RU2353414C1 - Method of generating fine dual-phase gas-liquid aerosol and device for the extingushin fire hazards and fires using said method - Google Patents
Method of generating fine dual-phase gas-liquid aerosol and device for the extingushin fire hazards and fires using said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2353414C1 RU2353414C1 RU2007141132/12A RU2007141132A RU2353414C1 RU 2353414 C1 RU2353414 C1 RU 2353414C1 RU 2007141132/12 A RU2007141132/12 A RU 2007141132/12A RU 2007141132 A RU2007141132 A RU 2007141132A RU 2353414 C1 RU2353414 C1 RU 2353414C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- aerosol
- phase
- liquid
- fire
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области обеспечения противопожарной безопасности и технических средств защиты от пожаров в случаях чрезвычайных ситуаций и возгорания на производственных, складских, жилых и бытовых объектах, в замкнутых помещениях и локализованных объемах, а также на открытом воздухе.The invention relates to the field of ensuring fire safety and technical means of protection against fires in cases of emergency and fire at industrial, warehouse, residential and domestic facilities, in enclosed spaces and localized volumes, as well as in the open air.
Известны способы генерации высокодисперсных двухфазных газожидкостных аэрозольных систем, приспособленных для целей пожаротушения путем подачи аэрозоля в зону возгорания с последующим созданием объемной преграды, обволакивающей очаг и зону возгорания, снижающей температуру области горения и отсекающей пути поступления в нее окислителя.Known methods for generating highly dispersed two-phase gas-liquid aerosol systems adapted for fire fighting by supplying an aerosol to the ignition zone, followed by creating a volumetric barrier enveloping the focus and the ignition zone, reducing the temperature of the combustion region and cutting off the path of the oxidizing agent.
В зависимости от природы и способа получения используемой газовой фазы способы генерации пожаротушащих газожидкостных двухфазных аэрозольных систем в отдельном смесительном устройстве можно подразделить на три основных типа:Depending on the nature and method of obtaining the gas phase used, methods for generating fire extinguishing gas-liquid two-phase aerosol systems in a separate mixing device can be divided into three main types:
1) на базе инертных и не поддерживающих горение газов (баллонного хранения),1) on the basis of inert and non-supporting combustion gases (balloon storage),
2) на базе сжатого воздуха (баллонного хранения либо подаваемого при помощи компрессора),2) on the basis of compressed air (balloon storage or supplied by a compressor),
3) на базе негорючих газов и газовых смесей, получаемых с помощью газогенераторов и химических источников.3) based on non-combustible gases and gas mixtures obtained with the help of gas generators and chemical sources.
Газожидкостные аэрозоли формируются, как правило, в специальных смесительных узлах и устройствах (распылительных головках) при подаче в них жидкой фазы под действием повышенного давления газовой фазы. Сформированная в результате инжекции, смешения и распыления газожидкостная система содержит мелкие (размером 20-200 мкм) капли жидкой фазы (воды или воды с добавлением поверхностно активных веществ - ПАВ), равномерно распределенной в виде тумана или взвеси в объеме доминирующей газовой фазы. Свойства двухфазной системы, имеющие значение для эффективности пожаротушения, зависят от индивидуальных свойств жидкой и газовой фаз, их взаимного соотношения, размеров частиц и многих других факторов.Gas-liquid aerosols are formed, as a rule, in special mixing units and devices (spray heads) when the liquid phase is supplied to them under the influence of increased gas phase pressure. The gas-liquid system formed as a result of injection, mixing and spraying contains small (20-200 μm in size) droplets of the liquid phase (water or water with the addition of surface-active substances - surfactants) uniformly distributed in the form of fog or suspension in the volume of the dominant gas phase. The properties of a two-phase system, which are important for fire fighting efficiency, depend on the individual properties of the liquid and gas phases, their mutual relationship, particle sizes, and many other factors.
Наиболее эффективным способом генерации пожаротушащих аэрозолей является их формирование с помощью инертных и не поддерживающих горение газов. Однако этот способ ограничен в применении тремя факторами: 1) необходимостью содержать газы в баллонах высокого давления, 2) незначительной производительностью системы, 3) малым зарядом газа в баллоне. При этом требуемое для генерации пожаротушащего аэрозоля избыточное давление создается в баллоне путем предварительного сжатия. В случае попадания баллона со сжатым до высоких значений давления газом в зону горения и его дальнейшего разогрева возможно превышение прочностных характеристик баллона и его последующее разрушение, сопровождаемое взрывом независимо от содержимого. Эта особенность баллонного хранения сжатых газов представляет серьезную опасность как для лиц, находящихся в окрестностях пожара, так и для материальных ценностей и зданий.The most effective way to generate fire extinguishing aerosols is to form them using inert and non-burning gases. However, this method is limited in application by three factors: 1) the need to contain gases in high-pressure cylinders, 2) the low capacity of the system, 3) a small gas charge in the cylinder. In this case, the excess pressure required to generate a fire extinguishing aerosol is created in the cylinder by preliminary compression. In the case of a cylinder with compressed to high pressure gas in the combustion zone and its further heating, it is possible to exceed the strength characteristics of the cylinder and its subsequent destruction, accompanied by an explosion, regardless of contents. This feature of the balloon storage of compressed gases poses a serious danger to both those in the vicinity of the fire and material assets and buildings.
Среди устройств, реализующих данный способ генерации пожаротушащего аэрозоля, наибольшее распространение получили мобильные установки, снабженные баллонами высокого давления. В них помещают инертный либо не поддерживающий процессов горения газ (азот или углекислоту, а также сжатый воздух), используемый для генерации мелкодисперсного водного аэрозоля в распылительном узле смешения. Устройства в общем случае могут быть как стационарные, так и мобильные /А.Л.Душкин, А.В.Карпышев. Распылитель жидкости и огнетушитель, снабженный распылителем. Патент на изобретение RU №2158151 по заявке №2000100616. Приоритет от 13.01.2000. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений РФ 27 октября 2000 г.; И.А.Лепешинский. Установка пожаротушения. Заявка на изобретение: RU 2004101951 А, МПК А62С 31/00 (2006.01). Заявка: 2004101951/12, 27.01.2004. Опубл. 20.03.2006. Бюл. №8/.Among the devices that implement this method of generating a fire extinguishing aerosol, the most common are mobile units equipped with high-pressure cylinders. They place inert or non-supporting combustion processes gas (nitrogen or carbon dioxide, as well as compressed air) used to generate finely dispersed water aerosol in the spray mixing unit. Devices in the general case can be both stationary and mobile / A.L. Dushkin, A.V. Karpyshev. Liquid spray and fire extinguisher equipped with a spray. Patent for invention RU No. 2158151 by application No. 2000100616. Priority from 13.01.2000. Registered in the State Register of Inventions of the Russian Federation on October 27, 2000; I.A. Lepeshinsky. Fire extinguishing installation. Application for invention: RU 2004101951 A, IPC A62C 31/00 (2006.01). Application: 2004101951/12, 01/27/2004. Publ. 03/20/2006. Bull. No. 8 /.
Использование газовых баллонов высокого давления является серьезным недостатком такого рода конструкций.The use of high-pressure gas cylinders is a serious drawback of this type of construction.
