Установка пожаротушения Советский патент 1992 года по МПК A62C35/00 

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано для тушения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, осаждения газообразного хлора, аммиака и других ядовитых газов при разгерметизации сосудов с газом и технологических установок, тушения твердых материалов, для объемного тушения пожаров и осаждения дыма в подвальных и других горящих помещениях, экологически чистым огнетушащим веществом - водяной аэрозолью, а также может быть использовано для размораживания замерзших пожарных гидрантов паром во время пожара и отогрева замерзших насосов пожарных автомобилей и рукавной арматуры.

Известны установки тушения пожаров паром, используемые для пожарной защиты

закрытых технологических аппаратов или объектов с ограниченным воздухообменом, а также для тушения небольших пожаров на открытых площадках (А.Н.Баратов и Е.Н.Иванов Пожаротушение на предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, Издательство Химия, М., 1971 г., стр. 313, рис. 138).

Указанные стационарные установки пожаротушения, содержащие источник пара (паровой котел, магистральный паропровод), распределительные перфорирован- - ные трубопроводы, запорную и пусковую арматуру, обеспечивают огнетушащую концентрацию водяного пара в воздухе защищаемого помещения, составляющую 35% по объему за 3-5 мин работы установки.

к

Однако, использование в установках пара для тушения пожаров снижает их эффективность работы из-за ограниченного диаметра их магистральных и распределительных трубопроводов, а увеличение диаметров трубопроводов ведет к удорожанию установок пожаротушения.

Известно также устройство для тушения пожаров, содержащее емкость с входными и выходными патрубками, находящуюся под давлением огнегаситель- ного вещества, отличительной особенностью которой является то, что емкость имеет установленные внутри нее две концентрически расположенные перфорированные трубы (барботер) и соединенный с внутренней перфорированной трубой дополнительный патрубок для подсоединения к источнику пара.

В указанном устройстве для тушения пожаров используется перегретая вода, нагретая до температуры 120-200°С, за счет чего достигается ее высокий огнетушающий эффект, который носит комплексный характер. При истечении перегретой воды в атмосферу происходит ее резкое вскипание за счет накопленного теплосодержания. Большая часть воды при этом значительно диспергируется с размером капель не более 10 мкм. Незначительное количество образующегося пара, соответствующее накопленному теплосодержанию (примерно 120-180 ккал, для полного испарения требуется не менее 539 ккал) в дисперсной системе конденсируется и истекающий из пожарного ствола парожидкостный поток на расстоянии 200 мм от спрыска имеет температуру 40-50°С, при температуре ооды внутри емкости 120-180°С.

Капли воды размером 10 мкм и сконденсировавшийся пар, попадая в зону высокой температуры пожара, мгновенно вскипают, максимально отбирая тепло у горяа(его вещества и при этом образующийся пар (1700 объемов) заполняет помещение.

Проведенные эксперименты показали, что горящие в помещении бензины успешно тушатся при интенсивности перегретой воды 0.03 л- с/м3 за 30-40 с, кроме того происходит механический срыв пламени о результате воздействия на него сильной струи аодяной аэрозоли, Несколько выше интенсивность подачи водяной аэрозоли при тушении легковоспламеняющихся го- р40чих жидкостей на открытой поверхности. Очень высокая эффективность парожидко- стного потока при дымоосаждевим, а также при тушении полярных жидкостей.

Кроме того, сравнительный анализ расхода пара и перегретой воды при их истече- нии через одинаковые насадки (отверстия)

при одинаковом давлении показывает, что весовой расход перегретой воды в этих условиях более чем в 40 раз превосходит весовой расход пара, что соответственно в 40

раз увеличивает эффективность пожаротушения перегретой водой, нежели паром.

