RU2090227C1

RU2090227C1 - Способ объемного тушения пожаров и устройство для его осуществления

Info

Publication number: RU2090227C1
Application number: RU93043940A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Баратов; П.Г. Балагин; Ю.А. Мышак
Original assignee: Баратов Анатолий Николаевич
Priority date: 1993-09-07
Filing date: 1993-09-07
Publication date: 1997-09-20

Abstract

Использование: в области противопожарной техники. Сущность изобретения: образуют аэрозольную смесь при сжигании твердо-топливного состава и подают ее к очагу горения с одновременным охлаждением путем пропускания через слой жидкостного или порошкообразного охладителя. В качестве порошкообразного охладителя используют огнетушащий порошок, а в качестве жидкостного - многослойную жидкость, содержащую воду или водный раствор минеральной соли и органическую жидкость, а смесь пропускают сначала через воду или водный раствор минеральной соли, а затем - через органическую жидкость. Устройство для объемного тушения пожаров содержит резервуар с жидкостным или порошкообразным охладителем и камеру в виде перевернутого стакана с зарядами твердотопливного состава. Стакан погружен в охладитель, слой которого, охлаждая смесь, образует гидрозатвор, обеспечивающий сбрасывание давления в камере при сжигании зарядов. 1 с. и 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к противопожарной технике и предназначено для тушения пожаров в закрытых и полузамкнутых объектах, в том числе в резервуарах с нефтепродуктами.

Известен способ объемного тушения пожаров путем образования газоаэрозольной смеси (ГАС) при сжигании твердотопливного состава (ТТС) и подачи смеси к очагу горения (международная заявка РСТ/РU 92/00071, А 62 D 1/00, А 62 С 5/02, 1992).

Известный способ тушения пожаров весьма эффективен, но обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что образуемый при сжигании ТТС аэрозоль имеет температуру около 1500К. При этом аэрозоль конвективно всплывает под потолок и начинает распространяться в атмосфере помещения вниз лишь по мере охлаждения.

Этот недостаток частично устранен в другом известном способе объемного тушения пожаров, заключающийся в образовании ГАС при сжигании ТТС на высоте 0,8-0,9Н, где Н высота защищаемого объема, и в подаче смеси в очаг пожара сформированными на расстоянии 2-3 l одна от другой попарно и встречно направленными на очаг пожара струями, где l длина струи горизонтальной смеси. Этот способ позволяет уменьшить время доставки аэрозоля вниз в зону горения, однако не устраняет основного противоречия аэрозольного способа тушения, а именно: горячая аэрозольная смесь стремится вверх, в то время как задача пожаротушения состоит в том, чтобы доставить ее вниз к очагу горения и равномерно распределить в объеме помещения (авт.свид. СССР N 1741816, А 62 С 2/00, 1987).

Известны способ и устройство для объемного тушения пожаров, являющиеся прототипами изобретения (авт.свид. СССР N 1741821, А 62 С 2/00, 1987).

Способ (прототип) заключается в образовании ГАС при сжигании ТТС и подачи ГАС к очагу горения с одновременным ее охлаждением. Охлаждение осуществляют смещением потоков горячего аэрозоля и охладителя газа, с помощью эжекторного устройства, в котором рабочим телом является поток ГАС.

Устройство (прототип), с помощью которого осуществляется этот способа, содержит камеру сгорания с размещенными в ней зарядами ТТС, и эжектор, осуществляющий охлаждение ГАС. Охлаждение ГАС облегчает подачу непосредственно к горящей поверхности, т.к. уменьшает стремление ГАС конвективно всплывать к потолку.

Недостатком прототипов является неуправляемость режима горения ТТС при нарастании давления в камере сгорания, и, кроме того, в начальный и конечный моменты нельзя избежать форса пламени; еще один недостаток заключается в невозможности применения во взрывоопасных помещениях категории "А" и "Б".

