RU2329777C2 - Method of preventing ignition and explosion of methane-air mixtures - Google Patents
Method of preventing ignition and explosion of methane-air mixtures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2329777C2 RU2329777C2 RU2006130843/15A RU2006130843A RU2329777C2 RU 2329777 C2 RU2329777 C2 RU 2329777C2 RU 2006130843/15 A RU2006130843/15 A RU 2006130843/15A RU 2006130843 A RU2006130843 A RU 2006130843A RU 2329777 C2 RU2329777 C2 RU 2329777C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- methane
- explosion
- air
- ignition
- gas composition
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Fire-Extinguishing Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области пожарной и взрывобезопасности, а более конкретно для предотвращения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей.The invention relates to the field of fire and explosion safety, and more specifically to prevent ignition and explosion of methane-air mixtures.
Предложенное техническое решение предназначено для использования преимущественно в угольной промышленности при автоматическом контроле содержания метана в воздухе выработанного пространства для автоматического выброса ингибирующего состава по достижении заданного уровня его уровня.The proposed technical solution is intended for use mainly in the coal industry for the automatic control of methane content in the air of the exhausted space for the automatic release of the inhibitory composition upon reaching a predetermined level of its level.
Ингибирующий состав по изобретению относится к противопожарным средствам, предупреждающим воспламенение на особых объектах, в частности взрывоопасных газовых смесей в шахтах химическими средствами, представляющими собой смесь инертного газа с диспергированной в нем ингибирующей жидкостью.The inhibitory composition according to the invention relates to fire-fighting means that prevent ignition at special objects, in particular explosive gas mixtures in mines, by chemical means, which are a mixture of an inert gas with an inhibiting liquid dispersed in it.
Уровень данной области техники характеризуют различные способы предотвращения воспламенения и взрыва горючих смесей, преимущественно метановоздушных.The level of this field of technology is characterized by various methods of preventing ignition and explosion of combustible mixtures, mainly methane-air.
Способ тушения пожара в горной выработке, описанный в SU 863881, A62D 1/02; А62С 1/12, 1981 г., включает приготовление огнегасительной смеси в виде устойчивого аэрозоля тетрафтордибромэтана путем ввода его в виде мелкодисперсного потока в предварительно нагретую до 50-80°С воздушную среду нагревательной камеры, в которой происходит испарение тетрафтордибромэтана, и подачу ее в вентиляционный поток горной выработки к месту очага пожара.A method of extinguishing a fire in a mine, described in SU 863881, A62D 1/02; А62С 1/12, 1981, includes the preparation of a fire extinguishing mixture in the form of a stable aerosol of tetrafluorodibromoethane by introducing it in the form of a finely dispersed stream into the air of a heating chamber preheated to 50-80 ° С, in which tetrafluorodibromoethane is evaporated, and feeding it into the ventilation mining flow to the site of the fire.
Эффективность способа тушения пожара повышается за счет использования в качестве огнегасительного компонента тетрафтордибромэтана. Однако из-за большого расхода относительно дорогого и экологически вредного компонента способ не нашел практического применения.The effectiveness of the fire extinguishing method is enhanced by using tetrafluorodibromoethane as the extinguishing component. However, due to the high consumption of a relatively expensive and environmentally harmful component, the method has not found practical application.
Способ тушения пожара инертным газом (диоксидом углерода), который подают непосредственно в очаг пожара в виде устойчивого аэрозоля, вытесняющего из защищаемого объема кислород, описанный в изобретении SU 494164, А62D 1/00, 1973 г., экологически безопасен, но требует по определению большого расхода газа. Так как инертные газы оказывают на очаг пожара пассивное воздействие, не влияя на кинетику горения, то этот способ характеризуется низкой эффективностью.The method of extinguishing a fire with an inert gas (carbon dioxide), which is supplied directly to the fire in the form of a stable aerosol displacing oxygen from the protected volume, described in the invention SU 494164, A62D 1/00, 1973, is environmentally safe, but requires by definition a large gas flow rate. Since inert gases have a passive effect on the fire, without affecting the kinetics of combustion, this method is characterized by low efficiency.
Более эффективен способ предотвращения воспламенения и взрыва горючих газовых смесей, в котором используется ингибитор горения в виде углеводородов нормальной, циклической или изоструктуры, содержащей в молекуле от одного до восьми атомов углерода (см. патент RU 2081892, С09К 15/04, 1997 г.).A more effective way to prevent ignition and explosion of combustible gas mixtures, which uses a combustion inhibitor in the form of hydrocarbons of normal, cyclic or isostructures containing from one to eight carbon atoms in a molecule (see patent RU 2081892, С09К 15/04, 1997) .
