КОМБИНИРОВАННЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ОБЪЕМНОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК A62D1/08 

Изобретение относится к комбинированным средствам газового тушения и может применяться для объемного тушения пожаров и флегматизации взрывоопасных сред в ограниченном пространстве (помещения и сооружения различного назначения, в которых возможно возникновение пожаров классов A2, B, C и E), а также для локализации пожаров класса A1.

Известны газовые составы, предназначенные для объемного пожаротушения и флегматизации взрывоопасных сред. (А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов "Пожаротушение в химической промышленности". Химия, 1979) обеспечивающие создание в защищаемом объеме среды, не поддерживающей горение. Они обычно используются в стационарных автоматических установках пожаротушения. К достоинствам газовых средств относятся высокая эффективность и быстрота тушения, отсутствие порчи материалов и оборудования, возможность предупреждения образования взрывоопасных сред.

До недавнего времени наиболее эффективными газовыми составами являлись бромсодержащие хладоны (например, хладоны 13В1 и 114В2). В настоящее время они запрещены к применению из-за того, что они обладают повышенным озоноразрущаюшим действием. В качестве альтернативных этим хладонам газовых составов в стандарте США 2001 (Standard NFPA 2001, USA, 1999) и в отечественных нормах "Установки газового пожаротушения автоматические", НПБ 22-96 предложены следующие вещества, приведенные в табл. 1 (в сравнении с хладонами 13В1 и 114В2).

Новые составы обладают низкой токсичностью и отсутствием экологической вредности. Однако по огнетушащей способности они значительно уступают бромхладонам. Как видно из табл. 1, все новые составы в 2-3 раза требуют больших расходов, чем бромхладоны. При этом значительно увеличивается стоимость противопожарной защиты. Это различие обусловлено тем, что в отличие от ингибирующей способности бромхладонов все предложенные в стандарте 2001 и НПБ 22-96 являются инертными разбавителями, не оказывающими тормозящего действия на процесс горения.

Ранее были предложены комбинированные составы (СНиП 2.04.09-84, а.с. СССР N 314530, БИ N 28, 1971), содержащие инертный разбавитель (азот или диоксид углерода), и в качестве ингибитора - бромхладон. Эти составы обеспечивали тушение пожаров при общем расходе около 0,25-0,3 кг/м³ и расходе собственно хладона примерно на порядок меньший, чем при использовании только хладона. Этот эффект объясняется нелинейной зависимостью расхода ингибиторов горения от содержания кислорода в среде, где возник пожар.

Однако наличие в этих комбинированных составах бромсодержащих хладонов исключает возможность их использования из-за их озоноразрушающего действия.

Прототипом заявляемого изобретения является патент США N 5605647 (МПК⁶ A 62 D 1/00, опубл. 25.02.1997). Однако массовая доля йодосодержащих ингибиторов в комбинации с фторосодержащими разбавителями в указанном изобретении может оказаться такой, при которой концентрация этих веществ будет превышать по токсичности значения LOAEL - ощутимой концентрации в соответствии со стандартом NFPA 2001.

Сущность изобретения заключается в том, что в комбинированном огнетушащем составе для объемного пожаротушения, содержащем разбавляющее вещество - фторсодержащий предельный углеводород и ингибирующее горение вещество - йодосодержащий предельный углеводород, в качестве фторсодержащего предельного углеводорода используют углеводород с числом атомов углерода 1-3 и в качестве йодосодержащего углеводорода используют углеводород с числом атомов углерода 1-6 при соотношении компонентов, мас.%:
Фторсодержащие предельные углеводороды - 70-95
Йодосодержащие углеводороды - 5-30
Выбор фторсодержащих углеводородов обусловлен отсутствием у них экологической и токсической вредностей, наличием некоторой огнетушащей способности (табл. 1), хорошей взаимной растворимостью в йодосодержащих углеводородах, а также более высокой плотностью и меньшими значениями критических давления и температуры. Более высокая плотность веществ обеспечивает возможность в меньшем по объему сосуде содержать большие количества этих веществ. Меньшие, чем у азота и диоксида углерода, значения критического давления и температуры дают возможность хранить вещества в жидком состоянии при сравнительно умеренном давлении. Эти особенности позволяют в одинаковых по объему сосудах хранить значительно большее количество огнетушащих составов и при меньшем давлении, чем при использовании азота и диоксида углерода.

С учетом необходимости быстрого испарения состава при его практическом применении, доступности и др. свойств, предусматривается использование в качестве фторсодержащих разбавителей фторированные предельные углеводороды с числом атомов углерода 1-3.

Выбор йодосодержащих углеводородов обусловлен отсутствием у них экологической вредности, наиболее высокой среди галогеноуглеводородов ингибирующей способностью, хорошей растворимостью во фторсодержащих предельных углеводородах и другими удобными эксплуатационными свойствами. Известно (А.Н. Баратов, Е. Н. Иванов "Пожаротушение в химической промышленности", Химия, 1979), что по ингибирующей способности галогеносодержащие углеводороды располагаются в следующей уменьшающейся последовательности:
RJ > RBr > RCl > RF (R - углеводородный радикал).