В основу изобретения положена задача исключения нарастания давления и выброса форса пламени при сгорании ТТС, а также обеспечения надежного охлаждения ГАС.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в способу объемного тушения пожаров при помощи ГАС, полученной путем сжигания ТТС и подаваемой к очагу горения одновременно с ее охлаждением, согласно изобретению и в отличии от прототипа, охлаждение ГАС ведут путем пропускания ее через слой жидкостного или порошкообразного охладителя.

Слой жидкости или порошка, который преодолевает ГАС, является с одной стороны охладителем, а с другой стороны образует гидрозатвор, который позволяет сбрасывать давление в камере сгорания при сжигании ТТС и обеспечивает подачу струи ГАС практически при атмосферном давлении.

Для повышения эффективности охлаждения целесообразно в качестве жидкостного охладителя использовать многослойную жидкость, содержащую воду или водный раствор минеральной соли и органическую жидкость, причем смесь сначала пропускают через воду или водный раствор минеральной соли, а затем через органическую жидкость.

Использование многослойной жидкости обеспечивает охлаждение ГАС ниже температуры пиролиза органических жидкостей, вышележащий слой которой обеспечивает окончательное охлаждение.

Вода и водные растворы минеральных солей являются хорошими охладителями, но они растворяют ГАС, приводя к его частичной потери для пожаротушения. Органические жидкости не растворяют ГАС, но под воздействием разогретой до 1500 К ГАС происходит разложение этих жидкостей с образованием углеродных частиц, что приводит к порче и обильному черному дымообразованию. Поэтому их совместная комбинация (или совместное использование) устраняет те недостатки, которые появились бы, если бы они использовались порознь.

Целесообразно в качестве порошкообразного охладителя использовать огнетушащий порошок.

Устройство для осуществления предлагаемого способа, содержащее камеру сгорания с размещенными в ней зарядами ТТС, согласно изобретению и в отличие от прототипа, снабжено резервуаром с жидкостным или порошкообразным охладителем, а камера сгорания выполнена в виде перевернутого стакана, погруженного в охладитель и образующего воздушную полость для размещения ТТС. При таком выполнении устройства ГАС при подаче ее к очагу пожара проходит через слой охладителя и преодолевает гидрозатвор, образованный слоем охладителя, в в результате чего реализуются упомянутые выше достоинства предлагаемого способа.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен один из вариантов системы пожаротушения предложенным способом; на фиг. 2 устройство пожаротушения при установке его внизу защищаемого помещения, например, на полу; на фиг.3- устройство пожаротушения при установке его в защищаемом помещении, например, под потолком; на фиг. 4 устройство пожаротушения при размещении его в резервуаре с органической жидкостью, например, с использованием понтона ( или плавающей крыши).

Система пожаротушения (фиг.1), с помощью которой реализуется заявленный способ, представляет собой камеру сгорания 1 с размещенными в ней зарядами ТТС 2 и резервуар 3 с жидкостным или порошкообразным охладителем 4. Камера сгорания 1 снабжена узлом поджига 5. Камера сгорания 1 может быть расположена вне резервуара 3 (фиг.1), либо в помещении (фиг.2,3), либо в емкости с жидкостью, являющейся объектом защиты от пожара (фиг.4).

При размещении камеры 1 вне резервуара 3 последний соединяется с камерой 1 трубопроводом 6. Вход трубопровода 6 в резервуар 3 располагается несколько ниже уровня охладителя, а сама камера 1 выше уровня охладителя. Сечение трубопровода 6 определяется как зависимость от поперечного сечения камеры 1. Резервуар 3 устанавливается, например, в помещении 7, подлежащем защите от пожара.

Реализация способа осуществляется следующим образом.