Этот способ обеспечивает снижение верхнего концентрационного предела воспламеняемости в зависимости от содержания ингибитора в горючей смеси с 75% до 29,5%, таким образом сужает область воспламенения более чем в два раза. Ингибитор не агрессивен, характеризуется низкими расходом и стоимостью, продукты его сгорания не токсичны.This method provides a decrease in the upper concentration limit of flammability, depending on the content of the inhibitor in the combustible mixture, from 75% to 29.5%, thus narrowing the ignition region by more than two times. The inhibitor is not aggressive, is characterized by low consumption and cost, its combustion products are not toxic.
Недостатком описанного способа является то, что используемый ингибитор сам по себе горючий газ и может перевести негорючую смесь (с пониженным нижним концентрационным пределом распространения пламени горючих смесей) в разряд горючих. Кроме того, способ неудовлетворительно ингибирует метановоздушные смеси.The disadvantage of the described method is that the inhibitor used is in itself a combustible gas and can transfer a non-combustible mixture (with a lower lower concentration limit of the flame spread of combustible mixtures) to a combustible discharge. In addition, the method unsatisfactorily inhibits methane-air mixtures.
Отмеченные недостатки устранены в способе предотвращения воспламенения и взрыва горючих газовых смесей по патенту RU 2187351, A62D 1/08, 2002 г., который по большинству совпадающих признаков и технической сути выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному способу.The noted drawbacks are eliminated in the method of preventing ignition and explosion of combustible gas mixtures according to patent RU 2187351, A62D 1/08, 2002, which, according to the majority of coinciding features and technical essence, is chosen as the closest analogue to the proposed method.
Известный способ предотвращения воспламенения и взрыва горючих газовых смесей включает введение непосредственно в горючую смесь ингибитора, в качестве которого используют, по крайней мере, один углеводород, содержащий в молекуле от двух до восьми атомов углерода (пропан, бутан и пропилен), предварительно разбавленный инертным газом (азотом, диоксидом углерода, аргоном или их смесями), при количественном соотношении, об.%: 5-10 ингибитор и 90-95 инертный газ (преимущественно диоксид углерода как наиболее активный флегматизатор).A known method of preventing the ignition and explosion of combustible gas mixtures involves introducing directly into the combustible mixture an inhibitor, which is used as at least one hydrocarbon containing in the molecule from two to eight carbon atoms (propane, butane and propylene), previously diluted with an inert gas (nitrogen, carbon dioxide, argon or mixtures thereof), in a quantitative ratio, vol.%: 5-10 inhibitor and 90-95 inert gas (mainly carbon dioxide as the most active phlegmatizer).
Приготовленный газовый состав вводят в горючую смесь защищаемого объема в количестве 5-43 об.% для гарантированного предотвращения воспламенения и взрыва разных горючих газовых смесей различной концентрации.The prepared gas composition is introduced into the combustible mixture of the protected volume in the amount of 5-43 vol.% To guarantee the prevention of ignition and explosion of various combustible gas mixtures of various concentrations.
Известный состав является негорючим как при хранении, так и при использовании, эффективен во всем диапазоне содержания в воздухе водорода и для богатых горючим метановоздушных смесей.The known composition is non-combustible both during storage and in use, effective in the entire range of hydrogen in the air and for fuel-rich methane-air mixtures.
Недостаток заключается в том, что этот состав плохо ингибирует горение бедных горючим газовых смесей, что чревато взрывом, причем при высоких концентрациях сам ингибирующий состав горюч.The disadvantage is that this composition poorly inhibits the combustion of poor gas mixtures, which is fraught with explosion, and at high concentrations the inhibitory composition itself is combustible.
Кроме того, известная ингибирующая газовая смесь трудно сжижается (при давлении 5-6 атм), что ухудшает ее технологические характеристики.In addition, the known inhibitory gas mixture is difficult to liquefy (at a pressure of 5-6 atmospheres), which degrades its technological characteristics.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности способа предотвращения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей во всем диапазоне концентраций за счет расширения его технологических возможностей при активном контроле содержания метана в воздухе защищаемого объема, посредством предложенного газового состава ингибирующего действия.The problem to which the present invention is directed, is to increase the efficiency of the method of preventing ignition and explosion of methane-air mixtures in the entire concentration range by expanding its technological capabilities while actively controlling the methane content in the air of the protected volume, by means of the proposed inhibitory gas composition.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном способе предотвращения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей, включающем введение непосредственно в горючую смесь двухкомпонентного газового состава, состоящего из флегматизатора в виде диоксида углерода и ингибитора, согласно изобретению в атмосферу защищаемого объема при достижении содержания в воздухе 3-4 об.% метана вводят газовый состав, в котором в качестве ингибитора содержится четыреххлористый углерод при следующем долевом соотношении компонентов CCl4:СО2=1:(6-9), обеспечивая при этом количество четыреххлористого углерода в защищаемом объеме в количестве 2-3 об.%.The required technical result is achieved by the fact that in the known method of preventing ignition and explosion of methane-air mixtures, comprising introducing directly into the combustible mixture a two-component gas composition consisting of a phlegmatizer in the form of carbon dioxide and an inhibitor according to the invention into a protected volume atmosphere when the content in air 3- 4 vol.% Methane is injected with a gas composition in which carbon tetrachloride is contained as an inhibitor in the following fractional ratio of CCl 4 : C components O 2 = 1: (6-9), while ensuring the amount of carbon tetrachloride in the protected volume in the amount of 2-3 vol.%.
