WO2023239255A1 - Композиция для получения огнетушащего огнезащитного геля - Google Patents

Композиция для получения огнетушащего огнезащитного геля Download PDF

Info

Publication number
WO2023239255A1
WO2023239255A1 PCT/RU2022/000369 RU2022000369W WO2023239255A1 WO 2023239255 A1 WO2023239255 A1 WO 2023239255A1 RU 2022000369 W RU2022000369 W RU 2022000369W WO 2023239255 A1 WO2023239255 A1 WO 2023239255A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fire
water
magnesium chloride
potassium carbonate
fire extinguishing
Prior art date
Application number
PCT/RU2022/000369
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Вадим Владимирович КОЛЧИН
Владимир Геннадьевич ДЕМИДОВ
Андрей Борисович ЖДАНОВИЧ
Дмитрий Георгиевич АРТАМОНОВ
Сергей Николаевич ЛУКЬЯНОВ
Сергей Николаевич БАЕВ
Елена Павловна ЧАЩИНА
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Системы Пожаротушения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2022115438A external-priority patent/RU2784106C1/ru
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Системы Пожаротушения" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Системы Пожаротушения"
Publication of WO2023239255A1 publication Critical patent/WO2023239255A1/ru

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C5/00—Making of fire-extinguishing materials immediately before use
    • A62C5/033—Making of fire-extinguishing materials immediately before use of gel
    • 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