Однако, указанное устройство, содержащее емкость с входными и выходными патрубками, находящуюся под давлением

0 огнегасительного вещества и установленные внутри нее две концентрически распо- ложенные перфорированные трубы и соединенный с внутренней перфорированной трубой дополнительный патрубок для

5 подсоединения к источнику пара,- имеет повышенную опасность при его эксплуатации, что обусловлено тем обстоятельством, что при переменном повышении и снижении давления внутри емкости, ее стенки

0 подвержены постоянным деформациям, в результате чего в металле наступает так называемая усталостная прочность. В стенках емкости и соединительных швах возникают микротрещины, что возможно

5 также и из-за коррозии металла, а затем происходит разрыв, разгерметизация емкости. Перегретая вода внутри емкости переходит в парообразное состояние (вскипает) и вырывается наружу, что приводит к взрыву

0 и разрушению установки. Подобная разгерметизация емкости можег наступить также и при аварийной дорожной ситуации.

Это обстоятельство подтверждается многочисленными литературными источни5 ками об авариях и взрывах, происходивших на первых паролокомобилях, оборудованных простыми котлами (системы И.И.Ползу- нова, 1765 г.) с перегретой водой, по отношению, например, к котлам системы

0 В.Г.Шухова (см. Краткий политехнич. словарь, стр. 866,667, фиг.7, М., 1956 г.).

Кроме того, из-за постоянных теплопо- терь в установке в течение дежурных суток огнетушащее вещество необходимо часто

5 подогревать, а из-за конструктивных недостатков барботера внутри емкости возникает кавитация, что приводит к резкому возрастанию давления в емкости, ведущего к снижению прочности ее стенок, швов и

0 арматуры.

Известна также установка пожаротушения, содержащая емкость высокого давления с входным и выходным патрубками и барботер (для нагрева огнетушащего веще5 ства паром).

Отличительной особенностью установки является то, что ее емкость выполнена в виде соединенных между собой герметичных резервуаров, при этом резервуары соединены с барботером и установлены с

наклоном, а внутри каждого резервуара ко- аксиально размещен тонкостенный гофрированный замкнутый сосуд с перфорацией на его стенках, при этом барботер выполнен в виде замкнутого сосуда с концентрически расположенными внутри него перфорированными трубами. Причем, перфорация каждой из труб с наружной стороны перекрыта вплотную уложенными один к другому витками проволоки.

Такое устройство описано в заявке № 4665511/12 (1989) Установка пожаротушения, авторы этой заявки являются также и авторами данного предлагаемого изобретения.

К недостаткам данной установки следует отнести то, что корпус емкости, выполненный в виде соединенных между собой герметичных резервуаров, имеет повышенный вес, т.е. на единицу полезного объема огнетушащего вещества установки увеличен расход металла, кроме того обвязка герметичных резервуаров соединенными трубопроводами имеет большое количество соединенных сварных точек, что увеличивает трудозатраты на изготовление установки и их последующий контроль на целостность соединительных швов.

Целью данного изобретения является повышение безопасности эксплуатации установки пожаротушения при снижении ее металлоемкости и технологичности изготовления.

Эта цель достигается тем, что в известной установке пожаротушения, содержащей емкость высокого давления с входным и выходным патрубками, выполненной в виде соединенных между собой герметичных резервуаров, резервуары соединены с бар- ботером и установлены с наклоном, а внутри каждого резервуара коаксиально размещен тонкостенный, гофрированный замкнутый сосуд с перфорацией на его стенках. С целью повышения безопасности эксплуатации установки при снижении ее металлоемкости и технологичности изготовления тонкостенный замкнутый сосуд выполнен в виде отдельных, последовательно размещенных вдоль оси герметичных резервуаров - замкнутых цилиндрических тонкостенных гофрированных сосудов, в верхней и нижней частях которых выполнены дросселирующие отверстия, при этом на смежных поверхностях сосудов выполнены фиксаторы их положения, а днища тонкостенных гофрированных сосудов выполнены гофрированными.

С целью технологичности изготовления установки пожаротушения тонкостенные гофрированные сосуды выполнены шарообразными.

