RU2672945C1 - Способ взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезёма и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезёма и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672945C1 RU2672945C1 RU2018101720A RU2018101720A RU2672945C1 RU 2672945 C1 RU2672945 C1 RU 2672945C1 RU 2018101720 A RU2018101720 A RU 2018101720A RU 2018101720 A RU2018101720 A RU 2018101720A RU 2672945 C1 RU2672945 C1 RU 2672945C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- components
- component
- foaming
- fire
- mixture
- Prior art date
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 145
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 76
- 230000002265 prevention Effects 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000004880 explosion Methods 0.000 title abstract description 18
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 121
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 98
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims abstract description 94
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 76
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 67
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 47
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 38
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 10
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 32
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 31
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 10
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims description 10
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 claims description 9
- 239000006261 foam material Substances 0.000 claims description 9
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 2
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 64
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 38
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 34
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 34
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 16
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 15
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 12
- 102220215119 rs1060503548 Human genes 0.000 description 10
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 9
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 9
- 239000008259 solid foam Substances 0.000 description 9
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 7
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 102220115768 rs886039839 Human genes 0.000 description 7
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 6
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 4
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 4
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 4
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 3
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 3
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 3
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 3
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005696 Diammonium phosphate Substances 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 2
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 2
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 2
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 2
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000388 diammonium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019838 diammonium phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920002102 polyvinyl toluene Polymers 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical class OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical compound [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- GZCGUPFRVQAUEE-SLPGGIOYSA-N aldehydo-D-glucose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O GZCGUPFRVQAUEE-SLPGGIOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052915 alkaline earth metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 150000003868 ammonium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 150000001642 boronic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- NKWPZUCBCARRDP-UHFFFAOYSA-L calcium bicarbonate Chemical compound [Ca+2].OC([O-])=O.OC([O-])=O NKWPZUCBCARRDP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000020 calcium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- KVBKAPANDHPRDG-UHFFFAOYSA-N dibromotetrafluoroethane Chemical compound FC(F)(Br)C(F)(F)Br KVBKAPANDHPRDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000592 inorganic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940069445 licorice extract Drugs 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 description 1
- 239000011146 organic particle Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 102220062177 rs786202861 Human genes 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 210000002105 tongue Anatomy 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62C—FIRE-FIGHTING
- A62C5/00—Making of fire-extinguishing materials immediately before use
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62C—FIRE-FIGHTING
- A62C5/00—Making of fire-extinguishing materials immediately before use
- A62C5/008—Making of fire-extinguishing materials immediately before use for producing other mixtures of different gases or vapours, water and chemicals, e.g. water and wetting agents, water and gases
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62C—FIRE-FIGHTING
- A62C13/00—Portable extinguishers which are permanently pressurised or pressurised immediately before use
- A62C13/003—Extinguishers with spraying and projection of extinguishing agents by pressurised gas
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62C—FIRE-FIGHTING
- A62C13/00—Portable extinguishers which are permanently pressurised or pressurised immediately before use
- A62C13/66—Portable extinguishers which are permanently pressurised or pressurised immediately before use with extinguishing material and pressure gas being stored in separate containers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62C—FIRE-FIGHTING
- A62C2/00—Fire prevention or containment
- A62C2/06—Physical fire-barriers
- A62C2/065—Physical fire-barriers having as the main closure device materials, whose characteristics undergo an irreversible change under high temperatures, e.g. intumescent
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62C—FIRE-FIGHTING
- A62C5/00—Making of fire-extinguishing materials immediately before use
- A62C5/02—Making of fire-extinguishing materials immediately before use of foam
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62C—FIRE-FIGHTING
- A62C5/00—Making of fire-extinguishing materials immediately before use
- A62C5/02—Making of fire-extinguishing materials immediately before use of foam
- A62C5/022—Making of fire-extinguishing materials immediately before use of foam with air or gas present as such
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62C—FIRE-FIGHTING
- A62C5/00—Making of fire-extinguishing materials immediately before use
- A62C5/02—Making of fire-extinguishing materials immediately before use of foam
- A62C5/027—Heavy foam
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
- A62D1/0064—Gels; Film-forming compositions
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
- A62D1/0071—Foams
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fire-Extinguishing Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике пожаротушения, а именно к технологиям и устройствам для взрывопожаропредотвращения и тушения пожара в виде быстротвердеющей неорганической пены на основе вспененного геля кремнезема SiO, и может быть использовано для взрывопожаропредотвращения в начальной стадии возникновения аварийных ситуаций в закрытых помещениях и на открытых площадках и при тушении пожаров горючих материалов. Способ взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения включает приготовление вспененного геля кремнезема в виде быстротвердеющей пены путем смешивания компонента А в виде водного раствора смеси силиката щелочного металла и пенообразующего поверхностно-активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, при соотношении, масс. %: 10-70, преимущественно 20-50 силиката натрия, 1-15, преимущественно 3-6 пенообразующего поверхностно-активного вещества, остальное - вода, с компонентом Б, составляющим 20-60%, преимущественно от 30-50%-ного водного раствора уксусной кислоты. Устройство для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения содержит емкости с размещенными в них компонентами огнетушащего вещества, трубопроводы компонентов огнетушащего вещества, средство смешивания компонентов огнетушащего вещества и средство вспенивания смеси компонентов огнетушащего вещества. Устройство выполнено с возможностью получения в качестве огнетушащего вещества вспененного геля кремнезема в виде быстротвердеющей пены, получаемой путем смешивания и вспенивания смеси компонентов А и Б, при объемном соотношении компонентов А и Б от 15:1 до 6:1, преимущественно 10:1. В результате обеспечивается повышение надежности функционирования средств пожаротушения и взрывопожаропредотвращения и эффективности процессов пожаротушения и взрывопожаропредотвращения. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 табл., 7 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к технике пожаротушения, а именно к технологиям и устройствам для взрывопожаропредотвращения и тушения пожара в виде быстротвердеющей неорганической пены на основе вспененного геля кремнезема SiO2 и может быть использовано для взрывопожаропредотвращения в начальной стадии возникновения аварийных ситуаций в закрытых помещениях и на открытых площадках и при тушении пожаров горючих материалов.
Уровень техники
Известно, что вода является наиболее широко применяемым огнетушащим средством тушения пожаров [А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. - М.: Химия, 1979, с. 64-72].
Для повышения огнетушащей способности воды в ее состав, как правило, вводят органические добавки, повышающие вязкость воды (загустители) или снижающие ее поверхностное натяжение (пенообразователи) [SU 797707, A62D 1/00, 1981], или вводят добавки неорганических солей - хлоридов, карбонатов и бикарбонатов щелочных металлов, глины и других тонкодисперсных веществ, повышающих огнетушащую способность воды.
Известна, в частности, минерально-водяная суспензия для тушения пожара [RU 2098158, A62D 1/00, А62С 3/00, 10.12.1997], которая для повышения адгезионных и изолирующих свойств минерально-водяного состава содержит, мас. %: 7-16 жидкого стекла, 13-72 глины и 20-80 воды. Полученную суспензию применяют путем распыления различными существующими способами (с помощью насосов, разливом с самолетов или вертолетов). Наиболее эффективными являются способы диспергирования с использованием энергии взрыва или аккумуляторов давления (воздушных, пороховых и т.п.), т.к. позволяют диспергировать состав до капель диаметром менее 10 мкм, значительно увеличивая этим поверхность взаимодействия с пламенем.
Основным недостатком подобных составов является многокомпонентность, сложность приготовления и возможность расслоения при хранении, а также выделение ядовитых продуктов горения при разложении органических компонентов состава.
Известно огнетушащее средство для тушения нефти и нефтепродуктов [RU 2263525, A62D 1/00, 10.11.2005], которое для повышения эффективности, дешевизны и удобства в применении содержит тушащий состав, нанесенный на гранулы из огнеупорного пористого материала диаметром 10-50 мм с рабочим слоем толщиной 1-5 мм. Тушащий состав содержит бикарбонат кальция в количестве 0,2-0,8 вес. ч., жидкое стекло в количестве 0,2-0,8 вес. ч. и 0,1-0,3 вес. ч. ингибирующей добавки.
Известен состав [DE 10054686, 06.06.2002], содержащий более 50% жидкого стекла, преимущественно 90-98% с модулем жидкого стекла в пределах 1-4. Эффективность действия такого состава обеспечивается способностью жидкого стекла образовывать на поверхности горения термостойкую изолирующую пленку, предотвращающую доступ кислорода воздуха к поверхности горения.
Основным недостатком данного состава является его высокая вязкость, в связи с чем данный огнетушащий состав наносится на поверхность горения из аэрозольных упаковок с помощью транспортирующих газов - азота, диоксида углерода или пенообразующих средств, а также с помощью других приспособлений.
Для более эффективного использования жидкого стекла в качестве тушащего состава необходимо снижать его вязкость путем введения в состав воды. По отношению к воде жидкое стекло является загустителем, а по отношению к жидкому стеклу вода является разжижителем.
Известен состав для тушения лесных пожаров малым количеством воды [RU 2449825, A62D 1/00, 10.05.2012], содержащий воду и тонкоизмельченную шихту легкоплавкого стекла в концентрации 0,0001-10% в виде раствора или взвеси. При расплавлении под действием пожара компоненты образуют стеклянную пленку на поверхности горящего объекта и препятствуют доступу кислорода.
Известен водный раствор для тушения пожаров [RU 2275951, A62D 1/00, 10.05.2006], который для целей обеспечения необходимого уровня вязкости и достижения значительного снижения температуры в зоне горения, высоких значений температуростойкости и изолирующей способности состава за счет испарения свободной воды и термического вспенивания жидкого стекла, содержит воду в количестве 50-95 мас. % и в качестве загущающей добавки жидкое стекло с модулем 2,5-3,2 в количестве 5-50 мас. %.
Дополнительно данный состав может содержать высокомолекулярное поверхностно-активное вещество (ПАВ) в виде смеси поливиниловый спирт-толуол-вода с поверхностным натяжением менее 30 мН/м из расчета 0,001-0,1 кг ПАВ на один кубический метр воды в растворе.
Присутствие ПАВ в данном составе раствора улучшает его диспергирование при набрызгивании и закреплении на поверхности горения. После тушения предлагаемым составом поверхность объектов горения в результате термического вспенивания или по своей физической сути вскипания в результате интенсивного нагрева набрызганного слоя раствора покрывается слоем твердой неорганической пены толщиной 2,5-5,5 см, и этот слой, выполняя роль своеобразного фильтра, обеспечивает меньшее остаточное выделение дыма с поверхности горения.
Как это указано в описании RU 2275951 тушение пожара данным составом осуществляется по следующему механизму: При подлете струи раствора жидкого стекла к поверхности горения, под действием высокой температуры происходит нагрев раствора и снижется его вязкость, что способствует лучшему растеканию раствора на поверхности горения.
При испарении воды из раствора на поверхности горения увеличивается концентрация жидкого стекла, значительно повышается его вязкость и при полном испарении воды из состава раствора на поверхности горения остается пленка жидкого стекла, обладающая свойством непрерывности.
Увеличение смачиваемости раствором поверхности горения и повышение степени диспергирования струи достигается за счет введения в состав высокомолекулярного поверхностно-активного вещества (ПАВ) с поверхностным натяжением менее 30⋅10-3 Н/м, например, на основе поливинилового спирта, толуола и воды в количестве 0,001-0,1 кг/м3 воды в растворе.