Следующий способ генерации газожидкостного аэрозоля основан на использовании сжатого воздуха от создающего избыточное давление компрессора-нагнетателя. Этот способ свободен от недостатков, присущих системам с газовыми баллонами высокого давления, однако в качестве газового агента двухфазной аэрозольной системы здесь используется атмосферный воздух, что отрицательно влияет на эффективность пожаротушения. С целью снижения концентрации окислителя - молекулярного кислорода - в двухфазной системе необходимо увеличивать концентрацию жидкой фазы аэрозоля, что приводит к значительному росту расхода жидкой компоненты. В результате теряются главные преимущества технологии аэрозольного пожаротушения, и она приближается к традиционным способам борьбы с огнем путем залива его значительными количествами мелкораспыленной воды.The next method of generating a gas-liquid aerosol is based on the use of compressed air from an overpressure compressor. This method is free from the disadvantages inherent in systems with high-pressure gas cylinders, however, atmospheric air is used here as a gas agent of a two-phase aerosol system, which negatively affects the efficiency of fire fighting. In order to reduce the concentration of the oxidizing agent - molecular oxygen - in a two-phase system, it is necessary to increase the concentration of the liquid phase of the aerosol, which leads to a significant increase in the flow rate of the liquid component. As a result, the main advantages of aerosol fire extinguishing technology are lost, and it approaches traditional methods of fighting fire by filling it with significant quantities of finely dispersed water.
Существуют различные технические решения и конструктивные решения устройств пожаротушения, реализующие этот способ генерации двухфазной аэрозольной системы. Например, известно устройство аэрозольного пожаротушения, в котором избыточное давление газовой фазы создается с помощью воздушного поршневого компрессора, приводимого в действие электромотором, а водно-воздушный аэрозоль генерируется в отдельном узле смешения /М.П.Верещагин, А.В.Карпышев, Н.И.Куликов. Центробежный компрессорный агрегат и электродвигатель. Патент на изобретение RU №2150609 по заявке №99103171. Приоритет от 18.02.1999. Зарегистрирован в Гос. реестре изобретений РФ 10 июня 2000 г./.There are various technical solutions and structural solutions for fire extinguishing devices that implement this method of generating a two-phase aerosol system. For example, an aerosol fire extinguishing device is known in which excess pressure of the gas phase is created using an air piston compressor driven by an electric motor, and water-air aerosol is generated in a separate mixing unit / M.P. Vereshchagin, A.V. Karpyshev, N. I. Kulikov. Centrifugal compressor unit and electric motor. Patent for invention RU No. 2150609 according to application No. 99103171. Priority from 02/18/1999. Registered in State. the register of inventions of the Russian Federation on June 10, 2000.
Такие системы обладают более высокой пожарной безопасностью по сравнению с баллонными системами, но существенно меньшей автономностью. Для их устойчивой эксплуатации требуется постоянный подвод электроэнергии к приводному двигателю компрессора. Этого недостатка лишена конструкция, в которой привод компрессора осуществляется от двигателя внутреннего сгорания, что обеспечивает полную автономность устройства /Пожарный микроавтомобиль широкого назначения БАГГИ МАП-2-1,0. Сайт http://www.tempero.ru/.Such systems have higher fire safety compared to balloon systems, but significantly less autonomy. For their stable operation, a constant supply of electricity to the compressor drive motor is required. This drawback is deprived of the design in which the compressor is driven by an internal combustion engine, which ensures the complete autonomy of the device / Fire mini-vehicle for general use BAGGI MAP-2-1.0. Website http://www.tempero.ru/.
Однако в обоих случаях в качестве газового агента двухфазной аэрозольной системы используется воздух, что снижает эффективность применения такого рода устройств.However, in both cases, air is used as the gas agent of the two-phase aerosol system, which reduces the efficiency of using such devices.
Третий способ генерации газожидкостной аэрозольной системы основан на образовании негорючего и не поддерживающего горение газа (газовой смеси) в отдельном устройстве - газогенераторе - в результате каких-либо химических и термохимических процессов (обычно горения). Этот способ выгодно отличается от рассмотренных выше способов, поскольку обеспечивает более высокую эффективность пожаротушения по сравнению с компрессорными водно-воздушными системами и лишен недостатков и ограничений баллонных систем. Однако главным недостатком данного способа является малая производительность химических газогенераторов, поскольку интенсивность химических процессов во многом определяется температурой. Кроме того, резкое изменение параметров химической системы (температуры, давления, состава, концентрации реагентов) может существенно повлиять на селективность целевых реакций, что в результате чревато изменением состава газовой фазы на выходе. Недостатком данного способа является также серьезная зависимость от качества реагентов, которые часто представляют собой достаточно нестойкие во времени вещества, способные самопроизвольно разлагаться с полной потерей своих потребительских свойств.The third method for generating a gas-liquid aerosol system is based on the formation of a non-combustible and non-combustible gas (gas mixture) in a separate device - a gas generator - as a result of any chemical and thermochemical processes (usually combustion). This method compares favorably with the methods discussed above, since it provides higher fire extinguishing efficiency compared to compressor air-water systems and is free from the disadvantages and limitations of balloon systems. However, the main disadvantage of this method is the low productivity of chemical gas generators, since the intensity of chemical processes is largely determined by temperature. In addition, a sharp change in the parameters of the chemical system (temperature, pressure, composition, concentration of reagents) can significantly affect the selectivity of the target reactions, which as a result is fraught with a change in the composition of the gas phase at the outlet. The disadvantage of this method is also a serious dependence on the quality of the reagents, which are often quite unstable in time substances that can spontaneously decompose with a complete loss of their consumer properties.
Устройства, реализующие данный способ, сильно привязаны к целевому процессу, в результате осуществления которого и происходит образование негорючего газа (газовой смеси) и генерация аэрозоля. Большое распространение в настоящее время получили системы объемного пожаротушения при помощи газоаэрозольных смесей, получаемых путем сжигания твердого заряда с образованием распределенного по объему облака продуктов сгорания - ингибиторов пламен /В.Н.Бордаков, В.Б.Минц. Способ объемного тушения пожаров и устройство для его осуществления. Заявка на изобретение: RU 94044798/12, А62С 2/00, 1997/.Devices implementing this method are strongly tied to the target process, as a result of which the formation of non-combustible gas (gas mixture) and aerosol generation occur. Volumetric fire extinguishing systems using gas-aerosol mixtures obtained by burning a solid charge with the formation of a distributed cloud of combustion products - flame inhibitors / V.N. Bordakov, V. B. Minz are now widely used. The method of volumetric fire extinguishing and device for its implementation. Application for invention: RU 94044798/12, А62С 2/00, 1997 /.
Наиболее близкими к предлагаемому изобретению являются предложенные И.К.Котляр предотвращающие пожар и ликвидирующие пожар системы и пригодные для дыхания огнегасящие составы с пониженным содержанием кислорода для занимаемых людьми помещений /RU 2002130714, 2004, A62D 1/00/. Предложенные системы представляют собой обедненные кислородом (10-16%) газовые смеси, включающие в себя также азот, углекислоту (4-5%), пары воды и прочие входящие в состав атмосферного воздуха компоненты. Недостаток окислителя в составе предложенных газовых смесей не позволяет поддерживать интенсивное горение, но дает возможность людям дышать в атмосфере пожаротушащей среды. Недостатком данного способа пожаротушения является необходимость полной изоляции объема при возгорании перед подачей туда пожаротушащей газовой смеси. Кроме того, предложенные системы не обладают свойствами активного воздействия на очаги возгорания, а главным огнетушащим фактором является пониженная концентрация окислителя. При этом система никак не воздействует на токсичные продукты сгорания и не препятствует распространению пламени в дисперсных средах, являющихся зачастую источниками эмиссии окислителя при пожаре. В случае нарушения герметичности в помещение обеспечен приток атмосферного воздуха, что неизбежно приведет к увеличению концентрации кислорода и резкой интенсификации процессов горения. В патенте предполагается хранение огнетушащих газовых сред в закрытых емкостях (баллонах) либо их изготовление в специальных устройствах и системах, заключающееся в обеднении воздуха кислородом. Все перечисленные в патенте устройства и системы ориентированы исключительно на замкнутые герметично закрытые объемы и помещения.Closest to the proposed invention are the proposed I.K. Kotlyar fire-fighting and fire-extinguishing systems and breathable extinguishing compositions with low oxygen content for rooms occupied by people / RU 2002130714, 2004,
Предлагаемое изобретение направлено на повышение эффективности и надежности пожаротушения путем генерации высокодисперсной аэрозольной двухфазной газожидкостной системы и распыления ее в зоне возгорания.The present invention is aimed at improving the efficiency and reliability of fire fighting by generating a highly dispersed aerosol two-phase gas-liquid system and spraying it in the ignition zone.