На фиг. 1 изображен продольный разрез установки пожаротушения, вариант выпол- 5 нения тонкостенных замкнутых сосудов в виде гофрированных шарообразных сосудов; на фиг.2 - продольный разрез установки пожаротушения, вариант выполнения тонкостенных замкнутых сосудов в виде от0 дельных, последовательно размещенных цилиндрических тонкостенных гофрированных сосудов; на фиг.З - разрез А-А на фиг.1 (поперечный разрез установки); на фиг,4 - разрез В-В на фиг.2 (поперечный разрез

5 установки); на фиг.5 - общий вид мобильной установки пожаротушения, выполненной на базе шасси автомобиля ЗИЛ-131.

Установка пожаротушения содержит соединенные между собой герметичные ре0 зервуары 1. В зависимости от необходимости и обьема содержащегося огнетушащего вещества в установке герметичные резервуары 1 могут быть разбиты на ряд секций. В каждой из секций герметичные резервуары

5 1 соединены между собой по вертикали входными и выходными патрубками 2 и 3, а по горизонтали каждая из секций герметичных резервуаров 1 (в нижней их части) соединены между собой трубопроводом 4, при

0 этом в верхней части каждая из секций соединены между собой трубопроводами 5 через паро-газовоздушный коллектор 6 (фиг.1, 2, 3 и 4). Внутри каждого резервуара 1 (при первом варианте, фиг.2 и 4) вдоль их

5 оси последовательно размещены замкнутые цилиндрические тонкостенные сосуды 7 с гофрами 8 на их боковых поверхностях, вплотную прилегающими гофрами 8 к внутренним стенкам герметичных резервуаров 1.

0 В верхней и нижней частях сосудов 7 выполнены дросселирующие отверстия 9 и 10. На днищах сосудов 7 выполнены гофры 11. Для фиксации сосудов 7 внутри герметичных резервуаров 1 в заданном положении, чтобы

5 дросселирующие отверстия 9 и 10 размещались по вертикальной осевой линии герметичных резервуаров 1. на боковых стенках сосудов 7 выполнены фиксирующие устройства 12, например, в виде полусферических же0 лобков, а внутри герметичных резервуаров 1 по длине стенки выполнены полусферические направляющие 13 с перфорацией 14 на их стенках. Барботеры 15 и 16 для ввода пара и нагрева огнетушащего вещества, например

5 воды, встроены в полости 17 полусферических направляющих 13. На вводах в бэрботеры 15 и 16 установлены запорные вентили 18 и 19с быстроотмыкающимися штуцерами 20 и 21 и вводные патрубки барботеров 15 и 16 соединены между собой патрубком 22.

Для подогрева воды в секциях герметичных резервуаров 1 установки пожаротушения каждая из Секций снабжена герметичным резервуаром 23 и 24 со встроенными в их полости теплозлектрическими нагревателями 25 и 26 (ТЭНами), электроконтакты которых подключаются кабелем к электрошкафу автоматического регулирования температуры воды (не показано). Подогретая вода из полости герметичного резервуара 23 и 24 через перфорации 27 и 28 о стенках герметичных резервуаров 1 поступает в полости 23 и 24.

На коллекторе 6 установлены предохранительный клапан 29, трубопровод 30 с вентилем 31 для сброса воздуха и отбора пара из емкости 1, водомерные стекла 32,

В нижней части корпуса емкости 1 (из полостей герметичных резервуаров 23 и 24) производится отбор перегретой воды, через вентиль 33, на лафетный ствол 34.

При втором варианте (фиг, 1,3) внутри каждого герметичного резервуара 1, вдоль их оси, последовательно размещены тонкостенные гофрированные шарообразные сосуды 35 с гофрами 8 на их поверхности. В верхней и нижней частях шарообразных сосудов 35 выполнены дросселирующие отверстия 9 и 10. Для фиксации шарообразных сосудов 35 внутри герметичных резервуаров 1 в заданном положении на их боковых стенках выполнены фиксирующие устройства 12, выполненные, например, в виде полусферических желобков, а внутри герметичных ре- зервуароо 1, по длине их стенок, выполнены полусферические направляющие 13 с перфорацией 14 на их стенках.

