КОМБИНИРОВАННЫЙ ОГНЕТУШАЩИЙ СОСТАВ Российский патент 2007 года по МПК A61D1/00 

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к составам, предназначенным для тушения пожаров класса А, В, С, D.

Наиболее эффективен предложенный состав для тушения:

- зданий складов, архивов, уникальных изданий, отчетов, рукописей и документации особой ценности, предприятий торговли, выставочных павильонов;

- производственных помещений и помещений складского назначения, помещений связи, транспорта и общественного назначения;

- оборудования окрасочных камер, трансформаторных подстанций, циклонов (бункеров) для сбора горючих отходов и т.п.;

- объектов нефтепродуктообеспечения;

- поездов и локомотивов;

- морских терминалов;

- аэропортов;

- деловых центров и офисов;

- пассажирских и торговых морских судов, танкеров и маломерного флота;

- коттеджей и квартир.

В современной практике пожаротушения широко представлен весь спектр имеющихся огнетушащих веществ.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является огнетушащий состав, содержащий мочевину, сульфат аммония, поверхностно-активное вещество и воду [WO 0228484, публикация 2002 г.].

Ближайший аналог имеет ограниченную область использования и недостаточно эффективен для тушения пожаров.

Несмотря на многообразие существующих отечественных и зарубежных огнетушащих средств, остается актуальным вопрос создания и последующего внедрения принципиально новых огнетушащих веществ, которые способны не только эффективно ликвидировать горение, но и защитить организм человека от воздействия опасных факторов пожара. Поэтому разработка комбинированного огнетушащего состава, механизм прекращения горения которого включает комбинацию нескольких огнетушащих эффектов, например охлаждение, разбавление и изоляция, создаваемых за счет компонентов, содержащихся в рецептуре, является актуальным.

Задачей изобретения является создание эффективного, надежного и недорогого комбинированного огнетушащего средства сложного рецептурного состава, которое сосредоточило бы в себе различные механизмы прекращения горения.

Поставленная задача решается за счет того, что огнетушащий состав содержит мочевину, поверхностно-активное вещество, силикат аммония, хлорид аммония, сульфат аммония, бикарбонат натрия, сульфат натрия и алунит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

мочевина 65-70

силикат аммония 1,2-1,5

хлорид аммония 0,35-0,5

сульфат аммония 0,15-0,2

бикарбонат натрия 0,25-0,4

сульфат натрия 0,5-0,7

алунит 1,0-1,25

Поверхностно-активное вещество 1,5-1,8

Вода остальное до 100%.

Технический результат, полученный от реализации предлагаемого изобретения, заключается в повышении эффективности ликвидации горения, не влияя на качество предметов тушения, а также обеспечении комбинированного огнетушащего действия при сокращении расхода огнетушащего состава.

Предложенный комбинированный огнетушащий состав, который представляет собой однородную прозрачную жидкость желто-коричневого цвета, без осадка и расслоений, способен прекращать горение различных веществ за счет воздействия комбинации трех из четырех известных в практике пожаротушения механизмов прекращения пожаров: охлаждения, разбавления и изоляции зоны горения.

Уникальность предлагаемого состава состоит в том, что он способен под воздействием факела пламени или температурного режима, составляющего около 90-110°С, превращаться в пену низкой кратности и выделять при этом комбинацию инертных разбавителей - двуокись углерода и азот, причем последнего примерно 45-50 литров из 1 литра водного раствора.

При разработке предлагаемого состава был установлен эффект образования пенных пузырьков на поверхности горения. Однако устойчивость получаемой пены была незначительной и не приводила к огнетушащему эффекту - изоляции горючих паров горючего от окислителя воздуха. Для повышения качественных характеристик пены в рецептуру введено поверхностно-активное вещество (ПАВ), которое позволило получать противопожарную пену низкой кратности (К=7-10), устойчивой к синерезису (до 300 с.), растекающейся по поверхности горючего (до 1-1,3 м/мин), термически устойчивой при температуре до 85-90°С.

Рассмотрим более подробно механизмы огнетушащего действия предложенного состава.

Комбинированное огнетушащее действие заложено в рецептуру, состоящую из мочевины (карбамида - СО(NH₂)₂), хлорида аммония, силиката аммония, сульфата натрия, бикарбоната натрия, сульфата аммония, а также поверхностно-активного вещества и алунита.

Огнетушащее действие комбинированного состава может быть представлено комплексом химических реакций, которые протекают в ходе прекращения горения, а именно:

1. Мочевина (карбамид), являющаяся основой комбинированного огнетушащего состава, разведенная в виде водного раствора, под воздействием температуры факела пламени или лучистого теплообмена от него, разлагается на два компонента: углекислый газ (СО₂) и аммиак (NH₃). Так как реакция протекает со значительным поглощением тепла, можно утверждать, с точки зрения тепловой теории потухания, что происходит эффект охлаждения зоны реакции горения.

t=85-110°С

CO(NH₂)₂+Н₂O⇒CO₂↑+2NH₃↑

2. Выделяющийся в ходе химической реакции аммиак - бесцветный газ с характерным запахом (запах «нашатырного спирта») - хорошо горит. Азот (N₂) является инертным разбавителем зоны реакции горения и эффективным огнетушащим веществом.

4NH₃+3O₂=6Н₂O+2N₂↑

3. Соли аммония - хлорид (NH₄Cl) и сульфат (NH₄)₂SO₄, входящие в рецептурный состав, являются веществами термически неустойчивыми. При нагревании они разлагаются, выделяя при этом аммиак.