Отличительные признаки способа обеспечили надежную защиту от воспламенения и взрыва метановоздушных смесей во всем диапазоне содержания метана в воздухе, особенно в области их нижнего взрывоопасного концентрационного предела.Distinctive features of the method provided reliable protection against ignition and explosion of methane-air mixtures in the entire range of methane content in air, especially in the region of their lower explosive concentration limit.
Катарометрия основывается на известном из кинетической теории газовой хроматографии положении, что все газы обнаруживают сильный рост теплопроводности при увеличении температуры, при этом теплопроводность зависит от состава газовой смеси, следовательно, катарометр служит детектором по теплопроводности, которую косвенно измеряют по переменному сопротивлению нити накаливания в плече электрического моста.Katharometry is based on the position known from the kinetic theory of gas chromatography that all gases exhibit a strong increase in thermal conductivity with increasing temperature, while the thermal conductivity depends on the composition of the gas mixture, therefore, the katharometer serves as a thermal conductivity detector, which is indirectly measured by the variable resistance of the filament in the electric arm the bridge.
Таким образом, появление в атмосфере контролируемого объема метана детектируется как соответствующее изменение газового состава.Thus, the appearance of a controlled volume of methane in the atmosphere is detected as a corresponding change in gas composition.
Активное регистрирование изменений теплопроводности (λ) газов осуществляется в приборе по электромостовой схеме, в качестве одного из плеч которого используется наполненная контролируемой метановоздушной смесью измерительная камера с проволочной нитью, нагреваемой от источника тока.Active recording of changes in the thermal conductivity (λ) of gases is carried out in the device according to an electric bridge circuit, one of the arms of which is used a measuring chamber filled with a controlled methane-air mixture with a wire thread heated from a current source.
Превышение температуры (Т) нити при стационарно подводимой тепловой мощности (N) является мерой теплопроводности:The excess temperature (T) of the filament at a stationary heat input (N) is a measure of thermal conductivity:
N=сλТ, где с - постоянная камеры.N = cλT, where c is the chamber constant.
При появлении в воздухе метана с малой концентрацией, ниже порога воспламенения (3-4 об.%), теплопроводность измеряется: N=с(λ+Δλ)(T+ΔТ).When methane appears in air with a low concentration, below the ignition threshold (3-4 vol.%), The thermal conductivity is measured: N = с (λ + Δλ) (T + ΔТ).
Так как Δλ/λ<<1, то ΔT/Т=-λ/Δλ и, главное, процентное изменение температуры не зависит от конструкции измерительной камеры и от материала нагреваемой нити.Since Δλ / λ << 1, then ΔT / T = -λ / Δλ and, most importantly, the percentage change in temperature does not depend on the design of the measuring chamber and on the material of the heated filament.
Из вышесказанного следует, что изменение температуры нити определяют путем измерения электрического сопротивления, которое пропорционально содержанию метана в воздухе.From the above it follows that the change in the temperature of the filament is determined by measuring the electrical resistance, which is proportional to the methane content in the air.
Ингибирующее действие предложенного газового состава более эффективно, чем у известных аналогов, так как для надежного предотвращения взрыва метановоздушной смеси потребность ингибитора в несколько раз меньше.The inhibitory effect of the proposed gas composition is more effective than that of the known analogues, since in order to reliably prevent the explosion of a methane-air mixture, the need for an inhibitor is several times less.
Экспериментально установлено, что для предотвращения воспламенения и взрыва метановоздушной смеси достаточно содержания в ней 1-3 об.% четыреххлористого углерода, тогда как по патенту 2169597 - 10 об.%, а по патенту 2187351 - в диапазоне 6-17 об.%.It was experimentally established that to prevent ignition and explosion of a methane-air mixture, a content of 1-3 vol.% Of carbon tetrachloride in it is sufficient, while according to patent 2169597 - 10 vol.%, And according to patent 2187351 - in the range of 6-17 vol.%.
