RU195368U1

RU195368U1 - Устройство для тушения пожаров на резервуарах с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями

Info

Publication number: RU195368U1
Application number: RU2019135981U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Николаевич Куприн; Денис Сергеевич Куприн; Дмитрий Геннадьевич Колыхалов; Валерий Николаевич Осипков; Валерий Васильевич Кайдалов; Александр Владимирович Чернолихов
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью Нпо "Современные Пожарные Технологии"
Priority date: 2019-11-09
Filing date: 2019-11-09
Publication date: 2020-01-23

Abstract

Устройство для тушения пожаров на резервуаре с легковоспламеняющейся и горючей жидкостью, характеризующееся тем, что содержит по крайней мере одно средство для подачи в зону пожара огнетушащего вещества и по крайней мере одно средство для предварительной обработки стенок и оборудования резервуара при возникновении пожара неорганической быстротвердеющей пеной для теплоизоляции и огнезащиты стенок и оборудования резервуара от температуры и пламени пожара, содержащее герметичный корпус с размещёнными в нём компонентами неорганической быстротвердеющей пены, средство смешивания и последующего вспенивания смеси компонентов неорганической быстротвердеющей пены с получением неорганической быстротвердеющей пены, средства раздельной подачи компонентов неорганической быстротвердеющей пены воздействием давления вытесняющего газа из корпуса в средство смешивания и последующего вспенивания смеси компонентов неорганической быстротвердеющей пены с получением неорганической быстротвердеющей пены и средство подачи неорганической быстротвердеющей пены на стенки и оборудование резервуара. 10 з.п. ф-лы, 12 ил.

Description

Область техники

Полезная модель относится к области пожаротушения, предотвращения развития и ликвидации пожаров на крупных резервуарах с легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ) и горючими жидкостями (ГЖ) и может найти применение в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и других отраслях народного хозяйства для тушения пожаров ЛВЖ и ГЖ на крупных резервуарах объемом от 5.000 до 50.000 м³ и более, для которых обязательно наличие автоматизированных средств пожаротушения.

Уровень техники

В соответствии с установленными требованиями наземные резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов объемом 5.000 м³ и более обязательно оборудуются средствами автоматического пожаротушения. На складах третьей категории при наличии не более двух наземных резервуаров объемом 5.000 м³ допускается тушение этих резервуаров передвижной пожарной техникой при условии оборудования резервуаров стационарно установленными генераторами пены средней кратности (пенокамерами, пенными насадками) и специальными трубопроводами, выведенными за обвалование [Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках. - М. ГУГПС , 1999].

В эксплуатируемых в настоящее время резервуарах для хранения нефтепродуктов без применения плавающей крыши или понтонов на поверхности жидкости происходит интенсивное испарение нефтепродуктов, которое приводит к образованию взрыво- и пожароопасной смеси паров с воздухом в газовом пространстве резервуара.

Даже с применением современных средств электробезопасности и молниезащиты часто не удается избежать возникновения электрических искр и ударов молнии в резервуар, в результате чего происходят взрывы и пожары, которые приносят не только значительные убытки, но и приводят к травмам и гибели людей.

Пожар приводит к следующим видам чрезвычайных ситуаций:

- нагреву нефти и нефтепродукта с последующим взрывом горючего в резервуаре;

- нагреву нефти и нефтепродукта с последующим горением горючего в резервуаре и выбросу нефти на крышу резервуара и в обвалование;

- объемному взрыву паровоздушного облака, вышедшего из резервуара, в атмосфере;

- дрейфу по ветру паровоздушного облака из резервуара в атмосфере с возможным последующим взрывом.

По статистическим данным 80% пожаров с нефтью сопровождались ее вскипанием, а 25% таких пожаров сопровождались выбросами [Теребнев В.В., Подгрушный А.В. Пожарная тактика. Основы тушения пожаров. Екатеринбург: Издательство «Калан», 2010 - 512 с.].

При вскипании резко увеличивается температура в резервуаре. Выбросы нефти из горящего резервуара происходят в тот момент, когда все горючее прогреется, и температура его на разделе фаз нефть-вода достигнет 200°C. При этом продолжительность выбросов нефти из резервуара может составить от 3 секунд до 7 минут [Теребнев В.В., Подгрушный А.В. Пожарная тактика. Основы тушения пожаров. Екатеринбург: Издательство «Калан», 2010 - 512 с.].

Взрывы в резервуарах и выбросы нефти часто приводят к разрушению крыши и верхних стенок резервуара, что, соответственно, приводит к разрушению оборудования, прикрепленного к внутренним стенкам в верхней части резервуара.

В ряде случаев при взрыве в резервуаре происходил отрыв стенок резервуара от дна по нижнему сварному шву с разрывом трубопроводов горизонтальной трубопроводной подводки к резервуару систем пенного пожаротушения и водяного охлаждения.

Анализ пожаров, происшедших на технологических объектах хранения и транспорта нефти и нефтепродуктов, показывает, что эффективность применения стационарных систем автоматической противопожарной защиты при тушении пожаров составляет около 7 %.

Низкая эффективность систем пожаротушения пеной средней кратности и водяного охлаждения резервуаров вызвана в основном разрушением пеногенерирующих устройств и трубопроводов для подачи огнетушащих веществ на тушение и охлаждение.

Тушение пожаров в резервуарах пеной с одновременным водяным охлаждением наружных стенок резервуаров обычно производится следующими основными способами:

- подачей пены средней кратности сверху резервуара на слой горящего нефтепродукта (нефти);

- подачей пены низкой кратности под слой нефти и нефтепродукта,

- подачей воды на наружные стенки резервуара для их охлаждения.

Известные установки тушения пожаров пеной средней кратности сверху резервуара на слой нефтепродукта в большинстве случаев часто не обеспечивают тушение пожаров в начальной стадии из-за повреждения узлов ввода пены и водяного охлаждения от первичного взрыва.

В настоящее время наиболее распространенным средством тушения резервуарных парков легковоспламеняющихся и горючих жидкостей является воздушно-механическая пена, которая обычно получается на сетках в пеногенераторах за счет эжектирования воздуха в струю раствора пенообразователя.

При тушении пожаров воздушно-механической пеной расходуется большое количество воды и пенообразователя. В частности, при тушении резервуаров с горящим бензином необходимо подавать 114 л 6%-го раствора пенообразователя на 1 м² поверхности горючего [Современные пожарные автомобили: проблемы создания, инновационные решения, тенденции развития, Копылов Н.П. // Средства спасения. Противопожарная защита. - 2005. Каталог. - М.: 2005. - с. 66-68].

создания над всей горящей поверхностью слоя пены, изолирующей топливо от воздуха. При частичном заполнении емкости пена падает с большой высоты, проходя через пламя и горячие газы, при этом происходит ее разрушение и снижение эффективности тушения. Кроме того, очень часто в начальный Это связано с необходимостью охлаждения нагревающихся стенок резервуаров и момент возникновения пожара из-за взрыва происходит повреждение пеногенераторов еще до подачи пенообразователя, а затем происходит их нагревание и выход из строя под действием высокой температуры пожара.

Известно, что пожары в резервуарах со светлыми нефтепродуктами обычно начинаются со взрыва паровоздушной смеси в газовом пространстве резервуара и срыва крыши или с горения паровоздушной смеси в газовом пространстве резервуара без срыва крыши, но с нарушением целостности ее в отдельных наиболее слабых местах и частичным обрушением крыши или частичным затоплением понтона.

Сила взрыва оказывает влияние на характер последующего развития пожара. В зависимости от этого наблюдаются различные разрушения конструкций и оборудования резервуара и понтонов на поверхности жидкости.

Светлые нефтепродукты горят (бензин, лигроин, керосин, бензол и т.п.) на свободной поверхности интенсивнее, чем темные нефтепродукты, и высота факела пламени достигает 20-40 м, а при вскипании предварительно очищенной нефти и темных продуктов ее переработки высота пламени достигает 70-80 м. Горящая нефть (при выбросе) может взметаться на высоту до 80 м и распыляться по ветру на расстояние более 150 м.

Пожары в резервуарах с нефтепродуктами тушат, как правило, воздушномеханической пеной, подаваемой в очаг горения стационарными пенокамерами или передвижными пеноподъемниками [Е.Н.Иванов. Противопожарная защита открытых технологических установок. Издание 2-е переработанное и дополненное. М., Химия, 1986, с.195-196] с одновременным водяным охлаждением наружных стенок резервуара в зоне пожара

Однако при аномальном развитии пожара полное тушение пеной загоревшихся легковоспламеняющихся жидкостей в резервуарных парках происходит только спустя несколько часов, а иногда и суток, так как огнетушащая способность пены теряется при подаче ее в зону высоких температур, образующихся вблизи пеносливной камеры [А.Н.Баратов, Е.Н.Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Издание 2-е переработанное. М., Химия, 1979, с.262].

Поэтому в официальных рекомендациях [Тушение пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах: Рекомендации. - М.: ВНИИПО, 1991] предлагается прекращать подачу пены, если горение не ликвидируется в течение 30 мин.

В качестве примера можно указать на пожар на наземном стальном вертикальном резервуаре РВС со стационарной крышей и понтоном на Московском нефтеперерабатывающем заводе, который не удавалось потушить в течение 24 часов при сосредоточении свыше 100 пожарных автомобилей [А.Н.Баратов. Горение-Пожар-Взрыв-Безопасность. М., ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2003, с.332].

Известно [А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Изд. 2-е. М., Химия, 1979, с. 72], что в случае растекания по горящему продукту движение пены замедляется по мере удаления от места слива и может в некоторой точке стать равной нулю. Этот эффект связан с тем, что разрушение пены с повышением температуры ускоряется и может наступить момент, когда скорости поступления пены и ее разрушения станут равными. Таким образом, минимальный расход пены должен обеспечивать превышение скорости движения пены над скоростью ее разрушения в самых отдаленных от мест слива точках.

Известно также, что при тушении пожаров в резервуарах с вязкими и легкозастывающими продуктами (мазут, масла и нефть) возможно также применение распыленной воды для охлаждения поверхностного слоя горящей жидкости до температуры, ниже их температуры вспышки. Необходимым условием тушения распыленной водой является низкая среднеобъемная температура горючего (ниже температуры вспышки). Интенсивность подачи распыленной воды принимается 0,2 л⋅м² с-1 [Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках. - ГУГПС - ВНИИПО - МИПБ,1999, с. 18. Раздел. Применение других веществ и способов пожаротушения, п. 2.3.1.].