Для решения указанной задачи предлагается способ генерации высокодисперсного двухфазного газожидкостного аэрозоля, заключающийся в смешении газовой смеси с капельно-жидкой фазой. Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что газовую фазу аэрозоля формируют на основе продуктов сгорания органического топлива газовой турбины или двигателя внутреннего сгорания, причем коэффициент избытка воздуха при сжигании топлива либо при смешении продуктов сгорания с воздухом подбирают так, чтобы концентрация кислорода перед распылительным узлом была ниже минимально необходимой для поддержания процессов горения, но достаточна для обеспечения дыхания теплокровных животных и людей.To solve this problem, a method for generating a highly dispersed two-phase gas-liquid aerosol is proposed, which consists in mixing a gas mixture with a droplet-liquid phase. A distinctive feature of the proposed method is that the gas phase of the aerosol is formed on the basis of the combustion products of organic fuel of a gas turbine or internal combustion engine, and the coefficient of excess air when burning fuel or when mixing combustion products with air is selected so that the oxygen concentration in front of the spray unit is lower minimum necessary to maintain combustion processes, but sufficient to ensure respiration of warm-blooded animals and people.
Для решения поставленной задачи предлагается устройство генерации высокодисперсного двухфазного газожидкостного пожаротушащего аэрозоля в отдельном распылительном узле. Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что оно включает в себя газовый компрессор, находящийся на одном валу с двигателем привода, причем патрубок отвода отработавших газов двигателя привода соединен с линией всасывания газового компрессора, а напорный патрубок газового компрессора соединен с входным патрубком распылительного устройства.To solve this problem, a device for generating a highly dispersed two-phase gas-liquid fire extinguishing aerosol in a separate spray unit is proposed. A distinctive feature of the proposed device is that it includes a gas compressor located on the same shaft as the drive motor, and the exhaust pipe of the drive motor is connected to the suction line of the gas compressor, and the discharge pipe of the gas compressor is connected to the inlet of the spray device.
Дополнительно предлагается топливный насос двигателя и электрогенератор двигателя установить на одном валу с газовым компрессором.Additionally, it is proposed that the engine fuel pump and the engine generator be installed on the same shaft as the gas compressor.
Дополнительно предлагается в качестве двигателя привода применить газовую турбину.Additionally, it is proposed to use a gas turbine as the drive engine.
Дополнительно предлагается устройство оснастить жидкостным насосом, вход которого соединить с водяным баком или штуцером гидранта, а выход соединить с входным патрубком смесителя.In addition, it is proposed to equip the device with a liquid pump, the input of which is connected to the water tank or hydrant fitting, and the output is connected to the inlet of the mixer.
Предлагаемый способ генерации двухфазной аэрозольной системы объединяет достоинства множества перечисленных выше способов без потерь качества и надежности пожаротушения. Управление концентрацией продуктов сгорания на выходе из двигательного агрегата может быть осуществлено путем изменения коэффициента избытка воздуха на входе. Таким образом, возможно адаптивное регулирование производительности системы и состава газовой фазы пожаротушащего аэрозоля. Производительность устройства можно легко варьировать посредством изменения подачи топлива и кислорода (дроссельной заслонкой) в камеру (камеры) сгорания.The proposed method for generating a two-phase aerosol system combines the advantages of many of the above methods without loss of quality and reliability of fire fighting. Control of the concentration of combustion products at the outlet of the propulsion unit can be carried out by changing the coefficient of excess air at the inlet. Thus, adaptive control of the system performance and the composition of the gas phase of the extinguishing aerosol is possible. The performance of the device can be easily varied by changing the supply of fuel and oxygen (throttle) to the combustion chamber (s).
При отсутствии в продуктах сгорания токсичных компонентов (монооксида углерода, оксидов азота и серы, а также остатков углеводородных цепей) общая безопасность системы значительно возрастает. Этого можно достигнуть за счет оптимизации процессов горения в камере сгорания двигательного агрегата, то есть при полном сгорании углеводородных топлив, либо в случае применения в качестве рабочего тела двигателя легких углеводородов (метана, этана, пропана и бутана) или спиртового топлива (например, метанола, этанола или диметилового эфира).In the absence of toxic components in the combustion products (carbon monoxide, nitrogen oxides and sulfur, as well as residues of hydrocarbon chains), the overall safety of the system increases significantly. This can be achieved by optimizing the combustion processes in the combustion chamber of the propulsion unit, that is, with the complete combustion of hydrocarbon fuels, or if light hydrocarbons (methane, ethane, propane and butane) are used as the engine’s working fluid or alcohol fuel (e.g. methanol, ethanol or dimethyl ether).
Эффективность системы еще более возрастает в случае применения в качестве двигательного агрегата газовой турбины, находящейся на одном валу с газовым компрессором. В этом случае механический коэффициент полезного действия становится максимальным, а горячие продукты сгорания с минимальными потерями поступают на линию всасывания компрессора, где в нужной пропорции могут быть смешаны с воздухом или поданы непосредственно в узел смешения генератора аэрозоля.The efficiency of the system is further enhanced if a gas turbine is located on the same shaft as the gas compressor as a propulsion unit. In this case, the mechanical efficiency becomes maximum, and the hot combustion products with minimal losses enter the compressor suction line, where in the right proportions they can be mixed with air or fed directly to the mixing unit of the aerosol generator.
При использовании известных на настоящий момент из уровня техники способов и средств пожаротушения путем распыления мелкодисперсного водного аэрозоля в газовом потоке, как правило, требуется активное участие персонала (пожарных) в примыкающей к очагу возгорания зоне, что может быть сопряжено с риском для жизни. Желательно, чтобы система пожаротушения была способна функционировать в автономном и автоматическом режиме, не требующем присутствия человека в опасной высокотемпературной зоне.When using the methods and means of extinguishing currently known from the prior art by spraying a finely dispersed water aerosol in a gas stream, as a rule, the active participation of personnel (firefighters) in the area adjacent to the source of ignition is required, which may be associated with a risk to life. It is desirable that the fire extinguishing system was able to function in an autonomous and automatic mode, which does not require the presence of a person in a dangerous high-temperature zone.
Главными положительными особенностями предлагаемого изобретения являются компактность в сочетании с высокими производительностью по аэрозолю и коэффициентом полезного действия (к.п.д.), а также возможность полной автоматизации процесса дистанционного пожаротушения.The main positive features of the invention are compactness in combination with high aerosol performance and efficiency (efficiency), as well as the ability to fully automate the process of remote fire fighting.