Образовавшаяся после испарения свободной воды на поверхности горения пленка жидкого стекла при температуре 120-200°С теряет молекулярную воду и приобретает твердообразное состояние. В интервале температур 200-400°С из твердообразного жидкого стекла начинает удаляться химически связанная вода, под действием которой корочка жидкого стекла приобретает пиропластическое состояние, а выделяющиеся пары воды, вследствие резкого увеличения своего объема, вспенивают эту корочку и ее объем увеличивается в 10-50 раз. Плотность образовавшегося на поверхности горения слоя пены составляет 30-50 кг/м3 и этот слой блокирует доступ кислорода воздуха к поверхности горения.
Образовавшийся слой пены не подвержен горению, так как по своему составу является неорганическим веществом - безводным силикатом щелочного металла, обладает низким коэффициентом теплопроводности (0,03-0,036 Вт/м⋅К) и предотвращает прогрев затушенной поверхности до температуры возгорания за счет резкого снижения интенсивности воздействия теплового потока, образующегося при излучении пламени и конвективного тепла дымовых газов.
Недостатками RU 2275951 является практическая невозможность равномерного разбрызгивания и практическая невозможность обеспечения контролируемого термического вспенивания раствора жидкого стекла на практически всегда неровных и изменяющихся в процессе горения поверхностях горящих материалах и, соответственно, невозможность получения заданной толщины твердой пены определенной структуры, а также необходимость наличия высокой температуры для термического вспенивания, а именно необходимость наличия температуры 120-200°С для испарения молекулярной воды и приобретения твердообразного состояния и необходимость наличия температуры 200-400°С для удаления из твердообразного жидкого стекла химически связанной воды, под действием которой корочка жидкого стекла приобретает пиропластическое состояние, и последующего интенсивного выделения паров воды (вскипания) для вспенивания этой корочки.
Известно применение распыленной воды в качестве огнетушащего средства, однако распыленная вода обладает сравнительно невысокой огнетушащей эффективностью, а генерирующие ее устройства требуют подключения к напорным водопроводам.
Известно применение воздушно-механической пены низкой и средней кратности, обладающей повышенной по сравнению с распыленной водой огнетушащей эффективностью, однако большинство известных водо-пенных генераторов и огнетушителей обеспечивают получение жидкой воздушно-механической пены на основе водного раствора пенообразователя и воздуха или газа, которая быстро оседает и не удерживается на вертикальных и наклонных поверхностях, что существенно снижает эффективность и увеличивает время пожаротушения.
Известен огнетушитель, содержащий емкость с огнетушащей жидкостью, систему вытеснения жидкости из емкости, запорно-пусковое устройство, распылитель жидкости с центробежным завихрителем потока и выходным соплом, и трубопровод, соединяющий выход запорно-пускового устройства с распылителем жидкости, в котором, для повышения эффективности тушения очагов возгорания, в первую очередь, классов "А" и "В" путем генерации высокоскоростной распыленной струи огнетушащей жидкости с заданным углом распыла, выходное сопло распылителя жидкости выполнено с профилированным каналом, включающим сужающийся в направлении течения жидкости участок, при этом центробежный завихритель выполнен в виде полой вставки, по меньшей мере, с одним тангенциально направленным входным каналом, образованным в боковой стенке вставки, и входным осевым каналом, причем полость вставки сообщена с входным отверстием профилированного сопла [RU 43465 А62С 13/62, А62С 31/02, опубл. 27.01.2005].
Известен огнетушитель, содержащий емкость, заполненную жидким огнетушащим веществом, источник вытесняющего газа, запорно-пусковое устройство, распылитель жидкости, соединенный через трубопровод с выходом запорно-пускового устройства, при этом распылитель жидкости выполнен с возможностью генерации направленной тонкораспыленной струи огнетушащего вещества, в котором, для обеспечения возможности эффективного тушения очагов пожаров классов А и В и электрооборудования, находящегося под высоким напряжением, и длительного хранения и эксплуатации огнетушителя в условиях отрицательных температур, в качестве жидкого огнетушащего вещества использована смесь водного раствора соли, выбранной из следующего ряда веществ: диаммонийфосфат, хлорид магния, хлорид кальция, хлорид лития, и пленкообразующего пенообразователя, причем содержание соли в огнетушащем веществе составляет не менее 10 мас. %, содержание пленкообразующего пенообразователя в огнетушащем веществе составляет не менее 5 мас. %. При этом в качестве источника вытесняющего газа использован сжатый газ, заполняющий газовую полость в емкости над поверхностью жидкого огнетушащего вещества, а распылитель жидкости снабжен струйно-центробежным завихрителем потока жидкости и выходным соплом и выполнен с профилированным каналом, включающим входной участок цилиндрической формы и выходной участок в форме конического диффузора, при этом входное отверстие выходного участка сопряжено с выходным отверстием цилиндрического участка [RU 82562 А62С 13/62, А62С 31/02, опубл. 10.05.2009].
Известен переносной огнетушитель, содержащий резервуар с огнетушащим веществом, корпус пусковой головки, установленный на резервуаре с огнетушащим веществом, подпружиненный шток с коническим выступом, размещенный в продольном канале, выполненном в корпусе пусковой головки, который имеет первое радиальное отверстие, установленный на корпусе пусковой головки баллон для сжатого газа с герметизирующей мембраной, обращенной к коническому выступу штока, сифонную трубку, выходной штуцер и средство для перемещения штока, эластичную прокладку, установленную на штоке, при этом продольный канал имеет две полости, разделенные одна от другой герметизирующим элементом, установленным на штоке, первая полость сообщается с выходным отверстием баллона для сжатого газа и посредством первого радиального отверстия - с полостью резервуара с огнетушащим веществом, вторая полость сообщается с помощью второго радиального отверстия с сифонной трубкой, и с помощью третьего радиального отверстия - с выходным штуцером, в котором, для исключения вытекания огнетушащего вещества в период хранения и транспортировки с сохранением возможности кратковременного прекращения его работы, во второй полости на штоке установлены цилиндрическая пружина и шайба, эластичная прокладка расположена на нижней поверхности шайбы, цилиндрическая пружина расположена между шайбой и верхней стенкой второй полости, а длина цилиндрической пружины в осевом направлении в свободном состоянии превышает расстояние от шайбы до верхней стенки второй полости [RU 8896 А62С 13/00, опубл. 16.01.1999].
Известно устройств для получения твердеющей пены из композиции низкомолекулярных и высокомолекулярных веществ, обеспечивающее увеличение производительности пеногенерации, непрерывную работу без остановок для перезарядки емкостей рабочими растворами, которое содержит цилиндрический корпус, патрубки для подачи жидкости и газа и расположенный соосно корпусу рассеиватель газожидкостного потока, при этом патрубки для подачи водного раствора поверхностно-активного вещества и карбамидно-формальдегидной смолы смещены относительно оси корпуса и смесителя на расстояние, составляющее 5-15% внутреннего диаметра патрубка [RU 2226123 B01F 3/04, B01F 5/04, опубл. 27.03.2004].
Устройство по RU 2226123 может быть использовано для создания защитных пенных экранов с целью предотвращения испарений нефти и нефтепродуктов при аварийных проливах и в технологии переработки полимеров в пористые или ячеистые изделия различного назначения, но по причине горючести получаемой твердой пены неприменимо в области пожаротушения.
Известен огнетушитель, имеющий по меньшей мере одну емкость со средством тушения огня, выполнен с возможностью выводить данное средство, если идентифицировано реальное или потенциальное возгорание. Средство тушения огня представляет собой стабильную водную суспензию тонкодисперсного вспученного вермикулита (природного минерала с химической формулой (Mg, Fe, Аl)3(Аl, Si)4O10(OH)24H2O). Способ тушения огня осуществляется путем подачи данного средства тушения огня на пламя, прилегающие к нему зоны, а также зоны высокого риска распространения огня. Используемый огнетушитель может быть изготовлен путем по меньшей мере частичного заполнения емкости, адаптированной для выведения средства тушения огня. Средство обладает улучшенным ограничивающим воздействием и формированием изолирующего барьера за счет образования на поверхности слоя, барьерного по отношению к кислороду и теплу, может быть применено для тушения огня на человеке и животном. Желательно, чтобы количество вермикулита составляло 3-40 мас. %, более предпочтительно 10-30 мас. %, а особо желательно - 15-25 мас. %, например, примерно 20 мас. %. Предпочтителен очень тонкодисперсный вермикулит с размером частиц в интервале от нанометров до 1000 мкм, причем желательно, чтобы этот размер не превышал 300 мкм [RU 2635613 A62D 1/00, А62С 3/00, С09K 21/02 Опубл. 14.11.2017].
Недостатком RU 2635613 является возможность использования огнетушащего вещества только в виде водной тонкодисперсной суспензии и невозможность формирования на ее основе пены.
Известны химические пенные огнетушители, генерирующие химическую пену, получаемую в результате резкого вспенивания щелочного раствора (обычно - водного раствора соды) при добавлении в него кислоты (обычно - серной или соляной).
Известен огнетушитель для образования и подачи химической пены, содержащий корпус, заполненный щелочным раствором, спрыск, расположенный в верхней части корпуса, крышку и баллон с кислотой, закрытый пробкой со штоком, при этом баллон снабжен поплавком, в котором, для равномерного распределения заряда кислоты в корпусе огнетушителя, поплавок выполнен в виде кольцевой камеры и установлен концентрично корпусу баллона в его нижней части [RU 26191 А62С 13/04, опубл. 20.11.2002].
Известен химический пенный огнетушитель, содержащий сосуд с крышкой, заполненный щелочным раствором, спрыск, расположенный в верхней части сосуда, баллон с кислотой, днище которого выполнено в виде мембраны, приводной шток и установленную в сосуде заборную трубку, один конец которой соединен со спрыском, а другой обращен к днищу сосуда, в котором, для повышения эксплуатационных свойств и быстродействия срабатывания, приводной шток снабжен поршнем, размещенным в полости баллона, а в стенке баллона выполнено сквозное отверстие, расположенное выше поршня части [RU 26192 А62С 13/04, опубл. 20.11.2002].
Известен химический воздушно-пенный огнетушитель, содержащий стальной корпус, заполненный 9 л водно-щелочного раствора в виде смеси бикарбоната натрия NaHCO3 и солодкового экстракта, и полиэтиленовую емкость, заправленную кислотной смесью в виде серной кислоты H2SO4 и сульфида железа FeSO4, повышающей объем и прочность образующейся пены, при этом, для повышения эффективности защиты пожаров путем увеличения быстродействия и надежности срабатывания, полиэтиленовая емкость жестко соединена с седлом клапана, закрепленного в нижней части стакана, жестко соединенного с крышкой стального корпуса, к верхней части которого прикреплена ручка для работы в режиме эксплуатации огнетушителя, а в верхней части корпуса размещен выпускной патрубок с пеногенератором. Стакан установлен внутри корпуса осесимметрично ему и полиэтиленовой емкости, а клапан соединен со штоком, размещенным осесимметрично в стакане и подпружиненным пружиной. В нижней части стакана, над клапаном, выполнено, по крайней мере, три отверстия, обеспечивающих соединение щелочной и кислотной частей огнетушителя, а на крышке корпуса огнетушителя смонтировано запорно-пусковое устройство [RU 2427401 А62С 13/04, опубл. 27.08.2011].