Четыреххлористый углерод является сильным ингибитором, который эффективно прерывает реакционные цепи, динамично перехватывая активные частицы, предотвращая тем самым лавинообразное их размножение:Carbon tetrachloride is a strong inhibitor that effectively interrupts reaction chains, dynamically intercepting active particles, thereby preventing their avalanche-like reproduction:
Н+CCl4=HCl+CCl3.H + CCl 4 = HCl + CCl 3 .
Замена химически активного атома Н на радикал CCl3 равносильна обрыву реакционной цепи, поскольку этот радикал не способен своими реакциями регенерировать активную частицу.Replacing a chemically active atom H with a radical CCl 3 is equivalent to breaking the reaction chain, since this radical is not capable of regenerating an active particle by its reactions.
Таким образом осуществляется химическое управление процессом горения посредством малых добавок специальных веществ.Thus, chemical control of the combustion process is carried out by means of small additives of special substances.
Механизм воспламенения и горения представляет собой процесс образования и размножения активных промежуточных частиц: атомов и осколков молекул, которые многократно стремительно взаимодействуют с исходными реагентами. Расходование исходных реагентов приобретает лавинный характер, то есть происходит цепное воспламенение.The mechanism of ignition and combustion is the process of formation and propagation of active intermediate particles: atoms and fragments of molecules that repeatedly rapidly interact with the starting reagents. The expenditure of the starting reagents becomes avalanche, that is, chain ignition occurs.
Цепной механизм газофазного горения происходит при любом эндогенном горении, самоускоряющегося химического процесса за счет положительной обратной связи скорости реакции и выделяющегося тепла, разогревающего смесь, в результате чего скорость реакции превосходит скорость теплоотвода и ускорение тепла приобретает лавинный характер - происходит тепловой взрыв.The chain mechanism of gas-phase combustion occurs during any endogenous combustion, a self-accelerating chemical process due to the positive feedback of the reaction rate and the heat released, heating the mixture, as a result of which the reaction rate exceeds the heat sink rate and the acceleration of heat takes on an avalanche-like nature - a thermal explosion occurs.
Разветвленный цепной механизм приводит к воспламенению независимо от саморазогрева системы, но в ходе развития цепного механизма выделившееся тепло усиливает его, дополнительно ускоряя процесс. Поэтому предотвратив цепную лавину, ингибитор устраняет саморазогрев.The branched chain mechanism leads to ignition regardless of the self-heating of the system, but during the development of the chain mechanism, the heat generated enhances it, further accelerating the process. Therefore, by preventing a chain avalanche, the inhibitor eliminates self-heating.
Цепная лавина гибели активных промежуточных частиц, которая обеспечивается более химически активным реакционным ингибитором, конкурирует с их размножением за счет разветвления и обрыва реакционных цепей, в результате чего подавляется горение и предотвращается детонация.The chain avalanche of death of active intermediate particles, which is provided by a more chemically active reaction inhibitor, competes with their reproduction due to branching and breaking of reaction chains, as a result of which combustion is suppressed and detonation is prevented.
Диоксид углерода в предложенном ингибирующем составе является флегматизатором, который усиливает действие ингибитора за счет уменьшения концентрации окислителя, а также действует в качестве третьей частицы тримолекулярной реакции, которая стабилизирует продукт рекомбинации:Carbon dioxide in the proposed inhibitory composition is a phlegmatizer, which enhances the action of the inhibitor by reducing the concentration of the oxidizing agent, and also acts as the third particle of the trimolecular reaction, which stabilizes the product of recombination:
Н+O2+М=Н2O+М.H + O 2 + M = H 2 O + M.
Таким образом, предложенный способ позволяет активно управлять процессом горения за счет незначительной добавки непосредственно в атмосферу защищаемого объема нового газового состава, включающего четыреххлористый углерод и диоксид углерода в оптимизированном соотношении, чем предотвратить взрыв метановоздушных смесей.Thus, the proposed method allows you to actively control the combustion process due to the insignificant addition directly to the atmosphere of the protected volume of the new gas composition, including carbon tetrachloride and carbon dioxide in an optimized ratio, thereby preventing the explosion of methane-air mixtures.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи является достаточной для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть поставленная задача решается не суммой эффектов, а новым эффектом суммы признаков.Therefore, each essential sign is necessary, and their combination in a stable relationship is sufficient to achieve a novelty of quality that is not inherent in the signs of disunity, that is, the task is solved not by the sum of the effects, but by a new effect of the sum of the signs.