Общая схема осуществления предлагаемого способа генерации высокодисперсного двухфазного газожидкостного пожаротушащего аэрозоля включает в себя в качестве основных элементов: камеру сгорания, в которой осуществляется сжигание органического топлива в присутствии окислителя, компрессор, где происходит сжатие получаемых в камере сгорания продуктов сгорания, и смесительное либо смесительно-распылительное устройство, в котором обогащенный продуктами сгорания топлива сжатый воздух смешивается с водой или поверхностно-активными веществами (ПАВ) и в виде двухфазного мелкодисперсного аэрозоля подается в зону горения на объект пожаротушения.The general scheme of the proposed method for the generation of a highly dispersed two-phase gas-liquid fire extinguishing aerosol includes the main elements: a combustion chamber in which fossil fuels are burned in the presence of an oxidizing agent, a compressor, where the combustion products obtained in the combustion chamber are compressed, and a mixing or mixing-spraying a device in which compressed air enriched in fuel combustion products is mixed with water or surfactants you (SAW) and a two-phase finely dispersed aerosol is fed into the combustion zone in fire extinguishing facility.
На фиг.1 представлена общая блок-схема примерной компоновки устройства для реализации указанного способа генерации аэрозоля, на фиг.2 - схема предлагаемого варианта исполнения устройства без изображения двигательного агрегата (ДВС или газовой турбины) с примерным эскизом инжекторного смесителя, на фиг.3 - примерная компоновочная схема установки аэрозольного пожаротушения в случае использования газовой турбины в качестве двигательного агрегата, на фиг.4 представлена примерная блок-схема автоматизированного комплекса дистанционного пожаротушения с использованием предлагаемого устройства, где 1 - аккумуляторная батарея, 2 - стартер, 3 - топливный бак, 4 - топливный насос высокого давления, 5 - газогенератор, 6 - теплообменник-охладитель продуктов сгорания, 7 - камера сгорания газовой турбины, 8 - газовая турбина, 9 - воздушный фильтр, 10 - воздушный компрессор, 11 - смеситель воздуха с продуктами сгорания, 12 - компрессор рабочей газовой смеси, 13 - водяной насос, 14 - водяной бак, 15 - распылительное устройство, 16 - выпускной патрубок, 17 - вал, 18, 19 - рабочие колеса газового компрессора, 20 - нагнетательный патрубок смесительного устройства, 21 - жидкостная магистраль, 22 - отверстия, 23 - коллектор жидкого агента, 24 - конфузор, 25 - диффузор, 26 - пожарные датчики (чувствительные элементы), 27 - анализатор центрального контроллера, 28 - исполнительный механизм, 29 - вспомогательное устройство, 30 - устройство пожаротушения.In Fig. 1, a general block diagram of an exemplary arrangement of a device for implementing the indicated aerosol generation method is shown; Fig. 2 is a diagram of a proposed embodiment of a device without an image of a motor unit (ICE or gas turbine) with an exemplary sketch of an injection mixer; an exemplary layout diagram of an aerosol fire extinguishing installation in the case of using a gas turbine as a propulsion unit, Fig. 4 presents an exemplary block diagram of an automated remote fire fighting system extinguishing using the proposed device, where 1 - battery, 2 - starter, 3 - fuel tank, 4 - high pressure fuel pump, 5 - gas generator, 6 - heat exchanger-cooler of combustion products, 7 - combustion chamber of a gas turbine, 8 - gas turbine, 9 - air filter, 10 - air compressor, 11 - air mixer with combustion products, 12 - working gas mixture compressor, 13 - water pump, 14 - water tank, 15 - spray device, 16 - exhaust pipe, 17 - shaft , 18, 19 - impellers of a gas compressor, 20 - pump one branch pipe of the mixing device, 21 - liquid line, 22 - holes, 23 - liquid agent collector, 24 - confuser, 25 - diffuser, 26 - fire sensors (sensitive elements), 27 - central controller analyzer, 28 - actuator, 29 - auxiliary device, 30 - fire extinguishing device.
Далее изложены комментарии к представленным на фигурах графическим материалам.The following are comments on the graphic materials presented in the figures.
Общая блок-схема примерной компоновки устройства для реализации указанного способа генерации аэрозоля (см. фиг.1) включает в себя: аккумуляторную батарею 1 со стартером 2 для запуска двигательного агрегата 8, бак для органического топлива 3 и воздушный фильтр 9, обеспечивающие работу двигателя, собственно двигательный агрегат (двигатель внутреннего сгорания или газовая турбина) 8, газовый компрессор 12 для сжатия продуктов сгорания (все агрегаты посажены на общий вал 17), а также водяной бак или гидрант 14 и смесительное устройство 15, в котором происходит формирование двухфазного газожидкостного пожаротушащего аэрозоля, подаваемого к объекту пожаротушения (источнику возгорания). Существо базовой схемы (см. фиг.2) ясно из представленного чертежа. Газообразный агент (воздух и продукты сгорания двигателя 8) через выпускной патрубок 16 после сжатия на рабочих колесах 18 и 19 газового компрессора 12, расположенного на одном валу 17 с двигательным агрегатом 8, под высоким давлением подаются в нагнетательный патрубок 20 смесительного устройства 15, куда выведена магистраль жидкого агента (воды или ПАВ) 21. В смесительном устройстве 15 осуществляется интенсивное перемешивание газовой, подаваемой по газовой магистрали 20 (нагнетательный патрубок), и жидкой, подаваемой водяным насосом 13 по жидкостной магистрали 21 (через отверстия 22 коллектора жидкого агента 23), компонент формируемого двухфазного аэрозоля. Газожидкостная смесь после сжатия в конфузоре 24 попадает в диффузор 25, где происходит ее расширение и окончательная диспергация до получения пожаротушащего аэрозоля, который обеспечивает эффект пожаротушения на объекте возгорания (см. фиг.1).The general block diagram of an exemplary arrangement of a device for implementing the indicated aerosol generation method (see FIG. 1) includes: a
На фиг.3 изображена примерная компоновочная схема предлагаемого устройства при использовании газовой турбины в качестве двигательного агрегата.Figure 3 shows an exemplary layout diagram of the proposed device when using a gas turbine as a propulsion unit.
Аккумуляторная батарея 1 служит для питания пускового стартера 2, в качестве которого, как правило, применяется электродвигатель или двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Топливо для газовой турбины 8 поступает из топливного бака 3 и топливным насосом высокого давления 4 подается через газогенератор 5 в камеру сгорания 7, где происходит его сжигание в присутствии окислителя (воздуха), подаваемого туда через воздушный фильтр 9 воздушным компрессором-нагнетателем 10. Отработавшие продукты сгорания газовой турбины 8 отдают через теплообменник-экономайзер 6 избыток теплоты топливу на входе в газогенератор. В смесителе 11 происходит перемешивание воздуха с охлажденными в теплообменнике 6 продуктами сгорания, после чего смесь поступает на линию всасывания компрессора рабочей газовой смеси 12. Сжатая в компрессоре 12 до требуемого давления рабочая газовая смесь подается на вход смесительно-распылительного устройства - локального генератора аэрозоля 15, куда также водяным насосом 13 из водяного бака или гидранта 14 подается жидкий агент - вода и (или) жидкие поверхностно-активные вещества (ПАВ). В смесительно-распылительной головке 15 осуществляется интенсивная генерация высокодисперсного двухфазного газожидкостного аэрозоля. Сформированный аэрозоль распыляется в окрестности возгорания или пожара, снижая температуру, отсекая окислитель и ликвидируя очаги возгорания (см. фиг.1). Все указанные на схеме агрегаты и вращающиеся рабочие органы смонтированы на общем валу 17 (см. фиг.2) с применением шлицевых соединений. Таким образом минимизируются механические потери на привод основных компонентов схемы. Система обладает высокой производительностью и может обеспечить независимую работу нескольких десятков смесительных головок-распылителей на одном мобильном пожарном стволе или при стационарном сетевом монтаже газовой и жидкостной линий высокого давления на охраняемом объекте.The
На фиг.4 представлена примерная блок-схема автоматизированного комплекса дистанционного пожаротушения. Она включает пожарные датчики 26 - чувствительные элементы, сигнал от которых поступает на анализатор центрального контроллера 27, снабженного исполнительными механизмами 28 и вспомогательными устройствами 29 для активизации процесса дистанционного пожаротушения в автоматическом режиме. Сигнал с контроллера включает устройства пожаротушения 30, переводит их в активное состояние (запускает двигательные агрегаты 8 и позволяет поднять давление в пожарных жидкостном и газовом трубопроводах до рабочего уровня) и осуществляет распыление двухфазного пожаротушащего аэрозоля в зоне возгорания (см. фиг.1), не дожидаясь перехода пожара в активную фазу. Местные смесительные головки образуют сеть, покрывающую область возможных очагов возгорания, распространения пламени и поступления окислителя в зоны пожара. Их расположение может быть рассчитано с использованием трехмерного численного моделирования.Figure 4 presents an exemplary block diagram of an automated remote fire extinguishing system. It includes fire sensors 26 - sensitive elements, the signal from which is fed to the analyzer of the
Способ осуществляют, а устройство работает следующим образом.The method is carried out, and the device operates as follows.