Отличиями заявляемого состава является то, что в качестве фторсодержащего алкана используют углеводород с числом атомов углерода 1-3 и в качестве йодосодержащего углеводорода используют углеводород с числом атомов углерода 1-6 при соотношении компонентов, маc.%: фторсодержащие предельные углеводороды 70-95 и йодосодержащие углеводороды 5-30.

Массовая доля йодосодержащих ингибиторов в комбинации с фторсодержащими разбавителями принята из расчета, чтобы концентрация йодосодержащих веществ в защищаемой среде не превышала значений LOAEL этих веществ по токсичности. С учетом указанных в табл. 2 значений LOAEL содержание йодосодержащий ингибиторов в комбинированных составах принимается от 5 до 30 мас.%
Допустимое содержание отдельных ингибиторов дано в табл. 2.

На основе изложенных сведений и представлений предлагается следующее соотношение компонентов в комбинированном составе, мас.%:
Фторсодержащие предельные углеводороды - 70 - 95
Йодосодержащие углеводороды - 5 - 30
Огнетушащая концентрация таких комбинированных составов равна 200-220 кг/м³ при расходе йодосодержащих ингибиторов в среднем около 20 г/м³, т.е. примерно на порядок меньше, чем при тушении только йодосодержащими ингибиторами. При этом комбинированный состав обозначен "КОС-2000" и варианты состава "КОС-2000-1", "КОС-2000-2" и т.д.

В качестве примеров заявляемого состава предлагаются следующие компоненты и рецептуры:
1) Состав КОС-2000-1 включает CF₃H и CH₃I с соотношением компонентов (мас.):
90% CF₃H и 10% CH₃I
2) Состав КОС-2000-2 включает C₂ F₃ H и C₂ H₅ I с соотношением компонентов (мас.):
90% C₂F₃H и C₂H₅I
3) Состав КОС-2000-3 включает C₂ F₇ H и C H₃ I с соотношением компонентов (мас.):
90% C₂F₇H и 10% CH₃I
4) Состав КОС-2000-4 включает C₃ F₇ H и C₂ H₅ I с соотношением компонентов (мас.):
80% C₃F₇H и 20% C₂H₅I
5) Состав КОС-2000-5 включает C₃ F₇ H и C₆ H₅ I с соотношением компонентов (мас.):
70% C₂F₃H и 30% C₂H₅I
6) Состав КОС-2000-6 включает C₃ F₇ H и C₂ H₅ I с соотношением компонентов (мас.):
85% C₃F₇H и 15% C₂H₅I
Характеристики компонентов даны в табл. 3.

Перечисленные составы испытывались на огнетушащую способность на установке "Цилиндр", представляющей собой герметичную камеру объемом 50 л, в которой создавалась заданная концентрация импульсного состава. В эту среду вводился очаг пожара и фиксировалось время его тушения. За огнетушащие принимались концентрации составов при времени тушения, равном 10 с. Результаты испытаний ряда составов представлены на прилагаемых графиках зависимостей "время тушения - концентрация состава".

На фиг. 1 представлена зависимость времени тушения (t, s) от огнетушащей концентрации (С, % vol. ) для КОС-2000-1, на фиг. 2 - зависимость времени тушения (t, s) от огнетушащей концентрации (C, % vol.) для КОС-2000-2, на фиг. 3 - зависимость времени тушения (t. s) от огнетушащей концентрации (C, % vol. ) для КОС-2000-3, на фиг. 4 - зависимость времени тушения (t, s) от огнетушащей концентрации (C, % vol.) для КОС-2000-4, на фиг. 5 - зависимость времени тушения (t, s) от огнетушащей концентрации (C. % vol.) для КОС-2000-5.

Значения огнетушащих концентраций ряда исследовавшихся составов с указанными компонентами и их соотношениями, полученные обработкой этих графиков, приведены в табл. 4.

Сравнение этих результатов с данными табл. 1 показывает, что заявляемые составы по огнетушащей способности превышает применяемые хладоны на 20-40%.

При этом содержание ингибирующих горение компонентов в защищаемой среде не превышает опасных для людей концентраций.

Использование: составы для объемного пожаротушения, сочетающие флегматизирующий и ингибирующий эффекты. В качестве флегматизирующих (разбавляющих) компонентов используют фторпроизводные предельные углеводороды с числом атомов углерода 1-3. В качестве ингибирующих - озонобезопасные монойодопроизводные углеводороды с числом атомов углерода 1-6. Соотношение компонентов, обеспечивающее хорошие огнетушащие свойства, а также экологическую и токсическую безопасность, составляет, маc.%: фторуглеводороды - 70-95, йодоуглеводороды - 5-30. Результат: огнетушащая концентрация составов около 0,2 кг/м³, высокая эффективность огнетушения, альтернативные экологически вредным бромхладонам, не разрушают озоновый слой. 4 табл., 5 ил.

Комбинированный огнетушащий состав для объемного пожаротушения, содержащий разбавляющее вещество - фторсодержащий предельный углеводород и ингибирующее горение вещество - йодосодержащий предельный углеводород, отличающийся тем, что в качестве фторсодержащего предельного углеводорода используют углеводород с числом атомов углерода 1 - 3 и в качестве йодосодержащего предельного углеводорода - углеводород с числом атомов углерода 1 - 6 при соотношении компонентов, мас.%:
Фторсодержащие углеводороды - 70 - 95
Йодосодержащие углеводороды - 5 - 30