При возникновении пожара узел поджига 5 воспламеняет заряд ТТС 2, который сгорает с образованием большого количества ГАС. ГАС устремляется по каналу 6 в резервуар 3, проходя через слой охладителя 4. Слой жидкостного охладителя образует на пути аэрозоля гидрозатвор, который срабатывает в момент воспламенения ТТС и позволяет сбрасывать давление в камере сгорания в течение всего процесса сжигания ТТС, обеспечивая подачу ГАС практически при атмосферном давлении. Слой порошкообразного охладителя образует на пути аэрозоля порошкообразное облако, которое проявляет себя по отношению к аэрозолю также как гидрозатвор, образованный жидкостным охладителем.

Контакт с охладителем обеспечивает снижение температуры ГАС и устраняет пламенное горение, при этом облако пара на пути аэрозоля, образующееся над поверхностью жидкостного охладителя, повышает эффективность охлаждения ГАС. Снижение температуры ГАС устраняет ее недостаток, связанный с конвективным всплыванием горячего аэрозоля к потолку. Такой аэрозоль более удобен для подачи непосредственно к очагу пожара, особенно если последний находится в нижней части защищаемого объекта. Кроме того, охлажденный аэрозоль обладает лучшими огнетушащими свойствами.

Толщину слоя жидкости или порошка, через который пропускают аэрозоль, расчитывают исходя из требования достаточности для охлаждения ГАС, а также требования исключения больших потерь в результате растворения ГАС в охладителе и его выплескивания из резервуара потоком ГАС.

В качестве жидкостного охладителя могут быть использованы вода, а также из-за условий снижения температуры замерзания и уменьшения растворения ГАС водные растворы минеральных солей, например, кальцинированная и питьевая сода, а также органические жидкости.

В связи с тем, что при контакте ГАС с водой происходит частичная потеря аэрозоля вследствие растворения, наиболее целесообразно в качестве жидкостного охладителя использовать многослойную жидкость, содержащую в качестве более тяжелого слоя воду или водный раствор минеральных солей, а в качестве более легкого слоя органическую жидкость, например, нефтепродукты. При этом аэрозоль сначала пропускают через сравнительно тонкий водосодержащий слой для предварительного охлаждения, а затем через слой органической жидкости. Чтобы потери ГАС были минимальными, толщина первого слоя небольшая, достаточная лишь для погашения открытого пламени и понижения температуры аэрозоля до температуры, исключающей термическое разложение (пиролиз) нефтепродукта. Дальнейшее охлаждение аэрозоля происходит в органической жидкости, в которой аэрозоль не теряется.

В качестве порошкообразного охладителя целесообразно использовать огнетушащий порошок, сочетающий огнетушащие и охлаждающие свойства, исключающие потери ГАС, что позволяет повысить эффективность пожаротушения.

Пример. Тушение газового конденсата (легковоспламеняющаяся жидкость с температурой вспышки 44^oС) осуществлялось в емкости диаметром 3 м и высотой 10 м. Емкость имела крышу с отверстием площадью около 10% от поверхности крыши (в натуральных резервуарах эта площадь значительно меньше). В верхнем поясе цилиндрической части резервуара был установлен заряд массой 0,5 кг ТТС. Было проведено два испытания. Время предварительного горения в свободном объеме емкости, составляющем 3 м³, в первом случае было 30 с, во втором 200 с. Зажигание зарядов ТТС осуществлялось электрическими спиралями. Время горения ТТС составляло 30 с. Тушение в обоих случаях достигалось через 20 с, то есть ранее, чем полностью сгорали заряды ТТС.

Наилучшим устройством для реализации заявленного способа является устройство (фиг. 2,3,4), в котором камера сгорания выполнена в виде перевернутого стакана 8, имеющего днище с отбортовкой 9. Стакан 8 размещен в резервуаре 3 с охладителем 4 и образует воздушную полость, в которой размещается и сгорает заряд ТТС 2.