Если площадь горючей жидкости достаточно велика и воспламенение паровоздушной смеси произошло не над всей свободной ее поверхностью, то пламя быстро распространяется над зеркалом жидкости со скоростью 5-6 см/сек на нижнем и верхнем концентрационных пределах и 45-50 см/сек для паровоздушных смесей, состав которых близок к стехиометрическому.

Ввиду того что пламя быстро распространяется над зеркалом горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, возможности отмеченного выше способа тушения распыленной струей воды ограничены.

Известные различные способы пожаротушения можно классифицировать не только по виду используемых огнетушащих веществ (составов), но и методу их применения (подачи), окружающей обстановке, назначению и т.д. Пожаротушение подразделяется, прежде всего, на поверхностное, заключающееся в подаче огнетушащих веществ непосредственно на очаг горения, и объемное, заключающееся в создании в районе пожара среды, не поддерживающей горение [Баратов А.Н. Горение-Пожар-Взрыв-Безопасность. - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2004 с. 188].

Установлено [А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Изд. 2-е. М., Химия,. 1979, с. 73], что к достоинствам пены относится тот факт, что в отличие от ряда других огнетушащих составов для поверхностного тушения пеной не требуется одновременное (одномоментное) перекрытие всего зеркала (площади) горения, однако разогревающиеся в зоне пожара до температуры 1000-1200°С стенки и оборудование резервуара являются источниками воспламенения нефтепродуктов, имеющих температуру воспламенения 200-350°С.

Известно также, что причинами, обуславливающими увеличение расхода пены на единицу площади очага пожара с увеличением интенсивности ее подачи, являются механические трудности распределения пены на площади очага пожара и специфические трудности растекания пены по поверхности горючего. При тушении очага пожара большой площади возможности равномерного распределения пены ограничены, поэтому возникает проблема равномерного распределения пены по всей поверхности без ее перерасхода. Вторая причина связана с тем, что пена в спокойном состоянии и при движении имеет различные физические свойства. Изолирующая способность пены, находящейся в движении, уменьшается. В спокойном статическом состоянии пена создает «уплотненный» слой, однако переход к статическому состоянию происходит во времени. Период этого перехода достигает 20 с [А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Изд. 2-е. М., Химия, 1979, с. 77].

Известные различные способы и устройства для защиты резервуаров с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями от взрыва и при пожаре, однако все они недостаточно эффективны и не обеспечивают защиту средств пожаротушения при взрывах и повреждениях верхних частей стенок резервуарах

Известен способ комбинированного тушения пожаров горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, находящихся в хранилищах и резервуарах, а также крупных проливов нефтепродуктов, включающий в себя одновременную подачу в спутном потоке в зону горения огнетушащего порошка в виде огнетушащей порошковой струи и на поверхность горения - струи хладагента, при этом в качестве огнетушащего порошка используют нанопорошок, которым производят ингибирование пожароопасной среды в течение времени, необходимого для подавления пламени, а в качестве хладагента используют пену [RU 2615956 A62C 3/06, B82B 3/00 Опубл.11.04.2017].

Известен способ защиты трубопроводов систем пенного пожаротушения и водяного охлаждения резервуаров нефти или нефтепродуктов от воздействия взрыва газовоздушной смеси, характеризующийся тем, что на горизонтальной трубопроводной подводке системы пенного пожаротушения сверху устанавливают по меньшей мере две гибкие вставки, размещенные на заданном расстоянии друг от друга и от стенки резервуара; на вертикальный участок трубопровода системы пенного пожаротушения сверху в месте подвода к пеногенератору устанавливают по меньшей мере одну гибкую вставку, размещенную на заданном расстоянии от стенки резервуара; на горизонтальной трубопроводной подводке системы подслойного пожаротушения с наружной и внутренней стороны стенки резервуара устанавливают по меньшей мере по две гибкие вставки, размещенные на заданном расстоянии друг от друга и от стенки резервуара; на горизонтальной трубопроводной подводке системы водяного охлаждения устанавливают по меньшей мере две гибкие вставки, размещенные на заданном расстоянии друг от друга и от стенки резервуара; при этом верхний кольцевой трубопровод системы водяного охлаждения закрепляют хомутами на стенке резервуара с возможностью горизонтального перемещения трубопровода в хомуте не менее чем на 150 мм [RU 2659981 A62C3/06 Опубл. 04.07.2018].

Известна комбинированная система тушения пожаров нефти в вертикальных стальных резервуарах большой вместимости и их обвалованиях, где резервуар оснащен клапаном выброса нефти, газопроводом, оборудованным изотермическим модулем с углекислым газом, емкостью с огнетушащим порошковым составом, кольцевым газопроводом с насадками для выпуска газодисперсной смеси, кольцевым внешним пенопроводом с пенными насадками, пенопроводом, соединенным с дозирующим блоком и жестко связанным с трубопроводом разводки, закрепленной на плавающей тарелке, и пенными насадками, при этом пенопроводы и газопроводы имеют отдельные электромагнитные клапаны, позволяющие производить как одновременное тушение с подачей пены снизу резервуара и в обвалование, так и газодисперсной смесью сверху резервуара [RU 147638U1, дата публикации 10.11.2014].

Известно устройство для защиты резервуаров с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями от взрыва и при пожаре, содержащее узел ввода огнетушащего вещества с выходом в резервуар на одном конце и с крышкой на другом и насадок для подачи огнетушащего вещества, при этом устройство дополнительно содержит один или более насадков для подачи огнетушащих веществ, закрепленных горизонтально на одной или двух сторонах узла ввода под углом, выбранным из условия направленности струй огнетушащих веществ по стенке резервуара, оси насадков, закрепленных на противоположных сторонах узла ввода, расположены в параллельных горизонтальных плоскостях, узел ввода выполнен из материала с прочностными характеристиками, превышающими прочностные характеристики верхнего пояса резервуара, а крыша резервуара, крышка узла ввода и ее крепление к узлу выполнены из материала с разрушающими характеристиками ниже разрушающих характеристик стенок узла ввода и верхнего пояса резервуара [RU 2334532 C2, дата публикации 27.09.2008].

Известна система пожаротушения в вертикальных резервуарах для хранения нефтепродуктов в пунктах временного размещения населения, пострадавшего в ЧС, в которой для повышения надежности тушения пожара нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах с любым типом крыши без участия человека на телескопическом подъемнике снаружи резервуара неподвижно установлен пеногенератор и подведен рукав, который соединен с подводящим трубопроводом и резервуарами с пенообразователем и водой. В нижней части телескопический подъемник, установленный на опоре, соединен с поршнем, который находится в цилиндре. На фундаменте установлен ограничитель перемещения телескопического подъемника. В верхней части звеньев телескопического подъемника имеются уплотнители и стопоры. К цилиндру с поршнем и телескопическому подъемнику подведен воздухопровод для подачи воздуха, который соединен с баллонами, заполненными сжатым воздухом. Снаружи РВС ниже уровня промерзания грунта установлены два горизонтальных резервуара соответствующей вместимости, один из которых заполнен водой, а другой пенообразователем. Резервуары герметизированы и соединены между собой воздухопроводом. Причем трубопровод, соединяющий резервуар с пенообразователем с подводящим трубопроводом имеет дозатор. Баллон со сжатым воздухом соединен с воздухопроводом и резервуаром для воды и пенообразователем. Баллон со сжатым воздухом оборудован регулятором давления и краном - пиропатроном. В верхней части РВС установлены датчики давления и температуры, которые соединены с краном-пиропатроном и имеют автономную систему питания (например, батарейки) [RU 141291 A62C3/06 Опубл. 27.05.2014].

Известно устройство для пожаротушения горючей жидкости в резервуаре, используемое в комбинированных автоматических системах пенного пожаротушения нефти и нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах с понтоном, с плавающей крышей или без них, а также в железобетонных резервуарах, и может быть использовано в нефтяной промышленности. Устройство содержит генератор низкократной пены и пенную емкость. Генератор низкократной пены выполнен в виде корпуса с соплом для подачи в корпус раствора пенообразователя и с отверстием для подвода в корпус воздуха. Сопло выполнено многоструйным. В корпусе генератора низкократной пены находится камера смешения, вход которой установлен напротив сопла, а выход соединен с пенной емкостью, имеющей выход для пены в резервуар в виде, по меньшей мере, двух щелеобразных отверстий с возможностью подачи плоской веерообразной струи одним из них на горючую жидкость в резервуаре, а другим-на внутреннюю стенку резервуара. Между выходом для пены из пенной емкости в резервуар и камерой смешения имеется герметизирующая мембрана, разрывная под действием давления пены. Для испытания устройства оно содержит заглушку, выполненную с возможностью установки между разрывной мембраной и генератором низкократной пены, и отверстие с крышкой, расположенное на пенной емкости до заглушки. Обеспечивается повышение эффективности пожаротушения за счет стабильного достижения кратности пены не ниже 8 [RU 2232041 A62C3/06 Опубл. 10.07.2004].

Известна система для автоматического тушения нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах (РВС) с любым типом крыш без участия пожарной команды, устойчивости противопожарного оборудования к взрыву паровоздушной смеси. Эта задача решается с помощью подвижного телескопического подъемника с закрепленным на нем пеногенератором, который соединен с резервуарами, наполненными водой и пенообразователем и соединенными воздуховодом с баллонами со сжатым воздухом. Снаружи РВС ниже уровня промерзания грунта установлены два горизонтальных резервуара соответствующей вместимости, один из которых заполнен водой, а другой пенообразователем. Резервуары герметизированы и соединены между собой воздухопроводом. Причем трубопровод, соединяющий резервуар с пенообразователем с подводящим трубопроводом имеет дозатор. Баллон со сжатым воздухом соединен с воздухопроводом и резервуаром для воды и пенообразователем. Баллон со сжатым воздухом оборудован регулятором давления и краном - пиропатроном. В верхней части РВС установлены датчики давления и температуры, которые соединены с краном-пиропатроном и имеют автономную систему питания (например, батарейки)[RU 2359723 A62C31/12, A62C3/06].