Органическое топливо в присутствии окислителя (кислорода воздуха) сгорает в камере сгорания с образованием газообразных продуктов сгорания, низкое содержание кислорода в которых не позволяет поддерживать процессы горения, но позволяет дышать. Эти продукты сгорания (газообразный агент двухфазной системы) при повышенном (после компрессора) давлении поступают на устройство смешения с жидким агентом двухфазной системы (водой или ПАВ). В результате интенсивного перемешивания образуется облако высокодисперсного двухфазного газожидкостного аэрозоля, обладающего пожаротушащими свойствами.Organic fuel in the presence of an oxidizing agent (atmospheric oxygen) burns in the combustion chamber with the formation of gaseous products of combustion, the low oxygen content of which does not allow supporting combustion processes, but allows breathing. These combustion products (gaseous agent of a two-phase system) at elevated pressure (after the compressor) enter the mixing device with a liquid agent of a two-phase system (water or surfactant). As a result of intense mixing, a cloud of highly dispersed two-phase gas-liquid aerosol with fire-extinguishing properties is formed.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом (см. фиг.1).A device that implements the proposed method works as follows (see figure 1).
Аккумуляторная батарея 1 питает на начальном этапе пусковое устройство (стартер) 2 двигательного агрегата 8, штатно работающего на поступающем из топливного бака 3 органическом топливе. Топливо сжигается в камере сгорания двигательного агрегата 8 в присутствии окислителя (кислорода воздуха), который поступает туда через воздушный фильтр 9. Двигательный агрегат 8 приводит в действие все движущиеся компоненты схемы через общий вал 17. Патрубок отвода отработавших газов продуктов сгорания двигательного агрегата 8 соединен с линией всасывания газового компрессора 12, создающего избыточное давление на линии нагнетания. На линию всасывания компрессора может также подаваться воздух для увеличения концентрации кислорода до безопасного для дыхания человека и теплокровных животных уровня. Продукты сгорания двигательного агрегата 8 (в смеси с воздухом) под высоким давлением поступают в смесительно-распылительное устройство 15, где смешиваются и распыляются с поступающим из водяного бака или гидранта 14 жидким агентом, формируя облако двухфазного газожидкостного аэрозоля. Облако обволакивает объект пожаротушения (источник возгорания) и, препятствуя поступлению окислителя и понижая температуру в области возгорания, интенсивно тушит возгорание (пожар).The
Двигательный агрегат 8, находясь механически на одном валу 17 с центробежным компрессором 12, сообщает ему кинетическую энергию вращения, необходимую для создания высокого давления газовой компоненты аэрозоля, подаваемой на линию всасывания. За счет энергии вращения вала компрессора 12 в рабочем объеме (на лопатках рабочих колес) осуществляется интенсивное сжатие газового агента (смеси продуктов сгорания двигательного агрегата с атмосферным воздухом) до требуемого давления.The
Формирование высокодисперсной двухфазной газожидкостной системы - аэрозоля осуществляется в рабочем объеме смесительного устройства 15 (см. фиг.2) путем подачи в него необходимого количества газового агента при достаточном избыточном давлении с последующей инжекцией в него жидкой компоненты (воды или воды в смеси с поверхостно-активными веществами - ПАВ).The formation of a highly dispersed two-phase gas-liquid system - aerosol is carried out in the working volume of the mixing device 15 (see figure 2) by supplying it with the necessary amount of gas agent with sufficient excess pressure, followed by injection into it of a liquid component (water or water mixed with surface-active substances - surfactant).
Требуемый технический результат во многом достигается за счет механического совмещения на одном валу двух устройств: двигательного агрегата 8 (газовой турбины) и центробежного компрессора 12 - источника высокого давления газовой фазы - условия формирования двухфазной высокодисперсной газожидкостной системы - пожаротушащего аэрозоля.The required technical result is largely achieved due to the mechanical combination of two devices on one shaft: a motor unit 8 (gas turbine) and a centrifugal compressor 12 - a source of high pressure gas phase - the conditions for the formation of a two-phase highly dispersed gas-liquid system - fire extinguishing aerosol.
Двигательный агрегат 8 (предпочтительно газовая турбина) служит, с одной стороны, приводом центробежного компрессора 12 - источника избыточного давления газовой фазы - необходимого условия для генерации аэрозоля, с другой стороны, продуктивным источником большого количества негорючих газообразных высокотемпературных продуктов сгорания в качестве необходимой составляющей газовой компоненты пожаротушащего аэрозоля.The engine unit 8 (preferably a gas turbine) serves, on the one hand, to drive a
Выбор в качестве двигательного агрегата газовой турбины обусловлен:The choice of a gas turbine as a propulsion unit is due to:
1) высоким механическим и термическим к.п.д., 2) большой частотой вращения вала турбины (выше 10000 об/мин), 3) значительным объемным потоком высокотемпературных газообразных негорючих продуктов сгорания. Перечисленные факторы способствуют достижению высокого суммарного к.п.д. предлагаемого устройства в целом и формированию значительного выхода высокодисперсной газожидкостной системы - аэрозоля.1) high mechanical and thermal efficiency, 2) a high frequency of rotation of the turbine shaft (above 10,000 rpm), 3) a significant volume flow of high-temperature gaseous non-combustible combustion products. These factors contribute to the achievement of a high total efficiency the proposed device as a whole and the formation of a significant output of a highly dispersed gas-liquid system - aerosol.
Температура продуктов сгорания газовой турбины (достаточно высокая) может быть понижена при частичном смешении с воздухом перед подачей на линию всасывания компрессора. Затем она возрастает за счет теплоты, выделяющейся при компримировании. Это препятствует растворению газовой фазы в жидкой и снижает возможность замерзания трубок агрегата при эксплуатации устройства в зимнее время. Наконец, температура потока сильно понижается при частичном испарении частиц аэрозоля в газовой среде, значительно повышая ее влагосодержание. Полученная таким способом высокодисперсная газожидкостная система (пожаротушащий аэрозоль) выбрасывается через сопло-диффузор в направлении источника возгорания (пожара).The temperature of the products of combustion of a gas turbine (sufficiently high) can be lowered by partial mixing with air before being fed to the compressor suction line. Then it increases due to the heat released during compression. This prevents the dissolution of the gas phase in the liquid and reduces the possibility of freezing the tubes of the unit during operation of the device in winter. Finally, the temperature of the stream decreases significantly with partial evaporation of aerosol particles in a gaseous medium, significantly increasing its moisture content. The finely dispersed gas-liquid system (fire extinguishing aerosol) obtained in this way is discharged through a diffuser nozzle in the direction of the source of ignition (fire).
