Пожарогасительная композиция и способ тушения пожара на ее основе

 

Изобретение относится к области химических средств тушения пожаров, в частности к пожарогасительным композициям, содержащим огнегасительные составы, и может быть использовано для тушения пожаров газовых и нефтяных скважин, на судах, в лесах и зданиях, где отсутствуют люди. Задачей изобретения является повышение огнетушащей способности пожарогасительной композиции и достижение технического результата в виде уменьшения расхода вещества, необходимого для ликвидации очага горения. Для этого в пожарогасительной композиции, содержащей огнегасительное соединение и вспомогательные компоненты, в качестве огнегасительного соединения выбран водный раствор водорастворимого вещества, включающий инертный компонент с большой теплотой испарения и теплоемкостью, преимущественно азот, и в качестве вспомогательного компонента в виде катализатора выбран преимущественно углекислый газ. Выбором количества вводимой в зону очага горения пожарогасительной композиции и площади ее поверхности обеспечивают ее взрывообразное испарение и тем самым существенное понижение температуры в области горения, образуя газообразный инертный компонент и ударную волну, в течение короткого промежутка времени. При этом обеспечивается ликвидация пожара путем одновременного отсекания пламени и вытеснения кислорода из зоны горения. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области химических средств тушения пожаров, в частности к пожарогасительным композициям, содержащим огнегасительные составы, и может быть использовано для тушения пожаров газовых и нефтяных скважин, на судах, в лесах и зданиях, где отсутствуют люди.

Известны композиции и способы тушения пожаров на основе огнегасительных составов, содержащих бромфторпроизводный метан или этан и воду [1], a также окиси галогеноводородов и инертного газа в сжатом состоянии [2]. Основным недостатком данных композиций является недостаточно высокая огнетушащая способность, обуславливающая увеличение до 1,2 кг/м² удельного весового расхода вещества, необходимого для ликвидации очага горения.

Наиболее близким к предлагаемой композиции является огнетушащий состав, содержащий бромфторзамещенный углеводород, азот и воду в следующих соотношениях компонентов, маc.% [3]: Бромфторзамещенный углеводород - 10-15 Азот - 35-40 Вода - Остальное Недостатками состава [3] являются громоздкость способа хранения, приготовления и подачи ингредиентов указанного состава в зону горения; необходимость наличия герметичной тары для хранения азота и большие затруднения в приготовлении оптимизированного состава в процессе ликвидации пожара.

Наиболее близким к предложенному способу является способ локализации и тушения пожаров [4] , включающий подачу в зону очага горения пожарогасительной композиции и поддержание ее достаточной концентрации. Недостатками способа являются относительно низкая эффективность пожаротушения и довольно высокий расход вещества, необходимого для ликвидации очага горения.

Задачей настоящего изобретения является повышение огнетушащей способности пожарогасительной композиции и достижение технического результата в виде уменьшения расхода вещества, необходимого для ликвидации очага горения.

Указанный технический результат достигается тем, что в пожарогасительной композиции, содержащей огнегасительное соединение и вспомогательные компоненты, в качестве огнегасительного соединения выбран водный раствор водорастворимого вещества, включающий инертный компонент с большой теплотой испарения и теплоемкостью, преимущественно, азот, и в качестве вспомогательного компонента в виде катализатора выбран преимущественно углекислый газ. Соотношение компонентов пожарогасительной композиции выбирают в пределах 1,1≤(C₁+αC₂+βC₃)/C₁≤2,3, где C₁ - содержание воды в композиции, С₂ - содержание в композиции водорастворимого вещества, включающего инертный компонент с большой теплотой испарения и теплоемкостью, α - экспериментальный коэффициент, который выбирают в зависимости от теплоты испарения и теплоемкости компонента ₂ в пределах 0,24≤α≤1,3, С₃ - содержание катализатора в композиции,
β - экспериментальный коэффициент, который выбирают в зависимости от содержания компонента C₂ в пределах 0,41≤β≤1,6.