NH₄Cl⇔NH₃↑+HCl

(NH₄)₂SO₄⇔NH₃↑+Н₂SO₄

4. Кроме указанных выше химических реакций, следует остановиться на том, что в процессе тушения комбинированным составом, в основном, происходит выделение иона аммония NH⁺ ₄. Это происходит при взаимодействии аммиака с водой. Аммиак, переходя в жидкое состояние, а впоследствии испаряясь под воздействием тепла факела пламени, поглощает большое количество теплоты. В этом случае происходит уменьшение температуры в зоне горения и, как следствие, потухание пламени.

NH₃+Н₂О⇔NH⁺ ₃+ОН^-

5. Сульфат натрия, входящий в состав, реагирует с алунитом, чтобы сформировать сульфат алунита, который имеет превосходные особенности к формированию тонкой разделительной пленки на поверхности горючего материала, препятствующей доступу окислителя и повторному воспламенению, характеризуя данный этап как изоляцию зоны горения от окислителя воздуха.

Na₂SO₄+2AlKSO₄+2O₂⇒Al₂(SO₄)₃+Na₂SO₄+KO₂

6. Поверхностно-активное вещество, используемое в составе, в химические реакции не вступает, а является стабилизатором получаемой пены. Углекислый газ и азот наполняют пузырьки пены, которая за счет ПАВ образует пенный слой и покрывает поверхность горения. Молекулы ПАВ образуют пену, способную по своим свойствам прекратить горение на поверхности. Этот эффект является доминирующим в данном способе тушения пожара. В качестве ПАВ для повышения эффективной ликвидации горения был использован пенообразующий состав ПО-3А на основе вторичных алкилсульфатов. Также эффективность пожаротушения была установлена при использовании следующих составов: ПО-1, ПО-3А, ПО-3АИ, ПО-3НП, ТЭАС, ПО-6НП, ПО-6НП-М, "Морпен" и др.

Прекращение процесса горения составом осуществляется за счет изолирования паров горючего от зоны горения с помощью образующейся в результате химической реакции пены низкой кратности с элементами пленки, растекающейся по поверхности горения.

Одновременно с этим выделяются инертные разбавители -углекислый газ (CO₂) и азот (N₂), причем азота выделяется до 50 литров из единицы поданного жидкого раствора, которые активно разбавляют зону паров горючего и доводят до потухания факела пламени. По своему механизму данный состав имеет сходство с так называемыми «газонаполненными пенами», где в качестве наполнителя пузырьков пены используется инертный газ, а в ряде случаев даже химически активные ингибиторы. Но это сходство наблюдается только по конечному результату тушения, так как «газонаполненные пены» получаются механическим путем, а огнетушащие растворы имеет эту особенность в своем рецептурном составе.

Силикат аммония (NH₄SiO₄) служит для образования азота, а также для увеличения срока хранения состава.

Бикарбонат натрия (Na₂SO₄) служит для нейтрализации образующихся в реакции кислот.

Были проведены эксперименты на билетах банка России различного достоинства, которые смочили в предлагаемом составе и поместили в зону горения. При этом деньги не только не потеряли своих потребительских свойств, включая внешний вид и качество, но и приобрели возможность дополнительно противостоять огню, что свидетельствует о положительном побочном эффекте применяемого состава, проявляющемся в дополнительном огнезащитном воздействии.

После смачивания банкнот керосином и последующего их поджига было произведено тушение огня составами из заявляемых интервалов значений входящих в состав компонентов. Визуальное сравнение обгоревших купюр после тушения предлагаемым составом и составом, сходным по составу с прототипом показало, что степень порчи купюр после тушения предлагаемым составом приблизительно на 30% ниже, чем после тушения составом по прототипу.

Основные достоинства предложенного состава:

- комбинированное огнетушащее действие (инертный разбавитель, охлаждение и изоляция поверхности горения);

- образование изолирующей пленки;

- низкие расходы огнетушащего вещества (в 2-5 раз ниже при сравнении с водой и смачивателями);

- состав не влияет на качество предметов.

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к составам, предназначенным для тушения пожаров класса А, В, С, D. Огнетушащий состав содержит мочевину в количестве 65-70 мас.%, силикат аммония 1,2-1,5 мас.%, хлорид аммония 0,35-0,5 мас.%, сульфат аммония 0,15-0,2 мас.%, бикарбонат натрия 0,25-0,4 мас.%, сульфат натрия 0,5-0,7 мас.%, алунит 1,0-1,25 мас.%, поверхностно-активное вещество 1,5-1,8 мас.% и воду до 100%. Сочетание компонентов в определенном соотношении обеспечивает повышение эффективности ликвидации горения, не влияя на качество предметов тушения, а также комбинированное огнетушащее действие при сокращении расхода огнетушащего состава.

Огнетушащий состав, содержащий мочевину, сульфат аммония, поверхностно-активное вещество и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит силикат аммония, хлорид аммония, бикарбонат натрия, сульфат натрия и алунит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

мочевина65-70силикат аммония1,2-1,5хлорид аммония0,35-0,5сульфат аммония0,15-0,2бикарбонат натрия0,25-0,4сульфат натрия0,5-0,7алунит1,0-1,25поверхностно-активное вещество1,5-1,8вода остальноедо 100%