Definitions

  • the group of inventions relates to the field of fire extinguishing, namely to compositions for producing a fire extinguishing fire retardant gel used to extinguish fires, as well as to methods of extinguishing fires using these gels, in particular, fires of solid combustible materials, accompanied and not accompanied by smoldering, including , lithium-ion batteries, as well as to prevent re-ignition, localize and isolate fires of flammable substances, including in low-temperature conditions in open and closed areas.
  • a composition which is a concentrate that, when mixed with water or an aqueous solution, forms a hydrogel for fire extinguishing, which enhances the effect of water.
  • the composition contains: 10-75 wt.% of at least one thickening agent containing gum or a combination of gum and starch; 15-89.9 wt.% of at least one liquid medium, which is an edible oil, and one or more suspending agents.
  • the composition consists of more than 75 wt.% components of the consumer category.
  • the composition is made from water enhancing additives obtained from natural sources and from the category of materials of general use, which makes the composition non-toxic or completely biodegradable.
  • a hydrogel for fire extinguishing and a method for its preparation are also considered. The hydrogel can be used during fire extinguishing or to prevent it.
  • the gelling agent solution is made in the ratio of components: alkali metal silicate, for example liquid sodium or potassium glass with a silicate module from 1.0 to 3.6, with a mass content of silicate from 3.5 to 25.0%, water - everything else, and the second the solution is made in the ratio of components: salt of a divalent or polyvalent metal, for example aluminum, iron (+3), titanium (+3 or +4), magnesium (+2), calcium (+2) with a mass content of salt from 4.5 to 47.0%, water - everything else.
  • the first disadvantage of the invention is the inability to extinguish fire at low temperatures.
  • the prototype of the invention according to claim 2 of the formula is a method of extinguishing and/or preventing a fire in one or more battery cells, characterized by the joint use an aqueous solution of calcium salt and a gel-like fire extinguishing agent based on a water-absorbing polymer, for example, a copolymer of acrylamide and sodium acrylate (patent EP 2461872 B 1, 1 1.09.2013).
  • the objective of the proposed group of inventions is to eliminate the above disadvantages and create new compositions for obtaining a fire extinguishing fire retardant gel, as well as an environmentally friendly method of extinguishing and/or preventing fires using a fire extinguishing gel, reducing the cost of the fire extinguishing agent due to its retention on protected surfaces, reducing indirect damage from fire by eliminating the possibility of flooding the lower floors of buildings and structures.
  • the technical result consists in expanding the scope of application due to the possibility of effective environmentally safe extinguishing and/or preventing fires at low temperatures (up to - 50 °C) using a composition for obtaining a fire extinguishing fire retardant gel, the possibility of using the extinguishing method for extinguishing and/or preventing lithium fires -ion batteries with simultaneous by neutralizing fluorine-containing compounds formed during the combustion of lithium-ion batteries, as well as by using them to protect surfaces from overheating.
  • a method of extinguishing and/or preventing a fire in which a fire extinguishing gel is supplied to the protected area, obtained by the reaction of an alkali metal carbonate and a polyvalent metal salt, and potassium carbonate is used as the alkali metal carbonate, and magnesium chloride or its crystalline hydrate is used as the polyvalent metal salt , and the interaction of these metal salts is carried out immediately before feeding into the protected zone by mixing jets of their aqueous solutions or mixing an aerosol based on potassium carbonate with an aqueous solution of magnesium chloride or its crystalline hydrate.
  • Composition for obtaining a fire extinguishing fire retardant gel formed by mixing solutions of alkali metal carbonate and a polyvalent metal salt, which includes a solution of potassium carbonate containing: potassium carbonate from 40 to 50 wt.%, water - the rest, and a solution of magnesium chloride containing: magnesium chloride from 17.4 to 20 wt.% or its crystalline hydrate from 37 to 42.7 wt.%, water - the rest.
  • a composition for producing a fire extinguishing fire retardant gel formed by mixing solutions of alkali metal carbonate and a polyvalent metal salt, which includes a solution of potassium carbonate containing: potassium carbonate from 35 to 50 wt.%, propylene glycol from 3 to 8 wt.%, water - the rest, and magnesium chloride solution containing: chloride magnesium from 12.2 to 24.9 wt.% or its crystalline hydrate from 26 to 53 wt.%, propylene glycol from 23 to 37 wt. %, water - the rest.
  • Aqueous solutions of K 2 CO 3 and MgCl 2 are stored separately and supplied to the protected area simultaneously - separately.
  • the number of components of these two compositions is selected in such a way that when they are mixed and interacted, a non-flowing gel-like composition is formed.
  • Aqueous solutions of potassium carbonate and/or magnesium chloride may additionally contain an additive that reduces the freezing point, for example, propylene glycol.
  • FIG. Figure 3 shows a gel-treated lithium-ion battery pack.
  • compositions for producing a gel are most effective when the component ratio is: potassium carbonate from 40 up to 50 wt.%, water - the rest, and a solution of magnesium chloride with the ratio of components: magnesium chloride or its crystalline hydrate from 10 to 42.7 wt.%, water - the rest.
  • aqueous solution of potassium carbonate component B
  • water and potash were used in the following ratio: H 2 O - 58 wt.% K 2 CO 3 - 42 wt.%.
  • the calculated amount of water was placed in the container, the calculated amount of potash was added evenly and stirred until the solution was completely transparent.
  • a fire extinguisher containing two containers, in each of which components A and B are stored separately, a mixer-spray, which can be made in the form of a modified jet-jet nozzle, and a means of displacing components from the containers (pyrotechnic gas generator, compressed gas cylinder, compressor).
  • a mixer-spray which can be made in the form of a modified jet-jet nozzle
  • a means of displacing components from the containers pyrotechnic gas generator, compressed gas cylinder, compressor.
  • one of the components is sprayed in the form of a cone through a screw atomizer located along the axis of the mixer, and the second component is supplied in the form of jets into the spray cone of the first component.
  • aqueous solution of magnesium chloride component A
  • water, propylene glycol, bischofite were used at the following ratio: H 2 O - 23.1 wt.%; C 3 H 8 O 2 - 23.9 wt.%; MgCl 2 -6H 2 O - 53 wt.%.
  • the calculated amount of water was placed in the container, while stirring at a speed of 200 - 500 rpm, the calculated amount of propylene glycol was added in two portions, stirred for at least 5 minutes, then the calculated amount of bischofite was added evenly and stirred until the solution was completely transparent.
  • the storage and operation temperature of prepared components A and B as part of the fire extinguishing agent is up to - 20 °C.
  • aqueous solution of magnesium chloride component A
  • propylene glycol, bischofite were used at the following ratio: H 2 O - 37 wt.%; C 3 H 8 O 2 - 37 wt.%; MgCl 2 -6H 2 O - 26 wt.%.
  • aqueous solution of potassium carbonate component B
  • water and potash were used at the following ratio: H 2 O - 54 wt.%; C 3 H 8 O 2 - 8 wt.%; K 2 CO 3 - 38 wt.%.
  • the storage and operation temperature of prepared components A and B as part of the fire extinguishing agent is up to - 50 °C.
  • Example 2 The preparation of components A and B was carried out as in Example 2. The preparation of the fire extinguishing gel was carried out as in Example 1.
  • the storage and operation temperature of prepared components A and B as part of the fire extinguishing agent is up to - 40 °C.
  • Example 2 The preparation of components A and B was carried out as in Example 2. The preparation of the fire extinguishing gel was carried out as in Example 1.
  • the storage and operation temperature of prepared components A and B as part of the fire extinguishing agent is up to - 45 °C.
  • Example 2 The preparation of components A and B was carried out as in Example 2. The preparation of the fire extinguishing gel was carried out as in Example 1.
  • the storage and operation temperature of prepared components A and B is up to - 30 °C.
  • component B we used a fire extinguishing aerosol based on potassium carbonate, formed as a result of the combustion of a bomb from an aerosol-forming composition.
  • the checkers used in this example are widely used in fire extinguishing aerosol generators of the “Doping” and “TOR” series, since their combustion produces at least 45 wt.% potassium carbonate.
  • the outlet of the sealed container with the liquid component is connected to the input of the mixing unit through a siphon tube, a starting membrane along the liquid line and a liquid component supply pipeline.
  • the starting membranes along the aerosol line and along the liquid line are made with the possibility of opening at the same pressure, and the mixing means contains a gas-liquid mixer, fittings for supplying the liquid component and aerosol, as well as a gas duct, a collector of the liquid component.
  • the ability of the proposed fire extinguishing gel to extinguish and localize a fire was assessed on model class A fires, lithium-ion batteries, and highly heated metal products.
  • the preparation of the fire extinguishing gel was carried out using a device as in Example 1.
  • a 1 mm thick steel plate was heated to a temperature of 600-615 °C using a roofing gas torch, and then a layer of gel was applied, recording the temperature change.
  • the cooling rate of the plate was 1-2 °C/sec.
  • the ability of the fire extinguishing gel to isolate the protected surface from the effects of an open flame is confirmed by an experiment according to which a layer of 40 mm thick gel was applied to a plywood plate with a thermocouple placed on it and exposed to the flame of a roofing gas burner with a power of 40 kW for 9 minutes.
  • the initial temperature was 13.9 °C, after about 5 minutes it dropped to 13.6 °C, and after 9 minutes it was 14.2 °C.
  • the fire extinguishing gel according to this application eliminates the disadvantages inherent in ordinary water when extinguishing lithium-ion batteries. Firstly, due to the high viscosity of the fire extinguishing gel, all the water retained by the gelling agent in the form of magnesium hydroxycarbonate remains at the fire extinguishing site and does not flow off, ending up in the soil and wastewater. Secondly, magnesium hydroxycarbonate at fire temperatures can interact with toxic hydrogen fluoride, converting it into a safer form in the form of water-insoluble magnesium fluoride.
  • the conditional reaction equation can be written as follows:
  • the inventive method of fire extinguishing with fire extinguishing gel increases the environmental safety of both the process of extinguishing fires of lithium-ion batteries and its consequences.
  • compositions are capable of forming a fire extinguishing fire retardant gel, which can be used to implement a method for effective environmentally friendly extinguishing and/or preventing fires at low temperatures (up to - 50 °C), including fires of lithium-ion batteries with simultaneous neutralization of fluorine-containing compounds formed during the combustion of lithium-ion batteries, and can also be used to protect surfaces from overheating and/or as a fire-retardant coating.

