применяемых для ликвидации пожаров в замкнутых помещениях и объемах.

Известен состав для генерации ДОС, содержащий нитрат калия (окислитель) и фенолформальдегидную смолу резольного типа (горючее) [1] При его горении образуется смесь газообразных продуктов и небольшого количества дисперсных частиц.

Недостатками состава являются его низкая огнетушащая эффективность, обусловленная малым содержанием дисперсной фазы в образующейся огнетушащей смеси, а также наличие в огнетушащей смеси токсичных продуктов сгорания (CO, NH₃ и HCN), образующихся из-за использования в составе фенолформальдегидной смолы резольного типа и соотношения окислителя и горючего, имеющего отрицательный кислородный баланс (КБ).

КБ количественная характеристика аэрозольобразующих огнетушащих составов (АОС) равен разности между количеством кислорода, содержащимся в АОС, и теоретически необходимым для полного окисления, содержащихся в нем горючих элементов.

КБ рассчитывают на 100 г АОС и выражают в процентах.

При стехиометрическом соотношении (соотношение горючего и окислителя соответствует теоретически необходимому для полного окисления) КБ равен нулю, при избытке кислорода КБ положителен, при недостатке отрицателен.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому составу является состав для генерации ДОС, включающий нитрат калия в качестве окислителя, идитол в качестве горючего-связующего и дициандиамид (ДЦДА) в качестве дополнительного горючего, при следующем соотношении компонентов, мас. нитрат калия 55-90; горючее-связующее 10-45; дополнительное горючее 1-42.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому составу является состав, содержащий, мас. нитрат калия 70; идитол 11; ДЦДА 19 [2]
Данный состав используется для тушения пожаров в закрытых помещениях и образует ДОС с высокой огнетушащей эффективностью и необладающую азоноразрушающим эффектом.

Недостатками известного состава являются неудовлетворительные температурные параметры аэрозольной струи огнетушащей смеси, образующейся при его сгорании, в частности большая протяженность высокотемпературной зоны струи, а также высокое содержание токсичных продуктов (CO, NH₃, HCN и др.) в образующейся ДОС, обусловленное применяемыми компонентами и их соотношением при большом отрицательном КБ. Подобная компоновка состава вызвана особенностями горения смеси нитрата калия органическое горючее, связанными со свойствами компонентов (значительная разница между температурами разложения нитрата калия и горючего), что приводит к образованию при горении состава большого количества конденсированного остатка расплава окислителя при содержании горючего, близкого к стехиометрическому, и, как следствие, к значительному падению огнетушащей эффективности.

Задачей изобретения является создание состава, образующего при горении струю ДОС с меньшей протяженностью высокотемпературной зоны и малым содержанием в ней токсичных продуктов при сохранении высокой огнетушащей эффективности.

Это достигается тем, что состав для генерации ДОС, включающий нитрат калия, ДЦДА и идитол, согласно изобретению дополнительно содержит оксид железа (III) при следующем соотношении компонентов, мас. нитрат калия 68,5-73,5; ДЦДА 22,0-24,0; идитол 1,5-2,5; оксид железа (III) 3,0-5,0.

Именно совокупность существенных признаков изобретения, а именно наличие в составе, содержащем нитрат калия, ДЦДА и идитол, оксида железа (III) и предлагаемое соотношение компонентов в нем, близкое к стехиометрическому (КБ близко к нулю) обеспечивает уменьшение высокотемпературной зоны ДОС, образующейся при горении состава; снижение содержания токсичных продуктов в ДОС, сохранение высокой огнетушащей эффективности.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Состав для генерации ДОС, содержащий, мас. нитрат калия 68,5-73,5; ДЦДА 22,0-24,0; идитол 1,5-2,5; оксид железа (III) 3,0-5,0. Для его получения исходные компоненты нитрат калия, ДЦДА, идитол и оксид железа (III) измельчаются до необходимой дисперсности и смешиваются.

Полученный состав прессуется методом глухого прессования в цилиндрический заряд и помещается в генератор установки для объемного пожаротушения. При возникновении пожара заряд воспламеняется и образующаяся при этом ДОС заполняет защищаемый объем и тушит пожар.