Установка пожаротушения работает следующим образом.

Для подготовки установки к работе ее необходимо заправить обессоленной или дистиллированной водой и затем нагреть воду в герметичных резервуарах 1 до 125- 200°С,

С этой целью необходимо открыть вентиль 31 для сброса воздуха из системы и нагнетать воду через штуцер 20 или 21. Вода через барботер 15 и 16 будет поступать в полости 17 барботажных камер и через перфорированные отверстия 14, выполненные в полусферических направляющих 13, будет поступать в герметичные резервуары 1 м через дросселирующие отверстия 10 будет заполнять замкнутые цилиндрические тонкостенные сосуды 7 или гофрированные ша- рообразные сосуды 35. Воздух из герметичных резервуаров 1, установленных наклонно под углом 5-10°, будет поступать в коллектор 5 и далее через вентиль 31 выходить а атмосферу. При заполнении 3/4

всех резервуаров по высоте (уровень воды определяется по водомерным стеклам 32)

подача воды в установку прекращается. Затем через штуцер 20 или 21 подается пар для

нагрева воды, который через барботеры 15 и 16 будет поступать в полости 17 барботажных камер, где, соприкасаясь с водой, будет конденсироваться и нагревать воду.

При нзгреве воды в системе до 100°С

0 образующийся пар над поверхностью воды в установке пожаротушения вытеснит остатки воздуха из герметичных резервуаров 1 в атмосферу воздуха, после чего вентиль 31 закрывается и нагрев воды паром продол5 жается, например, до 170°С (8 атм). При этом за счет конденсации пара объем системы будет заполнен перегретой водой на 90- 100%, При нагреве воды до оптимальной температуры (170-200°С) подачу пара пре0 кращают и вентили 18 и 19 закрываются, установка готова к работе.

Для подачи перегретой воды к очагу пожара необходимо к штуцерам 20 и 21 подсоединить шланги высокого давления с

5 насадками или пожарными стволами и открыть вентили 18 и 19 или через вентиль 33 подать перегретую воду через лафетный ствол 34.

Для подачи пара в зону отогрева замер0 зшей пожарной арматуры подсоединяется шланг к штуцеру вентиля 31 и вентиль открывается.

Для уменьшения теплопотерь установка пожаротушения покрывается снаружи

5 теплоизолирующим материалом (фиг.5).

Для подогрева воды в установке в дежурные сутки в герметичные резервуары 23 и 24 встроены электронагревательные элементы 25 и 26 (ТЭНы), включение и отключе0 ние которых производится автоматически от установленных внутри емкости датчиков контроля температуры и давления воды, или включение ТЭНов производится вручную и контроль осуществляется по приборам,

5 смонтированным на установке пожаротушения (не указаны). С целью надежной и безопасной эксплуатации установки пожаротушения необходимо предусмот- реть, чтобы общая площадь сечений дроссе0 лирующих отверстий 9 и 10 каждого из тонкостенных сосудов 7 или шарообразных сосудов 35 не превышала их площади сечений входных и выходных патрубков 2, 3 и 5, герметичных резервуаров 1. В том случае,

5 если произойдет разгерметизация корпуса герметичного резервуара 1, например, появится трещина или произойдет разрыв стенки, пар под давлением вырывается наружу. В результате того, что величина площади сечений дросселирующих отверстий-9 и 10

в тонкостенных гофрированных сосудах 7 или в гофрированных шарообразных сосудах 35 имеет ограниченную величину и пропускает ограниченный поток пара в полость герметичного резервуара 1, то за счет раз- ницы их давлений гофры 8 распрямляются (раздуваются) и закрывают образовавшуюся брешь. Поэтому через разрыв стенки герметичного резервуара 1 и прижатый корпус тонкостенного сосуда 7 или 35 пароводяная смесь будет как бы дросселироваться, ограничивая выход пара наружу и предотвращая тем самым взрыв герметичного резервуара 1.

С целью исключения коррозии внутрен- них стенок и швов корпуса емкости 1 и обескислороживания воды внутри коллектора б размещаются куски цинка (не указаны). Цинк, вступая в реакцию с кислородом, поглощает его из воды, что исключает разру- шение корпуса емкости 1.

Как показали исследования, проведенные в Московском институте нефтехимической и газовой промышленности, струя сухого насыщенного водяного пара электризуется, образуя потенциал от 270В до 36 кВ, и.попа- дая в пары углеводородов защищаемого помещения, может их воспламенить в результате разрядов статического электричества (журнал Промышленная энергетика № 1,1970 г., стр. 34-37, Возникновение электростатических зарядов в струе пара и газа).

С целью исключения взрывов смеси паров нефтепродуктов с воздухом в защищаемых помещениях в периоды пуска установки аэрозольного пожаротушения (во время проведения учений на защищаемые помещения, пробные пуски струи перегретой воды) пожарные стволы 22 следует заземлять или пуск перегретой воды в течение 1-2 мин производить при пониженном давлении (при меньшей интенсивности).

Тонкостенный замкнутый сосуд в установке пожаротушения выполнен в виде отдельных, последовательно размещенных вдоль оси герметичных резервуаров, представляющих собой замкнутые цилиндрические тонкостенные гофрированные сосуды,

в верхней и нижней частях которых выполнены дросселирующие отверстия, при этом на смежных поверхностях сосудов выполнены фиксаторы их положения, что повышает безопасность эксплуатации установки и исключает ее взрыв во столько раз, какое имеется количество герметичных резервуаров. Кроме того, в установке повышается удельный объем огнетушащего вещества к весу установки, сокращается количество сварных швов в герметичных сосудах, в результате чего повышается надежность установки и облегчается контроль за целостностью швов в установке.

Выполнение герметичных, резервуаров в виде цилиндрических и шарообразных гофрированных сосудов позволяет механизировать процесс изготовления сосудов на потоке, повышается безопасность и надежность эксплуатации установки при разгерметизации стенок герметичных резервуаров в аварийных ситуациях за счет эластичности работы их гофрированных стенок.

Формула изобретения

1.Установка пожаротушения, содержащая герметичные резервуары, установленные с наклоном и соединенные с барботером, каждый резервуар имеет установленный в нем гофрированный замкнутый сосуд с перфорацией на его стенках, о т- личающаяся тем. что, с целью повышения безопасности эксплуатации установки, она имеет дополнительные гофрированные тонкостенные сосуды, последовательно установленные вдоль оси герметичных резервуаров, в верхней и нижней частях которых выполнены дросселирующие отверстия, причем сосуды имеют фиксаторы их положения на их смежных поверхностях.

2.Установка по п. 1,отличающаяся тем, что гофрированные тонкостенные замкнутые сосуды выполнены цилиндрическими и имеют гофрированные днища.

3.Установка по п.1,отличающаяся тем, что гофрированные тонкостенные замкнутые сосуды выполнены сферическими.

А

29

&-Н 35 8 3 Ю W / 30358 R

//// / / /7/

/ / 2616 28 24 M

Фиг.

29

R

Использование: в противопожарной технике для тушения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, осаждения дыма, облака хлора, аммиака и других ядовитых газов при разгерметизации сосудов с газом и технологических установок, тушения твердых материалов и горящих помещений экологически .чистым огнетуша- щим веществом - водяной аэрозолью. Сущность изобретения: установка аэрозольного пожаротушения перегретой водой выполнена в виде соединенных между собой герметичных резервуаров с бзрботе- ром, находящихся под давлением огнетушащего вещества, внутри которых последовательно встроены герметичные гофрированные сосуды, выполненные в виде цилиндрических или шарообразных тонко- стенных замкнутых сосудов с дросселирующими отверстиями. При этом на смежных поверхностях сосудов выполнены фиксаторы их положения. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

B 8 7Ю 8 7 77

M

13 П

vrn

25 B 2B 8 7 Ю137 lujfy 2k Ю Л Фие.2

33

29

1775120 J

21

Фиг, 5