Обладающая малым удельным весом (большим удельным объемом) высокодисперсная двухфазная газожидкостная система (аэрозоль) в течение достаточно длительного времени удерживается во взвешенном состоянии в воздухе, обволакивая источник возгорания (объект пожаротушения) и отсекая его от поступления свежих порций окислителя (кислорода воздуха) извне за счет замещения его смесью продуктов сгорания газовой турбины с воздухом в негорючей (обедненной окислителем) концентрации и мелкодисперсными каплями жидкой фазы. Таким образом, резко снижается среднемассовая энтальпия удельного объема газовой фазы в окрестности области возгорания, и происходит тушение пожара (так называемое объемное пожаротушение). При этом, за счет замещения кислорода воздуха в зоне возгорания двухфазной пламегасящей газожидкостной смесью, не требуется присутствия пожарных в непосредственно примыкающей к зоне распространения пламени области. Это позволяет использовать предлагаемое устройство в автоматическом режиме (см. фиг.4).Having a small specific gravity (large specific volume), a highly dispersed two-phase gas-liquid system (aerosol) is kept in suspension in air for a sufficiently long time, enveloping the source of ignition (fire extinguishing object) and cutting it off from the influx of fresh portions of oxidizing agent (air oxygen) from the outside due to replacing it with a mixture of products of combustion of a gas turbine with air in a non-combustible (depleted in oxidizer) concentration and finely dispersed drops of the liquid phase. Thus, the mass-average enthalpy of the specific volume of the gas phase in the vicinity of the ignition area sharply decreases, and the fire is extinguished (the so-called volume fire extinguishing). Moreover, due to the replacement of air oxygen in the ignition zone by a two-phase flame-retardant gas-liquid mixture, the presence of firefighters in the area immediately adjacent to the flame propagation zone is not required. This allows you to use the proposed device in automatic mode (see figure 4).
Подача топлива в двигательный агрегат предлагаемого для технической реализации способа по п.1 с помощью устройства по п.2 может быть осуществлена либо от малогабаритного бака в непосредственной близости от турбины, либо по пожарозащищенному топливопроводу под давлением в случае размещения устройства на специальной штанге (пожарной лестнице, консоли или траверсе) с целью локализации очага возгорания на безопасном для оператора устройства расстоянии (в случае реализации мобильной схемы).The fuel supply to the engine unit of the method proposed according to
В качестве топлива могут быть использованы как традиционные энергоносители (бензин, бензомасляная смесь, авиационный керосин), так и легкие углеводороды ряда метана, а также, предпочтительно, низшие спирты и эфиры (метанол, этанол, диметилэфир и т.д.), образующие в качестве продуктов полного сгорания негорючие нетоксичные газовые смеси (диоксид углерода и водяной пар).The fuel used can be both traditional energy carriers (gasoline, gasoline-oil mixture, aviation kerosene), and light hydrocarbons of a number of methane, as well as, preferably, lower alcohols and ethers (methanol, ethanol, dimethylether, etc.) forming as products of complete combustion, non-combustible non-toxic gas mixtures (carbon dioxide and water vapor).
Подача жидкого агента для формирования аэрозоля (в простейшем случае - воды, воды с добавлением ПАВ и пр.) может быть осуществлена как самотеком, так и под давлением.The supply of a liquid agent for the formation of an aerosol (in the simplest case, water, water with the addition of a surfactant, etc.) can be carried out either by gravity or under pressure.
Основным и наиболее важным отличием предлагаемого способа генерации высокодисперсного двухфазного пожаротушащего аэрозоля и реализующего его технического устройства является возможность полной автоматизации его работы (см. фиг.4). Для этого необходимо оборудовать автономную замкнутую сеть дистанционного автоматизированного слежения за подконтрольным объектом в совокупности с установкой гидравлической и пневматической линий разводки фаз и местных распылительных устройств 15 (инжекционных головок).The main and most important difference of the proposed method for generating a highly dispersed two-phase fire extinguishing aerosol and the technical device that implements it is the ability to fully automate its operation (see figure 4). To do this, it is necessary to equip an autonomous closed network of remote automated tracking of a controlled object in conjunction with the installation of hydraulic and pneumatic phase distribution lines and local spray devices 15 (injection heads).
Предусмотрено автоматическое включение системы в случае подачи сигнала о возгорании от местного противопожарного датчика (см. фиг.4). Технические особенности предлагаемого устройства позволяют тушить очаги возгорания и пожары как в локализованных объемах, так и на открытом воздухе, используя принцип интенсивной генерации мелкодисперсного водного аэрозоля с заполнением окрестности очага возгорания негорючей двухфазной взвесью.The system will automatically turn on in the event of a fire signal from a local fire detector (see figure 4). The technical features of the proposed device allow to extinguish fires and fires both in localized volumes and in the open air, using the principle of intensive generation of finely dispersed water aerosol with filling the vicinity of the fire site with a non-combustible two-phase suspension.
Низкая концентрация жидкой фазы водного аэрозоля позволяет использовать предлагаемое устройство в том числе и для тушения объектов, находящихся под высоким электрическим напряжением. Для повышения эффективности пожаротушения с его помощью, кроме воды, могут использоваться различные поверхностно-активные вещества - ПАВ.The low concentration of the liquid phase of the aqueous aerosol allows the use of the proposed device, including for extinguishing objects under high electrical voltage. To increase the efficiency of fire extinguishing with its help, in addition to water, various surfactants - surfactants can be used.
Существенной особенностью, повышающей надежность эксплуатации предлагаемого технического устройства, является возможность обеспечения его полной автономности и энергонезависимости от внешних источников.An essential feature that increases the reliability of operation of the proposed technical device is the ability to ensure its complete autonomy and energy independence from external sources.
В режиме слежения автоматической дистанционной системы активизируются лишь датчики, опрашиваемые по заданной заранее оператором программе. В случае поступления положительного отклика с локального датчика на исполнительный контроллер активизируется программа запуска, обеспечивающая быстрый перевод устройства в рабочий режим, и далее непосредственно процесс пожаротушения в окрестностях датчика, с которого поступил сигнал об опасности.In the tracking mode of the automatic remote system, only sensors interrogated according to a program set in advance by the operator are activated. In the event of a positive response from the local sensor to the executive controller, a start-up program is activated, which ensures a quick transfer of the device to operating mode, and then the fire extinguishing process in the vicinity of the sensor, from which a danger signal was received.
Технические особенности предлагаемого устройства обеспечивают его устойчивую эксплуатацию в широком диапазоне рабочих температур, что отчасти обусловлено как возможностью использования различных жидких агентов (в том числе ПАВ) для формирования аэрозоля, так и нагревом элементов устройства в рабочем режиме компонентами двухфазной смеси.The technical features of the proposed device ensure its stable operation in a wide range of operating temperatures, which is partly due to the possibility of using various liquid agents (including surfactants) for aerosol formation and heating of the device elements in the operating mode by the components of a two-phase mixture.
Технические условия, определяющие основные характеристики и особенности эксплуатации предлагаемого устройства аэрозольного пожаротушения, состоят в необходимости формирования заданного количества (производительности) аэрозоля за единицу времени.The technical conditions that determine the main characteristics and operation characteristics of the proposed aerosol fire extinguishing device consist in the need to form a predetermined quantity (productivity) of aerosol per unit time.