Общим недостатком известных химических пенных огнетушителей является недостаточная огнетушащая эффективность, обусловленная обычно незначительным количеством генерируемой химической пены, определяемым стехиометрическим соотношением реагентов, а также возможность только одноразового использования в течение времени протекания реакции с невозможностью ее прерывания по полной выработки компонентов и невозможностью многократных включений/выключений огнетушителя при одном и том же заряде огнетушителя компонентами огнетушащего вещества.
Известно устройство для создания текучей твердеющей пены на основе воды, цемента и вспенивающего агента для предотвращения и тушения пожара в угольной шахте, содержащее основную агрегатную машину, автоматически пополняемый резервуар для хранения жидкости, систему перемешивания раствора, инжекционный пистолет и соответствующую систему соединительного трубопровода, при этом клапан, трехходовой клапан, датчик давления и расходомер соответствующим образом расположены на трубопроводе; и основная агрегатная машина содержи т двухъярусную структуру каркаса машины, при этом нижний ярус каркаса машины оснащен воздушным компрессором, интеллектуальной панелью управления и винтовым насосом, и верхний ярус каркаса машины оснащен вспенивающей трубой и смешивающей трубой. Текучая твердеющая пена, образованная устройством, обладает преимуществом, заключающимся в хорошо распределенных мелких пузырьках, высоким коэффициентом пенообразования и хорошими характеристиками стабильности пены; и приспособление обладает идеальными системными функциями, беспрепятственной циркуляцией раствора, является простым в эксплуатации и надежным в использовании, может хорошо приспосабливаться к сложным условиям угольной шахты и быстро, и непрерывно создавать текучую твердеющую пену, и применяется в угольных шахтах для остановки утечек, изоляции кислорода и предотвращения и тушения пожара, и таким образом эффективно обеспечивает безопасность и эффективность предотвращения и тушения пожара в угольных шахтах [RU 2620335 А62С 5/02 Опубл. 24.05.2017].
Известны способы и устройства вспенивания негорючих суспензий для целей пожаротушения.
Известно устройство для вспенивания суспензий при тушении подземных пожаров, которое содержит эжектор, гильзу с комбинированным каналом, диспергатор, камеру смешения. В эжекторе суспензия разделяется на две части. Основной поток идет через гильзу. Он дробится на диспергаторе. Дополнительный поток проходит через кольцевую щель. Далее он отклоняется конусным отбойником на пеногенераторную сетку и стекает вниз. Инертный газ проходит в полости газовой рубашки и образует высокократную пенопульпу. Основной поток смешивается с пенопульпой. В камере смешения образуется вспененная суспензия. Повышается эффективность приготовления суспензий на коротких скважинах за счет интенсификации процесса вспенивания [RU 2133829, E21F 5/00, А62С 5/02, B01F 5/06 Опубл. 27.07.1999].
Известна комплексная система создания завесы из вспененной суспензии, содержащая устройство турбулентное для вспенивания суспензий, пожарно-оросительный трубопровод шахты, патрубки подвода раствора пенообразователя и сжатого газа, камеру смешения, трубный канал с установленным в нем устройством ценообразования и источники подачи компонентов на генерирование пены, отличающаяся тем, что она снабжена стабилизатором структуры вспененной суспензии, установленным на выходном фланце устройства вспенивания в переходнике перед выходом на транспортный пенопровод, на оконечном участке которого размещена перфорированная пика для ее внедрения в труднодоступное место, при этом для стабилизации структуры вспененной пульпы она снабжена дополнительным патрубком для ввода в устройство раствора наполнителя, например золы-уноса, которая приготовлена и подана на устройство вспенивания посредством шламового погружного насоса из шахтной вагонетки у места производства работ, а в трубопровод воды из пожарно-оросительного трубопровода встроен пеносмеситель с регулируемым заборным краном пенообразователя с одновременным вводом в напорный рукав стабилизатора структуры пенного потока, выполненного в виде раствора бентонитовой коллоидной глины, которая также приготовлена во второй половине вагонетки с использованием шламового погружного насоса. Камера смешения компонентов смеси в устройстве вспенивания суспензии выполнена по форме диффузорной по ходу вспенивания суспензии в зоне перед винтовым стабилизатором, а расход дозируемого в системе количества жидкой фазы (бентонитовой глины, пенообразователя, воды и жидкого наполнителя) регламентирован по кранам регулирования в каждом трубопроводе и временем работы шламового погружного насоса [RU 33021, А62С 5/02, Опубл. 10.10.2003].
Известна комплексная система создания завесы в шахте из вспененной комбинированной суспензии, содержащая патрубки подвода раствора пенообразователя и воздуха, камеру смешения и трубный канал с установленным в нем устройством пенообразования в виде турбулизирующих пластин, отличающаяся тем, что к устройству пенообразования со стороны трубопровода подачи зольных суспензий закреплен дополнительный переходник с диффузорной смесительной камерой, подсоединенный к корпусу пеногенератора, на котором установлены патрубок подачи флегматизатора - например жидкой фазы хладона 114В2 в смеси с газообразным азотом и патрубок подачи газообразного азота, а на выходе устройства пенообразования закреплен конфузорный переходник контроля давления стабилизации структуры потока пены, выполненный со встроенными в трубопровод винтовыми лопастями, который подсоединен непосредственно в соединительное колено к обсадной трубе скважины, пробуренной с поверхности в зону подземного очага пожара [RU 50839, А62С 5/02, Опубл. 27.01.2006].
Недостатком известных устройств для вспенивания суспензий и применения вспененных суспензий для целей пожаротушения является сложность и громоздкость, невозможность их использования для тушения открытых пожаров и взрывопредотвращения на открытых участках больших площадей, то есть их низкая эффективность пожаротушения.
Известен водный раствор для тушения пожаров [RU 2275951, A62D 1/00, 10.05.2006], который для целей обеспечения необходимого уровня вязкости и достижения значительного снижения температуры в зоне горения, высоких значений температуростойкости и изолирующей способности состава за счет испарения свободной воды и термического вспенивания жидкого стекла, содержит воду в количестве 50-95 мас. % и в качестве загущающей добавки жидкое стекло с модулем 2,5-3,2 в количестве 5-50 мас. %.
Дополнительно данный состав может содержать высокомолекулярное поверхностно-активное вещество (ПАВ) в виде смеси поливиниловый спирт - толуол - вода с поверхностным натяжением менее 30 мН/м из расчета 0,001-0,1 кг ПАВ на один кубический метр воды в растворе.
Присутствие ПАВ в данном составе раствора улучшает его диспергирование при набрызгивании и закреплении на поверхности горения. После тушения предлагаемым составом поверхность объектов горения в результате термического вспенивания или по своей физической сути вскипания в результате интенсивного нагрева набрызганного слоя раствора покрывается слоем твердой неорганической пены толщиной 2,5-5,5 см, и этот слой, выполняя роль своеобразного фильтра, обеспечивает меньшее остаточное выделение дыма с поверхности горения.
Как это указано в описании RU 2275951 тушение пожара данным составом осуществляется по следующему механизму: При подлете струи раствора жидкого стекла к поверхности горения, под действием высокой температуры происходит нагрев раствора и снижется его вязкость, что способствует лучшему растеканию раствора на поверхности горения. При испарении воды из раствора на поверхности горения увеличивается концентрация жидкого стекла, значительно повышается его вязкость и при полном испарении воды из состава раствора на поверхности горения остается пленка жидкого стекла, обладающая свойством непрерывности.
Увеличение смачиваемости раствором поверхности горения и повышение степени диспергирования струи достигается за счет введения в состав высокомолекулярного поверхностно-активного вещества (ПАВ) с поверхностным натяжением менее 30⋅10-3 Н/м, например, на основе поливинилового спирта, толуола и воды в количестве 0,001-0,1 кг/м3 воды в растворе.
Образовавшаяся после испарения свободной воды на поверхности горения пленка жидкого стекла при температуре 120-200°С теряет молекулярную воду и приобретает твердообразное состояние. В интервале температур 200-400°С из твердообразного жидкого стекла начинает удаляться химически связанная вода, под действием которой корочка жидкого стекла приобретает пиропластическое состояние, а выделяющиеся пары воды, вследствие резкого увеличения своего объема, вспенивают эту корочку и ее объем увеличивается в 10-50 раз. Плотность образовавшегося на поверхности горения слоя силикатной пены составляет 30-50 кг/м3 и этот слой блокирует доступ кислорода воздуха к поверхности горения.
Образовавшийся подобным образом слой твердой силикатной пены не подвержен горению, так как по своему составу является неорганическим веществом - безводным силикатом щелочного металла, обладает низким коэффициентом теплопроводности (0,03-0,036 Вт/м⋅К) и предотвращает прогрев затушенной поверхности до температуры возгорания за счет резкого снижения интенсивности воздействия теплового потока, образующегося при излучении пламени и конвективного тепла дымовых газов.
Недостатками RU 2275951 является практическая невозможность равномерного разбрызгивания и контролируемого термического вспенивания раствора жидкого стекла на практически всегда неровных и изменяющихся в процессе горения поверхностях горящих материалах и, соответственно, невозможность получения заданной толщины "стеклянной" пены определенной структуры, а также необходимость наличия высокой температуры для термического вспенивания, а именно необходимость наличия температуры 120-200°С для испарения молекулярной воды и приобретения твердообразного состояния и необходимость наличия температуры 200-400°С для удаления из твердообразного жидкого стекла химически связанной воды, под действием которой корочка жидкого стекла приобретает пиропластическое состояние, и последующего интенсивного выделения паров воды (вскипания) для вспенивания этой корочки и ее превращения в твердую силикатную пену.
Известен пористый ксерогель SiO2 [RU 2530048 С01В 33/16, опубл. 10.10.2014 Заявка РСТ ЕР 2010/067821 20101119, публикация РСТ WO 2011/061289 20110526] который содержит поры, размер которых больше 50 нм, но меньше 1000 нм, в частности - меньше 500 нм, в частности - меньше 300 нм, в частности - меньше 100 нм, имеет плотность меньше 400 кг/м3, в частности - меньше 290 кг/м3, в частности - меньше 200 кг/м3, содержит долю углерода, которая меньше 10%, в частности - меньше 5%, и имеет теплопроводность при 800°С меньше 0,060 Вт/м⋅К, при 400°С - меньше 0,040 Вт/м⋅К, при 200°С - меньше 0,030 Вт/м⋅К, имеет модуль упругости, равный по меньшей мере 5 МПа, при температурах до 560°С (в атмосфере, содержащей кислород) обладает длительной термостабильностью, представляет собой монолитное формованное изделие, гранулят или порошок.
Данный ксерогель SiO2 по RU 2530048 с характерным размером пор менее 1 микрометра, получают посредством золь-гель процесса с субкритической сушкой геля с использованием временных заполнителей пор или твердых скелетных опор (например, состоящих из углерода или органических веществ), которые в конце процесса получения удаляют посредством термического окисления. Вспомогательные органические частицы, или макромолекулы, или частицы углерода, содержащиеся в неорганическом геле, препятствуют коллапсу неорганической сетчатой структуры во время процесса субкритической сушки. Впоследствии эти заполнители пор или твердые скелетные опоры в максимальной степени удаляют в процессе термической обработки при температуре выше 300°С за счет окисления. В результате получают ксерогель SiO2 (с массовой долей волокон менее 5 масс. %) с пористостью более 80%, с содержанием несвязанного или лишь слабо химически связанного с силикатным скелетом углерода менее 10% и с размером пор менее 1 микрометра.