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Fire-Extinguishing Compositions (AREA)

Abstract

Способ тушения и/или предотвращения пожара включает подачу в защищаемую зону огнетушащего геля, полученного реакцией взаимодействия карбоната щелочного металла и соли многовалентного металла. В качестве карбоната щелочного металла используют карбонат калия. В качестве соли многовалентного металла используют хлорид магния или его кристаллогидрат. Взаимодействие указанных солей металлов осуществляют непосредственно перед подачей в защищаемую зону путем смешения струй их водных растворов или смешения аэрозоля на основе карбоната калия с водным раствором хлорида магния или его кристаллогидрата. Предложены также применение вышеуказанного способа и композиции для осуществления способа. Обеспечивается эффективное экологически безопасное тушение и/или предотвращение пожара при низких температурах (до - 50°С).

Description

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОГНЕТУШАЩЕГО ОГНЕЗАЩИТНОГО ГЕЛЯ
Область техники
Группа изобретений относится к области пожаротушения, а именно к композициям для получения огнетушащего огнезащитного геля, применяемого для тушения пожаров, а также к способам тушения пожаров с помощью указанных гелей, в частности, пожаров твердых горючих материалов, сопровождаемых и не сопровождаемых тлением, в том числе, литий-ионных аккумуляторов, а также для предотвращения повторного воспламенения, локализации и изоляции очагов пожаров горючих веществ, в том числе в низкотемпературных условиях на открытых и закрытых площадках.
Предшествующий уровень техники
Широко известно применение высокомолекулярных соединений (акриловой кислоты и ее производных, простых эфиров целлюлозы, камеди, крахмала и др.) в качестве загустителей при получении огнетушащих гелей, например, «Производство сополимеров акриловой кислоты», Халяпов Р.М., ПКФ «Сингер», URL:http://rccgroup.ru/plast/wp-content/uploads/3.4.- Halyapov.pdf [размещено в Интернет 16.11.2011], SI 1660А, опубл. 30.06.2005; СА 2134130, опубл. 26.04.1995; CN109966688, опубл. 05.07.2019; SU 421222, опубл. 09.09.1977; RU 2715174 С2, опубл. 25.02.2020.
Из патента RU 2715174, опубл. 25.02.2020, известна композиция, представляющая собой концентрат, который при смешении с водой или водным раствором образует гидрогель для пожаротушения, усиливающий действие воды. Композиция содержит: 10-75 мас.% по меньшей мере одного средства для загущения, содержащего камедь или комбинацию камеди и крахмала; 15-89,9 мас.% по меньшей мере одной жидкой среды, которая является пищевым маслом, и одно или более суспендирующих средств. При этом композиция состоит более чем на 75 мас.% из компонентов категории широкого потребления. Композиция изготовлена из усиливающих действие воды добавок, полученных из природных источников и из категории материалов широкого применения, что делает композицию нетоксичной или полностью биоразлагаемой. Также рассмотрен гидрогель для пожаротушения и способ его получения. Гидрогель может применяться во время тушения пожара или для его предотвращения.
Недостатком огнетушащих гелей на основе высокомолекулярных органических веществ является потеря теплоизоляционных свойств после испарения воды, а также необходимость тщательного смешения гелеобразующего концентрата и воды в пожарном стволе, что затрудняет как распыление самого геля, так и обслуживание технических средств подачи после тушения пожара.
Известен способ тушения пожара (патент RU 2264242, опубл. 20.11.2005) путем подачи в очаг пожара огнетушащего вещества, причем огнетушащее вещество формируют путем смешивания двух растворов на горящей поверхности, один из которых выполняют в виде водного раствора силиката щелочного металла, а второй - в виде коагулятора и катализатора гелеобразования, например в виде водного раствора солей двухвалентных или многовалентных металлов. Раствор гелеобразователя выполнен в соотношении компонентов: силикат щелочного металла, например жидкое натриевое или калиевое стекло с силикатным модулем от 1,0 до 3,6, с массовым содержанием силиката от 3,5 до 25,0%, вода - все остальное, а второй раствор выполнен в соотношении компонентов: соль двухвалентного или многовалентного металла, например алюминия, железа (+3), титана (+3 или +4), магния (+2), кальция (+2) с массовым содержанием соли от 4,5 до 47,0%, вода - все остальное. Первым недостатком изобретения является отсутствие возможности тушения пожара при низких температурах. Второй недостаток данного изобретения заключается в том, что водный раствор силиката щелочного металла может расслаиваться с течением времени, поэтому перед применением по назначению упомянутого в изобретении водного раствора силиката щелочного металла, его необходимо перемешать, например, путем встряхивания, что может сказаться на оперативности тушения возгорания, а при отсутствии перемешивания на качестве получаемого огнетушащего вещества. Третьим недостатком данного изобретения является то, что образование огнетушащего вещества в виде геля происходит на горящей поверхности, таким образом, один из компонентов, который первым попал на защищаемую поверхность, будет с нее стекать, что уменьшит эффективность пожаротушения и приведет к нарушению пропорций получения огнетушащего вещества, тем самым его качество не будет постоянным и будет зависеть от типа поверхности, на которой оно образуется.
Наиболее близким аналогом изобретений, изложенных в пунктах 1, 3, 4, 5 формулы, является техническое решение, раскрытое в патенте RU 2614963 С1, опубл. 31.03.2017. Известный способ тушения пожара включает приготовление огнетушащего состава и подачу его в очаг пожара. В качестве огнетушащего состава используют 0,34-Ю, 86 вес.ч. коллоидного раствора гидрооксида алюминия в воде (алюмогель, полученный реакцией взаимодействия сульфата алюминия и карбоната натрия), который подают в очаг горения с интенсивностью не менее 0,003 л/(м2 с) любым способом. Изобретение обеспечивает возможность тушения пожара без применения специальных требований к режиму подачи огнетушащего состава в очаг горения. Недостатком изобретения является отсутствие возможности тушения пожара при температурах ниже - 2 °C, т.к., например, температура замерзания водного раствора сульфата алюминия составляет всего -5 °C, а карбоната натрия составляет - 2 °C.