Резервуар 3 может быть размещен в помещении 7 на полу (фиг.2), под потолком (фиг.3) или на каком-либо другом уровне в зависимости от расположения очага возможного возгорания. Для установки устройства в помещении служат опоры, конструкция которых зависит от выполнения стен и перекрытия помещения.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении пожара узел поджига 5 воспламеняет заряд ТТС 2, сгорание которого приводит к образованию большого количества ГАС. Горячая ГАС вырывается из полости стакана 8 и, преодолевая противодавление слоя охладителя, перемещается в нем сначала в направлении сверху вниз, а затем в направлении снизу вверх. Слой охладителя, отделяющий камеру сгорания от атмосферы защищаемого объекта, уравновешивает давление в камере сгорания, не позволяя ему значительно увеличиваться, а также охлаждает ГАС, чему способствует зигзагообразное движение аэрозоля в охладителе.

Наиболее эффективно использование предлагаемого устройства при тушении пожаров в емкостях (фиг.4) с горючими органическими жидкостями, например, с нефтепродуктами. В этом случае устройство закрепляется, например, на поплавке 10 (либо на понтоне, либо на плавающей крышке). Резервуар 3 заполняется водой или водным раствором минеральных солей, а все устройство погружается в жидкость, наполняющую емкость. При этом жидкость, заполняющая резервуар 3, как более тяжелая по сравнению с жидкостью емкости остается в резервуаре, создавая на пути ГАС первый слой охладителя, а вторым слоем охладителя становится жидкость, являющаяся объектом возгорания. В этом варианте использование заявленного устройства наиболее эффективно реализуются преимущества многослойного охладителя, о которых было сказано выше.

Возможны и другие варианты выполнения и установки устройства. Например, для увеличения мощности возможно разместить друг над другом несколько устройство, образующих цепочку, в которой срабатывание первого устройства служит запалом для срабатывания второго и т.д.

Использование предлагаемых способа и устройства позволяет обеспечить высокую эффективность и надежность противопожарной защиты различных объектов.

Достоинствами данных способа и устройства являются:
высокая огнетушащая способность (огнетушащие концентрации ГАС в 5-8 раз меньше, чем у хладонов и обычных огнетушащих порошков);
возможность осуществлять не только пожаротушение, но и предупреждать образование взрывоопасных сред (флегматизация);
отсутствие экологической вредности и токсической опасности;
возможность применения в широком температурном диапазоне (от -50 до +50^oС);
длительность срока эксплуатации (не менее 10 лет) из-за возможности использования ТТС в виде шашек, длительно не изменяющих своих свойств;
возможность использования во взрывоопасных объектах категорий "А" и "Б" без необходимости устройства специальной дорогостоящей взрывозащиты вследствие того, что камера сгорания ТТС изолирована от окружающей среды, а образуемый ГАС охлаждается до температуры, близкой к комнатной;
дешевизна, обусловленная низкой металлоемкостью, отсутствием в помещении системы трубопроводов с арматурой и т.д.

простота конструкции, характеризующейся отсутствием кинематических элементов, что обеспечивает высокую надежность;
возможность создания мощных установок путем набора модульных устройств.

Claims

1. Способ объемного тушения пожаров путем образования газоаэрозольной смеси при сжигании твердотопливного состава и подачи смеси к очагу горения с одновременным ее охлаждением, отличающийся тем, что охлаждение газоаэрозольной смеси ведут путем пропускания ее через слой жидкостного или порошкообразного охладителя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкостного охладителя используют многослойную жидкость, содержащую воду или водный раствор минеральной соли и органическую жидкость, а смесь сначала пропускают через воду или водный раствор минеральной соли, а затем через органическую жидкость.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве порошкообразного охладителя используют огнетушащий порошок.

4. Устройство для объемного тушения пожара, содержащее камеру сгорания с размещенными в ней зарядами твердотопливного состава, отличающееся тем, что устройство снабжено резервуаром с жидкостным или порошкообразным охладителем, а камера выполнена в виде перевернутого стакана, погруженного в охладитель и образующего воздушную полость для размещения зарядов твердотопливного состава.