Известна система тушения пожара внутри резервуара, включающая источник огнетушащего вещества, и, по меньшей мере, один насадок, корпус которого имеет входное отверстие и, по меньшей мере, одно сопло, отличающаяся тем, что каждое упомянутое сопло насадка снабжено запорной арматурой, открывающейся при избыточном давлении огнетушащего вещества. Запорная арматура каждого сопла выполнена с уплотнением. Сопло выполнено с возможностью установки разрушаемого элемента, препятствующего открытию запорной арматуры. Корпус каждого насадка соединен с запорной арматурой в каждом сопле гибким элементом [RU 127319 A62C13/76 Опубл. 27.04.2013]

Известна система тушения пожаров на крупных резервуарах с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями (варианты). Сущность первого варианта устройства системы тушения заключается в том, что она включает в себя N≥2 управляемых стволов пеногенераторов, размещенных по периметру резервуара, стволы пеногенераторов расположены под углом минус 2-10 градусов к горизонтальной поверхности горючей жидкости, у основания факела пламени пожара, используется однородная водовоздушная пена кратностью Кп, равной 30±10, дальностью подачи пенной струи L, большей или равной радиусу R резервуара, интенсивностью I подачи пены, равной 0,1-0,15 л/м² с, при этом управляемую пенную струю подают в горизонтальной плоскости с углом поворота оси ствола на ±45 градусов и в вертикальной плоскости с углом поворота оси ствола на ±5-10 градусов. Второй вариант системы отличается от первого тем, что пеногенераторы расположены по периметру резервуара на земле или небольших передвижных платформах, используется однородная водовоздушная пена с одинаковой кратностью Кп, равной 30±10, дальностью подачи пенной струи L, большей или равной радиусу R резервуара, с интенсивностью I подачи пены, равной 0,15-0,5 л/м² с, при этом управляемую с земли пенную струю подают через борт резервуара. Угол наклона ствола пеногенератора относительно земли равен 60-80 градусов [RU 2651784 A62C 3/06 Опубл. 23.04.2018].

Известны способ противопожарной защиты резервуаров для хранения жидких горючих веществ и система для его осуществления, характеризующиеся тем, что что в способе противопожарной защиты резервуаров для хранения жидких горючих веществ, включающем в себя подготовку и подачу под давлением раствора пенообразователя для образования газонаполненной пены и тушение очага пожара с помощью названного огнетушащего вещества, первую часть потока раствора пенообразователя, насыщенного газом, подают вдоль поверхности горения по периметру стенок резервуара, вращают названный поток путем воздействия кориолисовой силы, возникающей на поверхности жидких горючих веществ, и удерживают в периферийной области поля центробежных сил, а вторую часть потока названного огнетушащего вещества подают вдоль поверхности горения от периферийной области в сторону центра емкости в виде веерообразного потока с отклонением угла раскрытия струи в сторону вращения первого потока, при этом оба потока подают на разных уровнях над поверхностью горения, а процесс пенообразования осуществляют непосредственно при контакте всех частей потока пенообразователя с поверхностью горения за счет изменения давления и нагрева огнетушащего средства на поверхности горения [RU 2616848 A62C3/06 Опубл. 18.04.2017].

Известен способ защиты резервуаров с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями от взрыва при пожаре и устройство для их осуществления. Способ заключается в том, что из узла ввода сверху на внутреннюю стенку резервуара подают, по меньшей мере, две горизонтальные струи огнетушащего вещества - пены низкой кратности. Струи подают по стенке резервуара в одну сторону или одновременно по часовой и против часовой стрелки таким образом, чтобы оси струй не пересекались, при этом огнетушащее вещество подают с напором, обеспечивающим образование на стенке резервуара кольца из огнетушащего вещества. В качестве огнетушащего вещества используют пену низкой кратности или воду, а дополнительно к ним используют огнетушащий порошок, инертный газ, водяной пар, причем в резервуар подают один или одновременно несколько видов огнетушащих веществ. [RU 2334532, МПК А62С 3/06).

При этом известно, что создание на стенках резервуара кольца из огнетушащего вещества при подаче его с напором ограничено пропускной способностью водопроводных сетей, а резкое повышение давления в них приводит к выходу из строя последних [Е.Н. Иванов, Противопожарная защита открытых технологических установок, издание 2-е переработанное и дополненное. М., Химия, 1986, с. 225].

Считается, что для охлаждения стенок горящего и соседних с ним резервуаров достаточно создания кольца водяного орошения [Е.Н. Иванов, Противопожарная защита открытых технологических установок, издание 2-е переработанное и дополненное. М., Химия, 1986, с. 200], однако как было показано выше системы водяного орошения часто разрушаются при взрывах в резервуаре а разогревающиеся при пожаре до температуры 1000°С стенки и оборудование резервуаров обуславливают практически мгновенное испарение подаваемой на орошение воды.

Известна система тушения пожаров в резервуаре с нефтью, которая установлена внутри резервуара с нефтью и состоит из вертикально расположенного пенного ствола (сухотруба), проложенного сквозь слой топлива и имеющего вывод в надтопливное пространство, а также ряда необходимых для нормального функционирования (выявления пожара, выработки и подачи пены и т.д.) устройств. Через вывод сухотруба, расположенного на уровне горящей поверхности, подают из стволов пену разной степени кратности, обеспечивая тем самым растекание пены по горящей поверхности [JP 2009284999А, А62С 3/06, 10.12.2009].

Недостатком данного устройства является то, что при частичном заполнении резервуара пена падает вниз с большой высоты, проходя слой пламени и горячих газов, которые препятствуют быстрому попаданию ее на поверхность нефти или нефтепродуктов. Кроме этого при тушении очага пожара большой площади возможности равномерного распределения пены с помощью этого способа довольно ограничены без ее перерасхода.

Известно устройство для тушения пожара в резервуаре, предназначенное для формирования потока раствора пенообразователя. Оно содержит трубопровод подачи пенообразующего раствора с раструбом и характеризуется тем, что трубопровод установлен внутри резервуара вертикально, основание раструба расположено с превышением по высоте над максимальным уровнем жидкости в резервуаре. На стенках трубопровода расположены равномерно по высоте обратные клапаны пропуска пенообразующего раствора в резервуар, а внутри трубопровода подачи пенообразующего раствора соосно с ним установлен с зазором трубопровод меньшего диаметра, срез которого выше максимального уровня жидкости в ловушке [BY 11919 С1, А62С 3/06, 30.06.2009].

Однако данное техническое решение не позволяет при подаче пенообразующего раствора из раструба, установленного внутри резервуара вертикально, распределить образующуюся пену на большой площади очага пожара и не учитывает специфические трудности растекания пены по поверхности горючего, а выходное отверстие раструба не имеет необходимого проходного сечения, которое способно сформировать поток раствора пенообразователя, насыщенного газом, путем излива вдоль поверхности горения.

Известен способ поверхностного тушения пожара в резервуарах с нефтепродуктами [SU 1400621 А62С31/12, А62С1/12 Опубл. 04.06.88] согласно которому для повышения эффективности тушения пожара воздушно-механической пеной повышенной кратности, а также скорости растекания по поверхности нефтепродуктов эжектирующую струю подают в направлении боковой поверхности резервуара, по ее хорде вдоль зеркала нефтепродукта, что позволяет охладить горячую металлическую стенку резервуара, являясь экраном для струи пены повышенной кратности. Тушении пожара осуществляют одновременной подачей смежных струй, способствующих быстрому растеканию пены по поверхности зеркала нефтепродукта, создавая тем самым благоприятные условия для осуществления окончательного тушения путем изоляции паров горючей жидкости от зоны горения.

Известно устройство для тушения пожара в резервуаре с нефтепродуктами, которое содержит средство для перемещения пеногенаратора, выполненное в виде шарнирно-рычажного механизма, включающего шарнирную опору и противовес, и установленное на боковой поверхности резервуара, и трубопровод для подачи огнегасящего вещества к пеногенератору со средством фиксации. При этом трубопровод для подачи огнегасящего вещества выполнен в виде колена из двух шарнирно соединенных между собой участков, верхний из которых расположен под углом к нижнему участку, причем верхний участок трубопровода установлен на шарнирной опоре, а в качестве противовеса используют нижний участок трубопровода. При возникновении пожара к нижнему участку подводящего трубопровода через соединительную готовку присоединяется гибкий рукав для подачи раствора пенообразователя. Заполненный раствором подводящий трубопровод под действием силы тяжести принимает строго вертикальное положение, поворачивая колено. При этом пеногенератор совершает сложное движение вверх и вперед, вводя пеногенератор в зону пожара. По окончании тушения подводящий трубопровод освобождается от раствора пенообразователя и он возвращается в исходное положение вручную или с помощью возвратного механизма, установленного на кронштейне [SU 1606132 А62С 31/00 Опубл. 15.11.90 Бюл. № 42].

Общим недостатком известных способов и устройств для тушения пожаров в резервуарах с нефтепродуктами является неудовлетворительная эффективность процесса тушения пожаров и водяного охлаждения на крупных резервуарах с ЛВЖ и ГЖ, конструктивная сложность устройств, расположенных внутри резервуаров или прикрепленных к верхним частям стенок резервуаров, приходящих в нерабочее состояние при взрывах и разрушениях верхний частей резервуаров при пожарах.

Известен вспененный гель кремнезема, применение вспененного геля кремнезема в качестве огнетушащего средства, при взрывопожаропредотвращении и в качестве изолирующего и наполняющего материала в строительстве и в иных отраслях промышленности. [RU 2590379 C01B33/16, опубл. 10.07.2016].

Вспененный гель кремнезема по RU 2590379 получали воздушно-механическим вспениванием на известных пеногенераторах смеси водного раствора силиката щелочного металла с пенообразующим поверхностно-активным веществом и водного раствора активатора золеобразования кремнезема из силиката щелочного металла в виде водного раствора уксусной кислоты, хлорводородной кислоты или хлорида аммония.

Преимуществом вспененного геля кремнезема по RU 2590379 является практически мгновенная реакция компонентов после их соприкосновения и набор механической прочности вспененного геля по показателю динамической вязкости от 20 мПа⋅с до 100 Па⋅с в диапазоне времени от 2 секунд, но это делает практически невозможным применение практически всех известных пеногенераторов и устройств формирования пены низкой и средней кратности по причине затвердевания вспененного геля кремнезема внутри пеногенераторов и устройств с быстрым прекращением их нормального функционирования.

Существенным недостатком технологии генерирования вспененного геля кремнезема по RU 2590379 являлось то, что его можно было получать на известных пеногенераторах воздушно-механическим вспениванием смеси раствора 10-70%, преимущественно 20-50%, силиката натрия, и 1-15%, преимущественно 6%, пенообразующего поверхностно-активного вещества, с 1 до 6%, преимущественно 1 до 3,5%-ного водного раствора уксусной кислоты, при массовом соотношении раствора силиката натрия с пенообразующим поверхностно-активным веществом и раствора уксусной кислоты от 100:1 до 28:1, преимущественно 35:1.