Например, при отношении газообразной и жидкой компонент в составе аэрозольной двухфазной системы 1000:1 и примерной производительности установки по аэрозолю 1 м3/с расходы газообразной и жидкой фаз составят соответственно:For example, when the ratio of the gaseous and liquid components in the aerosol two-phase system is 1000: 1 and the approximate aerosol capacity of the installation is 1 m 3 / s, the costs of the gaseous and liquid phases will be, respectively:
Qг=1 м3/с и Qж=1 л/с.Q g = 1 m 3 / s and Q w = 1 l / s.
Использование предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими примерами.The use of the invention is illustrated by the following examples.
Пример 1. Реализация предлагаемого устройства при использовании в качестве двигательного агрегата поршневого (роторного) двигателя внутреннего сгорания.Example 1. The implementation of the proposed device when used as a motor unit of a piston (rotary) internal combustion engine.
В качестве силового устройства привода центробежного компрессора использован двигатель внутреннего сгорания (двух- или четырехтактный бензиновый либо дизель и т.д.) (см. фиг.1). На одном валу (через упругую компенсационную муфту) с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) смонтирован центробежный газовый компрессор. Выпускная система двигателя через специальный патрубок выведена на линию всасывания компрессора. Конструкция ДВС обеспечивает быстрый запуск и прогрев устройства, а также управление частотой вращения вала компрессора при помощи дроссельной заслонки. Помимо выпускной системы, на линию всасывания компрессора можно подать воздух от воздушного фильтра ДВС или напрямую. Линия нагнетания центробежного компрессора соединена с пожарной штангой или стволом либо с гибким шлангом, на оконечнике которого закреплено смесительное инжекционное устройство для подачи жидкого агента формируемого высокодисперсного двухфазного аэрозоля. Жидкий агент подается в смеситель самотеком либо при помощи механического жидкостного насоса, смонтированного на ДВС (возможно применение электрического насоса). Расход жидкого агента можно варьировать с помощью специального клапана и байпасной линии. Электропитание системы осуществляется от автономной линии, в состав которой входят: аккумуляторная батарея, генератор постоянного тока и контроллеры управления. Такая система может быть смонтирована в составе автономного автоматизированного противопожарного комплекса, полностью энергонезависимого и снабженного сенсорными датчиками (стационарное устройство). Она может быть также использована в составе специального автомобиля или катера, обеспечивая быстрый доступ к очагам возгорания и блокирование распространения пожара с помощью высокодисперсного аэрозоля (мобильное устройство). Стационарное устройство можно рекомендовать для организации противопожарных линий в отдельно расположенных складских помещениях, куда не выгодно прокладывать электросети, либо используемые нерегулярно или посезонно. Мобильное устройство рекомендуется использовать для обеспечения противопожарных бригад и расчетов, целесообразно применять при быстром тушении локальных пожаров. Производительность устройства определяется мощностью ДВС и производительностью газового компрессора (в случае малой производительности может быть использован поршневой компрессор).As the power device of the centrifugal compressor drive, an internal combustion engine (two- or four-stroke gasoline or diesel, etc.) is used (see figure 1). A centrifugal gas compressor is mounted on one shaft (through an elastic expansion joint) with an internal combustion engine (ICE). The exhaust system of the engine through a special pipe is brought to the compressor suction line. The design of the internal combustion engine provides a quick start and warm-up of the device, as well as control of the compressor shaft speed using the throttle. In addition to the exhaust system, air can be supplied to the compressor suction line from the internal combustion engine air filter or directly. The discharge line of the centrifugal compressor is connected to a fire rod or barrel or to a flexible hose, on the tip of which a mixing injection device for supplying a liquid agent of a highly dispersed two-phase aerosol is formed. The liquid agent is fed into the mixer by gravity or by means of a mechanical liquid pump mounted on the internal combustion engine (the use of an electric pump is possible). The flow rate of the liquid agent can be varied using a special valve and a bypass line. The system is powered from an autonomous line, which includes: a rechargeable battery, a direct current generator, and control controllers. Such a system can be mounted as part of an autonomous automated fire complex, fully non-volatile and equipped with sensor sensors (stationary device). It can also be used as part of a special car or boat, providing quick access to fires and blocking the spread of fire using a highly dispersed aerosol (mobile device). The stationary device can be recommended for organizing fire lines in separately located storage rooms, where it is not profitable to lay electrical networks, or used irregularly or seasonally. It is recommended to use a mobile device to provide fire brigades and calculations, it is advisable to use when quickly extinguishing local fires. The performance of the device is determined by the power of the internal combustion engine and the performance of the gas compressor (in the case of low productivity, a piston compressor can be used).
Пример 2. Реализация предлагаемого устройства при использовании в качестве двигательного агрегата газовой турбины, работающей на традиционном топливе.Example 2. The implementation of the proposed device when used as a propulsion unit of a gas turbine running on traditional fuel.
Система в схемном отношении построена аналогично Примеру 1, однако дополнена некоторыми элементами (см. фиг.3). В качестве силового устройства привода центробежного компрессора применена газовая турбина 8, для запуска которой, как правило, используется стартер 2 - двигатель внутреннего сгорания (ДВС) или электродвигатель. С точки зрения автономности системы в целом ДВС предпочтительнее. Газовая турбина 8 размещена на одном валу с топливным насосом высокого давления 4, центробежными компрессорами 10 и 12 и водяным насосом 13 (в данном случае компенсационной муфты не требуется в силу технических особенностей устройств, достаточно шлицевых соединений). Выпускная система выведена через смеситель 11 на линию всасывания компрессора 12. Остальное оборудование схемы построено аналогично Примеру 1. Система рассчитана на большую, чем в Примере 1, производительность. Она может входить в состав автономного автоматизированного комплекса пожаротушения, позволяя осуществлять включение локальных генераторов аэрозоля в ответ на сигналы противопожарных датчиков. Системы, описанные в Примерах 1 и 2, можно использовать в нежилых помещениях и на открытом воздухе в составе стационарных или мобильных комплексов пожаротушения. Как правило, в составе отработавших газов ДВС и газовых турбин, работающих на традиционном углеводородном топливе, присутствуют такие токсичные газовые компоненты, как монооксид углерода, оксиды азота и серы. Это несколько ограничивает применимость описанных в Примерах 1 и 2 систем.The system is schematically constructed similarly to Example 1, but is supplemented by some elements (see figure 3). A
Пример 3. Реализация предлагаемого устройства при использовании в качестве двигательного агрегата газовой турбины, работающей на метаноле.Example 3. The implementation of the proposed device when used as a propulsion unit of a gas turbine running on methanol.
Наиболее приемлемым газофазным агентом для формирования слоя (облака) противопожарного аэрозоля является поток продуктов сгорания низших органических систем (спиртов). Низшие спирты (в частности, метанол и этанол) при сгорании в окислительной среде - атмосфере воздуха - выжигают кислород-окислитель из зоны возгорания, образуя негорючие и нетоксичные продукты сгорания: двуокись углерода и пары воды, обладают значительной компактностью при хранении и, в отличие от газофазных систем, хорошо воспламеняются и столь же легко могут быть затушены. Таким образом, низшие спирты могут быть успешно использованы в качестве топлива для привода газовой турбины, а продукты их сгорания - для формирования тушащего аэрозоля в качестве газофазного агента слоя.The most suitable gas-phase agent for the formation of a layer (cloud) of fire-fighting aerosol is the flow of combustion products of lower organic systems (alcohols). Lower alcohols (in particular methanol and ethanol), when burned in an oxidizing atmosphere - air atmosphere - burn oxygen-oxidizer from the ignition zone, forming non-combustible and non-toxic combustion products: carbon dioxide and water vapor, have significant compactness during storage and, unlike gas phase systems are highly flammable and can be equally extinguished. Thus, lower alcohols can be successfully used as fuel for driving a gas turbine, and their combustion products can be used to form a quenching aerosol as a gas-phase layer agent.