Сущность изобретения поясняется чертежом, который служит чисто иллюстративным целям и не ограничивает объема притязаний совокупности существенных признаков формулы. На чертежах схематично изображено:The invention is illustrated by the drawing, which serves purely illustrative purposes and does not limit the scope of claims of the totality of the essential features of the formula. The drawings schematically depict:
на фиг.1 - предложенная установка;figure 1 - the proposed installation;
на фиг.2 - вид А на фиг.1;figure 2 is a view of figure 1;
на фиг.3 - вид Б на фиг.1, средство контроля.figure 3 is a view of B in figure 1, a means of control.
Установка для реализации предложенного способа защиты от взрывов шахтных выработок содержит распределенные в защищаемом объеме средства 1 контроля концентрации метана в воздухе, представляющие собой катарометры, каждый из которых сообщается с хроматографом 2.Installation for implementing the proposed method of protection against explosions of mine workings contains distributed in the protected volume means 1 for monitoring the concentration of methane in the air, which are katharometers, each of which communicates with chromatograph 2.
Выходы средств 1 контроля через коммутатор 3 электрически связаны с узлами 4 запуска (в частности, электроклапанами, выполненными в виде электромагнита, якорь которого кинематически связан с шиберной заслонкой) устройства подачи аэрозольного ингибитора, представляющего собой баллон 5 высокого давления для хранения сжиженного диоксида углерода (CO2).The outputs of the monitoring means 1 through the switch 3 are electrically connected to the launch units 4 (in particular, electrovalves made in the form of an electromagnet whose anchor is kinematically connected to a slide gate) of the aerosol inhibitor supply device, which is a high-
Баллон 5 сообщается (фиг.2) посредством перекрытого клапаном 4 трубопровода 6 с емкостью 7, наполненной жидким четыреххлористым углеродом (CCl4), причем конец трубопровода 6 помещен у дна емкости 7, гарантированно ниже уровня четыреххлористого углерода.
Сопловой выход 8 сосуда 7 закрыт предохранительной заглушкой 9.The
При выпуске из баллона 5 газообразного диоксида углерода происходит барботирование четыреххлористого углерода их перемешивание с образованием устойчивой газовой смеси, которая выбрасывается в защищаемый объем.When gaseous carbon dioxide is released from
Оптимальный двухкомпонентный газовый состав для ингибирования метановоздушных смесей содержит 2 об.% CCl4 относительно защищаемого объема, а соотношение в нем компонентов ограничено в диапазоне значений CCl4:CO2=1:(6-9), количественное содержание которых составляет, мас.%:The optimal two-component gas composition for inhibiting methane-air mixtures contains 2 vol.% CCl 4 relative to the protected volume, and the ratio of components in it is limited in the range of CCl 4 : CO 2 = 1: (6-9), the quantitative content of which is, wt.% :
Средства 1 контроля выполнены по схеме электрического моста 10 (фиг.3), где в измерительной камере 11 активного контроля теплопроводности газовой смеси, подаваемой из защищаемого объема, помещена нить 12 накаливания, а также установлена камера 13 сравнения, наполненная чистым газом-носителем (воздухом).The control means 1 are made according to the scheme of the electric bridge 10 (Fig. 3), where an
В диагональ электрического моста 10 включен усилитель 14, связанный с измерительным прибором 15 и коммутатором 3 (реле KV), структурно содержащим катушку KV.1 и контакт KV.2.An
Коммутатор 3 замкнут на узел запуска 4 устройства 5 подачи ингибирующего газового состава. При этом запускающий сигнал может параллельно подаваться на различные системы оповещения (звуковые, световые, радиомаяк и др.), а также через линию задержки на систему заградительной блокировки и перекрытия проемов.The switch 3 is closed to the
Клапаны 4 устройств 5 подачи ингибирующего газового состава дополнительно связаны с коммутатором 16 дистанционного запуска оператором.The
Функционирует установка следующим образом.The installation operates as follows.
В каждом из распределенных по защищаемому объему средстве 1 контроля активно регистрируется текущая теплопроводность контролируемой газовой смеси, по которой судят о концентрации метана в воздухе.In each of the control means distributed over the protected volume 1, the current thermal conductivity of the monitored gas mixture is actively recorded, by which the concentration of methane in the air is judged.
При этом в измерительную камеру 11 подается контролируемая газовая смесь из защищаемого объема после разделения структурных составляющих в колонке хроматографа 1, где выделен метан, а в сравнительную камеру 13 подается чистый атмосферный воздух.In this case, a controlled gas mixture from the protected volume is fed into the measuring
Связанные с источником питания нити 12 накаливания, размещенные в камерах 11 и 13, в качестве плеч включены в электрический мост 10, что позволяет автоматически по разнице сопротивлений фиксировать на тарированном приборе 15 концентрацию метана в воздухе.
Контакт KV.1 коммутатора 3 настроен на напряжение 2 мВ, которое соответствует содержанию метана 3-4 об.% в воздухе, что является пороговым значением для запуска установки.Contact KV.1 of switch 3 is configured for a voltage of 2 mV, which corresponds to a methane content of 3-4 vol.% In air, which is the threshold value for starting the installation.