В результате использования практически разбавленных компонентов получаемый по RU 2590379 вспененный гель кремнезема получался с большим количеством воды, более половины его количества составляла вода. При использовании более концентрированных компонентов происходит формирование твердой пены в трубопроводе подачи смеси компонентов в пеногенератор и в пеногенераторе, что делало невозможным их нормальное функционирование.

Известны разработанные ранее авторами способы и устройства для взрывопожаропредотвращения и тушения пожара быстротвердеющей неорганической пены на основе вспененного геля кремнезема SiO₂, которые могут быть использованы для взрывопожаропредотвращения в начальной стадии возникновения аварийных ситуаций в закрытых помещениях и на открытых площадках и при тушении пожаров горючих материалов. Способ взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения включает приготовление вспененного геля кремнезема в виде быстротвердеющей пены путем смешивания компонента А в виде водного раствора смеси силиката щелочного металла и пенообразующего поверхностно-активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, при соотношении, масс. %: 10-70, преимущественно 20-50 силиката натрия, 1-15, преимущественно 3-6 пенообразующего поверхностно-активного вещества, остальное - вода, с компонентом Б, составляющим 20-60%, преимущественно от 30-50%-ного водного раствора уксусной кислоты. Устройство для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения содержит емкости с размещенными в них компонентами огнетушащего вещества, трубопроводы компонентов огнетушащего вещества, средство смешивания компонентов огнетушащего вещества и средство вспенивания смеси компонентов огнетушащего вещества. Устройство выполнено с возможностью получения в качестве огнетушащего вещества вспененного геля кремнезема в виде быстротвердеющей пены, получаемой путем смешивания и вспенивания смеси компонентов А и Б, при объемном соотношении компонентов А и Б от 15:1 до 6:1, преимущественно 10:1. В результате обеспечивается повышение надежности функционирования средств пожаротушения и взрывопожаропредотвращения и эффективности процессов пожаротушения и взрывопожаропредотвращения [RU 2672945 A62C 13/04, A62C 5/02, C01B 33/14, B01F 3/08 опубл. 21.11.2018].

Недостатком известных, разработанных ранее при участии авторов заявляемого изобретения, способов и устройств типа перемещаемых операторами огнетушителей для взрывопожаропредотвращения и тушения небольших по масштабам пожаров быстротвердеющей неорганической пены на основе вспененного геля кремнезема SiO₂ является невозможность их использования в качестве автоматизированных средств тушения пожаров на крупных резервуарах с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями.

Известен способ тушения пожаров на крупных резервуарах с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями путем подачи из пеногенерирующих стволов N≥2, размещенных по периметру резервуара сверху, на внутренние поверхности резервуара струй огнетушащего вещества, пену подают струями на поверхность горючей жидкости резервуара сканированием в вертикальной и горизонтальной плоскостях программно-управляемыми или осциллирующими пеногенерирующими стволами в отведенном для каждого ствола секторе из расчета покрытия пеной всей поверхности горючей жидкости.

При этом пену подают по программе управления пожаротушением на стенку и от стенки резервуара синхронно со всех пеногенерирующих стволов, постепенно смещаясь к центру резервуара и касательно к огню на предварительно охлажденный пеной участок; программа управления пожаротушением корректируется координатными ИК-датчиками, установленными на пеногенерирующих стволах или квадролете, по данным о координатах участков очагов горения; в качестве огнетушащего вещества используется пена с тонкораспыленной водой; для подачи пены используют пеногенерирующие стволы, формирующие пену с тонкораспыленной водой [RU 2684743 A62C 3/06 Опубл. 12.04.2019]

Недостатками способа по RU 2684743 являются неудовлетворительная эффективность пожаротушения, обусловленная:

- сложностью оборудования в виде программно-управляемых осциллирующих пеногенерирующих стволов со сканированием (т.е. считыванием состояния поверхности пожара) в вертикальной и горизонтальной плоскостях;

- сложностью заявленной синхронизированной работы всех пеногенерирующих стволов, поскольку синхронизация работы связана с источником излучения, не имеющего четких границ поверхности и объема пламени и совместимости со стволами, оснащенными координатными ИК-датчиками, тем более размещенными на квадролете, работа которых зависит от задымленности, погодных условий, скорости и направления ветра и т.д.;

- недопустимостью заявленной подачи пен одновременно с тонкораспыленной водой, поскольку это нарушает принцип существования самой воздушно-механической пены, так как общеизвестно, что распыленная вода интенсивно разрушает пену;

- нецелесообразностью подачи пены с углом распыла более 30° поскольку это резко снижает дальнобойность пенных струй в результате увеличивается лобовое сопротивление струи и интенсификации разрушения пены под воздействием тепловых и конвективных потоков пламени;

- невозможностью синхронизации работы размещенных за обвалованием столов по причине ошибочной работы наведенных на очаг горения в резервуаре инфракрасных датчиков стволов.

Кроме этого способ по RU 2684743 не предназначен и не может быть использован для тепло- и огнезащиты стенок и оборудования резервуара, разогревающихся в зоне пожара до температуры 1100-1200°С. [Е.Н.Иванов. Противопожарная защита открытых технологических установок. Изд. 2-е. М., Химия, 1986, с. 196]

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ защиты резервуаров с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями от взрыва и при пожаре, устройство для его осуществления, согласно которому для защиты стенок резервуара от перегрева и тушения пожара из узла ввода сверху на внутреннюю стенку резервуара подают по меньшей мере две горизонтальные струи огнетушащего вещества - пены низкой кратности, которые подают по стенке резервуара в одну сторону или одновременно по часовой и против часовой стрелки таким образом, чтобы оси струй не пересекались, при этом огнетушащее вещество подают с напором, обеспечивающим образование на стенке резервуара кольца из огнетушащего вещества. В качестве огнетушащего вещества используют пену низкой кратности или воду, а дополнительно к ним используют огнетушащий порошок, инертный газ, водяной пар; причем в резервуар подают один или одновременно несколько видов огнетушащих веществ [RU 2334532, МПК A62C 3/06, опубл. 10.05.2008 (прототип)].

Способ-прототип по RU 2334532 осуществляют с помощью устройства с соответствующими узлом ввода огнетушащего вещества, с выходом в резервуар на одном конце и с крышкой на другом, и одним или более насадков для подачи огнетушащих веществ. Узел ввода выполнен в форме призмы с равнобедренной трапецией в основании, угол наклона боковых граней призмы, на которых закреплены насадки, выбран из условия направления струй по стенке резервуара. Узел ввода выполнен из материала с прочностными характеристиками, превышающими прочностные характеристики верхнего пояса резервуара, а крыша резервуара, крышка узла ввода и ее крепление к узлу выполнены из материала с разрушающими характеристиками ниже разрушающих характеристик стенок узла ввода и верхнего пояса резервуара.

Общими недостатками известных способов и устройств для тушения пожаров в резервуарах для хранения жидких горючих и легковосламеняющихся жидкостей недостаточная защищенность резервуаров и оборудования резервуаров с легковосламеняющимися и горючими жидкостями, недостаточная надежность и низкая эффективность функционирования известных средств предотвращения развития и тушения пожаров

Задача и технический результат

Задачей заявляемого устройства является повышение эффективности тушения пожаров на резервуарах для хранения жидких горючих и легковосламеняющихся жидкостей, далее-«резервуаров».

Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемая полезная модель, состоит в необходимости тепло- и огнезащиты стенок и оборудования резервуаров для сохранения конструктивной прочности и обеспечения практической работоспособности автоматизированных средств и систем пенного пожаротушения воздушномеханической пеной при пожарах в резервуарах.

Это обусловлено тем, что в зоне горения нефтепродуктов развивается температура до 1100-1200°С, причем количество выделяемой энергии во время горения нефтепродуктов такое, что стенки резервуара выше уровня жидкости теряют прочность и начинают деформироваться [Е.Н.Иванов. Противопожарная защита открытых технологических установок. Изд. 2-е. М., Химия, 1986, с.196]. Это, соответственно, приводит к повреждению и разрушению и стенок резервуара и прикрепленного к стенкам оборудования.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в повышении защищенности и надежности функционирования резервуаров и оборудования резервуаров с легковосламеняющимися и горючими жидкостями и в повышении эффективности предотвращения развития и тушения пожаров на резервуарах с легковосламеняющимися и горючими жидкостями путем обеспечения эффективной тепло- и огнезащиты стенок и оборудования резервуара от температуры и огня при пожарах на крупных резервуарах с легковосламеняющимися и горючими жидкостями.

Сущность полезной модели

Поставленная задача решается и требуемый технический результат при использовании полезной модели достигается тем, что устройство для тушения пожаров на резервуаре с легковоспламеняющейся и горючей жидкостью содержит по крайней мере одно средство для подачи в зону пожара огнетушащего вещества и по крайней мере одно средство для предварительной обработки стенок и оборудования резервуара при возникновении пожара неорганической быстротвердеющей пеной для теплоизоляции и огнезащиты стенок и оборудования резервуара от температуры и пламени пожара, содержащее

герметичный корпус с размещенными в нем компонентами неорганической быстротвердеющей пены,

средство смешивания и последующего вспенивания смеси компонентов неорганической быстротвердеющей пены с получением неорганической быстротвердеющей пены

средства раздельной подачи компонентов неорганической быстротвердеющей пены воздействием давления вытесняющего газа из корпуса в средство смешивания и последующего вспенивания смеси компонентов неорганической быстротвердеющей пены с получением неорганической быстротвердеющей пены и

средство подачи неорганической быстротвердеющей пены на стенки и оборудование резервуара.

Средство создания давления вытесняющего газа внутри корпуса в средстве для обработки стенок и оборудования резервуара неорганической быстротвердеющей пеной выполнено в виде твердотопливного газогенератора, например, генератора газа ГГ-10(Б)-02, с возможностью создания внутри корпуса давления вытесняющего газа в виде продуктов сгорания газогенерирующего материала газогенератора 0,6-1,5, преимущественно 0,8-1 МПа.

Средство смешивания и последующего вспенивания компонентов неорганической быстротвердеющей пены в средстве для обработки стенок и оборудования резервуара неорганической быстротвердеющей пеной изготовлено в виде эжекторного смесителя-пеногенератора с возможностью смешивания компонентов и вспенивания смеси компонентов неорганической быстротвердеющей пены эжектируемым смеситель-пеногенератор атмосферным воздухом.