Прототипом изобретения по п. 2 формулы является способ тушения и/или предотвращения пожара в одном или нескольких элементах аккумуляторной батареи, характеризующийся совместным применением водного раствора соли кальция и гелеобразного огнетушащего средства на основе водопоглощающего полимера, например, сополимера акриламида и акрилата натрия (патент ЕР 2461872 В 1, 1 1.09.2013). Использование комбинированного огнетушащего состава позволяет не только осуществлять тушение горящего объекта, но и связывать образующиеся при горении литий-ионных аккумуляторов фторсодержащие соединения, такие как фтористоводородная кислота (HF) и трифтороксифосфор (POF3), с образованием менее опасного фторида кальция (CaF2). Недостатком данного изобретения, ограничивающим его применение для нейтрализации, например, фтороводорода, является pH фторсодержащих растворов, так как при взаимодействии с кислыми растворами солей кальция будут образовываться сильные кислоты, например, соляная кислота, которая дополнительно снизит pH системы, что приведет к снижению эффективности процесса поглощения фторсодержащих соединений за счет частичного растворения CaF2.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемой группы изобретений является устранение вышеуказанных недостатков и создание новых композиций для получения огнетушащего огнезащитного геля, а также экологически безопасного способа тушения и/или предотвращения пожаров с использованием огнетушащего геля, снижение затрат огнетушащего вещества за счет его удержания на защищаемых поверхностях, снижение косвенного ущерба от пожара за счет исключения возможности заливания нижних этажей зданий и сооружений.
Технический результат заключается в расширении области применения за счет возможности эффективного экологически безопасного тушения и/или предотвращения пожара при низких температурах (до - 50 °C) с использованием композиции для получения огнетушащего огнезащитного геля, возможности использования способа тушения для тушения и/или предотвращения возгораний литий-ионных аккумуляторов с одновременным обезвреживанием образующихся при горении литий-ионных аккумуляторов фторсодержащих соединений, а также за счет использования для защиты поверхностей от перегрева.
Для решения задачи и обеспечения технического результата предложена следующая группа изобретений.
Способ тушения и/или предотвращения пожара, при котором в защищаемую зону подают огнетушащий гель, полученный реакцией взаимодействия карбоната щелочного металла и соли многовалентного металла, причем в качестве карбоната щелочного металла используют карбонат калия, а в качестве соли многовалентного металла используют хлорид магния или его кристаллогидрат, причем взаимодействие указанных солей металлов осуществляют непосредственно перед подачей в защищаемую зону путем смешения струй их водных растворов или смешения аэрозоля на основе карбоната калия с водным раствором хлорида магния или его кристаллогидрата.
Применение вышеуказанного способа для тушения и/или предотвращения возгорания литий-ионных аккумуляторов.
Применение вышеуказанного способа для защиты поверхностей от перегрева.
Композиция для получения огнетушащего огнезащитного геля, образующегося при смешении растворов карбоната щелочного металла и соли многовалентного металла, которая включает раствор карбоната калия, содержащий: карбонат калия от 40 до 50 масс.%, вода - остальное, и раствор хлорида магния содержащий: хлорид магния от 17,4 до 20 масс.% или его кристаллогидрат от 37 до 42,7 масс.%, вода - остальное.
Композиция для получения огнетушащего огнезащитного геля, образующегося при смешении растворов карбоната щелочного металла и соли многовалентного металла, которая включает раствор карбоната калия содержащий: карбонат калия от 35 до 50 масс.%, пропиленгликоль от 3 до 8 масс.%, вода - остальное, и раствор хлорида магния, содержащий: хлорид магния от 12,2 до 24,9 масс.% или его кристаллогидрат от 26 до 53 масс.%, пропиленгликоль от 23 до 37 масс. %, вода - остальное.
Водные растворы К2СО3 и MgCl2 хранят раздельно и подают в защищаемую зону одновременно - раздельно. Количество компонентов этих двух составов подбираются таким образом, чтобы при их смешении и взаимодействии образовывалась нетекучая гелеобразная композиция.
При взаимодействии водных растворов К2СО3 и MgCl2 образуется гидроксокарбонат магния, который приводит к резкому повышению вязкости и образованию гелеобразной массы, содержащей дополнительно углекислый газ и раствор хлорида калия.
2К2СО3 + 2MgCl2 + Н2О (MgOH)2CO3| + CO2f + 4КС1
Карбонат калия, хлорид магния и его кристаллогидрат (например, бишофит) распространены в природе и/или в промышленности (карбонат калия (поташ) получают, в том числе, извлечением из золы древесного топлива, отходов угольных ТЭС). Гель, получаемый при взаимодействии указанных компонентов, является нетоксичным веществом.
Водные растворы карбоната калия и/или хлорида магния могут дополнительно содержать добавку, снижающую температуру замерзания, например, пропиленгликоль.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 изображен модельный очаг пожара 1А с необработанной гелем стороны.
На Фиг. 2 представлен модельный очаг пожара 1А с обработанных гелем сторон.
На Фиг. 3 приведен обработанный гелем блок литий-ионных аккумуляторов.
Варианты осуществления изобретения
Экспериментально установили, что композиции для получения геля наиболее эффективны при соотношении компонентов: карбонат калия от 40 до 50 масс.%, вода - остальное, а раствор хлорида магния при соотношении компонентов: хлорид магния или его кристаллогидрат от 10 до 42,7 масс.%, вода - остальное. Водные растворы карбоната калия и/или хлорида магния могут дополнительно содержать добавку, снижающую температуру замерзания, например, пропиленгликоль, тогда наиболее эффективны композиции при соотношении компонентов: карбонат калия от 35 до 50 масс.%, пропиленгликоль от 8 до 16 масс.%, вода - остальное, а раствор хлорида магния при соотношении компонентов: хлорид магния или его кристаллогидрат от 12,2 до 53 масс.%, пропиленгликоль от 23 до 37 масс.%, вода - остальное.