Система полностью повторяет схему, изложенную в Примере 2, и отличается от нее лишь возможностью использования в жилых помещениях за счет нетоксичности продуктов сгорания метанола и этанола. С другой стороны, при использовании метанольных систем следует помнить об исходной высокой токсичности этого вещества и хранить и использовать его со всеми необходимыми мерами предосторожности.The system completely repeats the scheme described in Example 2, and differs from it only in the possibility of use in residential premises due to the non-toxicity of the combustion products of methanol and ethanol. On the other hand, when using methanol systems, one should remember the initial high toxicity of this substance and store and use it with all necessary precautions.
Пример 4. Реализация предлагаемого устройства при использовании в качестве двигательного агрегата газовой турбины, работающей на метаноле, при полной автоматизации комплекса на промышленном или складском объекте.Example 4. The implementation of the proposed device when used as a propulsion unit of a gas turbine running on methanol, with full automation of the complex at an industrial or warehouse facility.
Система, описанная в Примере 3, дополнена сетью трубопроводов (газовая и водяная линии), сигнальных коммуникаций, микропроцессорным блоком управления оборудованием, стабилизированными автономными источниками питания, системой резервирования основного и вспомогательного оборудования (см. фиг.4).The system described in Example 3 is supplemented by a network of pipelines (gas and water lines), signal communications, a microprocessor control unit for equipment, stabilized autonomous power supplies, a backup system for main and auxiliary equipment (see Fig. 4).
Главными отличиями предлагаемого изобретения от всех его предыдущих аналогов является чрезвычайно большая максимальная производительность, обусловленная использованными при разработке идеями, и возможность полной автоматизации, изначально заложенная при проектировании.The main differences of the present invention from all its previous analogues is the extremely large maximum productivity due to the ideas used in the development, and the possibility of full automation, which was originally incorporated in the design.
Две или три установки, связанные в единую систему, способны в автоматическом режиме обслуживать значительную площадь (тысячи квадратных метров) производственных, складских, торговых, музейных и жилых помещений, обладая большим эксплуатационным резервом.Two or three units connected into a single system are capable of automatically serving a significant area (thousands of square meters) of production, warehouse, retail, museum and residential premises, with a large operational reserve.
До каждой распылительной инжекционной головки (локального генератора высокодисперсного двухфазного газожидкостного аэрозоля) должны идти две зарезервированные линии: газопневматическая и жидкостная. Газопневматическая линия выходит с нагнетательных линий центробежных компрессоров и обеспечивает поступление смеси воздуха и продуктов сгорания метанола с газовой турбины под давлением на впускной штуцер локального смесительного устройства - генератора аэрозоля. Жидкостная линия обеспечивает подачу жидкого агента двухфазной системы от бака через жидкостный насос в инжекционный контур смесительного устройства.Each reserved injection head (local generator of highly dispersed two-phase gas-liquid aerosol) must have two reserved lines: gas-pneumatic and liquid. The gas-pneumatic line leaves the discharge lines of centrifugal compressors and provides a mixture of air and methanol combustion products from the gas turbine under pressure to the inlet fitting of the local mixing device — an aerosol generator. The liquid line supplies the liquid agent of the two-phase system from the tank through the liquid pump to the injection circuit of the mixing device.
Сигнал на запуск подается от пускового контроллера при наличии тревожного отклика по крайней мере от одного противопожарного датчика (инфракрасного, кондуктометрического, оптического или химического) сети наблюдения. Опрос и тестирование датчиков происходят в автоматическом режиме, включая контрольные проверки их чувствительности. В зависимости от высоты помещений и их геометрических особенностей один смеситель-генератор аэрозоля (рабочая головка) может обеспечить эффективное пожаротушение от 50 до 200 кв. м и более.A start signal is supplied from the start controller in the presence of an alarm response from at least one fire sensor (infrared, conductometric, optical or chemical) surveillance network. Interrogation and testing of sensors occur in automatic mode, including control checks of their sensitivity. Depending on the height of the premises and their geometrical features, one aerosol mixer-generator (working head) can provide effective fire extinguishing from 50 to 200 square meters. m and more.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007141132/12A RU2353414C1 (en) | 2007-11-08 | 2007-11-08 | Method of generating fine dual-phase gas-liquid aerosol and device for the extingushin fire hazards and fires using said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007141132/12A RU2353414C1 (en) | 2007-11-08 | 2007-11-08 | Method of generating fine dual-phase gas-liquid aerosol and device for the extingushin fire hazards and fires using said method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2353414C1 true RU2353414C1 (en) | 2009-04-27 |
Family
ID=41018913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007141132/12A RU2353414C1 (en) | 2007-11-08 | 2007-11-08 | Method of generating fine dual-phase gas-liquid aerosol and device for the extingushin fire hazards and fires using said method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2353414C1 (en) |
-
2007
- 2007-11-08 RU RU2007141132/12A patent/RU2353414C1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3438445A (en) | Life-supporting and property protecting firefighting process and apparatus | |
| EP0667795B1 (en) | Fire extinguishing apparatus | |
| US11202929B2 (en) | Fire engine | |
| US5507350A (en) | Fire extinguishing with dry ice | |
| US11433266B2 (en) | Apparatus for fighting fires | |
| CN103127641A (en) | Double-aerosol-extinguishant spraying device | |
| CN206414660U (en) | A kind of standby cabinet type perfluorethyl isopropyl ketone extinguishing device of pressure | |
| CN201026361Y (en) | High pressure fine spray fire extinguisher system and indoor fine spray fire-hydrant | |
| Log et al. | ‘Water mist’for fire protection of historic buildings and museums | |
| RU2353414C1 (en) | Method of generating fine dual-phase gas-liquid aerosol and device for the extingushin fire hazards and fires using said method | |
| Darwin et al. | The development of water mist fire protection systems for US Navy ships | |
| Lal et al. | Suppression of pool fire in a large enclosure with water mist | |
| CN102029035B (en) | Method for spraying cold aerosol fire-extinguishing agent and device thereof | |
| RU190536U1 (en) | Device for preventing and extinguishing large-scale forest, industrial and emergency transport fires with fast-hardening foam | |
| Yuan et al. | The effects of ventilation and preburn time on water mist extinguishing of diesel fuel pool fires | |
| CN101757748B (en) | Method for combining water atomization and oil emulsion used for turbine oil fire-extinguishing and device thereof | |
| KR100907495B1 (en) | Fire-extinguish mixture and fire-engine with mixing apparatus | |
| RU2022582C1 (en) | Fire-fighting installation | |
| CN219114550U (en) | Foam board heating storehouse of standing | |
| Li et al. | The Application of Water Mist Fire Extinguishing System in Bus | |
| CN201094822Y (en) | Fire extinguisher | |
| CN109701181A (en) | Forest fire warning fire extinguishing multifunction fire-fighting system | |
| RU2210411C2 (en) | Vapor-gas fire extinguisher | |
| CN117267616A (en) | Mobile emergency disposal system for aerospace low-temperature chemical fuel leakage and disposal method thereof | |
| EP3981474A1 (en) | Method and system for producing carbon dioxide jets and discharging means configured to expel high-speed carbon dioxide jets with solid phase sublimation |