Средство подачи компонентов неорганической быстротвердеющей пены из корпуса в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества в устройстве для обработки стенок и оборудования резервуара неорганической быстротвердеющей пеной выполнено в виде трубопровода одного компонента и расположенного внутри него трубопровода другого компонента неорганической быстротвердеющей пены.

Устройство в вариантах конструктивного исполнения может быть выполнено

с возможностью автоматизированного или управляемого перемещения и осциляции в вертикальной и/или горизонтальной плоскостях, направляемых на стенки и оборудование резервуара струй неорганической быстротвердеющей пены;

с возможностью генерации и подачи на стенки и оборудование резервуара неорганической быстротвердеющей пены в виде вспененного геля кремнезема SiO₂ с получением на поверхности стенок и оборудования резервуара твердого пенокерамического материала на основе вспененного геля кремнезема SiO₂;

с возможностью генерации и подачи неорганической быстротвердеющей пены на внутренние и/или наружные стенки резервуара и на расположенное внутри и/или снаружи оборудование резервуара;

с возможностью генерации и подачи на стенки и оборудование резервуара неорганической быстротвердеющей пены в виде вспененного геля кремнезема SiO₂ с получением на поверхности стенок и оборудования резервуара твердого пенокерамического материала на основе вспененного геля кремнезема SiO₂, обладающего термостабильностью при воздействии температуры 1000°С не менее 60 минут, который,

содержит, мас. %, в необезвоженном состоянии 13-65%, преимущественно 20-50% кремнезема, 1-15 %, преимущественно 6 % пенообразующего поверхностно-активного вещества, вода- остальное;

имеет объемную массу 0,1-0,8 г/см³;

имеет объемную устойчивость не менее 22 часов при изменении объема не более 10 %,

а в обезвоженном состоянии

имеет объемную массу 0,05-0,1 г/см³ и

сохраняет не менее 95 % объемной формы при нагреве до температуры 1000°C в течении не менее 40 минут;

имеет микро- и макропористую структуру с удельной площадью поверхности не менее 20 м²/гр;

имеет пластичную структуру геля с кратностью от 2 до 20;

имеет твердость по показателю вязкости более 100Па·с;

имеет белый или желтовато-белый цвет.

Средство для подачи в зону пожара огнетушащего вещества в устройстве выполнено в виде пеногенератора, лафетного ствола, монитора или водо- пено-распыливающего устройства-насадка изготовленных с возможностью генерации струй огнетушащего вещества в виде воздушно-механической пены низкой и средней кратности или распыленной воды при подаче в них соответственно раствора пенообразователя или воды

или изготовлено с возможностью генерации и подачи в зону пожара пены низкой и средней кратности с кратностью 40+35,

с возможностью генерации и подачи в зону пожара в направлении хорд и в плоскости вписанных углов внутреннего сечения резервуара с возможностью формирования круговых центростремительных потоков огнетушащего вещества на поверхности зеркала жидкости в резервуаре.

При возникновении пожара внутренние и наружные стенки резервуара и расположенное внутри и снаружи оборудование резервуара обрабатывают неорганической быстротвердеющей пеной для теплоизоляции и огнезащиты стенок и оборудования резервуара от температуры и пламени пожара, а в зону пожара подают огнетушащее вещество.

При этом в качестве возможного варианта сначала обрабатывают внутренние и наружные стенки резервуара и расположенное внутри и снаружи оборудование резервуара неорганической быстротвердеющей пеной для теплоизоляции и огнезащиты стенок и оборудования резервуара от температуры и пламени пожара, а затем в зону пожара подают огнетушащее вещество.

Обработку стенок и оборудования резервуара неорганической быстротвердеющей пены и подачу огнетушащего вещества осуществляют посредством автоматизированных устройств включения при превышении установленной температуры или при появлении пламени пожара по сигналам соответствующих датчиков температуры или пламени или по сигналам операторов.

Неорганическую быстротвердеющую пену используют в виде вспененного геля кремнезема SiO₂ с получением на поверхности стенок и оборудования резервуара твердого пенокерамического материала на основе вспененного геля кремнезема SiO₂, обладающего термостабильностью при воздействии температуры 1000°С не менее 60 минут, который

содержит, мас. %, в необезвоженном состоянии 13-65%, преимущественно 20-50% кремнезема, 1-15%, преимущественно 6% пенообразующего поверхностно-активного вещества, вода- остальное;

имеет объемную массу 0,1-0,8 г/см³;

имеет объемную устойчивость не менее 22 часов при изменении объема не более 10%,

а в обезвоженном состоянии

имеет объемную массу 0,05-0,1 г/см³и

сохраняет не менее 95% объемной формы при нагреве до температуры 1000°c в течении не менее 40 минут;

Неорганическую быстротвердеющую пену в виде вспененного геля кремнезема SiO₂ получают путем смешивания компонента А в виде водного раствора смеси силиката щелочного металла и пенообразующего поверхностно-активного вещества с компонентом Б в виде активатора золеобразования кремнезема и вспенивания смеси компонентов А и Б,

при этом в качестве компонента А используют водный раствор смеси силиката щелочного металла, преимущественно силиката натрия, и пенообразующего поверхностно-активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, при соотношении, мас. %, 10-70 %, преимущественно 20-50% силиката щелочного металла, 1-15 %, преимущественно 3-6 % пенообразующего поверхностно-активного вещества, остальное - вода,

а в качестве компонента Б используют 20-60 %, преимущественно от 30-50 %-ный водный раствор преимущественно уксусной кислоты.

Компоненты А и Б используют при объемном соотношении от 15:1 до 6:1, преимущественно 10:1, и смешивают непосредственно перед вспениванием, а вспенивание смеси компонентов А и Б производят сразу после смешивания компонентов А посредством эжекторных смесителей, выполненных с возможностью эжектирования компонента Б в поток компонента А.

Генерацию и подачу неорганической быстротвердеющей пены в виде вспененного геля кремнезема SiO₂ осуществляют посредством эжекторных пеногенераторов с возможностью эжектирования атмосферного воздуха в смесь компонентов А и Б, а смешивание компонентов А и Б и вспенивание смеси компонентов А и Б осуществляют с получением вспененного геля кремнезема с набором его твердости в течение от 1 секунды до 2 минут и изменением его объема в затвердевшем состоянии не более 10 % в течение 24 часов.

Для подачи в зону пожара огнетушащего вещества используют средства пожаротушения в виде пеногенераторов, лафетных стволов, мониторов и водо- пено-распыливающих устройств-насадок, изготовленных с возможностью генерации ими струй огнетушащего вещества в виде воздушно-механической пены низкой и средней кратности или распыленной воды при подаче в них соответственно раствора пенообразователя или воды, а для подачи огнетушащего вещества используют средства пожаротушения с возможностью генерации ими и подачи в зону пожара пены низкой и средней кратности с кратностью 40+35.

Краткое описание чертежей

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где показаны: 1-генераторы воздушномеханической пены (пеногенераторы) с гидромеханической, гидрореактивной системой управления и функционирования; 2-поворотные узлы пеногенераторов; 3-фланцы подключения пеногенераторов к напорному трубопроводу подвода огнетушащего средства (пенообразующего раствора в виде водного раствора пенообразователя); 4-стенки резервуара вертикального стального (РВС); 5-трубопроводы подвода и подачи огнетушащего вещества (ОТВ); 6 - средства крепления трубопровода подвода пенообразующего раствора к стенкам резервуара с возможностью демпфирования при взрыве газовоздушной смеси внутри резервуара и при повреждениях стенок резервуара; 16-модули устройств генерации и подачи неорганической быстротвердеющей пены для теплоизоляции и огнезащиты стенок и оборудования резервуара; 17-зоны обработки быстротвердеющей пеной, 18-зоны тушения пожара обычным огнетушащим веществом (воздушномеханической пеной средней кратности); 19-зоны горения; 20-насадки устройств генерации, вспенивания и подачи неорганической быстротвердеющей пены на стенки и оборудование резервуара; 21-компонент А быстротвердеющей пены; 22-компонент Б быстротвердеющей пены; 23-газогенераторы или источники вытеснения давлением сжатого газа компонентов быстротвердеющей пены из корпусо (модулей) устройств генерации и подачи неорганической быстротвердеющей пены; 24- плавающая крышка (понтон) резервуара; 25-тепловая и лучистая энергия.

На фиг. 1 и 2 показано соответственно сечение и вид сверху схемы пожара в резервуаре и нанесения теплоизоляции и огнезащиты стенок и оборудования резервуара при пожаре, где показаны стенки резервуара 4; трубопроводы 5 подачи огнетушащего вещества (компонентов неорганической быстротвердеющей пены); модули 16 устройств генерации и подачи неорганической быстротвердеющей пены; сформированный на стенках резервуара тепло- и огнезащитный слой 17 неорганической быстротвердеющей пены; зона пожара 19; насадки 20 устройства смешивания и вспенивания компонентов неорганической быстротвердеющей пены и ее подачи на стенки и оборудование резервуара; 24- перевернутая в результате взрыва или вскипания плавающая крышка (понтон) 24 резервуара; потоки лучистой энергии 25.

На фиг. 3 - принципиальная схема тушение пожара в резервуаре с одновременной или предварительной теплоизоляцией и огнезащитой стенок и оборудования резервуара при пожаре, где показаны стенки резервуара 4; трубопроводы 5 подачи огнетушащего вещества (пенообразующих растворов); модули 16 устройств генерации и подачи неорганической быстротвердеющей пены; сформированный на стенках резервуара тепло- и огнезащитный слой 17 неорганической быстротвердеющей пены; 18-зона тушения пожара обычным огнетушащим веществом (воздушно0механической пеной средней кратности); зона пожара 19.

На фиг. 4 показана принципиальная схема конструкции устройства для осуществления теплоизоляции и огнезащиты стенок и оборудования резервуара с легковоспламеняющейся и горючей жидкостью неорганической быстротвердеющей пеной, где показаны: конструкция модулей 16 устройства генерации и подачи неорганической быстротвердеющей пены на стенки и оборудование резервуара, включающих герметичный корпус с отдельно расположенными в нем компонентами А 21 и Б 22 неорганической быстротвердеющей пены; средство 23 создания давления Р (твердотопливный газогенератор или источник сжатого газа) в герметичном модуле для раздельной подачи в трубопроводе 5 компонентов А и Б к насадкам 20 устройств смешивания и вспенивания компонентов неорганической быстротвердеющей пены и ее подачи на стенки и оборудование резервуара для последующего формирования слоя 17 неорганической быстротвердеющей пены на стенках и оборудовании резервуара.