Ксерогель SiO2 по RU 2530048 применяют в качестве негорючего или невоспламеняющегося, прозрачного или полупрозрачного или непрозрачного теплоизоляционного материала, в качестве несущего теплоизоляционного материала, носителя катализаторов, фильтра, поглотителя, негорючего или невоспламеняющегося, прозрачного, полупрозрачного или непрозрачного легкого строительного материала, диэлектрика для электронных деталей, в качестве системы для контролируемого или быстрого выделения лекарственных препаратов, в качестве покрытия для использования в термодиффузионных процессах, в качестве литейной формы, в качестве носителя для сенсорных молекул в сенсорной технике, для звукоизоляции, для регулирования влажности или в качестве материала основы для композитных материалов.
Известен состав для создания вспененной аэрозольным путем термостойкой пены на основе силиката натрия [ЕР 0110328], содержащий два разделенных между собой раствора, один из которых, раствор «А», выполнен на основе водного раствора силиката натрия (50-97%) и пропеллента (3-50%), а другой - раствора «Б», являющийся отвердителем.
К раствору «А» (основному раствору) согласно ЕР 0110328 добавляют различные химические добавки в виде аммониевых соединений, боратов, синтетических резин и различных органических и неорганических соединений увеличивающие механические свойства пен и дисперсий, но при этом эти соединения должны быть совместимыми, т.е. протекание химических реакций между ними не предполагается. Для увеличения кратности пены в раствор «А» (в раствор силикатов щелочных металлов) могут вводиться добавки поверхностноактивных веществ.
В качестве раствора «Б» (отвердителя) согласно ЕР 0110328 используют органические и неорганические соединения, обладающие гелирующими свойствами, предпочтительно сложные эфиры карбоновых кислот, например триаацетатглицерина, которые, обладая высоковязкими свойствами, выступают загустителями, увеличивая реологические свойства образованных пен при смешении.
Оба раствора должны находиться под давлением в отдельных разделительных емкостях, причем раствор «Б» (отвердитель) находится под большим давлением, чем раствор «А» (основной раствор).
Разделительные емкости согласно ЕР 0110328 используются, чтобы избежать высаживания отвердителя. Для предотвращения высаживания отвердителя в растворы вводятся также эмульгаторы, а также в раствор «Б» (отвердитель) вводятся стабилизирующие компоненты, образующие микрокапсулы из солей поливалентных катионов, предпочтительно Zn, Mg, Са.
Образование газовых пузырьковых включений (вспенивания) по ЕР 0110328 происходит под действием высвобождения сжиженного пропилента при компенсации разности давлений с атмосферой,
Получаемые по ЕР 0110328 пены, образующиеся на основе силикатов щелочных металлов и обладающие стабильностью до 300° предлагается использовать в качестве термоизолирующих пен, в строительном производстве в качестве теплоизолятора.
Общим недостатком известных силикатов щелочных и щелочно-земельных металлов, пен и непокерамических материалов на их основе является их сравнительно низкая термостабильность, недостаточная для их использования в качестве огнетушащего средства при взрывопожаропредотвращения, поскольку известно, что температура воспламенения для большинства твердых материалов 300°С, температура пламени в горящей сигарете 700-800°С, в спичке температура пламени 750-850°С, температура воспламенения древесины 300°С, а температура горения древесины 800-1000°С.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату (прототипом в части способа) является разработанный ранее авторами и запатентованный заявителем вспененный гель кремнезема, применение вспененного геля кремнезема в качестве огнетушащего средства, при взрывопожаропредотвращении и в качестве изолирующего и наполняющего материала в строительстве и в иных отраслях промышленности. [RU 2590379 С01В 33/16, опубл. 10.07.2016 (прототип)].
Вспененный гель кремнезема SiO2 по RU 2590379 получали воздушно-механическим вспениванием на известных пеногенераторах смеси силиката щелочного металла, преимущественно силиката натрия и пенообразующего поверхностно-активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, с рН от 10.9 до 11,5, при соотношении, мас. %, 10-70%, преимущественно 20-50% кремнезема, 1-15%, преимущественно 6% пенообразующего поверхностно-активного вещества, 15-89% - вода, и водного раствора активатора золеобразования кремнезема из силиката щелочного металла, например, 0,1 до 6%, преимущественно 0,7 до 3,5%-ного водного раствора уксусной кислоты, хлорводородной кислоты или хлорида аммония с рН от 3 до 8, при массовом соотношении растворов от 100:1 до 28:1, преимущественно 35:1.
Преимуществом вспененного геля кремнезема по RU 2590379 является практически мгновенная реакция компонентов после их соприкосновения и набор механической прочности вспененного геля по показателю динамической вязкости от 20 мПа⋅с до 100 Па⋅с в диапазоне времени от 2 секунд, но это делает практически невозможным применение всех известных пеногенераторов и устройств формирования пены низкой и средней кратности по причине затвердевания вспененного геля кремнезема внутри пеногенераторов и устройств с быстрым прекращением их нормального функционирования.
Существенным недостатком технологии генерирования вспененного геля кремнезема по RU 2590379 являлось то, что его можно было получать на известных пеногенераторах воздушно-механическим вспениванием смеси разбавленных компонентов, а именно использование в качестве активатора золеобразования кремнезема преимущественно 1 до 3,5%-ного водного раствора уксусной кислоты, при преимущественном массовом соотношении раствора силиката натрия с пенообразующим поверхностно-активным веществом и раствора уксусной кислоты 35:1.
В результате использования низкоконцентированных компонентов получаемый по RU 2590379 вспененный гель кремнезема на известных пеногенараторах получался с недостаточным количеством геля кремнезема и большим количеством воды. При использовании более концентрированных компонентов по RU 2590379 происходило формирование твердой пены в трубопроводе подачи смеси компонентов в пеногенератор и непосредственно в самом пеногенераторе, что делало невозможным его нормального использования.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату (прототипом в части устройства) является огнетушитель химический пенный, содержащий емкость, заполненную жидким огнетушащим веществом, источник вытесняющего газа, запорно-пусковое устройство, распылитель жидкости, соединенный через трубопровод с выходом запорно-пускового устройства, при этом распылитель жидкости выполнен с возможностью генерации направленной тонкораспыленной струи огнетушащего вещества, в котором, для генерации тонкораспыленной струи огнетушащей жидкости, с помощью которой осуществляется эффективное тушение очагов пожара классов А и В, а также электрооборудования, находящегося под высоким напряжением и сохранения эффективности пожаротушения при длительном хранении и при отрицательных температурах, в качестве жидкого огнетушащего вещества использована смесь водного раствора соли, выбранной из следующего ряда веществ: диаммонийфосфат, хлорид магния, хлорид кальция, хлорид лития, и пленкообразующего пенообразователя, причем содержание соли в огнетушащем веществе составляет не менее 10 мас. %, содержание пленкообразующего пенообразователя в огнетушащем веществе составляет не менее 5 мас. %. В результате обеспечивается повышение эффективности огнетушащей способности огнетушителя за счет расширения технических возможностей, увеличения срока эксплуатации, обеспечения устойчивого режима работы с исключением необходимости переворачивания и самосрабатывания в процессе эксплуатации [RU 2278713 А62С 13/04, опубл. 27.06.2006 (прототип)].
В качестве источника вытесняющего газа в RU 2278713 используется сжатый газ, заполняющий газовую полость в емкости над поверхностью жидкого огнетушащего вещества, распылитель жидкости снабжен струйно-центробежным завихрителем потока жидкости и выходным соплом и выполнен с профилированным каналом, включающим входной участок цилиндрической формы и выходной участок в форме конического диффузора, при этом входное отверстие выходного участка сопряжено с выходным отверстием цилиндрического участка.
При использовании RU 2278713 обеспечивается генерация направленной тонкораспыленной струи огнетушащей жидкости, которая как было показано выше обладает более низкой по сравнению с воздушно-механической пеной низкой и средней кратности эффективностью пожаротушения.
Химических огнетушителей с возможностью получения твердой негорючей пены и возможностью твердопенного тушения и/или пожаровзрывопредотвращения в объеме проведенного поиска не выявлено.
Общим недостатком известных водопенных устройств пожаротушения и химических огнетушителей является то, что в известных устройствах огнетушащее средство преимущественно формируется внутри корпуса устройства и/или в трубопроводах подачи огнетушащего средства к средствам распыления и вспенивания, что делает их непригодными для применения с быстротвердеющими пенами кремнезема по причине быстрого образования твердой пены внутри устройств и в трубопроводах подачи смеси огнетушащего средства к средствам распыления, поскольку это сразу прекращало их нормальное функционирование.
Решаемая задача и технический результат
Задачей изобретения является устранение недостатков известных аналогов и прототипов.
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения является повышение надежности функционирования средств пожаротушения и взрывопожаропредотвращения и эффективности процессов взрывопожаропредотвращения и пожаротушения.
Сущность изобретения
Поставленная задача решается и требуемый технический результат достигается тем, что при осуществлении способа взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения, включающем приготовление вспененного геля кремнезема в виде быстротвердеющей пены путем смешивания компонента А в виде водного раствора смеси силиката щелочного металла и пенообразующего поверхностно-активного вещества с компонентом Б в виде активатора золеобразования кремнезема и вспенивания смеси компонентов А и Б,
согласно изобретения в качестве компонента А используют водный раствор смеси силиката щелочного металла, преимущественно силиката натрия, и пенообразующего поверхностно-активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, при соотношении, мас. %, 10-70%, преимущественно 20-50% силиката щелочного металла, 1-15%, преимущественно 3-6% пенообразующего поверхностно-активного вещества, остальное - вода, а
в качестве компонента Б используют 20-60%, преимущественно от 30-50%-ный водный раствор преимущественно уксусной кислоты,
а компоненты А и Б используют при объемном соотношении от 15:1 до 6:1, преимущественно 10:1.
Компоненты А и Б смешивают непосредственно перед вспениванием посредством эжекторного смесителя, выполненного с возможностью эжектирования компонента Б в поток компонента А, подаваемого под воздействием избыточного давления сжатого воздуха в емкости с компонентом А, а вспенивание смеси компонентов А и Б производят сразу после смешивания компонентов А и Б посредством эжекторного пеногенератора, выполненного с возможностью эжектирования атмосферного воздуха в смесь компонентов А и Б.
При смешивании компонентов А и Б в эжекторный смеситель сначала подают компонент А и затем компонента Б, а при окончании смешивания компонентов А и Б сначала прекращают подачу в эжекторный смеситель компонента Б, а затем прекращают подачу в эжекторный смеситель компонента А.
Смешивание компонентов А и Б и вспенивание смеси компонентов А и Б осуществляют с получением вспененного геля кремнезема с набором его твердости в течение от 1 секунды до 2 минут и изменением его объема в затвердевшем состоянии не более 10% в течение 24 часов,
с получением твердого пенокерамического материала на основе вспененного геля кремнезема, обладающего термостабильностью при воздействии температуры 1000°С не менее 60 минут, который.
