СПОСОБ ТУШЕНИЯ ПОЖАРА В ЗАМКНУТЫХ ПРОСТРАНСТВАХ Российский патент 2009 года по МПК A62C3/00 

Описание патента на изобретение RU2366478C2

Изобретение относится к области противопожарной защиты и может быть использовано в строительстве, добыче и переработке нефти и газа, транспортировке продуктов переработки, энергетике, на надводных и подводных судах морского флота и в других областях при ликвидации пожаров, возникших в замкнутых пространствах (объемах).

Известно, что для возникновения и развития процесса горения, обуславливающего явления пожара, необходимо одновременное сочетание горючего вещества, окислителя и непрерывного теплового потока от очага пожара к горючему материалу. Поэтому для прекращения горения достаточно исключить какой-либо из этих элементов.

Способы прекращения горения (тушения пожаров) вытекают из анализа уравнения скорости реакции окисления горючего вещества:

W=A[г]а[o]bexp(-E/RТ),

где W - скорость реакции окисления горючего;

[г] и [o] - концентрации горючего и окислителя соответственно;

А - предэкспонента; а и b - стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции;

Е - энергия активации реакции; R - газовая постоянная;

Т - температура в зоне реакции.

Как видно из уравнения, подавление горения прежде всего связано с уменьшением скорости реакции, чего добиваются уменьшением величины каждого из сомножителей, входящих в это уравнение:

- снижением содержания горючего компонента;

- уменьшением концентрации окислителя;

- увеличением энергии активации реакции;

- снижением температуры процесса.

В соответствии с этим существуют следующие способы пожаротушения:

- охлаждение очага горения или горящего материала ниже определенных температур;

- изоляция очага горения от воздуха или снижение концентрации кислорода в воздухе путем разбавления негорючими газами;

- торможение (ингибирование) скорости реакции окисления;

- механический срыв пламени сильной струей газа или воды;

- создание условий огнепреграждения, при которых пламя распространяется через узкие каналы, сечение которых ниже тушащего диаметра.

Реализацию перечисленных способов осуществляют применением различных огнетушащих веществ и составов, называемых средствами тушения. В настоящее время в качестве средств тушения используют:

- воду, которая может подаваться в очаг пожара сплошными или распыленными струями;

- пены (воздушно-механическая различной кратности и химическая), представляющие собой коллоидные системы, состоящие из пузырьков воздуха (в случае воздушно-механической пены) или диоксида углерода (в случае химической пены), окруженных пленками воды;

- инертные газовые разбавители (диоксид углерода, азот, аргон, водяной пар, дымовые газы);

- гомогенные ингибиторы - низкокипящие галогеноуглеводороды (хладоны);

- гетерогенные ингибиторы - огнетушащие порошки;

- комбинированные составы.

Применительно к замкнутым пространствам может быть использован любой из перечисленных выше способов и средств тушения или их комбинация.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ объемного тушения с использованием охлажденного аэрозольного огнетушащего состава (АОС), получаемого сжиганием твердотопливной композиции (ТТК) окислителя и восстановителя (горючего), принятый авторами за прототип. В качестве окислителя в ТТК обычно используют неорганические соединения щелочных металлов (преимущественно нитрат (КNО3) и перхлорат (КСlO4) калия), в качестве горючего-восстановителя - органические смолы (например, такие, как эпоксидная, идитол и т.п.). Образующийся в качестве продукта сгорания аэрозоль, состоящий из газовой фазы - преимущественно диоксида углерода - и взвешенной конденсированной фазы в виде тончайшего порошка, аналогичного огнетушащим порошкам на основе хлорида и карбоната калия и отличающегося от обычных порошков значительно большей дисперсностью (размер частиц обычных порошков около 5·10-5 м, а твердых частиц в АОС - около 10-6 м, т.е. различие примерно в 50 раз), охлаждают (так как температура АОС на выходе из зоны реакции ~1500 К) и подают в замкнутый объем. Частицы АОС ингибируют процесс горения вследствие гибели активных центров пламени на их поверхности или взаимодействия активных центров с газообразными продуктами разложения частиц.