Полученный состав для генерации ДОС характеризуется следующими параметрами:
С_т, г/м³ огнетушащая эффективность состава количество ДОС на единицу объема, при котором происходит тушение очага пожара за время τ_т, с;
θ_отн относительное снижение температуры продуктов, θ_отнT_mах/Т₁₀₀ сгорания состава на расстоянии 100 мм от поверхности горения заряда (параметр характеризует протяженность высокотемпературной зоны ДОС), где Т_mах, ^оС максимальная температура продуктов сгорания состава; Т₁₀₀, ^оС текущее значение температуры продуктов сгорания состава на расстоянии 100 мм от поверхности горения заряда;
содержанием токсичных продуктов (СO, NH, HCN, мг/м³) в единице объема в ДОС при С_т=100 г/м³.

Оценка огнетушащей эффективности (С_т, г/м³) проводится по следующей методике. В камере объемом 1 м³ устанавливается противень диаметром 50 мм, в него заливается 50 мл ацетона, а затем он поджигается. Через 15 с с помощью пиропатрона ИУ-3 инициируется горение заряда из исследуемого состава, который находится в корпусе генератора. Заряды изготавливаются в виде бесканальных шашек диаметром 40 мм. Генератор размещается внутри камеры на ее боковой стенке на уровне 0,5 Н (Н высота экспериментальной камеры).

Фиксируется время тушения очага пожара ( τ_т, с), за которое принимается промежуток времени от момента окончания работы генератора до момента тушения модельного очага.

Измерение температур продуктов сгорания состава Т_mах и Т₁₀₀ проводится контактным термоэлектрическим методом с помощью термопар: Т_mах вольфрам-рениевыми термопарами с пределом измерения до 2500^оС; Т₁₀₀ хромель-алюмелевыми термопарами с пределом измерения до 1300^оС.

Диаметр спая термопор составляет 100 мкм.

Анализ содержания в ДОС NH₃ и HCN проводится фотокалориметрическим методом, а СО методом индикаторных трубок.

П р и м е р 1. Исходные компоненты измельчают, а затем перемешивают при следующем соотношении компонентов, мас. нитрат калия 73,5; ДЦДА 22,0; идитол 1,5; оксид железа (III) 3,0. Полученную смесь прессуют методом глухого прессования в цилиндрический заряд, который помещают в генератор установки для пожаротушения, находящейся в камере объемом 1 м³.

При возникновении пожара из-за воспламенения ацетона система обнаружения пожара выдает сигнал на срабатывании пиропатрона ИУ-3, который воспламеняет заряд, образующаяся при его сгорании ДОС поступает в защищаемый объем и тушит очаг пожара.

Характеристики параметров состава и ДОС из данного примера и всех последующих приведены в таблице.

П р и м е р ы 2-4. Составы для генерации ДОС готовят из тех же компонентов, что и в примере 1, изменяя их количественное соотношение.

П р и м е р 5. Состав, содержащий нитрат калия, ДЦДА и идитол, готовят в их количественном соотношении по прототипу, мас. нитрат калия 70; ДЦДА 19; идитол 11.

Предлагаемый состав, как видно из представленных данных, приводит к формированию струи ДОС, характеризующейся уменьшенной протяженностью высокотемпературной зоны, что обеспечивает минимальное термическое воздействие струи, а также низким содержанием токсичных продуктов, при сохранении высокой огнетушащей эффективности. Все это в свою очередь расширяет возможности применения предложенного состава.

Использование: пожаротушение, в частности составы, генерирующие дисперсную огнетушащую смесь. Сущность изобретения: состав, генерирующий дисперсную огнетушащую смесь, состоит из нитрата калия, идитола и дициандиамида. Он дополнительно содержит оксид железа (III). 1 табл.

Состав для генерации дисперсной огнетушащей смеси, включающий нитрат калия, дициандиамид и идитол, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид железа (III) при следующем соотношении компонентов, мас.

Нитрат калия 68,5 73,5
Дициандиамид 22 24
Идитол 1,5 2,5
Оксид железа (III) 3 5