содержит, мас. %, 13-65%, преимущественно 20-50% кремнезема, 1-15%, преимущественно 6% пенообразующего поверхностно-активного вещества, вода-остальное;
имеет объемную массу 0,1-0,8 г/см3;
имеет объемную устойчивость не менее 22 часов при изменении объема не более 10%,
а в обезвоженном состоянии
имеет объемную массу 0,05-0,1 г/см3 и
сохраняет не менее 95% объемной формы при нагреве до температуры 1000°с в течении не менее 40 минут;
имеет микро- и макропористую структуру с удельной площадью поверхности не менее 20 м2/гр;
имеет пластичную структуру геля с кратностью от 2 до 20;
имеет твердость по показателю вязкости более 100Па⋅с;
имеет белый или желтовато-белый цвет.
Поставленная задача решается и требуемый технический результат достигается также тем, что устройство для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения, содержащее емкости с размещенными в них компонентами огнетушащего вещества, трубопроводы компонентов огнетушащего вещества, средство смешивания компонентов огнетушащего вещества и средство вспенивания смеси компонентов огнетушащего вещества,
согласно изобретения выполнено с возможностью реализации способа, а именно с возможностью получения в качестве огнетушащего вещества вспененного геля кремнезема в виде быстротвердеющей пены, получаемой путем смешивания и вспенивания смеси компонента А в виде водного раствора смеси силиката щелочного металла, преимущественно силиката натрия, и пенообразующего поверхностно-активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, при соотношении, мас. %, 10-70%, преимущественно 20-50% силиката щелочного металла, 1-15%, преимущественно 3-6% пенообразующего поверхностно-активного вещества, остальное - вода,
и компонента Б в виде 20-60%, преимущественно от 30-50%-ный водного раствор активатора золеобразования кремнезема, преимущественно уксусной кислоты,
при объемном соотношении компонентов А и Б от 15:1 до 6:1, преимущественно 10:1.
Средство смешивания компонентов А и Б огнетушащего вещества выполнено в виде эжекторного смесителя с возможностью эжектирования компонента Б в компонент А и размещено непосредственно перед средством вспенивания смеси компонентов огнетушащего вещества.
Средство вспенивания огнетушащего вещества выполнено в виде эжекторного пеногенератора с возможностью вспенивания смеси компонентов А и Б эжектируемым атмосферным воздухом.
Устройство содержит запорно-пусковой механизм и распределительное устройство, выполненные с возможностью в начале использования устройства последовательной подачи в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества подачи сначала компонента А и затем компонента Б, а при окончании использования устройства последовательного прекращения подачи в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества сначала компонента Б и затем компонента А,
с возможностью подачи компонента А в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества из емкости компонента А под воздействием сжатого воздуха в емкости с компонентом А.
Емкость компонента А снабжена ниппелем для закачки в емкость компонента А сжатого воздуха и манометром для контроля давления сжатого воздуха в емкости компонента А, а емкость 8 с компонентом Б выполнена в виде ранца с возможность ее переноски за плечами оператора.
Устройство может быть выполнено размещенным на ручной тележки с возможностью его мобильного перемещения.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, изображениями устройства для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезема в целом, эжекторного смесителя и эжекторного пеногенератора, а также примерами применения устройства и реализации способа взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезема.
На Фиг. 1 показано устройства для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезема.
На Фиг. 2 - чертеж устройства для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезема, на котором показаны: емкость 1 с компонентом А в виде баллона с возможность закачки в него сжатого воздуха; запорно-пусковое устройство 2; манометр 3 на емкоскости компонента А для контроля давления сжатого воздуха внутри емкости компонента А; трубопровод подачи компонента А; затвор (пистолет) 5 включения/выключения подачи компонентов А и Б соответственно в трубопроводы компонентов А и Б; эжекторный смеситель 6 для смешивания компонентов А и Б; эжекторный пеногенератор 7 для вспенивания смеси компонентов А и Б с получением быстротвердеющей пены геля кремнезема из смеси компонентов А и Б; емкость 8 с компонентом Б, выполненный в виде ранца с возможность переноски за плечами оператора; трубопровод 9 подачи компонента Б; кран 10 подачи компонента Б; тележка 11 с колесами 12; крышка 13 емкости с компонентом Б; воздушный клапан 14 на емкости 8 с компонентом Б; ручка 15 тележки 11; отверстия 16 на эжекторном пеногенераторе для эжекции атмосферного воздуха в поток смеси компонентов А и Б; сифонная трубка 18 подачи компонента А в трубопровод компонента А под действием закачиваемого в емкость компонента А давления сжатого воздуха.
На Фиг. 3 - сечение эжекторного смесителя компонентов А и Б, где показаны корпус эжекторного смесителя компонентов А и Б с расположенными внутри него диффузором 19, насадком-соплом 20 для компонента А; отверстием 21 для эжекции компонента Б и смесительной камерой 22 эжекторного смесителя, в которой смешиваются компонента А и Б.
Эжекторный смеситель выполняют сборно/разборным посредством показанных на чертеже резьбовых соединений с возможностью резьбового соединения с эжекторным пеногенератором быстротвердеющей пены.
Сборно/разборная конструкция эжекторного смесителя на резьбовых соединениях обеспечивает возможность его оперативной сборки/разборки и прочистки в случае появления в нем затвердевшей пены вспененного геля кремнезема.
На Фиг. 4 показано сечение эжекторного пеногенератора 23 быстротвердеющей пены с отверстиями 16 для эжекции атмосферного воздуха в смесь компонентов А и Б с получением быстротверждеющей пены вспененного геля кремнезема.
На фиг. 5 показано начало тушения модельного очага пожара 1А с помощью устройства для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезема.
На фиг. 6 показано окончание тушения модельного очага пожара 1А с помощью устройства для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезема.
На фиг. 7 показан вид модельного очага пожара 1А сразу после твердопенного тушения вспененным кремнеземом посредством предлагаемого устройства для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезема твердопенного тушения и взрывопожаропредотвращения вспененным гелем кремнезема.
Осуществление изобретения
Химический процесс получения вспененного геля кремнезема и пенокерамического материала на основе обезвоженного вспененного геля кремнезема включает стадию формирования золя кремнезема и стадию вспенивания золя кремнезема с образованием вспененного геля кремнезема и высвобождением химически воды, а также стадию обезвоживания вспененного геля кремнезема с получением твердого пенокерамического материала на основе вспененного геля кремнезема.
Формирование золя кремнезема происходит в результате смешения и взаимной гомогенизации смеси водного раствора силиката щелочного металла, преимущественно силиката натрия, с пенообразующим поверхностно-активным веществом, преимущественно синтетическим углеводородным пенообразователем, (компонент А), и активатора золеобразования кремнезема (компонент Б), преимущественно в виде водного раствора преимущественно уксусной кислоты или водного раствора соли с кислотным рН.
Переход силиката щелочного металла, в преимущественном варианте - силиката натрия, в кремнезем обусловлен химической реакцией гидролиза силиката натрия в водной среде в присутствии активатора золеобразования с образованием кремниевой кислоты и последующей конденсации кремниевой кислоты, способствующей зародышеобразованию дисперсной фазы золя кремнезема и высвобождению химически связанной воды.
Влияние активатора золеобразования на полимеризацию сформированных мономеров кремнезема и ограничение этой стадии процесса от дальнейшего гелирования определяется показателем размера гидродинамического радиуса наночастиц в диапазоне до 50 нм, так как известно, что увеличение концентрации и размеров дисперсной фазы приводит к появлению коагуляционных контактов между частицами и началу структурирования.
Как показали исследования авторов, в качестве активатора золеобразования кремнезема из силиката щелочного металла (компонента Б) целесообразно использовать кислые растворы с рН от 0,5 до 5, например водный раствор - от 20 до 60%, преимущественно от 30-50%-ный водный раствор уксусной кислот.
Оптимальное объемное соотношение компонентов А и Б составляет от 15:1 до 6:1, преимущественно 10:1.
Компоненты А и Б целесообразно смешивать в эжекторном смесителе, а смесь компонентов А и Б сразу вспенивается в эжекторном пеногенераторе с образованием быстротвердеющей пены с кратностью 2-60 с протеканием в пенной среде реакций золеобразования кремнезема и лоликонденсации золя кремнезема с золь-гель переходом кремнезема с получением вспененного геля кремнезема с набором его твердости при использовании указанных выше компонентов в указанном соотношении в течение от 1 секунды до 2,0 минут и изменением его объема не более 10% в течение 24 часов.
В результате выделения и отделения влаги из вспененного геля кремнезема получается твердый пенокерамический материал на основе вспененного геля кремнезема, который при сохранении вспененной структуры обладает термостабильностью при воздействии температуры не менее 1000°С до 60 минут, что позволяет использовать полученный вспененный гель кремнезема и пенокерамический материал на основе вспененного геля кремнезема в качестве эффективного огнетушащего средства при взрывопожаропредотвращении и твердопенном тушении пожаров.
Как показали исследования авторов, смешивание компонентов А и Б целесообразно проводить посредством эжекторного смесителя непосредственно перед вспениванием смеси компонентов А и Б, а вспенивание смеси компонентов А и Б проводить сразу после смешивания компонентов А и Б эжекторного пеногенератора.
Получаемая быстротвердеющая пена вспененного геля кремнезема обладает хорошей адгезией к различным объектам пожаротушения, в том числе к вертикальным и наклонным металлическим поверхностям, и высокой структурно-механической стойкостью к неблагоприятному воздействию на нее внешних факторов, таких как тепловые потоки и ветер.
Концентрации и условия взаимного диспергирования силиката щелочного металла и активатора золеобразования кремнезема, а также концентрации и химические свойства силиката натрия и пенообразующего поверхностно-активного вещества оказывают существенное влияние на процесс золеобразования и пенообразования при вспенивании, в связи с чем выбор конкретных концентраций и конкретных компонентов пенообразующего поверхностно-активного вещества и активатора золеобразования кремнезема могут изменяться в конкретных случаях.
Как показали проведенные авторами исследования, смешивание компонентов А и Б и вспенивание смеси компонентов А и Б с образованием вспененного геля кремнезема целесообразно осуществлять в диапазоне времени от 1-5 секунд, в течение которого осуществляется набор механической прочности геля наночастиц кремнезема с образованием субтвердой массы вспененного кремнезема с вязкостью до 100Па⋅с, что, как известно, соответствует понятию - твердого состояния вещества.
Кроме этого, в пределах именно этого диапазона времени обычно осуществляется подача на очаг пожара пен с расстояния до 10 м и более.
Рост мономерных цепочек наночастиц кремнезема в результате поликонденсации наночастиц золя кремнезема приводит к увеличению их среднего гидродинамического радиуса и, следовательно, к увеличению коагуляционных контактов между наночастицами золя кремнезема.
В связи с высокой гомогенизацией смеси раствора силиката щелочного металла с поверхностно-активным. веществом и раствора активатора золеобразования в процессе воздушно-механического вспенивания на стадии формирования золя кремнезема, достижение энергетического барьера, определяющего возможность химического взаимодействия отдельных мономеров золя кремнезема через равновесную по толщине прослойку стенок пены как дисперсионной среды, происходит во всем объеме вспененной смеси компонентов с достаточно высокой гомогенностью.