Однако данному способу присущ недостаток, связанный с высокой температурой АОС после охлаждения (413-473 К). Этот недостаток обуславливает снижение огнетушащей способности из-за того, что горячий аэрозоль за счет конвекции поднимается в верхнюю часть замкнутого пространства и только по мере охлаждения достигает очагов пожара на его нижней отметке. За это время заметное количество аэрозоля теряется через неплотности в ограждениях, и тушение начинается с задержкой, составляющей до 1-3 мин. Кроме того, возникает необходимость создавать запас хладагента в генераторе АОС.

Задача, стоящая перед предлагаемым изобретением, заключается в уменьшении времени от момента подачи сигнала на тушение и началом тушения (повышении огнетушащей способности), сокращении времени локализации и тушения пожара за счет дополнительного уменьшения температуры и концентрации окислителя в очаге пожара и уменьшении ущерба от пожара, а также в исключении необходимости создания запаса хладагента в генераторе АОС.

Решение задачи предлагается путем контактного охлаждения и насыщения парами жидкого хладагента (например, воды) смеси газообразных исходных реагентов, продуктов реакции и АОС с содержащимися в нем частицами конденсированной твердой фазы перед подачей ее в зону реакции (очаг пожара).

Новым в заявляемом изобретении является контактное охлаждение и насыщение парами жидкого хладагента смеси газообразных исходных реагентов, продуктов реакции и АОС с содержащимися в нем частицами конденсированной твердой фазы перед подачей ее в зону реакции (очаг пожара), которое осуществляют в контактном аппарате путем диспергирования смеси в жидкости за счет разрежения над ее поверхностью с образованием пены (газожидкостной эмульсии), при этом расход смеси на охлаждение изменяют пропорционально температуре в замкнутом пространстве, хладагента - пропорционально температуре жидкой фазы на выходе контактного аппарата, а уровень хладагента в контактном аппарате изменяют в требуемом диапазоне пропорционально расходу газовой фазы.

Кроме того, в состав жидкого хладагента вводят вещества, позволяющие удалять из состава смеси токсичные продукты сгорания с использованием процессов либо растворения, либо химического связывания последних в жидкой фазе. Высокотемпературный аэрозольный огнетушащий состав с содержащимися в нем частицами конденсированной твердой фазы подают под слой жидкого хладагента в контактный аппарат, охлаждают его и смешивают с охлажденной газовой фазой на выходе из контактного аппарата.

Указанные новые признаки не выявлены из существующего уровня развития техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «изобретательский уровень».

Реализация предлагаемого способа может быть осуществлена в соответствии со схемой, представленной на фигуре.

При возникновении возгорания в замкнутом пространстве 1 смесь воздуха и продуктов горения с повышенной температурой под действием разрежения, которое создают побудителем расхода 3, поступает в контактный аппарат 2 в слой хладагента. Туда же под действием избыточного давления из генератора 4 поступает и АОС с температурой ~1500 К. Одновременно через контактный аппарат 2, предварительно заполненный до заданного уровня жидким хладагентом, начинают осуществлять циркуляцию последнего. Контакт высокотемпературного АОС и смеси воздуха и продуктов горения с жидким хладагентом осуществляют в режиме эмульгирования, сопровождающегося образованием большого количества газовых пузырьков (пены). В газовых пузырьках через поверхность раздела фаз «газ-жидкость» осуществляется тепломассообмен между фазами. В результате тепломассообмена газовая фаза охлаждается и насыщается парами хладагента, т.е. изменяется ее состав, а температура хладагента изменяется на величину, определяемую разностью количеств теплоты, отдаваемой газовой фазой путем теплопередачи, и затрачиваемой на испарение хладагента. Содержащаяся в смеси воздуха, продуктов горения и АОС конденсированная твердая фаза также охлаждается, однако, ввиду высокой дисперсности, жидкой фазой не задерживается. Из контактного аппарата охлажденную и насыщенную парами хладагента газовую фазу, содержащую также высокодисперсную конденсированную твердую фазу, побудителем расхода 3 подают в замкнутое пространство. Для сокращения времени локализации и тушения пожара расход смеси через контактный аппарат увеличивают с помощью регулятора 5 в зависимости от температуры в замкнутом пространстве, а расход хладагента через побудитель расхода 6 изменяют регулятором 7 в зависимости от температуры жидкой фазы на выходе контактного аппарата и уровня хладагента в нем.