Следует отметить, что в качестве огнегасительного соединения может быть также выбран водный раствор водорастворимого вещества, например, аммиачной селитры или аммония хлорида. Как показали эксперименты, количество водорастворимого вещества целесообразно выбирать с учетом его теплоты испарения и теплоемкости, используя коэффициент α, выбираемый в указанных пределах. Эксперименты показали также целесообразность корректировки содержания С₃ катализатора в композиции выбором коэффициента β в заявленных пределах.

Следует отметить, что в качестве огнегасительного соединения может быть также выбран водный раствор водорастворимого газа, например аммиака, в оптимальном варианте такая композиция содержит воду, аммиак и углекислый газ при следующем содержании компонентов, маc.%:
Аммиак (NН₃) - 10,0-30,0
Вода H₂О - 69,8-89,8
Углекислый газ (СО₂) - 0,05-0,2
Указанный технический результат достигается также с помощью способа тушения пожара на основе пожарогасительной композиции, включающего подачу в зону очага горения пожарогасительной композиции и поддержание ее достаточной концентрации. Отличительными особенностями способа являются выбор в качестве огнегасительного соединения вышеуказанной пожарогасительной композиции и подача в зону очага горения пожарогасительной композиции в n этапов, количество которых выбирают в пределах 1≤n≤25. Объем v_1i пожарогасительной композиции на каждом из этапов выбирают по отношению к объему v_2i очага пожара из аналитического соотношения
0,84≤(γv_1i+v_2i)/v_1i≤120,
где v_1i - объем пожарогасительной композиции на i-м из этапов, где i выбирают в пределах 1≤i≤n,
γ - экспериментальный коэффициент, который выбирают в зависимости от площади поверхности вводимой в зону очага горения пожарогасительной композиции в пределах 0,36≤γ≤1,2,
v_1i - объем очага пожара на i-м из этапов его тушения.

Выбором количества вводимой в зону очага горения пожарогасительной композиции и площади ее поверхности обеспечивают ее взрывообразное испарение и тем самым существенное понижение температуры в области горения, образуя газообразный инертный компонент и ударную волну, в течение промежутка t_i времени, величину которого выбирают из аналитического соотношения
0,27≤(t₁+δt₂)/t₂≤3,1,
где t₁ - минимальный промежуток взрывообразного испарения пожарогасительной композиции,
t₂ - максимальный промежуток взрывообразного испарения пожарогасительной композиции,
δ - экспериментальный коэффициент, который выбирают в зависимости от количества и площади поверхности вводимой в зону очага горения пожарогасительной композиции в пределах 0,16≤δ≤2,2.

При этом обеспечивается ликвидация пожара путем одновременного отсекания пламени и вытеснения кислорода из зоны горения. Подача в зону очага горения пожарогасительной композиции в n этапов, а также выбор на каждом из этапов ее оптимального объема позволяет эффективно и экономно осуществить процесс пожаротушения. При этом объем пожарогасительной композиции на каждом из этапов корректируют с помощью экспериментального коэффициента γ, который выбирают в зависимости от площади поверхности вводимой в зону очага горения пожарогасительной композиции. Указанную площадь поверхности регулируют, например, диаметром и углом распыления подаваемой в зону горения пожарогасительной струи или с помощью устройств, дробящих струю на отдельные капли. Это дает возможность управлять особенностями взрывообразного испарения пожарогасительной композиции и тем самым существенно понижать температуру в области горения, образуя газообразный инертный компонент и ударную волну, в течение небольшого выбираемого промежутка _i времени. Возможность подбора величины указанного промежутка времени обеспечивается с помощью экспериментального коэффициента δ, который выбирают в зависимости от количества и площади поверхности вводимой в зону очага горения пожарогасительной композиции в заявленных пределах.