Это позволяет с достаточно высокой скоростью обеспечить переход смеси растворов из состояния золя кремнезема в состояние гель кремнезема с образованием быстротвердеющего вспененного геля кремнезема.
Дальнейшая поликонденсация частиц золя кремнезема в гель кремнезема в пене приводит к высвобождению химически связанных молекул воды и уплотнению сформировавшегося неорганического полимера вспененного кремнезема с высвобождением воды и обезвоживанием.
Внешние факторы, например, воздействие высокой температуры при пожаре, могут ускорять стадию высвобождения воды и обезвоживания, причем увеличение термостабильности неорганического полимера кремнезема будет пропорционально количеству высвобождающихся химически связанных молекул воды, что в конечном итоге способствует повышению огнетушащей способности вспененного геля кремнезема.
В результате детально описанного физико-химического процесса получается вспененный гель кремнезема, который по результатам проведенных авторами исследований в необезвоженном состоянии обладает следующими основными свойствами и характеристиками:
содержит, мас. %, 13-65%, преимущественно 20-50% кремнезема, 1-15%, преимущественно 6% пенообразующего поверхностно-активного вещества, вода-остальное;
имеет объемную массу 0,1-0,8 г/см3;
имеет объемную устойчивость не менее 22 часов при изменении объема не более 10%.
В обезвоженном состоянии вспененный гель кремнезема
имеет объемную массу 0,05-0,1 г/см3 и
сохраняет не менее 95% объемной формы при нагреве до температуры 1000°с в течении не менее 40 минут;
имеет микро- и макропористую структуру с удельной площадью поверхности не менее 20 м2/гр;
имеет пластичную структуру геля с кратностью от 2 до 20;
имеет твердость по показателю вязкости более 100 Па⋅с;
имеет белый или желтовато-белый цвет.
Вспененный гель кремнезема в преимущественном варианте реализации изобретения получают эжекционным смешением и эжекционным вспениванием смеси водного раствора 10-70%, преимущественно 20-50%, силиката натрия, и 1-15%, преимущественно 6%, синтетическим углеводородным пенообразователем, с 1 до 6%, преимущественно 20 до 50-ти %ного водного раствора уксусной кислоты, при массовом соотношении водного раствора силиката натрия с пенообразующим поверхностно-активным веществом и водного раствора уксусной кислоты от 15:1 до 5:1, преимущественно 10:1.
Вспененный гель кремнезема получается на основе водного раствора золя кремнезема, сформированного в процессе гидролиза вспененной смеси раствора силиката натрия с пенообразователем с рН от 10,5 до 12,0 и активатора золеобразования с рН от 1 до 5 при использовании раствора кислоты или с рН от 3 до 8 при использовании раствора соли, с гидродинамическим радиусом частиц кремнезема не более 50 нм при воздушно-механическом эжекционном вспенивании раствора золя кремнезема в процессе роста мономеров кремнезема до среднего диаметра золя кремнезема 100 нм с набором механической прочности по показателю динамической вязкости от 20 мПа⋅с до 100 Па⋅с в диапазоне времени 1-10 секунд.
Указанные общие и преимущественные технологические параметры определены в результате проведенных авторами исследований, при этом при получении вспененного золя кремнезема по предлагаемому способу могут быть также использованы растворы силикатов щелочных и щелоземельных металлов, в частности силикат натрия, как наиболее распространенный силикат щелочных металлов в промышленном производстве, а также могут быть использованы пенообразующие поверхностно-активные вещества различных марок, в частности пенообразователи для пожаротушения марок ПО-6ЦТ, «Файрекс», НСВ, ПО-6 ТФ и другие, удовлетворяющие условиям сохранения стабильности во времени, находясь в смеси с водным раствором силикатом натрия и не изменяя своего химического состава;
Растворимый силикат щелочных металлов лития, калия, натрия, обычно называемый «жидкое стекло», представляет собой вязкую жидкость с общей химической формулой R2 O⋅mSiO2⋅nH2O (где R2 О - оксид щелочного металла, m - модуль жидкого стекла) с плотностью 1400-1500 кг/м3 и коэффициентом динамической вязкости до 1 Па⋅с.
Жидкое натриевое стекло смешивается с водой в любых соотношениях и при содержании в огнетушащем составе в указанном количестве (10-70%, преимущественно от 20 до 70%) изменяет вязкость раствора от 6 мПа⋅с до 40 мПа⋅с при изменении плотности раствора с 1020 кг/м3 до 1250 кг/м3.
В указанном диапазоне концентрации жидкого стекла в составе водного раствора вязкость раствора увеличивается в 4-500 раз по сравнению с вязкостью воды (0,001 Па⋅с, 20°С). Такое изменение вязкости водных растворов, используемых для тушения пожаров, практически недостижимо при использовании органических или неорганических загустителей.
Кроме того, при растворении жидкого стекла в воде существенно повышается плотность раствора, что способствует увеличению кинетической энергии движения струи огнетушащего раствора или пены по сравнению с энергией струи воды, направленной в очаг горения с одинаковой скоростью. Дальность полета струи огнетушащего раствора или пены при этом также увеличивается.
При приготовлении предлагаемого огнетушащего средства необходимо использовать жидкое стекло с модулем m=SiO2/R2O=2,5-3,2. Данный выбор диапазона установлен исходя из экономической целесообразности использования наиболее промышленно распространенных и доступных композиций жидкого стекла.
Обозначенный интервал силикатного модуля позволяет значительно удешевить его применения, оказывая положительный экономический эффект на конечный продукт. Однако, допускается использование иного модуля с небольшим отклонением от установленного в диапазоне ±0,5.
Этот интервал охватывает практически все виды жидких стекол, выпускаемых промышленностью.
Срок хранения раствора жидкого стекла в герметичных металлических емкостях практически неограничен и не вызывает коррозии металла.
Подбор концентрации реагентов производился из условий, что набор твердости вспененного субстрата из золя кремнезема при переходе в состояние геля кремнезема сопровождается набором вязкости до 100Па⋅с за установленный интервал времени 1-10 секунд.
Нижнее значение установленного интервала времени (1 с) определено исходя минимально возможного времени гомогенизации смеси растворов с одновременным вспениванием.
Верхнее значение установленного интервала времени (10 секунд) определено экспериментально на основе визуального наблюдения ухудшения структурно-механических параметров пены на объектах пожаротушения.
При интенсивной гомогенизации смеси компонента Б (преимущественно водного раствора уксусной кислоты) и компонента А, состоящего из смеси водного раствора поверхностно-активного вещества и силиката щелочного металла, может быть получен золь кремнезема, перспективный для получения вспененного геля кремнезема, однако ключевыми параметрами в данном случае являются концентрации силиката и активатора золеообразования, условий смешивания и вспенивания компонентов, которые определены авторами экспериментально в результате натурных исследований.
При исследованиях учитывали такие показатели, как стабильность вспененного материала, структура вспененного материала, кратность вспененного материала, огнетушащие свойства и термостойкость вспененного материала.
Стабильность характеризуется периодом времени, в течение которого пены не изменяли своего объема (т.е. уменьшение объема 10%).
Структура вспененного материала оценивалась визуально после затвердевания и сушки (примерно через 3 дня при температуре 25±5°С).
Кратность пены определялась весовым методом.
Огнетушащие свойства - временем тушения модельного очага пожара 1А.
Термостойкость - сохранением материалом структуры и свойств при нагреве до определенной температуры, выше которой начинается частичное подплавление поверхностного слоя и его уплотнение.
Известно, что в основу функционирования обычных средств пожаротушения заложены один или более из следующих трех принципов действия:
1) водная основа: распыляемая подача воды для заливки языков пламени и охлаждения зоны горения до температуры ниже точки воспламенения с целью погашения пламени;
2) сухой порошок или пена: окружение зоны возгорания влажной пеной или сухим порошком с целью ограничения языков пламени, блокирования горения кислорода и, в результате, погашения языков пламени;
3) предотвращение поступления кислорода в зону возгорания или вытеснение кислорода из зоны возгорания с созданием условий, при которых горение продолжаться не может
Отличительной характерной особенностью предлагаемого изобретения является возможность получения вспененного геля кремнезема, образующего быстротвердеющую пену, получаемую путем смешения воздуха и двух жидких компонентов огнетушащего вещества: компонента А - водного раствора смеси силиката щелочного металла, преимущественно силиката натрия, и пенообразующего поверхностно-активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, и компонента Б - активатора золеобразования кремнезема, преимущественно в виде водного раствора преимущественно уксусной кислоты.
Огнетушащим средством в предлагаемом изобретении является вспененный гель кремнезема, образующий быстротвердеющую пену, получаемую путем эжекционного смешивания компонента А и компонента Б и эжекционного вспенивания смеси компонентов А и Б атмосферным воздухом.
Компонент А представляет собой водный раствор смеси силиката щелочного металла, преимущественно силиката натрия и пенообразующего поверхностно-активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, с рН от 10,5 до 12,0, при соотношении, мас. %, 10-70%, преимущественно 20-50% силиката натрия, 1-15%, преимущественно 3-6% пенообразующего поверхностно-активного вещества, вода - остальное.
Оптимальное объемное соотношение компонентов А и Б указанных концентраций составляет от 15:1 до 6:1, преимущественно 10:1.
Согласно изобретения компоненты А и Б смешиваются посредством эжекторного смесителя, а смесь компонентов А и Б вспенивается посредством эжекторного пеногенератора с образованием быстротвердеющей пены вспененного геля кремнезема с преимущественной кратностью от 2 до 60 с протеканием в пенной среде реакций золеобразования кремнезема и поликонденсации золя кремнезема с золь-гель переходом кремнезема и с получением вспененного геля кремнезема с набором его твердости в течение от 1 секунд до 2 минут и изменением его объема в затвердевшем состоянии не более 10% в течение 24 часов.
В результате выделения избыточной влаги из вспененного геля кремнезема получается твердый пенокерамический материал на основе вспененного геля кремнезема, который при сохранении вспененной структуры обладает термостабильностью при воздействии температуры не менее 1000°С до 60 минут, что позволяет использовать полученный вспененный гель кремнезема и пенокерамический материал на основе вспененного геля кремнезема в качестве эффективного огнетушащего средства при тушении и взрывопожаропредотвращении, в том числе путем создания огнестойких пенных заградительных полос.
При необходимости получаемая твердая неорганическая пена (твердый пенокерамический материал на основе вспененного геля кремнезема) может быть механически разрушена с получением мелкодисперсного порошка кремнезема SiO2, по химической сути - экологически безопасного мелкодисперного обычного кварцевого песка SiO2.
Таким образом, борьба с пожарами и пламенем посредством вспененного геля кремнезема, образующего быстротвердеющую термостойкую пену осуществляется посредством при использовании концентрированных компонентов с эффективной комбинации всех факторов индивидуальных преимуществ различных типов известных средств пожаротушения.