На фиг. 5-12 представлены соответственно чертежи исходного и рабочего положения пеногенераторов с гидромеханической, гидрореактивной системой управления и функционирования, которые могут быть использованы при реализации способа теплоизоляции и огнезащиты стенок и оборудования и т тушении пожара в резервуаре с легковоспламеняющейся и горючей жидкостью, и которые могут до начала пожара находиться за стенками резервуара, а после подачи в них под давлением огнетушащего вещества (пенообразующего раствора, компонентов неорганической быстротвердеющей пены) могут под воздействием реактивных сил струй пены поворачиваться в сторону в горизонтальной плоскости и подавать струи пены внутрь резервуара на стенки и оборудование резервуара и на поверхность горящей жидкости в резервуаре, то есть автоматически под действием давления пенообразующего вещества поворачиваться из нерабочего положения в рабочее и обратно.

На фиг. 5-12 показаны также направления струй огнетушащего вещества в исходных положениях, в начальных периодах функционирования и в рабочих положениях функционирования.

Осуществление полезной модели

Теплоизоляция и огнезащита стенок и оборудования резервуара с легковоспламеняющейся и горючей жидкостью, далее - «резервуара», при пожаре заключается в том, что при возникновении пожара в резервуаре по сигналам соответствующих датчиков или по сигналу оператора приводятся в действие модули генерации и подачи быстротвердеющей пены 16 на стенки и оборудование резервуара, которые установлены за пределами стенок резервуара, но насадки (стволы), в которых смешиваются компоненты неорганической быстротвердеющей пены и вспенивается смесь компонентов неорганической быстротвердеющей пены, ориентированы и направлены на защищаемую поверхность стенок и оборудование резервуара.

В результате срабатывания модулей генерации и подачи быстротвердеющей пены 16 на поверхности стенок и оборудования резервуара формируется слой неорганической быстротвердеющей пены, эффективно препятствующий нагреву стенок от температуры и языков пламени пожара, предотвращая воспламенение жидкости в резервуаре от нагретых стен и оборудования резервуара и разрушение стен и оборудования под действие температуры и пламени пожара (фиг. 1-3).

После автоматизированной температурной и огневой защиты стен и оборудования резервуара может осуществляться автоматизированная подача воздушномеханической пены в зону пожара, внутрь резервуара, обеспечивая быстрое тушение пожара в резервуаре.

На фиг. 3 показаны зоны обработки быстротвердеющей пеной 17 и воздушномеханической пеной 18 в зоне горения 19.

На фиг. 3 прямыми стрелками показаны также направления подачи неорганической быстротвердеющей пены, а круговыми стрелками показано движение воздушномеханической пены по поверхности горящей жидкости в резервуаре с обеспечением быстрого покрытия слоем воздушно механической пены поверхности горящей жидкости между теплоизолированными стенками и оборудованием резервуара, обеспечивая тем самым эффективное и быстрое тушение пожара в резервуаре.

Применяемые совместно с предлагаемыми средствами теплоизоляции и огнезащиты стенок и оборудования резервуара средства пожаротушения воздушномеханической пеной могут быть выполнены также автоматизированными в виде пеногенераторов, лафетных стволов, мониторов или водо- пено-распыливающих устройств-насадок, далее-пеногенераторов, с гидромеханической системой управления (фиг. 5-12).

Пеногенераторы 1 могут устанавливатться на поворотных механизмах 2, которые могут крепиться при помощи фланцев 3 на трубопроводах подачи огнетушащего вещества 5.

Трубопроводы подачи огнетушащего вещества 5 могут располагаться в нижней или в верхней зоне за периметром стенки резервуара 4 и могут крепиться к стенке резервуара через демпфирующие устройства, которые могут быть выполнены в виде упругих прокладок, пружин или иных амортизаторов.

В исходном положении пеногенераторы 1 с гидромеханической системой управления находятся за пределами стенки резервуара 4, снаружи резервуара за его периметром.

В случае возникновения пожара через трубопровод 5 осуществляется подача огнетушащего вещества в пеногенераторы 1, которые под реактивным действием струи огнетушащего вещества поворачиваются в горизонтальной плоскости вокруг поворотного механизма 2 в зону возникновения пожара, фиксируются или гидроосцилируют и осуществляет выброс огнетушащего вещества в виде пены средней кратности внутрь резервуара, на поверхность легковоспламеняющейся или горючей жидкости внутри резервуара.

В качестве генераторов воздушномеханической пены могут быть использованы, в частности, установки комбинированного тушения пожара УКТП «Пурга» производства заявителя-ООО НПО «СОПОТ» (www.sopot.ru), которые могут монтироваться по периметру внешних стенок резервуара так, чтобы обеспечить возможность покрытия генерируемыми струями воздушномеханической пены всю поверхность горения в резервуаре, а также внутренние и наружные стенки резервуара, наружные стенки и крыши соседних резервуаров

Каждый пеногенератор может содержать форсунки, насадки, корпус и пакет сеток, обеспечивающих получение струй воздушномеханической пены, преимущественно низкой и средней кратности 40+35.

При подаче в пеногенераторы в качестве огнетушащего вещества водного раствора пенообразователя в устройство под рабочим давлением, происходит формирование струй воздушно-механической пены и подача их на защищаемую площадь.

За счет действия тангенциально направленных реактивных сил струй пены пеногенераторы могут поворачиваются из исходного в рабочее положение в узлах поворота.

Струи пены попадают на защищаемые поверхности и одновременно посредством гидрорективных сил импульсно вращают пеногенераторы, при этом путем управляемого создания импульсов давления раствора пенообразователя или посредством дополнительной установки в устройство гидроосциляторов пеногенераторы устройства могут осуществлять импульсные и колебательные движения и в горизонтальной, и в вертикальной плоскостях с веерным формированием струй пены, что существенно повышает эффективность автоматического взрывопожаропредотвращения и пожаротушения.

В результате сложного перемещения струй средства пожаротушения (струй водовоздушной или воздушно-механической пены), формируются широкие направленные потоки пены, быстро и равномерно распределяющие средства пожаротушения на защищаемых поверхностях.

Для более равномерного распределения средства пожаротушения (по площади защищаемой поверхности часть пеногенераторов может быть расположена на отводах горизонтально, а часть пеногенераторов может быть расположена на отводах наклонно к горизонтальной плоскости.

Предлагаемое устройство со средствами теплоизоляции и огнезащиты стенок и оборудования резервуара с легковоспламеняющейся и горючей жидкостью при пожаре необранической быстротвердеющей пеной и используемыых совместно с ними средствами подачи огнетушащего вещества в виде пеногенераторов (генераторы воздушномеханической пены) могут быть выполнен автоматизированным и функционировать без участия персонала в автоматическом режиме по командам соответствующих датчиков.

При создании в пеногенераторах давления воды или водного раствора пенообразователя более 0,2 - 0,3 МПа, в пеногенераторах начинается процесс формирования струй распыленной воды или воздушно-механической пены с одновременными реактивными поворотами пеногенераторов.

На рабочие параметры пеногенераторы могут выходить при достижении давления 0,6-0,8 МПа.

Исследования авторов и натурные огневые испытания показанных на чертежах вариантов конструктивного исполнения предлагаемого устройства показали уверенное решение поставленной задачи и достижение технического результата, а именно эффективную теплоизоляцию и огнезащиту стенок и оборудования резервуара с легковоспламеняющейся и горючей жидкостью при пожаре.

Химический процесс получения неорганической быстротвердеющей пены, преимущественно в виде вспененного геля кремнезема и пенокерамического материала на основе обезвоженного вспененного кремнезема включает стадию формирования золя кремнезема и стадию вспенивания золя кремнезема с образованием вспененного геля кремнезема и высвобождением воды, а также стадию обезвоживания вспененного геля кремнезема с получением твердого пенокерамического материала на основе вспененного кремнезема.

Формирование золя кремнезема происходит в результате смешения и взаимной гомогенизации смеси водного раствора силиката щелочного металла, преимущественно силиката натрия, и пенообразующего поверхностно-активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, (компонент А), и активатора золеобразования кремнезема (компонент Б).

Переход силиката щелочного металла, далее в преимущественном варианте - силиката натрия, в кремнезем обусловлен химической реакцией гидролиза силиката натрия в водной среде в присутствии активатора золеобразования с образованием кремниевой кислоты

и последующей конденсации кремниевой кислоты, способствующей зародышеобразованию дисперсной фазы золя кремнезема и высвобождению воды

Влияние активатора золеобразования на полимеризацию сформированных мономеров кремнезема и ограничение этой стадии процесса от дальнейшего гелирования определяется показателем размера гидродинамического радиуса частиц в диапазоне до 50 нм, так как известно, что увеличение концентрации и размеров дисперсной фазы приводит к появлению коагуляционных контактов между частицами и началу структурирования

Как показали исследования авторов в качестве активатора золеобразования кремнезема из силиката щелочного металла (компонента Б) целесообразно использовать кислые растворы с рН от 0,5 до 5, например, водный раствор - от 20 до 60%, преимущественно от 30 - 50%-ный водный раствор уксусной кислоты

Объемное соотношение компонентов А и Б составляет от 15:1 до 6:1, преимущественно 10:1.

Компоненты А и Б смешивают и вспенивают в эжекторном смесителе-пеногенераторе показанной на фиг. 3 конструкции с образованием быстротвердеющей пены кремнезема с кратностью 2-60 с протеканием в пенной среде реакций золеобразования кремнезема и поликонденсации золя кремнезема с золь-гель переходом кремнезема с получением вспененного геля кремнезема с набором его твердости при использовании указанных выше компонентов в указанном соотношении в течение от 1 секунды до 1,5 минут и изменением его объема не более 10% в течение 24 часов.

В результате естественного или принудительного выделения влаги из вспененного геля кремнезема получается твердый пенокерамический материал на основе вспененного геля кремнезема, который при сохранении вспененной структуры обладает термостабильностью при воздействии температуры не менее 1000°С до 60 минут, что позволяет использовать полученный вспененный гель кремнезема и пенокерамический материал на основе вспененного геля кремнезема в качестве огнетушащего средства при взрывопожаропредотвращении, в том числе для тушения и локализации лесных пожаров путем создания огнестойких пенных заградительных полос, в качестве изолирующего материала в строительстве и в иных отраслях промышленности, для локализации радиационно опасных участков местности и аварийных проливов АХОВ, для пожаровзрывопредотвращения при аварийном розливе расплавленных металлов, таких как медь, алюминий и др.