При срабатывании коммутатора 3 управляющий сигнал поступает на электроклапан 4, от чего втягивается якорь электромагнита, открывающий шиберную заслонку устройства 5 хранения ингибитора, который под давлением динамично выбрасывается в емкость 7, где барботирует жидкий ингибитор, образуя при перемешивании устойчивую газовую смесь.When the switch 3 is activated, the control signal is supplied to the
Приготовленный газовый состав, вышибая заглушку 9, динамично подается в защищаемый объем, диспергируя в его метановоздушной атмосфере.The prepared gas composition, knocking out the
В случае необходимости электрический сигнал с коммутатора 3 передается на условно не показанные на чертеже средства оповещения и тревоги, а через время задержки, необходимое для эвакуации людей, срабатывают устройства блокирования проемов, изолирующие участок выброса метана.If necessary, the electric signal from switch 3 is transmitted to warning and alarm means not shown conventionally on the drawing, and after the delay time necessary for the evacuation of people, opening blocking devices that isolate the methane emission section are activated.
При этом четыреххлористый углерод вступает в реакционную связь с активными частицами и обрывает реакционные цепи горения метановоздушной смеси, а двуокись углерода увеличивает удельную скорость реакции тримолекулярного обрыва цепей, чем значительно снижает потребную концентрацию ингибитора.In this case, carbon tetrachloride reacts with the active particles and breaks the reaction chains of the combustion of the methane-air mixture, and carbon dioxide increases the specific reaction rate of trimolecular chain termination, which significantly reduces the required concentration of the inhibitor.
В результате действия двухкомпонентного газового состава по изобретению в защищаемом объеме при любом количестве метана в воздухе полностью исключается воспламенение и взрыв.As a result of the action of the two-component gas composition according to the invention in a protected volume with any amount of methane in the air, ignition and explosion are completely eliminated.
Описанная установка обеспечивает активный контроль текущего содержания метана в атмосфере защищаемого объема, по результатам которого при достижении установленного порога (3-4 об.%) предложенный ингибирующий газовый состав автоматически диспергируется в метановоздушную смесь, предотвращая ее воспламенение и взрыв.The described installation provides active control of the current methane content in the atmosphere of the protected volume, according to which upon reaching the set threshold (3-4 vol.%), The proposed inhibitory gas composition is automatically dispersed into the methane-air mixture, preventing its ignition and explosion.
Установка по результатам показания прибора 15 может быть запущена также вручную оператором от дистанционного коммутатора 16, управляющий импульс с которого поступает на коммутатор 3. Далее функционирование соответствует вышеописанному по запуску всех распределенных в защищаемом объеме устройств 5, обеспечивающих подачу заданного объема газового состава, содержащего четыреххлористый углерод и диоксид углерода.The installation according to the results of the testimony of
Влияние предложенного газового состава на воспламенение и взрыв метановоздушных смесей подробно изучено на составах, рассчитанных по математической модели планирования эксперимента, которые содержат оптимальное соотношение компонентов, об.%: 14,3 CCl4 и 85,7 CO2.The effect of the proposed gas composition on the ignition and explosion of methane-air mixtures was studied in detail on compositions calculated according to the mathematical model of the experimental design, which contain the optimal ratio of components, vol.%: 14.3 CCl 4 and 85.7 CO 2 .
Для практического использования предложенного газового состава соотношение структурных компонентов, обеспеченное промышленной технологией, выбрано в диапазоне содержания, мас.%: четыреххлористый углерод - 12-18, диоксид углерода 82-88, при содержании четыреххлористого углерода в защищаемом объеме в количестве (2-3) мас.%.For practical use of the proposed gas composition, the ratio of structural components provided by industrial technology is selected in the content range, wt.%: Carbon tetrachloride - 12-18, carbon dioxide 82-88, with the content of carbon tetrachloride in the protected volume in the amount of (2-3) wt.%.
Способ ингибирования взрывоопасной метановоздушной смеси отрабатывался в сферическом реакторе, выдерживающем давление до 100 атм, который снабжен фотодиодом для регистрации воспламенения по хемилюминесценции и датчиком давления, а также в испытательном стендовом реакторе объемом 4 м3.The method of inhibiting an explosive methane-air mixture was tested in a spherical reactor withstanding pressures up to 100 atm, which is equipped with a photodiode for detecting ignition by chemiluminescence and a pressure sensor, as well as in a test bench reactor with a volume of 4 m 3 .