Группа изобретений проиллюстрирована следующими примерами.
Пример 1.
Для приготовления водного раствора хлорида магния (компонента А) использовали воду и бишофит (кристаллогидрат хлорида магния) при следующем соотношении: Н2О - 58 масс.%; MgCl2-6H2O - 42 масс.%. Сначала в емкость помещали расчетное количество воды, равномерно добавляли расчетное количество бишофита и перемешивали до полной прозрачности раствора.
Для приготовления водного раствора карбоната калия (компонента Б) использовали воду и поташ при следующем соотношении: Н2О - 58 масс.% К2СО3 - 42 масс.%. Сначала в емкость помещали расчетное количество воды, равномерно добавляли расчетное количество поташа и перемешивали до полной прозрачности раствора.
Температура хранения и эксплуатации приготовленных компонентов А и Б до - 20 °C.
Для реализации предлагаемого способа тушения пожара использовали огнетушитель, содержащий две емкости, в каждой из которых раздельно хранятся компоненты А и Б, смеситель-распылитель, который может быть выполнен в виде модифицированной струйно-струйной форсунки и средства вытеснения компонентов из емкостей (пиротехнический газогенератор, баллон co сжатым газом, компрессор). Согласно конструкции смесителя- распылителя один из компонентов распыляется в виде конуса через шнековый распылитель, расположенный по оси смесителя, а второй компонент подается в виде струй в конус распыла первого компонента. Таким образом реакция взаимодействия карбоната калия и хлорида магния с образованием твердой загущающей фазы, представляющей собой гидроксокарбонат магния, происходит в потоке распыленных частиц компонента А и Б перед попаданием на горящую поверхность, что не приведет к стеканию первого попавшего на поверхность компонента и соответствующему нарушению соотношения смешивания, а также не будет способствовать ухудшению распыления. Было замечено, что предварительное смешение компонентов А и Б огнетушащего вещества с последующим его распылением на защищаемую поверхность значительно уменьшает площадь орошения в виду высокой вязкости конечного вещества.
Пример 2.
Для приготовления водного раствора хлорида магния (компонента А) использовали воду, пропиленгликоль, бишофит при следующем соотношении: Н2О - 23,1 масс.%; С3Н8О2 - 23,9 масс.%; MgCl2-6H2O - 53 масс.%. Сначала в емкость помещали расчетное количество воды, при перемешивании со скоростью 200 - 500 об/мин добавляли расчетное количество пропиленгликоля двумя порциями, перемешивали не менее 5 мин, затем равномерно добавляли расчетное количество бишофита и перемешивали до полной прозрачности раствора.
Для приготовления водного раствора карбоната калия (компонента Б) использовали воду и поташ при следующем соотношении: Н2О - 54 масс.%; С3Н8О2 - 8 масс.%; К2СО3 - 38 масс.%. Сначала в емкость помещали расчетное количество воды, при перемешивании со скоростью 200 - 500 об/мин добавляли расчетное количество пропиленгликоля двумя порциями, перемешивали не менее 5 мин, затем равномерно добавляли расчетное количество поташа и перемешивали до полной прозрачности раствора. Температура хранения и эксплуатации приготовленных компонентов А и Б до - 50 °C.
Получения огнетушащего геля осуществляли как в примере 1.
Пример 3.
Для приготовления водного раствора хлорида магния (компонента А) использовали воду и хлорид магния при следующем соотношении: Н2О - 82,6 масс.%; MgC]2 - 17,4 масс.%.
Для приготовления водного раствора карбоната калия (компонента Б) использовали воду и поташ при следующем соотношении: Н2О - 60 масс.% К2СО3 - 40 масс.%.
Приготовление компонентов А и Б и получение огнетушащего геля осуществляли как в Примере 1.
Температура хранения и эксплуатации приготовленных компонентов А и Б в составе средства пожаротушения до - 15 °C.
Пример 4.
Для приготовления водного раствора хлорида магния (компонента А) использовали воду и бишофит (кристаллогидрат хлорида магния) при следующем соотношении: Н2О - 57,3 масс.%; MgCl2-6H2O - 42,7 масс.%.
Для приготовления водного раствора карбоната калия (компонента Б) использовали воду и поташ при следующем соотношении: Н2О - 50 масс.% К2СО3 - 50 масс.%.
Приготовление компонентов А и Б и получение огнетушащего геля осуществляли, как в Примере 1.
Температура хранения и эксплуатации приготовленных компонентов А и Б в составе средства пожаротушения до - 20 °C.
Пример 5.
Для приготовления водного раствора хлорида магния (компонента А) использовали воду, пропиленгликоль, бишофит при следующем соотношении: Н2О - 37 масс.%; С3Н8О2 - 37 масс.%; MgCl2-6H2O - 26 масс.%. Для приготовления водного раствора карбоната калия (компонента Б) использовали воду и поташ при следующем соотношении: Н2О - 54 масс.%; С3Н8О2 - 8 масс.%; К2СО3 - 38 масс.%.
Приготовление компонентов А и Б осуществляли, как в Примере 2. Получения огнетушащего геля осуществляли как в Примере 1.
Температура хранения и эксплуатации приготовленных компонентов А и Б в составе средства пожаротушения до - 50 °C.
Пример 6.
Для приготовления водного раствора хлорида магния (компонента А) использовали воду, пропиленгликоль, бишофит при следующем соотношении: Н2О - 48 масс.%; С3Н8О2 - 18 масс.%; MgCl2-6H2O - 34 масс.%.
Для приготовления водного раствора карбоната калия (компонента Б) использовали воду и поташ при следующем соотношении: Н2О - 55,8 масс.%; С3Н8О2 - 3,7 масс.%; К2СО3 - 40,5 масс.%.
Приготовление компонентов А и Б осуществляли, как в Примере 2. Получения огнетушащего геля осуществляли как в Примере 1.
Температура хранения и эксплуатации приготовленных компонентов А и Б в составе средства пожаротушения до - 40 °C.
Пример 7.
Для приготовления водного раствора хлорида магния (компонента А) использовали воду, пропиленгликоль, хлорида магния при следующем соотношении: Н2О - 58,2 масс.%; С3Н8О2 - 27,5 масс.%; MgCl2 - 14,3 масс.%.
Для приготовления водного раствора карбоната калия (компонента Б) использовали воду и поташ при следующем соотношении: Н2О - 55,8 масс.%; С3Н8О2 - 3,7 масс.%; К2СО3 - 40,5 масс.%.
Приготовление компонентов А и Б осуществляли, как в Примере 2. Получения огнетушащего геля осуществляли как в Примере 1.
Температура хранения и эксплуатации приготовленных компонентов А и Б в составе средства пожаротушения до - 45 °C. Пример 8.
Для приготовления водного раствора хлорида магния (компонента А) использовали воду, пропиленгликоль, бишофит при следующем соотношении: Н2О - 52,8 масс.%; С3Н8О2 - 9 масс.%; MgCl2-6H2O - 38,2 масс.%.
Для приготовления водного раствора карбоната калия (компонента Б) использовали воду и поташ при следующем соотношении: Н2О - 55,8 масс.%; С3Н8О2 - 3,7 масс.%; К2СО3 - 40,5 масс.%.
Приготовление компонентов А и Б осуществляли, как в Примере 2. Получения огнетушащего геля осуществляли как в Примере 1 .
Температура хранения и эксплуатации приготовленных компонентов А и Б до - 30 °C.
Пример 9.
Для приготовления водного раствора хлорида магния (компонента А) использовали воду и бишофит (кристаллогидрат хлорида магния) при следующем соотношении: Н2О - 90 масс.%; MgCl2-6H2O - 10 масс.%. Сначала в емкость помещали расчетное количество воды, равномерно добавляли расчетное количество бишофита и перемешивали до полной прозрачности раствора.
В качестве компонента Б использовали огнетушащий аэрозоль на основе карбоната калия, образующегося в результате сгорания шашки из аэрозолеобразующего состава. Используемые в настоящем примере шашки широко применяются в генераторах огнетушащего аэрозоля серий «Допинг» и «ТОР», так как при их сгорании образуется не менее 45 масс.% карбоната калия.
Устройство получения геля содержит герметичную емкость с жидким компонентом огнетушащего вещества, средство смешивания, твердотопливный генератор аэрозоля с возможностью вытеснения жидкого компонента огнетушащего вещества, средство подачи компонентов огнетушащего вещества из емкости в средство смешивания. Твердотопливный генератор аэрозоля содержит стальной корпус, выполненный в виде скрепленных друг с другом верхней и нижней части, в которой расположен узел запуска, огнепроводный шнур, комплект шашек аэрозолеобразующего состава, защитно-крепягций слой, в верхней части корпуса, между нижним и верхним перфодисками находится таблетированный охладитель для снижения температуры аэрозоля, а также полость газового коллектора и штуцер для выхода аэрозоля, который через трубопровод подачи аэрозоля, узел распределения аэрозоля и трубопровод подачи аэрозоля для вытеснения жидкого компонента связан с входом герметичной емкости с жидким компонентом, а также через пусковую мембрану по линии аэрозоля и трубопровод подачи аэрозоля для активации процесса взаимодействия карбоната калия с хлоридом магния связан с входом узла смешивания. Выход герметичной емкости с жидким компонентом через сифонную трубку, пусковую мембрану по линии жидкости и трубопровод подачи жидкого компонента связан с входом узла смешивания. Пусковые мембраны по линии аэрозоля и по линии жидкости выполнены с возможностью вскрытия при одинаковом давлении, а средство смешивания содержит газожидкостный смеситель, штуцеры подачи жидкого компонента и аэрозоля, а также газовод, коллектор жидкого компонента. В результате обеспечивается одновременная подача жидкого компонента огнетушащего вещества и аэрозоля в узел смешения и вспенивания для устойчивого взаимодействия двух компонентов.
На расстоянии 2 метра от устройства была размещена испытательная плоскость в виде фанерного щита. Огнетушащее вещество выходило из устройства в виде струи светло-серого тумана. На напыляемой поверхности образовался слой вязкой жидкости темно-серого цвета толщиной 3 мм, который оставался неподвижным и не стекал в течение не менее 5 часов. Темно-серый цвет гидрогеля на поверхности щита обусловлен присутствием сажи, которая частично образуется в результате сгорания шашек из аэрозолеобразующего состава. Кроме этого, стоит отметить, что температура струи не превышала 60 °C.
Оценку способности заявляемого огнетушащего геля к тушению и локализации пожара проверяли на модельных очагах класса А, литий-ионных аккумуляторах а также высоконагретых металлических изделиях. Получение огнетушащего геля осуществляли с использованием устройства как в Примере 1.
Модельный очаг пожара 1А, площадь свободной поверхности которого составляет 4,7 м2, тушили с использованием заявляемого огнетушащего геля. Испытание проводили в соответствии с методикой, изложенной в ГОСТ Р 51057, орошая только три боковых и одну верхнюю стороны деревянного штабеля. Модельный очаг был успешно потушен, повторного возгорания в течение 10 минут не наблюдалось. После испарения воды на поверхности деревянного штабеля остался слой гидроксокарбоната магния, который был устойчив к действию атмосферных осадков и перепаду температур в течение не менее 6 месяцев. Наблюдение осуществляли с апреля по ноябрь.
Деревянный штабель из пяти рядов брусков размером 25x150 мм по три в каждом ряду со всех сторон обработали огнетушащим гелем, после чего разместили его над гептановым очагом диаметром 180 мм. В течение 10 минут возгорания штабеля не наблюдалось.
Блок литий-ионных аккумуляторов, состоящий из двух пакетных аккумуляторных ячеек на основе литий-железо-фосфатного катода емкостью 20 Ач, использовали в качестве модельного очага. Одну из ячеек привели в состояние теплового разгона с помощью газовой горелки. При появлении открытого пламени из ячейки, блок аккумуляторов стали орошать огнетушащим гелем, визуально зафиксировав прекращение горения. За счет быстрого подавления пламени первой ячейки и охлаждающих свойств геля вторая аккумуляторная ячейка не достигла температуры теплового разгона, сохранив свою работоспособность. Для оценки способности огнетушащего геля препятствовать тепловому разгону литий-ионных аккумуляторных ячеек, находящихся под прямым воздействием пламени, взяли два литий-ионных аккумулятора, аналогичных тем, что использовались в предыдущем испытании. Один из аккумуляторов предварительно обработали огнетушащим гелем, а затем оба аккумулятора разместили в пламени гептанового очага размером 250 на 450 мм. Необработанный огнетушащим гелем аккумулятор перешел в состояние пламенного горения через 33 секунды, а обработанный через 176 секунд, что говорит о высоких теплоизолирующих свойствах огнетушащего геля.
С целью определения способности огнетушащего геля охлаждать высоконагретые поверхности стальную пластину толщиной 1 мм нагрели до температуры 600-615 °C с помощью кровельной газовой горелки, а затем нанесли слой геля, фиксируя изменение температуры. Скорость охлаждения пластины составила 1-2 °С/сек.
Способность огнетушащего геля изолировать защищаемую поверхность от воздействия открытого пламени подтверждается экспериментом, согласно которому на фанерную пластину с размещенной на ней термопарой нанесли слой геля толщиной 40 мм и воздействовали на него пламенем кровельной газовой горелки мощностью 40 кВт в течение 9 минут. Начальная температура составила 13,9 °C, примерно через 5 минут она опустилась до 13,6 °C, а через 9 минут составила 14,2 °C.
Условно теплозащиту защищаемой от пламени поверхности слоем огнетушащего геля по настоящей заявке можно разделить на два процесса. Первый - это испарение воды, удерживаемой гидроксокарбонатом магния, второй - эндотермическое разложение гидроксокарбоната магния при температуре 500-650°С с образованием паров воды, углекислого газа и малорастворимого в воде пожаро- взрывобезопасного оксида магния, широко применяемого в промышленности для производства огнеупоров.
(MgOH)2CO3 2MgO + Н2О| + СО2| За счет двухстадийного процесса поглощения тепла огнетушащий гель по настоящей заявке имеет явное преимущество перед гелями на основе органических загустителей, которые после испарения воды теряют свои теплоизоляционные свойства.
Известно, что при тепловом разгоне литий-ионных аккумуляторов выделяется значительное количество фтороводорода - высокоопасного токсичного вещества в виде бесцветного газа с резким неприятным запахом. В настоящее время основным огнетушащим средством для пожаротушения литий-ионных аккумуляторных батарей является вода, которая обладает как минимум двумя недостатками:
1) для тушения литий-ионных аккумуляторных батарей требуется значительное количество воды, например, чтобы ликвидировать возгорание электромобиля необходимо не менее 11 тонн воды.
2) вода, поглощая токсичные вещества, выделяемые из литий-ионного аккумулятора, например, вышеуказанный фтороводород, который смешивается с водой в любом соотношении с образованием фтороводородной (плавиковой) кислоты, попадает в сточные воды и почву, тем самым ухудшая экологическую обстановку при тушении подобных пожаров.
Огнетушащий гель по настоящей заявке устраняет недостатки, присущие обычной воде при тушении литий-ионных аккумуляторов. Во- первых, за счет высокой вязкости огнетушащего геля вся вода, удерживаемая гелирующим веществом в виде гидроксокарбоната магния, остается на объекте тушения пожара и не стекает, попадая в почву и сточные воды. Во вторых, гидроксокарбонат магния при температурах пожара может взаимодействовать с токсичным фтороводородом, переводя его в более безопасную форму в виде нерастворимого в воде фторида магния. Условное уравнение реакции может быть записано следующим образом:
(MgOH)2CO3 + 4HF 2MgF2 + ЗН2О + со2т Из уравнения реакции видно, что один моль гидроксокарбоната магния может взаимодействовать с четырьмя молями фтороводорода, образуя 2 моля нерастворимого фторида магния, 3 моля воды для дополнительного охлаждения объекта пожара и 1 моль углекислого газа, способного к локальному снижению концентрации кислорода в зоне пожара.
Таким образом, заявляемый способ пожаротушения огнетушащим гелем повышает экологическую безопасность как процесса тушения пожара литий-ионных аккумуляторов, так и его последствий.
Представленные примеры осуществления и результаты испытаний показали, что предлагаемые композиции способны образовывать огнетушащий огнезащитный гель, который может быть использован для реализации способа эффективного экологически безопасного тушения и/или предотвращения пожара при низких температурах (до - 50 °C), включая возгорания литий-ионных аккумуляторов с одновременным обезвреживанием образующихся при горении литий-ионных аккумуляторов фторсодержащих соединений, а также может быть использован для защиты поверхностей от перегрева и/или в качестве огнезащитного покрытия.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ тушения и/или предотвращения пожара, при котором в защищаемую зону подают огнетушащий гель, полученный реакцией взаимодействия карбоната щелочного металла и соли многовалентного металла, отличающийся тем, что в качестве карбоната щелочного металла используют карбонат калия, а в качестве соли многовалентного металла используют хлорид магния или его кристаллогидрат, причем взаимодействие указанных солей металлов осуществляют непосредственно перед подачей в защищаемую зону путем смешения струй их водных растворов или смешения аэрозоля на основе карбоната калия с водным раствором хлорида магния или его кристаллогидрата.
2. Применение способа по п.1 для тушения и/или предотвращения возгорания литий-ионных аккумуляторов.
3. Применение способа по п.1 для защиты поверхностей от перегрева.
4. Композиция для получения огнетушащего огнезащитного геля, образующегося при смешении растворов карбоната щелочного металла и соли многовалентного металла, отличающаяся тем, что включает раствор карбоната калия, содержащий: карбонат калия от 40 до 50 масс.%, вода - остальное, и раствор хлорида магния содержащий: хлорид магния от 17,4 до 20 масс.% или его кристаллогидрат от 37 до 42,7 масс.%, вода - остальное.
5. Композиция для получения огнетушащего огнезащитного геля, образующегося при смешении растворов карбоната щелочного металла и соли многовалентного металла, отличающаяся тем, что включает раствор карбоната калия содержащий: карбонат калия от 35 до 50 масс.%, пропиленгликоль от 3 до 8 масс.%, вода - остальное, и раствор хлорида магния, содержащий: хлорид магния от 12,2 до 24,9 масс.% или его кристаллогидрат от 26 до 53 масс.%, пропиленгликоль от 23 до 37 масс. %, вода - остальное.
PCT/RU2022/000369 2022-06-08 2022-12-14 Композиция для получения огнетушащего огнезащитного геля WO2023239255A1 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2022115438A RU2784106C1 (ru) 2022-06-08 Композиция для получения огнетушащего огнезащитного геля (варианты)
RU2022115438 2022-06-08
RU2022115452 2022-06-08
RU2022115452A RU2784095C1 (ru) 2022-06-08 Способ тушения и/или предотвращения пожара, включая возгорание литий-ионных аккумуляторов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023239255A1 true WO2023239255A1 (ru) 2023-12-14