Конкретные технические преимущества взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения заключаются в следующем:
1) свободная, физически и химически связанная вода вспененного геля кремнезема понижает температуру зоны возгорания, поглощая латентное тепло и препятствуя распространению пламени;
2) вспененный гель кремнезема формирует отличный термостойкий и теплоизоляционный слой, ограничивая горячую зону возгорания, которая, несмотря на охлаждение вследствие процесса (1), может излучать тепло, распространяя его на прилегающие охлажденные водой зоны;
3) твердая пена вспененного кремнезема формирует покрывной слой в виде защитного теплогазоизолирующего огнестойкого покрытия, предотвращающего воспламенение и взрыв пыле-газо-воздушных смесей и последующее горение и/или распространение горения горючих материалов, оказавшихся под этим покрывным слоем твердой пены вспененного кремнезема или вне ее;
4) твердая пена кремнезема с наноразмерными частицами кремнезема создает между горючим материалом, еще не охваченным огнем, и кислородом атмосферы барьер для кислорода, необходимого для химических реакций окисления при воспламенении, взрыве и горении;
5) наноразмерные частицы кремнезема за счет образования объемной решетчатой структуры не только хорошо удерживают воду, но и обеспечивает прилипание тонкодисперсных частиц кремнезема к объекту пожаротушения, а быстротвердеющая пена, в отличие от воды и обычной жидкой воздушно-механической водяной пены, которая быстро осаждается и стекает с вертикальных, наклонных и неровных поверхностей, обеспечивает формирование твердопенного теплогазоизолирующего барьера (фиг. 6).
Основные технические характеристики предлагаемого устройства для твердопенного тушения и взрывопожаропредотвращения вспененным гелем кремнезема показаны в таблице 1.
Основными частями устройства для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезема являются выполненная в виде баллона емкость с компонентом А, емкость с компонентом Б, эжекторный смеситель компонентов А и Б и эжекторный пеногенератор для вспенивания смеси компонентов А и Б.
Устройства для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезем работает следующим образом:
Компонент А под действием давления сжатого воздуха в емкости компонента А по трубопроводу компонента А подается в эжекторный смеситель, в смесительной камере которого создается разряжение, под действием которого компонент Б при открытом кране трубопровода компонента Б попадает в смесительную камеру эжекторного смесителя, где смешивается с компонентом А.
Смесь компонентов А и Б из эжекторного смесителя сразу попадает в эжекторный пеногенератор, куда через соответствующие отверстия эжектируется атмосферный воздух, вспенивающий смесь компонентов А и Б.
В эжекторном смесителе происходит быстрое и эффективное смешивание концентрированных растворов компонентов А и Б, а в эжекторном пеногенераторе эффективное вспенивание смеси компонентов А и Б с образованием быстротвердеющей пены геля кремнезема, которую направляют в зону взрывопожаропредотвращения и тушения.
При тушении пожара устройство для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезема может обслуживать один человек.
Практические испытания возможности достижения технического результата и промышленной реализации способа устройства проводили на открытом воздухе при температуре, соответствующей диапазону температур эксплуатации используемого огнетушителя, и скорости ветра, не превышающей 5 м/с, при отсутствии осадков.
Модельный очаг пожара 1А по ГОСТ 51057-2001 представлял собой деревянный штабель в виде куба, размещенный на твердой опоре таким образом, что расстояние от основания штабеля до опорной поверхности составляло 400 мм.
В качестве горючего материала использовали 72 бруска хвойных пород не ниже третьего сорта по ГОСТ 8486-86 сечением 40 мм, длиной 500 мм, влажностью 10-20%.
Штабель содержал 12-ть слоев по 6 брусков в каждом слое, выложенных так что бруски каждого последующего слоя располагались перпендикулярно к брускам нижележащего слоя с образованием по всему объему штабеля каналов прямоугольного сечения. Площадь свободной поверхности модельного очага составляла 4,7 м2
Под штабелем располагали металлический поддона для горючей жидкости размером 400×400×100 мм, в который наливали 5,0 дм3 для образования сплошной ровной поверхности и 1,1 дм3 бензина летнего вида, соответствующего требованиям ГОСТ Р 51105-97.
Поддон с горючей жидкостью помещали под штабель таким образом, что центры штабеля и поддона совпадали.
Поджигали бензин в поддоне и через 8-10 минут с момента начала горения, когда штабель со всех сторон охватывался пламенем, приступали к тушению модельного очага пожара различными огнетушащими средствами.
Во время тушения очагу пожара придавали вращение со скоростью 3-5 об/мин, что позволяло подавать огнетушащие вещества на каждую сторону очага последовательно и без вмешательства оператора с исключаем влияние человеческого фактора.
Тушение с использованием предлагаемого огнетушителя твердопенного тушения проводили с подачей быстротвердеющей пены из вспененного геля кремнезема с расходом 0,9-1,1 л/с при давлении 0,7-0,8 МПа при расстоянии от ствола до очага пожара 4-6 м. Огнетушитель устанавливали стационарно.
После визуально наблюдаемого окончания тушения модельного очага различными огнетушащими составами фиксировали время до повторного воспламенения.
Модельный очаг пожара считали потушенным, если в течение 10 мин не произошло повторного воспламенения с последующим устойчивым горением штабеля.
Расчет показателя эффективности тушения рассчитывали по формуле:
s - площадь потушенного объекта, м2;
Q - общий расход огнетушащего вещества на тушение объекта, л;
t - время тушения объекта, с.
В табл. 2 представлены результаты сравнительных испытаний огнетушащей эффективности в идентичных условиях для различных огнетушащих средств: распыленной воды из водяного огнетушителя; воздушномеханической пены на основе раствора различных пенообразователей из обычного воздушно-пенного огнетушителя; быстротвердеющей пеной из вспененного гель кремнезема из предлагаемого огнетушителя взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезема.
Использование предлагаемого способа и устройства для целей взрывопожаропредотвращения целесообразно в начальной стадии возникновения аварийных ситуаций в закрытых помещениях и на открытых площадках при возможном возгорании горючих материалов или для тушения уже загоревшихся материалов, а также при разливах аварийных химически опасных веществ (АХОВ), интенсивное испарение которых может приводить к образованию взрывоопасных и пожароопасных газовых смесей, а также при защите от перегрева взрывоопасных веществ при их нагреве от пожара.
Как показали натурные испытания оперативное покрытие твердеющей пеной геля кремнезема поверхностей аварийных розливов горючих жидкостей и врывоопасных объектов обеспечивает резкое в течение нескольких секунд снижение скорости испарения горючих жидкостей и нагрев врывоопасных объектов, что обеспечивает быстрое и эффективное взрывопожаропредотвращение и тушение пожара в самом начале аварийных ситуаций
Повышение надежности функционирования устройства обеспечивается возможностью первоочередной подачи в средство вспенивания компонента А и смешивания компонентов А и Б непосредственно в средстве вспенивания, а именно выполнены с возможностью при начале функционирования огнетушителя последовательной подачи в средство распыления и вспенивания огнетушащего вещества компонента А и затем компонента Б, а при окончании функционирования огнетушителя последовательного прекращения подачи в средство распыления и вспенивания огнетушащего вещества компонента Б и затем компонента А. Этим не только полностью предотвращается возможность затвердевания вспененного геля кремнезема внутри трубопровода подвода огнетущащего средства к средству вспенивания и внутри средства вспенивания, но обеспечивается возможность неоднократного включения/выключения огнетушителя и его многократное нормальное использование до полной выработки зарядов компонентов А и Б.
Таким образом, использование предлагаемого огнетушителя обеспечивает уверенное достижение технического результата, а именно существенно повышает надежность функционирования устройства пожаротушения и эффективность пожаротушения быстротвердеющей пеной из вспененного геля кремнезема, а также доказывает, что все существенные признаки изобретения находятся в причинно-следственной связи с техническим результатом, получаемым от использования изобретения.
Конкретные материалы, особенности конструкции и технологии изготовления огнетушителя и/или его отдельных деталей выбирают обычным образом применительно к конкретным условиям его эксплуатации.
Изготовление опытных образцов и показанные выше примеры испытаний в реальных условиях показали уверенное достижения технического результата.
В качестве отдельных элементов и узлов предлагаемого огнетушителя твердопенного тушения могут быть использованы различные известные в технике пожаротушения, материалы и конструктивные решения, обычно применяемые при изготовлении и применении огнетушителей.
Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретения являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретения, но и позволяют реализовать изобретение промышленным способом.
Учитывая новизну существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, изобретательский уровень и существенность всех общих и частных признаков изобретения, доказанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие изобретения», доказанную в разделе «Осуществление изобретения» техническую осуществимость и промышленную применимость изобретения, успешное решение поставленной изобретательской задачи и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании изобретения, по нашему мнению, заявленное изобретение удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.
Claims (35)
1. Способ взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения, включающий приготовление вспененного геля кремнезема в виде быстротвердеющей пены путем смешивания компонента А в виде водного раствора смеси силиката щелочного металла и пенообразующего поверхностно-активного вещества с компонентом Б в виде активатора золеобразования кремнезема и вспенивания смеси компонентов А и Б,
отличающийся тем, что
в качестве компонента А используют водный раствор смеси силиката натрия и пенообразующего поверхностно-активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, при соотношении, мас. %: 10-70, преимущественно 20-50 силиката натрия, 1-15, преимущественно 3-6 пенообразующего поверхностно-активного вещества, остальное - вода,
а в качестве компонента Б используют 20-60%, преимущественно от 30-50%-ный водный раствор уксусной кислоты.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что компоненты А и Б используют при объемном соотношении от 15:1 до 6:1, преимущественно 10:1.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что компоненты А и Б смешивают непосредственно перед вспениванием, а вспенивание смеси компонентов А и Б производят после смешивания компонентов А и Б.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что компоненты А и Б смешивают посредством эжекторного смесителя, выполненного с возможностью эжектирования компонента Б в поток компонента А.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что компоненты А и Б смешивают посредством эжекторного смесителя, выполненного с возможностью эжектирования компонента Б в поток компонента А под воздействием избыточного давления сжатого воздуха в емкости с компонентом А.
6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что при смешивании компонентов А и Б в эжекторный смеситель сначала подают компонент А и затем компонент Б, а при окончании смешивания компонентов А и Б сначала прекращают подачу в эжекторный смеситель компонента Б, а затем прекращают подачу в эжекторный смеситель компонента А.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вспенивание смеси компонентов А и Б осуществляют посредством эжекторного пеногенератора,
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что вспенивание смеси компонентов А и Б осуществляют посредством эжекторного пеногенератора, выполненного с возможностью эжектирования атмосферного воздуха в смесь компонентов А и Б.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смешивание компонентов А и Б и вспенивание смеси компонентов А и Б осуществляют с получением вспененного геля кремнезема с набором его твердости в течение от 1 секунды до 2 минут и изменением его объема в затвердевшем состоянии не более 10% в течение 24 часов.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смешивание и вспенивание компонентов А и Б осуществляют с получением твердого пенокерамического материала на основе вспененного геля кремнезема, обладающего термостабильностью при воздействии температуры 1000°С не менее 60 минут, который содержит, мас. %, 13-65, преимущественно 20-50 кремнезема, 1-15, преимущественно 6 пенообразующего поверхностно-активного вещества, вода - остальное;
имеет объемную массу 0,1-0,8 г/см3;
имеет объемную устойчивость не менее 22 часов при изменении объема не более 10%,
а в обезвоженном состоянии
имеет объемную массу 0,05-0,1 г/см3 и
сохраняет не менее 95% объемной формы при нагреве до температуры 1000°С в течение не менее 40 минут;
имеет микро- и макропористую структуру с удельной площадью поверхности не менее 20 м2/г;
имеет пластичную структуру геля с кратностью от 2 до 20;
имеет твердость по показателю вязкости более 100 Па⋅с;
имеет белый или желтовато-белый цвет.