Подтверждением достижения решения поставленной задачи является следующее:

применение предлагаемого способа позволяет уменьшить время от момента подачи сигнала на тушение и началом тушения (повысить огнетушащую способность), сократить время локализации и тушения пожара (за счет уменьшения температуры и концентрации окислителя в очаге пожара), уменьшить ущерб от пожара, а также исключить необходимость создания запаса хладагента в генераторе АОС.

Указанное выше позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «промышленная применимость».

Библиография

1. А.Н.Баратов, В.А.Пчелинцев. Пожарная безопасность. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006.

2. Пожароопасность веществ и материалов и средства их тушения/ Справочник под ред. А.Н.Баратова и А.Я.Корольченко. - М.: 1990.

3. Системы аэрозольного тушения пожаров. Временные нормы проектирования и эксплуатации. НБП 21-94. - М.: 1994.

Похожие патенты RU2366478C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ТУШЕНИЯ ПОЖАРА В ЗАМКНУТЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ СКЛАДОВ БОЕПРИПАСОВ 2021
  • Барабаш Дмитрий Евгеньевич
  • Шеин Константин Владимирович
RU2779280C1
Аэрозолеобразующий огнетушащий состав 2023
  • Каплун Евгений Сергеевич
  • Приходько Алексей Владимирович
RU2812443C1
АЭРОЗОЛЕОБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ 2012
  • Амосов Александр Петрович
  • Кузнец Елена Анатольевна
  • Рекшинский Владимир Андреевич
  • Самборук Анатолий Романович
  • Вдовин Александр Владимирович
RU2504415C1
Способ комбинированного тушения пожаров горючих и легковоспламеняющихся жидкостей 2015
  • Забегаев Владимир Иванович
RU2615956C1
АЭРОЗОЛЬОБРАЗУЮЩИЙ ОГНЕТУШАЩИЙ СОСТАВ 1996
  • Жегров Е.Ф.
  • Дороничев А.И.
  • Михайлова М.И.
  • Чуй Г.Н.
  • Кенпинская В.Э.
  • Халилова И.Б.
  • Панин В.Г.
RU2091106C1
АЭРОЗОЛЬНЫЙ ОГНЕТУШАЩИЙ СОСТАВ 1996
RU2121857C1
АЭРОЗОЛЕОБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ И ГЕНЕРАТОР ОГНЕТУШАЩЕГО АЭРОЗОЛЯ 2000
  • Амосов А.П.
  • Самборук А.Р.
  • Рекшинский В.А.
  • Макаренко А.Г.
  • Кузнец Е.В.
  • Солдатенков А.В.
  • Фрыгин В.В.
  • Юрасов В.Д.
RU2201774C2
СПОСОБ ПОЖАРОТУШЕНИЯ 1991
  • Сергиенко А.Д.
  • Израйлевич А.И.
  • Егорычев С.М.
  • Орлова О.А.
RU2005516C1
СПОСОБ ПОЖАРОТУШЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2010
  • Агафонов Владимир Васильевич
  • Баратов Анатолий Николаевич
  • Копылов Николай Петрович
  • Копылов Сергей Николаевич
RU2426569C1
СПОСОБ ОБЪЕМНОГО ТУШЕНИЯ ПОЖАРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1997
  • Баратов А.Н.
  • Веретинский П.Г.
  • Дудов Е.И.
  • Минашкин В.М.
  • Селиверстов В.И.
  • Стенковой В.И.
  • Тарадайко В.П.
RU2115450C1

Реферат патента 2009 года СПОСОБ ТУШЕНИЯ ПОЖАРА В ЗАМКНУТЫХ ПРОСТРАНСТВАХ

Изобретение относится к области противопожарной защиты и может быть использовано в строительстве, добыче и переработке нефти и газа, транспортировке продуктов переработки, энергетике, на надводных и подводных судах морского флота и в других областях при ликвидации пожаров, возникших в замкнутых пространствах (объемах). Смесь газообразных исходных реагентов (например, воздух) и продуктов реакции забирают из замкнутого пространства, где произошло возгорание, подвергают контактному охлаждению жидким хладагентом (например, водой), насыщению его парами, смешивают с охлажденным контактным способом аэрозольным огнетушащим составом (АОС) и подают в зону реакции (очаг пожара). Контактное охлаждение смеси и АОС осуществляют в контактном аппарате путем диспергирования в жидкости за счет разрежения над ее поверхностью с образованием пены (газожидкостной эмульсии), при этом расход смеси на охлаждение изменяют пропорционально температуре в замкнутом пространстве, хладагента - пропорционально температуре жидкой фазы на выходе контактного аппарата, а уровень хладагента в контактном аппарате изменяют в требуемом диапазоне пропорционально расходу газовой фазы. В состав жидкого хладагента вводят вещества, позволяющие удалять из состава смеси токсичные продукты сгорания с использованием процессов либо растворения, либо химического связывания последних в жидкой фазе. Применение предлагаемого способа позволяет уменьшить отрезок времени от момента подачи сигнала на тушение и началом тушения (повышении огнетушащей способности), сократить время локализации и тушения пожара и уменьшить ущерб от пожара, а также исключить необходимость создания запаса хладагента в генераторе АОС. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 366 478 C2

1. Способ тушения пожара в замкнутых пространствах путем уменьшения скорости реакции за счет снижения температуры и концентрации окислителя в зоне горения, отличающийся тем, что смесь газообразных исходных реагентов и продуктов реакции горения охлаждают и насыщают парами жидкого хладагента, например, воды, контактным способом в контактном аппарате путем диспергирования смеси в жидкости за счет разрежения над ее поверхностью с образованием пены в виде газожидкостной эмульсии и направляют в замкнутое пространство, а расход смеси на охлаждение изменяют пропорционально температуре в замкнутом пространстве, а хладагента - пропорционально температуре жидкой фазы на выходе контактного аппарата.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в состав жидкого хладагента вводят вещества, позволяющие удалять из состава смеси токсичные продукты сгорания с использованием процессов либо растворения, либо химического связывания последних в жидкой фазе.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что уровень хладагента в контактном аппарате изменяют в требуемом диапазоне пропорционально расходу газовой фазы.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что под слой жидкого хладагента в контактный аппарат подают высокотемпературный аэрозольный огнетушащий состав с содержащимися в нем частицами конденсированной твердой фазы, охлаждают его и смешивают с охлажденной газовой фазой на выходе из контактного аппарата.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2366478C2

US 3692118 А, 19.09.1972
СПОСОБ ОБЪЕМНОГО ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1993
  • Баратов А.Н.
  • Балагин П.Г.
  • Мышак Ю.А.
RU2090227C1
СПОСОБ ОБЪЕМНОГО ТУШЕНИЯ ПОЖАРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1998
  • Селиверстов В.И.
  • Стенковой В.И.
  • Веретинский П.Г.
  • Ляшко Н.И.
  • Земсков М.В.
  • Борисов В.В.
  • Тарадайко В.П.
RU2135236C1
СПОСОБ ОБЪЕМНОГО ТУШЕНИЯ ПОЖАРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1997
  • Баратов А.Н.
  • Веретинский П.Г.
  • Дудов Е.И.
  • Минашкин В.М.
  • Селиверстов В.И.
  • Стенковой В.И.
  • Тарадайко В.П.
RU2115450C1
US 3407880 A, 29.10.1968
JP 9122264 A, 13.05.1997
JP 11076445 A, 23.03.1999.

RU 2 366 478 C2

Авторы

Баскаков Леонид Васильевич

Быков Эдуард Борисович

Дыбок Василий Васильевич

Туркин Игорь Иванович

Даты

2009-09-10Публикация

2007-05-25Подача