Как показали исследования авторов, смешивание компонентов А и Б целесообразно проводить одновременно с вспениванием смеси компонентов А и Б, например, в стволе эжекторного смесителя-пеногенератора показанной на фиг. 3 конструкции.

Получаемая быстротвердеющая пена вспененного кремнезема обладает хорошей адгезией к различным объектам пожаротушения, в том числе к вертикальным металлическим поверхностям, и высокой структурно-механической стойкостью к неблагоприятному воздействию на нее внешних факторов, такие как тепловые потоки и ветер.

Концентрации и условия взаимного диспергирования силиката щелочного металла и активатора золеобразования кремнезема, а также концентрации силиката натрия, химические свойства пенообразующего поверхностно-активного вещества оказывают существенное влияние на процесс золеобразования и пенообразования при вспенивании, в связи с чем выбор концентраций и конкретных компонентов пенообразующего поверхностно-активного вещества и активатора золеобразования кремнезема могут изменяться в конкретных случаях.

Как показали проведенные авторами исследования смешивание компонентов и вспенивание смеси с образованием вспененного геля кремнезема целесообразно осуществлять в диапазоне времени от 1 - 5 секунд, в течение которого осуществляется набор механической прочности геля с образованием субтвердой массы вспененного кремнезема с вязкостью до 100Па⋅с, что, как известно, соответствует понятию - твердого состояния вещества.

Кроме этого, в пределах именно этого диапазона времени обычно осуществляется подача на очаг пожара пен с расстояния до 10 м и более.

Рост мономерных цепочек кремнезема в результате поликонденсации частиц золя кремнезема приводит к увеличению их среднего гидродинамического радиуса и, следовательно, к увеличению коагуляционных контактов между наночастицами золя кремнезема.

В связи с высокой гомогенизацией смеси раствора силиката щелочного металла с поверхностно-активным веществом и раствора активатора золеобразования в процессе одновременного смешивания и вспенивания в эжекторном смесителе-пеногенераторе на стадии формирования золя кремнезема, достижение энергетического барьера, определяющего возможность химического взаимодействия отдельных мономеров золя кремнезема через равновесную по толщине прослойку стенок пены как дисперсионной среды, происходит во всем объеме вспененной смеси компонентов с достаточно высокой гомогенностью.

Это позволяет с достаточно высокой скоростью обеспечить переход смеси растворов из состояния золя кремнезема в гель кремнезема с образованием быстротвердеющего вспененного геля кремнезема.

Дальнейшая поликонденсация частиц золя кремнезема в гель кремнезема в пене приводит к высвобождению химически связанных молекул воды и уплотнению сформировавшегося неорганического полимера вспененного кремнезема с высвобождением воды и обезвоживанием.

Внешние факторы, например, воздействие высокой температуры при пожаре, могут ускорять стадию высвобождения воды и обезвоживания, причем увеличение термостабильности неорганического полимера кремнезема будет пропорционально количеству высвобождающихся химически связанных молекул воды, что в конечном итоге способствует повышению огнетушащей способности вспененного кремнезема.

В результате детально описанного физико-химического процесса получается вспененный гель кремнезема, который по результатам проведенных авторами исследований в необезвоженном состоянии обладает следующими основными свойствами и характеристиками:

содержит, мас. %, 13-65%, преимущественно 20-50% кремнезема, 1-15%, преимущественно 6% пенообразующего поверхностно-активного вещества, вода- остальное;

имеет объемную массу 0,1-0,8 г/см³;

имеет объемную устойчивость не менее 22 часов при изменении объема не более 10%.

В обезвоженном состоянии вспененный гель кремнезема

имеет объемную массу 0,05-0,1 г/см^{3 и}

имеет твердость по показателю вязкости более 100Па⋅с;

имеет белый или желтовато-белый цвет.

Вспененный гель кремнезема в преимущественном варианте реализацииполезной модели получают смешением и эжекционным вспениванием смеси водного раствора 10-70%, преимущественно 20-50%, силиката натрия, и 1-15%, преимущественно 6%, синтетическим углеводородным пенообразователем, с 1 до 6%, преимущественно 20 до 50-ти %ного водного раствора уксусной кислоты, при массовом соотношении водного раствора силиката натрия с пенообразующим поверхностно-активным веществом и водного раствора уксусной кислоты от 15:1 до 5:1, преимущественно 10:1.

Вспененный гель кремнезема получается на основе водного раствора золя кремнезема, сформированного в процессе гидролиза вспененной смеси раствора силиката натрия с пенообразователем с pH от 10,5 до 12,0 и активатора золеобразования с pH от 1 до 5 при использовании раствора кислоты или с с pH от 3 до 8 при использовании раствора соли, с гидродинамическим радиусом частиц кремнезема не более 50 нм при эжекционном вспенивании раствора золя кремнезема в процессе роста мономеров кремнезема до среднего диаметра золя кремнезема 100 нм с набором механической прочности по показателю динамической вязкости от 20 мПа⋅с до 100 Па⋅с в диапазоне времени 1-10 секунд.

Указанные общие и преимущественные технологические параметры определены в результате проведенных авторами исследований, при этом при получении вспененного золя кремнезема могут быть также использованы растворы силикатов щелочных и щелоземельных металлов, в частности силикат натрия, как наиболее распространенный силикат щелочных металлов в промышленном производстве, а также могут быть использованы пенообразующие поверхностно-активные вещества различных марок, в частности пенообразователи для пожаротушения марок ПО-6ЦТ, «Файрекс», НСВ, ПО-6 ТФ и другие, удовлетворяющие условиям сохранения стабильности во времени, находясь в смеси с водным раствором силикатом натрия и не изменяя своего химического состава;

Растворимый силикат щелочных металлов лития, калия, натрия, обычно называемый «жидкое стекло», представляет собой вязкую жидкость с общей химической формулой R₂ O⋅mSiO₂⋅nH₂O (где R₂ O - оксид щелочного металла, m - модуль жидкого стекла) с плотностью 1400-1500 кг/м³ и коэффициентом динамической вязкости до 1 Па⋅с.

Жидкое натриевое стекло смешивается с водой в любых соотношениях и при содержании в огнетушащем составе в указанном количестве (10-70%, преимущественно от 20 до 70%) изменяет вязкость раствора от 6 мПа⋅с до 40 мПа⋅с при изменении плотности раствора с 1020 кг/м³ до 1250 кг/м³.

В указанном диапазоне концентрации жидкого стекла в составе водного раствора вязкость раствора увеличивается в 4-500 раз по сравнению с вязкостью воды (0,001 Па⋅с, 20°C). Такое изменение вязкости водных растворов, используемых для тушения пожаров, практически недостижимо при использовании органических или неорганических загустителей.

Кроме того, при растворении жидкого стекла в воде существенно повышается плотность раствора, что способствует увеличению кинетической энергии движения струи огнетушащего раствора или пены по сравнению с энергией струи воды, направленной в очаг горения с одинаковой скоростью. Дальность полета струи огнетушащего раствора или пены при этом также увеличивается.

При приготовлении предлагаемого огнетушащего средства необходимо использовать жидкое стекло с модулем m=SiO₂/R₂O=2,5-3,2. Данный выбор диапазона установлен, исходя из экономической целесообразности использования наиболее распространенных и доступных композиций жидкого стекла.

Обозначенный интервал силикатного модуля позволяет значительно удешевить его производство, оказывая положительный экономический эффект на создаваемый продукт. Однако, допускается использование иного модуля с небольшим отклонением от установленного в диапазоне ±0,5.

Этот интервал охватывает практически все виды жидких стекол, выпускаемых промышленностью.

Срок хранения раствора жидкого стекла в герметичных металлических емкостях практически неограничен и не вызывает коррозии металла.

Подбор концентрации реагентов исходил из условий, что набор твердости вспененного субстрата из золя кремнезема при переходе в состояние геля сопровождался набором вязкости до 100 Па⋅с за установленный интервал времени 1-10 секунд.

Нижнее значение установленного интервала времени (1 с) определено исходя из минимально возможного времени гомогенизации смеси растворов с одновременным вспениванием.

Верхнее значение установленного интервала времени (10 секунд) определено экспериментально на основе визуального наблюдения ухудшения структурно-механических параметров пены на объектах пожаротушения.

При интенсивной гомогенизации смеси компонента Б (преимущественно водного раствора уксусной кислоты) и компонента А, состоящего из водного раствора поверхностно-активного вещества (ПАВ) и силиката щелочного металла, может быть получен золь кремнезема, перспективный для получения вспененного геля кремнезема, однако ключевыми параметрами в данном случае являются концентрации силиката и активатора золеообразования, условия смешивания и вспенивания компонентов, которые определены авторами экспериментально.

При исследованиях учитывали такие показатели как стабильность вспененного материала, структура вспененного материала, кратность вспененного материала, огнетушащие свойства и термостойкость материала.

Стабильность характеризуется периодом времени, в течение которого пены не изменяли своего объема (т.е. уменьшение объема 10%).

Структура вспененного материала оценивалась визуально после затвердевания и сушки (примерно через 3 дня при температуре 25±5°C).

Кратность пены, определялась весовым методом.

Огнетушащие. свойства - временем тушения модельного очага пожара 1А.

Термостойкость - сохранением материалом структуры и свойств при нагреве до определенной температуры, выше которой начинается частичное подплавление поверхностного слоя и его уплотнение.

В основу функционирования обычных огнетушителей заложены один или более из следующих трех принципов действия:

1) водная основа: распыляемая подача воды для заливки языков пламени и охлаждения зоны горения до температуры ниже точки воспламенения с целью недопущения распространения пламени;

2) сухой порошок или пена: окружение зоны возгорания влажной пеной или сухим порошком с целью ограничения языков пламени, блокирования горения кислорода и, в результате, погашения языков пламени;

3) предотвращение поступления кислорода в зону возгорания или вытеснение кислорода из зоны возгорания с созданием условий, при которых горение продолжаться не может.