11. Устройство для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения, содержащее емкости с размещенными в них компонентами огнетушащего вещества, трубопроводы компонентов огнетушащего вещества, средство смешивания компонентов огнетушащего вещества и средство вспенивания смеси компонентов огнетушащего вещества,
отличающееся тем, что
выполнено с возможностью получения в качестве огнетушащего вещества вспененного геля кремнезема в виде быстротвердеющей пены, получаемой путем смешивания и вспенивания смеси компонента А в виде водного раствора силиката натрия, и пенообразующего поверхностно-активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, при соотношении, мас. %: 10-70, преимущественно 20-50 силиката натрия, 1-15, преимущественно 3-6 пенообразующего поверхностно-активного вещества, остальное - вода, и
компонента Б в виде 20-60%, преимущественно от 30-50%-ного водного раствора уксусной кислоты,
при объемном соотношении компонентов А и Б от 15:1 до 6:1, преимущественно 10:1.
12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что выполнено с возможностью реализации способа по любому из пп. 1-10.
13. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что средство смешивания компонентов А и Б огнетушащего вещества выполнено в виде эжекторного смесителя с возможностью эжектирования компонента Б в компонент А и размещено непосредственно перед средством вспенивания смеси компонентов огнетушащего вещества.
14. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что средство вспенивания огнетушащего вещества выполнено в виде эжекторного пеногенератора с возможностью вспенивания смеси компонентов А и Б эжектируемым атмосферным воздухом.
15. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что содержит запорно-пусковой механизм и распределительное устройство, выполненные с возможностью в начале использования устройства последовательной подачи в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества подачи сначала компонента А и затем компонента Б, а при окончании использования устройства последовательного прекращения подачи в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества сначала компонента Б и затем компонента А.
16. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что выполнено с возможностью подачи компонента А в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества из емкости компонента А под воздействием сжатого воздуха в емкости с компонентом А.
17. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что емкость компонента А снабжена ниппелем для закачки в емкость компонента А сжатого воздуха и манометром для контроля давления сжатого воздуха в емкости компонента А.
18. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что выполнено размещенным на ручной тележке с возможностью его мобильного перемещения.
19. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что емкость 8 с компонентом Б выполнена в виде ранца с возможность ее переноски за плечами оператора.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018101720A RU2672945C1 (ru) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | Способ взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезёма и устройство для его осуществления |
| PCT/RU2019/000018 WO2019151898A2 (ru) | 2018-01-17 | 2019-01-16 | Способ взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезёма и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018101720A RU2672945C1 (ru) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | Способ взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезёма и устройство для его осуществления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2672945C1 true RU2672945C1 (ru) | 2018-11-21 |
Family
ID=64556507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018101720A RU2672945C1 (ru) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | Способ взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезёма и устройство для его осуществления |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2672945C1 (ru) |
| WO (1) | WO2019151898A2 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU190598U1 (ru) * | 2019-02-06 | 2019-07-04 | Общество С Ограниченной Ответственностью Нпо "Современные Пожарные Технологии" | Огнетушитель газогенераторный для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения |
| RU193783U1 (ru) * | 2019-09-26 | 2019-11-14 | Общество с ограниченной ответственностью НПО «Современные пожарные технологии» | Устройство для теплоизоляции и огнезащиты стенок и оборудования резервуара с легковоспламеняющейся и горючей жидкостью при пожаре |
| RU195368U1 (ru) * | 2019-11-09 | 2020-01-23 | Общество С Ограниченной Ответственностью Нпо "Современные Пожарные Технологии" | Устройство для тушения пожаров на резервуарах с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями |
| RU2757302C1 (ru) * | 2019-01-21 | 2021-10-13 | Шаньдун Юниверсити Оф Сайенс Энд Текнолоджи | Экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием |
| RU2810663C1 (ru) * | 2023-04-04 | 2023-12-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Приоритет" | Установка тушения пожаров и гидроабразивной резки водой высокого давления |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2036706C1 (ru) * | 1993-04-29 | 1995-06-09 | Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Яха" | Газожидкостный генератор |
| DE10054686A1 (de) * | 2000-11-03 | 2002-06-06 | Heinz B Mader | Lösch- und Brandschutzmittel |
| RU2226123C2 (ru) * | 2002-02-21 | 2004-03-27 | Войсковая часть 34090 | Устройство для получения пены |
| RU2278079C2 (ru) * | 2000-07-10 | 2006-06-20 | Новара Текнолоджи С.Р.Л. | Золь-гель способ получения сухих гелей больших размеров и модифицированных стекол |
| RU2278713C1 (ru) * | 2004-12-31 | 2006-06-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный аграрный университет | Огнетушитель химический пенный |
| WO2013144644A1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-03 | Goodwin Plc | Fire extinguisher and fire extinguisher medium |
| RU2568080C2 (ru) * | 2011-08-10 | 2015-11-10 | АМАТО Брандшутцсистеме ГмбХ | Огнезащитная часть плоской конструкции, способ ее изготовления и ее применение |
| RU2590379C1 (ru) * | 2015-03-26 | 2016-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью НПО "СОВРЕМЕННЫЕ ПОЖАРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" (ООО "НПО" "СОПОТ") | Вспененный гель кремнезема, применение вспененного геля кремнезема в качестве огнетушащего средства и золь-гель способ его получения |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2241204C2 (ru) * | 2003-01-17 | 2004-11-27 | Военно-инженерный Университет | Прибор для генерирования водовоздушной и твердеющей пены |
| RU2264242C2 (ru) * | 2003-12-23 | 2005-11-20 | Академия пожарной безопасности Украины (АПБУ) | Способ тушения пожара и состав для его осуществления |
-
2018
- 2018-01-17 RU RU2018101720A patent/RU2672945C1/ru active
-
2019
- 2019-01-16 WO PCT/RU2019/000018 patent/WO2019151898A2/ru active Application Filing
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2036706C1 (ru) * | 1993-04-29 | 1995-06-09 | Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Яха" | Газожидкостный генератор |
| RU2278079C2 (ru) * | 2000-07-10 | 2006-06-20 | Новара Текнолоджи С.Р.Л. | Золь-гель способ получения сухих гелей больших размеров и модифицированных стекол |
| DE10054686A1 (de) * | 2000-11-03 | 2002-06-06 | Heinz B Mader | Lösch- und Brandschutzmittel |
| RU2226123C2 (ru) * | 2002-02-21 | 2004-03-27 | Войсковая часть 34090 | Устройство для получения пены |
| RU2278713C1 (ru) * | 2004-12-31 | 2006-06-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный аграрный университет | Огнетушитель химический пенный |
| RU2568080C2 (ru) * | 2011-08-10 | 2015-11-10 | АМАТО Брандшутцсистеме ГмбХ | Огнезащитная часть плоской конструкции, способ ее изготовления и ее применение |
| WO2013144644A1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-03 | Goodwin Plc | Fire extinguisher and fire extinguisher medium |
| RU2590379C1 (ru) * | 2015-03-26 | 2016-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью НПО "СОВРЕМЕННЫЕ ПОЖАРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" (ООО "НПО" "СОПОТ") | Вспененный гель кремнезема, применение вспененного геля кремнезема в качестве огнетушащего средства и золь-гель способ его получения |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2757302C1 (ru) * | 2019-01-21 | 2021-10-13 | Шаньдун Юниверсити Оф Сайенс Энд Текнолоджи | Экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием |
| RU190598U1 (ru) * | 2019-02-06 | 2019-07-04 | Общество С Ограниченной Ответственностью Нпо "Современные Пожарные Технологии" | Огнетушитель газогенераторный для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения |
| RU193783U1 (ru) * | 2019-09-26 | 2019-11-14 | Общество с ограниченной ответственностью НПО «Современные пожарные технологии» | Устройство для теплоизоляции и огнезащиты стенок и оборудования резервуара с легковоспламеняющейся и горючей жидкостью при пожаре |
| RU195368U1 (ru) * | 2019-11-09 | 2020-01-23 | Общество С Ограниченной Ответственностью Нпо "Современные Пожарные Технологии" | Устройство для тушения пожаров на резервуарах с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями |
| RU2810663C1 (ru) * | 2023-04-04 | 2023-12-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Приоритет" | Установка тушения пожаров и гидроабразивной резки водой высокого давления |
| RU2813688C1 (ru) * | 2023-08-03 | 2024-02-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Управление конструкторских и экспериментальных работ" | Система пожаротушения |
| RU225270U1 (ru) * | 2024-01-24 | 2024-04-16 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Каланча Инжиниринг" | Устройство для подачи огнетушащего порошка для тушения пожара пролива сжиженного природного газа |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019151898A2 (ru) | 2019-08-08 |
| WO2019151898A3 (ru) | 2019-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU183035U1 (ru) | Огнетушитель твердопенного тушения | |
| RU2668753C1 (ru) | Огнетушитель твердопенного тушения | |
| RU2668749C1 (ru) | Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения | |
| RU2672945C1 (ru) | Способ взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезёма и устройство для его осуществления | |
| RU2590379C1 (ru) | Вспененный гель кремнезема, применение вспененного геля кремнезема в качестве огнетушащего средства и золь-гель способ его получения | |
| RU2635613C2 (ru) | Огнетушитель и наполнитель огнетушителя | |
| NO323306B1 (no) | Brannslukningsmiddel, fremgangsmate til dets fremstilling samt fremgangsmate ved slukking av brann | |
| RU2699080C1 (ru) | Огнетушитель с U-образным корпусом газогенераторный для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения | |
| RU2699083C1 (ru) | Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения с запорно-пусковым устройством и стволом | |
| RU2757479C1 (ru) | Способ пожаровзрывопредотвращения и тушения пожара гибридной пеной и устройство для его осуществления | |
| RU2668747C1 (ru) | Огнетушитель химический пенный с эжекторным смесителем-пеногенератором | |
| WO2020197427A1 (ru) | Огнетушитель химический пенный с эжекторным смесителем-пеногенератором | |
| RU183049U1 (ru) | Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения | |
| RU183793U1 (ru) | Огнетушитель химический с эжекторным смесителем-пеногенератором | |
| RU2699078C1 (ru) | Огнетушитель газогенераторный для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения | |
| RU190539U1 (ru) | Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения с запорно-пусковым устройством и стволом | |
| RU199778U1 (ru) | Устройство для пожаровзрывопредотвращения и тушения пожара гибридной пеной | |
| RU190553U1 (ru) | Огнетушитель с U-образным корпусом газогенераторный для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения | |
| RU190598U1 (ru) | Огнетушитель газогенераторный для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения | |
| RU2393901C1 (ru) | Способ тушения пожара, состав и устройство для его осуществления | |
| RU2695388C1 (ru) | Огнетушитель с U-образным корпусом для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения | |
| RU190535U1 (ru) | Огнетушитель с U-образным корпусом для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения | |
| WO2020197426A1 (ru) | Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения | |
| RU193783U1 (ru) | Устройство для теплоизоляции и огнезащиты стенок и оборудования резервуара с легковоспламеняющейся и горючей жидкостью при пожаре | |
| RU195368U1 (ru) | Устройство для тушения пожаров на резервуарах с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями |