Аэрозольная установка пожаротушения

 

Использование: в противопожарной технике, в частности в автоматических установках пожаротушения и предназначено для предотвращения взрывов и ликвидации загораний в термокамерах финских бань-саун с печным, газовым и электрокалорийным обогревом, а также может быть использовано для тушения загораний в сушильных камерах и сушильных шкафах с горючими материалами. Сущность изобретения: источник питания аэрозольной установки выполнен в виде герметичной термодинамической емкости высокого давления с огнетушащим средством, размещаемой в защищенном помещении и соединенной с магистральным трубопроводом в месте размещения его жидкой фазы. Устройство позволяет предотвращать взрывы и ликвидировать пожары в финских банях-саунах. Выполнение установки в виде герметичных сосудов-радиаторов, соединенных между собой и с магистральным трубопроводом посредством дросселирующих трубок, повышает технику безопасности при ее эксплуатации. 2 ил.

Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к автоматическим установкам пожаротушения и предназначено для предотвращения взрывов и ликвидации загораний в термокамерах финских бань (саун) с печным, газовым и электрокалориферным обогревом, а также может быть использовано для тушения загораний в сушильных камерах и сушильных шкафах с горючими материалами.

Известно, что термокамеры саун относятся к баням сухого пара, в которых температурный режим парения поддерживается от 110 до 140^оС при влажности воздуха в пределах 5-6% (см. кн. П.П.Евсеев. Как построить русскую и финскую бани. М. Стройиздат, 1981 г. с.9).

Из практики пожаротушения известно, что пожары в саунах происходят в основном по следующим причинам: недостаточная противопожарная разделка между сгораемыми строительными конструкциями саун и нагревательными устройствами.

Возникающие по этой причине пожары, как правило, обнаруживаются персоналом в начальной стадии его развития и ликвидируется первичными средствами пожаротушения до прибытия пожарных подразделений; неисправность в системе автоматического регулирования температурного режима, халатность обслуживающего персонала или парящихся людей, которые забывают отключить нагревательные устройства по окончании процесса мойки (при неисправной автоматике).

Нерегулируемый процесс нагрева воздуха в термокамере сауны приводит к его перегреву и разложению (газовыделению) древесной обшивки стен, потолка и полок сауны. При температуре от 200 до 400^оС происходит интенсивное разложение древесины и выделяется основная масса всех газообразных продуктов разложения: окиси углерода 25% водорода 30% метана 33% углекислого газа 9% Данные газообразные продукты способны взрываться (воспламеняться) при их концентрации в объеме помещения от 5 до 40% (см. кн. П.Г.Демидов и В.С. Саушев. Горение и свойства горючих веществ, ВИПТШ МВД СССР, редакционно-издательский отдел, М. 1975, с.226).

Во время пожара в сауне, из-за ограниченного в нее доступа воздуха, концентрации горючих газов в помещении достигает более 80% и стоит только приоткрыть дверь в сауну или разбить стекло окна, как свежая струя воздуха разбавляет горючий газ до взрывоопасной (5-40%) и происходит взрыв.

Известна установка аэрозольного пожаротушения водой, содержащая емкость под давлением огнетушащего вещества, барботер для огнетушащего вещества, входные и выходные патрубки с запорной и предохранительной арматурой.

Отличительной особенностью данной установки является то, что с целью повышения безопасности при снижении металлоемкости ее конструкции емкость разделена поперечными переборками на ряд отсеков, соединенных с барботажной камерой дросселирующими отверстиями в нижней их части, а смежные отсеки соединены между собой дросселирующими отверстиями в верхней их части.

Данная установка описана в а.с. N 1725929, кл. А 62 С 27/00, 1989, автор В.П.Демин и др.

В указанной установке для тушения пожаров используется перегретая вода с температурой 120-200^оС, за счет чего достигается ее высокий огнетушащий эффект, который носит комплексный характер. В момент истечения перегретой воды из отверстия пожарного ствола в атмосферу происходит резкое вскипание струи воды за счет накопленного теплосодержания. При этом струя дробится, и большая часть воды диспергируется с размером капель не более 10 мкм, то есть превращается в аэрозоль. Незначительное количество образующегося пара, соответствующее накопленному теплосодержанию (примерно 120-180 ккал, а для полного испарения требуется не менее 539 ккал.) в дисперсной системе конденсируется и истекающая парожидкостная струя на расстоянии 20 см от спрыска уже имеет температуру всего 40-50^оС, при температуре воды внутри емкости 120-200^оС.

Капли воды размером 10 мкм (аэрозоль) и сконденсировавшийся пар, попадая в зону высокой температуры пожара, мгновенно вскипают, максимально отбирая тепло у горящего вещества, при этом образующийся пар (1700 объемов) заполняет помещение, вытесняя кислород воздуха.

К недостаткам данной установки следует отнести то обстоятельство, что для постоянного поддержания температуры воды внутри емкости ее корпус необходимо изолировать теплоизоляционным материалом и подводить источник энергии (пар или электротэны) для подогрева воды внутрь емкости.

Известны стационарные автоматические установки для тушения пожаров паром, содержащие источник питания огнетушащего средства (паровой котел или паровая магистраль), магистральный и распределительные перфорированные трубопроводы, запорную и пусковую арматуру, приборы контроля, управления и пожарной сигнализации.

Отличительной чертой данной установки является то, что для ликвидации пожара используется водяной пар, выпускаемый на очаг пожара через отверстия перфорированных распределительных труб. Данные установки пожаротушения обеспечивают 35%-ную по объему огнетушащую концентрацию водяного пара за 3-5 мин работы установки, при интенсивности подачи пара 0,002-0,005 кг/(м³ ˙с). Данные установки описаны в книге А.Н.Баратов, Е.Н.Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. М. Химия, 1971, с.313, рис.138).

Данные установки пожаротушения имеют следующие недостатки: 1. Необходимость иметь котельную установку или технологический магистральный паропровод.

2. Повышенная металлоемкость установок паротушения по отношению к установкам аэрозольного водяного пожаротушения перегpетой водой, так как при истечении струи перегретой воды через отверстие, равное отверстию для истечения пара, количество пара от перегретой воды будет более чем в 40 раз превышать расход пара, что, соответственно, в 40 раз увеличивает эффективность аэрозольного пожаротушения (см. А.Н.Баратов и Е.Н.Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, М. Химия, 1971, с.209, 319).

3. Повышенная опасность эксплуатации установки, так как при ее срабатывании в защищаемое помещение через перфорированные трубопроводы поступает пар с температурой 120-200^оС (в аэрозольных установках перегретой воды на расстоянии 20 см от спрыска парожидкостный поток имеет температуру 40-50^оС).

Целью данного изобретения является предотвращение взрывов и ликвидация загораний в объеме защищаемых помещений (саун), а также снижение стоимости установки пожаротушения и повышение техники безопасности при ее эксплуатации.

Эта цель достигается тем, что в аэрозольной установке паротушения, содержащей источник питания огнетушащего средства, обеспечивающий необходимый для пожаротушения его расход и напор, магистральный и распределительные перфорированные трубопроводы, запорную и пусковую арматуру, приборы контроля, устройство электроблокировки и пожарной сигнализации, источник питания огнетушащего средства выполнен в виде герметичной термодинамической емкости высокого давления, размещенной в защищаемом помещении и заполненной огнетушащим средством. При этом термодинамическая емкость соединена с магистральным трубопроводом в месте размещения жидкой фазы огнетушащего средства.

С целью технологичности изготовления и безопасной эксплуатации термодинамической емкостио на выполнена в виде герметичных термодинамических сосудов-радиаторов высокого давления, соединенных между собой и с магистральным трубопроводом дросселирующими трубками с ограниченными сечениями проходных отверстий, величина каждого из которых обратно пропорциональна расходу огнетушащего средства и количеству термодинамических сосудов.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема аэрозольной установки пожаротушения, смонтированная в термокамере (парилки сухого пара) сауны с электронагревательным устройством обогрева сауны; на фиг.2 автоматический пусковой клапан установки с термоплавким элементом.

Аэрозольная установка паротушения содержит термодинамические сосуды-радиаторы 1, заполненные огнетушащим средством 2, магистральный 3 и распределительный перфорированный 4 трубопроводы, автоматический пусковой клапан 5 с термоплавким элементом 6, вентиль ручного пуска 7, манометр 8, датчик давления 9 с электроконтактным устройством. Термодинамические сосуды-радиаторы 1 соединены с магистральным трубопроводом 3 дросселирующими трубками 10 с ограниченными сечениями проходных отверстий. В верхней части один из термодинамических сосудов-радиаторов 1 снабжен ограничителем заполнения уровня 11 огнетушащего средства с герметизирующей заглушкой и размещенным внутри куском цинка 12. В помещении сауны размещена электропечь 13 для нагрева воздуха, а в потолочном перекрытии сауны встроен автоматический клапан 14 сброса избыточного давления газопаровоздушной смеси в атмосферу.

Аэрозольная установка паротушения работает следующим образом.

Перед пуском установки в работу необходимо произвести ее гидравлические испытания в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, утвержденными Госгортехнадзором СССР 27.11. 87 г.

Для приведения установки паротушения в работоспособное состояние термодинамические сосуды-радиаторы 1 необходимо предварительно не более чем на 90% объема заправить обессоленной или дистиллированной водой, а в одном из сосудов-радиаторов к его верхней герметизирующей крышке прикрепить кусок цинка 12. Цинк, вступая в реакцию с кислородом, поглощает его из воды, что снижает коррозию швов и стенок установки пожаротушения и предотвращает ее разрушение (см. журнал Изобретатель и рационализатор, N 7, 1987, с.46).

Уровень заполнения водой на 90% термодинамических сосудов-радиаторов 1 обеспечивается встроенным в один из сосудов патрубков ограничителе заполнения уровня 11, который закрывается герметичной заглушкой.

На магистральном трубопроводе 3 устанавливается автоматический пучковой клапан 5, выполненный, например, из типового обратного клапана (фиг.2), с прикрепленными к нему запорными элементами в виде двуплечего рычага, упорного винта и стандартного плавкого элемента 6 от пенного спринклерного оросителя типа ОПС на стандартную температуру срабатывания 182±3^оС.

Для эстетического вида помещения сауны и исключения соприкосновения парящихся людей с элементами установки паротушения (предотвращения ожогов) они закрываются (обшиваются) досками с перфорацией в нижней и верхней частях для движения воздуха внутри обшивки и теплообмена между термодинамическими сосудами-радиаторами, а распределительный перфорированный трубопровод 4 размещается в пустотном потолочном перекрытии.

В период нагревания воздуха в помещении сауны, например, электропечью 13, потоки воздуха будут также омывать поверхность стенок термодинамических сосудов-радиаторов 1 и нагревать внутри них огнетушащее средство 2. В зависимости от температуры воздуха и нагрева воды, внутри сосудов-радиаторов будет создаваться определенное давление: при 0^оС 0,00623 кг/см², 50^оС 0,126 кг/см², 59,7^оС 0,2 кг/см², 80,9^оС 0,5 кг/см², 99,1^оС 1 кг/см², 100^оС 1,033 кг/см², 150^оС 4,854 кг/см², 179^оС 10 кг/см²- 182^оC 12 кг/см², 200^оС 15,857 кг/см² (см. Справочник по элементарной физике, Н.И.Кошкин, М.Г.Ширкевич, М. Наука, 1966, с.76).

При нагреве воздуха в термокамере сауны до 100-140^оС система автоматического терморегулирования температурного режима выключает электропечь 13. Нагретое до этой температуры огнетушащее средство 2 в термодинамических сосудах-радиаторах 1 будет охлаждаться и они как теплоаккумуляторы будут отдавать накопленное тепло в окружающую среду сауны, тем самыми стабилизируя ее тепловой режим. В том случае, если температура воздуха в сауне упадет ниже 0^оС, огнетушащее средство 2 внутри термодинамических сосудов-радиаторов замерзнет, превратится в лед, и объем огнетушащего средства увеличится на 1/11 объема и составит около 9% Ввиду того, что сосуды-радиаторы 1 заполняются на 90% своего объема огнетушащим средством 2, вода, расширяясь и замерзая заполнит льдом свободное пространство сосудов-радиаторов 1 и предотвратит разрушение (разгерметизацию) их стенок.

Если температура в термокамере сауны будет повышаться выше 140^оС из-за неисправности системы автоматического терморегулирования или возникшего пожара, то при достижении температуры 182^оС разрушается термоплавкий элемент 6 автоматического клапана 5, его запорный элемент открывается и огнетушащее средство 2 будет под давлением 12 атм поступать в распределительные трубопроводы и из отверстий диаметром около 3 мм истекать в межпотолочное пространство и под обшивку стен сауны в виде аэрозоля, с последующим превращением его в пар.

Одновременно с пуском установки паротушения (через 2-3 с) срабатывает автоматический клапан 14 сброса избыточного давления газопаровоздушной смеси из помещения сауны в атмосферу. Клапан 14 сброса избыточного давления может быть, например, выполнен из асбестоцементной трубы, проходящей через потолочное перекрытие сауны. Нижний срез трубы закрывается подпружиненной заглушкой и полость трубы засыпается сыпучим материалом (сухим речным песком). Пружина с другого конца имеет перфорированный опорный кружок, опирающийся в подпружиненном состоянии на столб сыпучего песка, и препятствует перемещению заглушки. При вытекании струи воды из отверстия перфорированной трубы 4, проходящей через нижний конец клапана сброса 14, находящийся в асбоцементной трубе песок приобретает псевдоожиженное состояние, частицы песка теряют сопротивление и приобретают текучесть и истекают из трубы в помещение сауны. Заглушка клапана 14 открывается и избыточное давление пара будет сбрасываться в атмосферу.

Вместо клапана 14 для сброса давления для этих целей можно будет использовать входную дверь термокамеры сауны, если ее оборудовать самозакрывающимися устройствами. В этом случае избыточное давление пара будет сбрасываться через дверной проем и через вентиляционные каналы смежных помещений уходить в атмосферу. В момент срабатывания установки паротушения возрастает до 12 атм давление в распределительном перфорированном 4 трубопроводе, в результате чего срабатывает датчик давления 9 с электроконтактным устройством, которое отключает электроблокировку системы электропечи 13 и включает устройство пожарной сигнализации (не показано).

Пуск установки паротушения можно произвести вручную, путем открытия вентиля ручного пуска 7.

Контроль за давлением воды внутри системы паротушения производится по контрольному манометру 8, шкалу которого следует отградуировать также и в градусах Цельсия для определения температуры внутри сауны.

Выполнение источника питания огнетушащего средства аэрозольной установки паротушения в виде герметичной термодинамической емкости высокого давления с огнетушащим средством, размещенной в защищаемом помещении и соединенной с магистральным трубопроводом, в месте размещения его жидкой фазы позволяет предотвратить взрывы и ликвидировать пожары в термокамерах финских саун.

Выполнение термодинамической емкости в виде герметичных термодинамических сосудов-радиаторов высокого давления, соединенных между собой и с магистральным трубопроводом в жидкой фазе огнетушащего средства, позволяет снизить стоимость установки паротушения и повысить технику безопасности при ее эксплуатации.

Выполнение соединений магистрального трубопровода с герметичными термодинамическими сосудами-радиаторами посредством дросселирующих трубок с ограниченными сечениями проходных отверстий, повышает технику безопасности при эксплуатации аэрозольной установки паротушения.

Экономия от использования аэрозольной установки паротушения получается за счет надежной и безопасной ее эксплуатации и предотвращения взрывов и пожаров в финских банях-саунах, исключающие человеческие жертвы и травмы пожарных при их загораниях.

Формула изобретения

1. АЭРОЗОЛЬНАЯ УСТАНОВКА ПОЖАРОТУШЕНИЯ, содержащая источник питания огнетушащего средства, обеспечивающий необходимый для пожаротушения его расход и напор, магистральный и распределительные перфорированные трубопроводы, запорную и пусковую арматуру, приборы контроля, устройство электроблокировки и пожарной сигнализации, отличающаяся тем, что источник питания огнетушащего средства выполнен в виде герметичной термодинамической емкости высокого давления, размещенной в защищаемом помещении и заполненной огнетушащим средством, при этом термодинамическая емкость соединена с магистральным трубопроводом в месте размещения жидкостной фазы огнетушащего средства.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что термодинамическая емкость выполнена в виде герметичных термодинамических сосудов-радиаторов высокого давления, соединенных между собой и с магистральным трубопроводом в жидкой фазе огнетушащего состава.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что герметичные термодинамические сосуды-радиаторы соединены с магистральным трубопроводом дросселирующими трубками, с сечениями проходных отверстий, величина каждого из которых обратно пропорциональна расходу огнетушащего средства и количеству термодинамических сосудов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2