Family

ID=89118625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2022/000369 WO2023239255A1 (ru) 2022-06-08 2022-12-14 Композиция для получения огнетушащего огнезащитного геля

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023239255A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2325160A (en) * 1997-05-16 1998-11-18 Ansul Inc Fire extinguishing composition
RU2264242C2 (ru) * 2003-12-23 2005-11-20 Академия пожарной безопасности Украины (АПБУ) Способ тушения пожара и состав для его осуществления
EP2461872B1 (de) * 2009-08-03 2013-09-11 Samsung SDI Co., Ltd. Verfahren zur bekämpfung und/oder vorbeugung eines brandes von lithium-ionen-zellen und lithium-ionen-polymer-zellen
RU2614963C1 (ru) * 2015-12-16 2017-03-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова" Способ тушения пожаров

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2325160A (en) * 1997-05-16 1998-11-18 Ansul Inc Fire extinguishing composition
RU2264242C2 (ru) * 2003-12-23 2005-11-20 Академия пожарной безопасности Украины (АПБУ) Способ тушения пожара и состав для его осуществления
EP2461872B1 (de) * 2009-08-03 2013-09-11 Samsung SDI Co., Ltd. Verfahren zur bekämpfung und/oder vorbeugung eines brandes von lithium-ionen-zellen und lithium-ionen-polymer-zellen
RU2614963C1 (ru) * 2015-12-16 2017-03-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова" Способ тушения пожаров

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110935128B (zh) 一种防火降温水凝胶及其制备方法
CN102179023B (zh) 一种灭火方法
KR100984584B1 (ko) 방화제
NO323306B1 (no) Brannslukningsmiddel, fremgangsmate til dets fremstilling samt fremgangsmate ved slukking av brann
JP6173212B2 (ja) 高温昇華によって消火物質を生成する消火組成物
CN107812340A (zh) 一种抗复燃环保型水系灭火剂
EP3755438B1 (en) Fire extinguishing powder, for a, b, c, d, f and k class fires and its application in suppression of catastrophic fires, the absorption of oil and its derivatives and revitalization of land degradation caused by fire
CN102614618A (zh) 可瞬间灭火及高效阻燃的灭火剂
JP2013541361A5 (ru)
CN103740212B (zh) 一种防治电厂褐煤自燃的化学阻燃剂
US7922928B2 (en) Composition for fire fighting and formulations of said composition
CN106621159A (zh) 超细干粉灭火剂
CN113426059A (zh) 一种适用于扑灭锂离子电池火灾的有机/无机杂化核壳结构灭火剂及其制备方法
CN106280165B (zh) 高分子阻火灭火凝胶及其制备方法
CN104888397B (zh) 一种细水雾添加剂及其制备方法和应用
RU2784095C1 (ru) Способ тушения и/или предотвращения пожара, включая возгорание литий-ионных аккумуляторов
WO2023239255A1 (ru) Композиция для получения огнетушащего огнезащитного геля
RU2784106C1 (ru) Композиция для получения огнетушащего огнезащитного геля (варианты)
US20130207018A1 (en) Extinguishing agent
CN105288924B (zh) D类干粉灭火剂
JP2012024255A (ja) 消火剤の製造方法
KR20240022224A (ko) 금속화재 소화용 하이드로겔 조성물
Tianwei et al. Sustained effect of dry water in a thermal environment after fire extinguishing: Fuel surface coating methods
CN113856128A (zh) 一种环保型矿用阻燃防灭火剂
RU2614963C1 (ru) Способ тушения пожаров

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22945966

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1