Рабочие смеси газов, содержащие воздух, метан и предложенный двухкомпонентный газовый состав, приготавливали непосредственно в реакторе. Реактор предварительно вакуумировали до давления 0,4 Па, а затем последовательно напускали в заданных объемах предложенный двухкомпонентный газовый состав, метан и воздух, контролируя их количество по парциальным давлениям.Working gas mixtures containing air, methane and the proposed two-component gas composition were prepared directly in the reactor. The reactor was pre-evacuated to a pressure of 0.4 Pa, and then the proposed two-component gas composition, methane and air were subsequently injected in predetermined volumes, controlling their amount by partial pressures.
Поджиг приготовленной смеси газов проводили при помощи искрового источника, размещенного в центре реактора, раскаленной проволокой, а также открытого пламени горелки.The prepared mixture of gases was ignited using a spark source located in the center of the reactor, hot wire, as well as an open flame of the burner.
Воспламенение приготовленной смеси газов регистрировали по свечению пламени (хемилюминесценции) визуально и с использованием фотодиода, а также по скачку давления и расходованию реагентов.Ignition of the prepared gas mixture was recorded by flame emission (chemiluminescence) visually and using a photodiode, as well as by pressure jump and reagent consumption.
Таким образом, экспериментально были определены оптимальное соотношение компонентов предложенного газового состава и количественное содержание в нем четыреххлористого углерода и диоксида углерода в различных метановоздушных смесях для гарантированного предотвращения воспламенения и взрыва.Thus, the optimal ratio of the components of the proposed gas composition and the quantitative content of carbon tetrachloride and carbon dioxide in various methane-air mixtures were experimentally determined to guarantee the prevention of ignition and explosion.
Взрывоопасный диапазон содержания метана в воздухе, при котором происходит воспламенение, составляет от 5,25 об.% до 13,75 об.%.The explosive range of methane content in the air at which ignition occurs is from 5.25 vol.% To 13.75 vol.%.
При введении в метановоздушную смесь указанного взрывоопасного диапазона содержания метана (особенно важно по нижнему пределу) количественно оптимизированного газового состава по изобретению (15-20 об.% от защищаемого объема) воспламенение отсутствует, следовательно, нет и взрыва.When the specified explosive range of methane content (especially important at the lower limit) is introduced into the methane-air mixture, the quantitatively optimized gas composition according to the invention (15-20 vol.% Of the protected volume) is ignited, therefore, there is no explosion.
Этот газовый состав эффективно ингибирует взрывоопасные метановоздушные смеси как при медленном поступлении в атмосферу метана, так и при его лавинных выбросах, что характерно для шахтного производства.This gas composition effectively inhibits explosive methane-air mixtures both when methane is slowly released into the atmosphere and when it is flooded, which is typical for mine production.
Предложенный газовый состав возможно использовать для целевого тушения очагов возгорания метановоздушных смесей.The proposed gas composition can be used for target extinguishing foci of methane-air mixtures.
Ингибирующее действие на метановоздушную смесь посредством предложенного газового состава оптимального соотношения его структурных компонентов представлено в нижеприведенной таблице.The inhibitory effect on the methane-air mixture by the proposed gas composition of the optimal ratio of its structural components is presented in the table below.
Данные таблицы свидетельствуют о том, что предложенный газовый состав гарантированно предотвращает воспламенение и взрыв метановоздушных смесей при низких концентрациях взрывоопасного диапазона содержания метана в воздухе, что характерно для горных выработок, при утечках метана на станциях перекачки, в технологическом процессе его производства, при хранении и транспортировке.The data in the table indicate that the proposed gas composition is guaranteed to prevent ignition and explosion of methane-air mixtures at low concentrations of the explosive range of methane in the air, which is typical for mine workings, when methane leaks at the pumping stations, in the production process, during storage and transportation .
Газовый состав по изобретению не токсичен и не горюч, может длительно храниться в обычных условиях.The gas composition according to the invention is non-toxic and non-combustible, can be stored for a long time under normal conditions.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по чрезвычайным ситуациям, показал, что оно не известно, а с учетом возможности промышленного использования способа предотвращения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей в шахтах, при их производстве, хранении и перевозках можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.A comparative analysis of the proposed technical solution with the identified analogues of the prior art, from which the invention does not explicitly follow for an emergency specialist, showed that it is not known, but taking into account the possibility of industrial use of the method for preventing ignition and explosion of methane-air mixtures in mines, when production, storage and transportation, it can be concluded that the patentability criteria are met.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006130843/15A RU2329777C2 (en) | 2006-08-28 | 2006-08-28 | Method of preventing ignition and explosion of methane-air mixtures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006130843/15A RU2329777C2 (en) | 2006-08-28 | 2006-08-28 | Method of preventing ignition and explosion of methane-air mixtures |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006130843A RU2006130843A (en) | 2008-03-10 |
| RU2329777C2 true RU2329777C2 (en) | 2008-07-27 |
Family
ID=39280327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006130843/15A RU2329777C2 (en) | 2006-08-28 | 2006-08-28 | Method of preventing ignition and explosion of methane-air mixtures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2329777C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2452862C1 (en) * | 2010-12-08 | 2012-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Новые Технологии Пожаротушения" | Method to prevent explosion of methane-coal-air mixture |
| RU2513790C1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ВостЭКО" (ООО "ВостЭКО") | Method to prevent ignition of methane and air mixture |
| RU2558068C1 (en) * | 2014-06-27 | 2015-07-27 | Дарья Анатольевна Трубицына | Method of prevention of ignition of methane-air mixture |
| RU2583964C2 (en) * | 2013-01-18 | 2016-05-10 | Хунгуан ЛЮ | Systems and methods to prevent gas explosion in a coal mine |
-
2006
- 2006-08-28 RU RU2006130843/15A patent/RU2329777C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Галогенсодержащие пожаротушащие агенты. Под ред. Н.П.Копылова. - СПб.: ТЕЗА, 1999, с.10, 78-84. ШРАЙБЕР Г., ПОРСТ П. Огнетушащие средства. Химико-физические процессы при горении и тушении. - М.: Стройиздат, 1975, с.169-174, 182, 187. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2452862C1 (en) * | 2010-12-08 | 2012-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Новые Технологии Пожаротушения" | Method to prevent explosion of methane-coal-air mixture |
| RU2513790C1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ВостЭКО" (ООО "ВостЭКО") | Method to prevent ignition of methane and air mixture |
| RU2583964C2 (en) * | 2013-01-18 | 2016-05-10 | Хунгуан ЛЮ | Systems and methods to prevent gas explosion in a coal mine |
| RU2558068C1 (en) * | 2014-06-27 | 2015-07-27 | Дарья Анатольевна Трубицына | Method of prevention of ignition of methane-air mixture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006130843A (en) | 2008-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Roosendans et al. | Experimental investigation of explosion mitigating properties of aqueous potassium carbonate solutions | |
| RU2329777C2 (en) | Method of preventing ignition and explosion of methane-air mixtures | |
| Yan et al. | New type pyrotechnically generated aerosol extinguishing agents containing phosphorus | |
| DK2303412T3 (en) | PROCEDURE FOR REDUCING THE CONSEQUENCES OF AN UNLIMITED VAPOR VIEW POSITION | |
| van Wingerden et al. | Chemical inhibition of hydrogen-air explosions: Literature review, simulations and experiments | |
| Bellair et al. | Comprehensive evaluation of the flammability and ignitability of HFO-1234ze | |
| CN104797303B (en) | Mitigate vaporous cloud by Chemical Inhibition to explode | |
| Linteris et al. | Thermodynamic analysis of suppressant-enhanced overpressure in the FAA aerosol can simulator | |
| Li et al. | Effect of high temperature and sulfur vapor on the flammability limit of hydrogen sulfide | |
| RU2452862C1 (en) | Method to prevent explosion of methane-coal-air mixture | |
| KR200452293Y1 (en) | Solid Aerosol Automatic Fire Extinguisher | |
| RU58044U1 (en) | INSTALLATION FOR PREVENTION OF EXPLOSION OF FLAMMABLE GAS MIXTURES | |
| Zakel et al. | Flame arrester performance at increased oxygen concentrations | |
| RU2321437C1 (en) | Fire-extinguishing gas composition to prevent methane-air mixes ignition and explosion | |
| RU2368410C1 (en) | Gas composition for preventing inflammation and explosion of methane-air mixture | |
| RU2503473C1 (en) | Method of preventing detonation and destruction of stationary detonation wave with propane or propane-butane in hydrogen-air mixtures | |
| RU2444391C1 (en) | Gas composition for preventing inflammation and explosion of methane-air mixtures | |
| RU2187351C2 (en) | Method of preventing inflammation and detonation of combustible mixtures | |
| RU2441685C2 (en) | Gas compound used to prevent inflammation and explosion of hydrogen-air mixtures | |
| RU2818826C1 (en) | Method of preventing ignition and explosion of methane-dust-air mixture and inhibitor gas mixture for implementing method | |
| RU2430763C1 (en) | Two-component gas composition for prevention of methane-air mixture ignition and explosion | |
| RU2385750C1 (en) | Non-flammable and explosion-proof methane-air mixture | |
| Medic Pejic et al. | Full scale test for explosion water barriers in small cross-section galleries | |
| RU2005516C1 (en) | Method for fire-fighting | |
| RU2019214C1 (en) | Method of volumetric fire extinguishing by extinguishers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120829 |