Отличительной характерной особенностью предлагаемого устройства является возможность получения вспененного геля кремнезема, образующего быстротвердеющую пену низкой и средней кратности, получаемую путем смешения эжекционного смешивания и вспенивания размещаемых в корпусе огнетушителя жидких компонентов огнетушащего вещества: компонента А - водного раствора смеси силиката щелочного металла, преимущественно силиката натрия, и пенообразующего поверхностно-активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, и компонента Б - активатора золеобразования кремнезема в виде водного раствора преимущественно уксусной кислоты.

Теплоизолирующим, огнезащитным и огнетушащим средством предлагаемого способа является вспененный гель кремнезема, образующий быстротвердеющую пену, получаемую путем смешивания двух жидких компонентов огнетушащего вещества - компонента А и компонента Б и эжекционного вспенивания их смеси атмосферным воздухом.

Компонент А представляет собой водный раствор смеси силиката щелочного металла, преимущественно силиката натрия и пенообразующего поверхностно-активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, с рН от 10,5 до 12,0, при соотношении, мас.%, 10-70%, преимущественно 20-50% силиката натрия, 1-15%, преимущественно 6% пенообразующего поверхностно-активного вещества, 30-79% - воды.

Компонент Б - водный раствор активатора золеобразования кремнезема из силиката щелочного металла представляет собой от 20 до 60%, преимущественно от 30 - 50%-ный водный раствор преимущественно уксусной кислоты с рН от 0,5 до 5.

Смесь компонентов А и Б вспенивается атмосферным воздухом в эжекторном смесителе-пеногенераторе с образованием быстротвердеющей пены кремнезема (вспененного геля кремнезема) с протеканием в пенной среде реакций золеобразования кремнезема и поликонденсации золя кремнезема, с золь-гель переходом кремнезема и с получением вспененного геля кремнезема с набором его твердости в течение от 2 секунд до 2 минут и изменением его объема в затвердевшем состоянии не более 10 % в течение 24 часов.

В результате выделения избыточной влаги из вспененного геля кремнезема получается твердый пенокерамический материал на основе вспененного геля кремнезема, который при сохранении вспененной структуры обладает термостабильностью при воздействии температуры не менее 1000°С до 60 минут, что позволяет использовать полученный вспененный гель кремнезема и пенокерамический материал на основе вспененного геля кремнезема в качестве эффективного огнетушащего средства при тушении и взрывопожаропредотвращении, в том числе путем создания огнестойких пенных заградительных полос.

При необходимости получаемая твердая пена (твердый пенокерамический материал на основе вспененного геля кремнезема) может быть механически разрушена с получением мелкодисперсного порошка кремнезема, по химической сути-экологически безопасного мелкодисперного обычного песка SiO₂.

Таким образом защита стенок и оборудования резервуаров с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями от температуры и пламени пожара посредством вспененного геля кремнезема, образующего быстротвердеющую термостойкую неорганическую пену осуществляется посредством эффективной комбинации всех факторов, совмещающих индивидуальные преимущества различных типов известных огнетушащих средств.

Конкретные технические преимущества предлагаемого способа и устройств системы заключаются в следующем:

1) свободная, физически и химически связанная вода вспененного геля кремнезема понижает температуру зоны возгорания, поглощая латентное тепло и способствуя гашению огня;

2) вспененный гель кремнезема формирует отличный термостойкий и теплоизоляционный слой, ограничивая горячую зону возгорания, которая, несмотря на охлаждение вследствие процесса (1), может излучать тепло, распространяя его на прилегающие охлажденные водой зоны;

3) твердая пена кремнезема формирует покрывной слой в виде защитного теплогазоизолирующего огнестойкого покрытия, предотвращающего любое возгорание горючего материала данной зоны, оказавшегося под этим покрывным слоем;

4) твердая пена кремнезема с наноразмерными частица кремнезема создает между горючим материалом, еще не охваченным огнем, и кислородом прилегающей атмосферы барьер для кислорода, необходимого для возгорания;

5) наноразмерные частицы кремнезема за счет образования объемной решетчатой структуры не только хорошо удерживают воду, но и обеспечивает прилипание тонкодисперсных частиц кремнезема к стенкам и оборудованию резервуаров, а быстротвердеющая пена, в отличие от воды и обычной жидкой воздушно-механической водяной пены, которая стекает с вертикальных, наклонных и неровных поверхностей обеспечивает формирование твердопенного теплоогнеизолирующего барьера.

Таким образом, все существенные признаки полезной модели находятся в причинно-следственной связи с техническим результатом, получаемым от использования изобретения.

Конкретные особенности конструкции устройства и операции способа тушения пожара определены экспериментально и практически проверены в процессе натурных испытаний.

Натурные испытания устройства и способа показали уверенное решение поставленной задачи и достижения требуемого технического результата-повышение эффективности пожаротушения.

Подробно раскрытые выше и показанные на чертежах конструктивные и технологические особенности устройства доказывают не только причинно-следственную связь существенных признаков и технического результата, но и доказывают возможность промышленной реализации полезной модели и уверенное достижение технического результата, а именно при промышленной реализации полезной модели обеспечивается повышение защищенности и надежности функционирования резервуаров и оборудования резервуаров с легковосламеняющимися и горючими и повышение эффективности предотвращения развития и тушения пожаров на резервуарах с легковосламеняющимися и горючими жидкостями

В качестве отдельных элементов и узлов устройства могут быть использованы различные известные и традиционные для противопожарной техники технологии, материалы и конструктивные решения, обычно применяемые ликвидации аварий, предотвращения возгорания и взрыва (купирования) и тушения пожаров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей применительно к конкретным условиям.

Учитывая новизну совокупности существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, существенность всех общих и частных признаков изобретения, доказанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие изобретения», доказанную в разделе «Осуществление полезной модели » техническую осуществимость и промышленную применимость полезной модели, успешное решение поставленной изобретательской задачи и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании изобретения, по нашему мнению, заявленное устройство удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к полезным моделям.

Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки полезной модели являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели полезной модели, но и позволяют реализовать полезную модель промышленным способом.

Таким образом, предлагаемое устройство соответствует всем установленным критериям охраноспособности полезных моделей.

Claims

1. Устройство для тушения пожаров на резервуаре с легковоспламеняющейся и горючей жидкостью характеризующееся тем, что содержит по крайней мере одно средство для подачи в зону пожара огнетушащего вещества и по крайней мере одно средство для предварительной обработки стенок и оборудования резервуара при возникновении пожара неорганической быстротвердеющей пеной для теплоизоляции и огнезащиты стенок и оборудования резервуара от температуры и пламени пожара, содержащее

герметичный корпус с размещёнными в нём компонентами неорганической быстротвердеющей пены,

средство смешивания и последующего вспенивания смеси компонентов неорганической быстротвердеющей пены с получением неорганической быстротвердеющей пены,

средства раздельной подачи компонентов неорганической быстротвердеющей пены воздействием давления вытесняющего газа из корпуса в средство смешивания и последующего вспенивания смеси компонентов неорганической быстротвердеющей пены с получением неорганической быстротвердеющей пены, и

2. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что средство создания давления вытесняющего газа внутри корпуса в средстве для обработки стенок и оборудования резервуара неорганической быстротвердеющей пеной выполнено в виде твердотопливного газогенератора, например, генератора газа ГГ-10(Б)-02, с возможностью создания внутри корпуса давления вытесняющего газа в виде продуктов сгорания газогенерирующего материала газогенератора 0,6 – 1,5, преимущественно 0,8 - 1 МПа.

3. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что средство смешивания и последующего вспенивания компонентов неорганической быстротвердеющей пены в средстве для обработки стенок и оборудования резервуара неорганической быстротвердеющей пеной изготовлено в виде эжекторного смесителя-пеногенератора с возможностью смешивания компонентов и вспенивания смеси компонентов неорганической быстротвердеющей пены эжектируемым смесителем-пеногенератором атмосферным воздухом.

4. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что средство подачи компонентов неорганической быстротвердеющей пены из корпуса в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества в устройстве для обработки стенок и оборудования резервуара неорганической быстротвердеющей пеной выполнено в виде трубопровода одного компонента и расположенного внутри него трубопровода другого компонента неорганической быстротвердеющей пены.

5. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что выполнено с возможностью автоматизированного или управляемого перемещения и осциляции в вертикальной и/или горизонтальной плоскостях направляемых на стенки и оборудование резервуара струй неорганической быстротвердеющей пены.

6. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что выполнено с возможностью генерации и подачи на стенки и оборудование резервуара неорганической быстротвердеющей пены в виде вспененного геля кремнезема SiO₂ с получением на поверхности стенок и оборудования резервуара твердого пенокерамического материала на основе вспененного геля кремнезема SiO₂.

7. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что выполнено с возможностью генерации и подачи неорганической быстротвердеющей пены на внутренние и/или наружные стенки резервуара и на расположенное внутри и/или снаружи оборудование резервуара.

8. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что выполнено с возможностью генерации и подачи на стенки и оборудование резервуара неорганической быстротвердеющей пены в виде вспененного геля кремнезема SiO₂ с получением на поверхности стенок и оборудования резервуара твердого пенокерамического материала на основе вспененного геля кремнезема SiO₂, обладающего термостабильностью при воздействии температуры 1000°С не менее 60 минут, который,

содержит, мас. %, в необезвоженном состоянии 13-65 %, преимущественно 20-50 % кремнезема, 1-15 %, преимущественно 6 % пенообразующего поверхностно-активного вещества, вода - остальное;

имеет объемную массу 0,1-0,8 г/см³;

а в обезвоженном состоянии

имеет объемную массу 0,05-0,1 г/см³ и

сохраняет не менее 95 % объемной формы при нагреве до температуры 1000°C в течение не менее 40 минут;

имеет белый или желтовато-белый цвет.

9. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что средство для подачи в зону пожара огнетушащего вещества выполнено в виде пеногенератора, лафетного ствола, монитора или водо- пенораспыливающего устройства-насадка, изготовленных с возможностью генерации струй огнетушащего вещества в виде воздушно-механической пены низкой и средней кратности или распыленной воды при подаче в них соответственно раствора пенообразователя или воды.

10. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что средство для подачи в зону пожара огнетушащего вещества изготовлено с возможностью генерации и подачи в зону пожара пены низкой и средней кратности с кратностью 40+35.

11. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что средство для подачи в зону пожара огнетушащего вещества изготовлено с возможностью генерации и подачи в зону пожара в направлении хорд и в плоскости вписанных углов внутреннего сечения резервуара с возможностью формирования круговых центростремительных потоков огнетушащего вещества на поверхности зеркала жидкости в резервуаре.