В оптимальных вариантах использования предложенного способа в качестве огнегасительного соединения используют предложенную пожарогасительную композицию и подают ее в зону очага горения в n этапов, количество которых выбирают в пределах 1≤n≤3. Выбором количества вводимой в зону очага горения пожарогасительной композиции и площади ее поверхности обеспечивают ее взрывообразное испарение, образуя газообразный инертный компонент (азот) и ударную волну, обеспечивающие ликвидацию пожара путем одновременного отсекания пламени и вытеснения кислорода из зоны горения.

В качестве наиболее оптимального варианта пожарогасительной композиции следует отметить также ее составы, в которых она содержит аммиак, воду и углекислый газ при следующем соотношении компонентов, маc.%:
Аммиак (NН₃) - 20,0-25,0
Вода (Н₂О) - 74,9-79,9
Углекислый газ (CO₂) - 0,1
Данное соотношение определяет некоторый диапазон содержания компонентов в растворе. Однако существует оптимизированное соотношение, которое определяется преимущественным назначением пожарогасительной композиции, включающей, маc.%: аммиак - 22,0; воду - 77,9 и углекислый газ - 0,1.

Как уже отмечалось при осуществлении способа в зону очага горения подают, в частности, водный раствор аммиака и углекислого газа, который в момент соприкосновения с пламенем очень быстро испаряется, выделяя азот, охлаждающий процесс и не поддерживающий горение. При этом испарение происходит взрывообразно, в результате чего возникает волна, которая отсекает пламя, а образовавшийся инертный газ (азот) одновременно с действием волны вытесняет кислород и горение прекращается.

При приготовлении раствора сначала в воде растворяют аммиак, затем в полученный раствор добавляют углекислый газ.

Полученную пожарогасительную композицию применяют путем струйной подачи, например, с помощью насосов или выливом с помощью летательных аппаратов для взаимодействия с пламенем.

Для доказательства достижения технического результата в дополнение к вышеизложенному и в качестве дополнительных сведений, подтверждающих возможность осуществления изобретения, целесообразно привести примеры практического выполнения композиции и способа, при описании которых нецелесообразно многократно излагать информацию, общую для каждого из примеров и уже с разной степенью подробности отраженную в формуле и описании изобретения. Целесообразно привести только количественную информацию, отличающую один пример от другого, которая для удобства сведена в таблицу.

При сопоставлении ближайшего аналога и примеров оказалось целесообразным использовать в качестве параметра, характеризующего достигаемый технический результат, например, параметр D, определяющий соотношение у ближайших аналогов и заявленных объектов величин расхода вещества, необходимого для ликвидации очага горения при адекватных условиях проведения экспериментов. Как следует из таблицы, в оптимальном варианте (пример 3 таблицы) достигалось наиболее высокое значение указанного выше результата: D=1,5. Нижние (пример 1) и верхние (пример 2) значения заявленных пределов были получены на основе статистической обработки результатов экспериментальных исследований, анализа и обобщения их и известных из опубликованных источников данных, исходя из условия приближения параметра D к 1. При этом при выходе за нижние (пример 4) и верхние (пример 5) значения заявленных пределов, как следует из таблицы, вышеуказанный технический результат не достигается (D<1). Пример 6 таблицы отражает произвольный вариант осуществления заявленных объектов при нахождении параметров, характеризующих их существенные признаки, внутри пределов, отраженных в формуле изобретения (D=1,3).

Предложенная композиция и способ тушения пожара на ее основе по сравнению с ближайшими аналогами обладают повышенной огнетушащей способностью. Удельный весовой расход композиции, необходимой для ликвидации очага горения, например, бензина марки А-76 составляет 0,8 кг/м². Вместе с тем, пожарогасительная композиция может быть применена для ликвидации пожаров при температуре окружающего воздуха до -70^oС, так как жидкий аммиак (22,0%) замерзает при температуре -77,7^oС.

Источники информации
1. Патент Франции 1482111, М.кл. А 62 D 1/00, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР 314530, М.кл. А 62 D 1/00, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР 715092, М.кл. A 62 D 1/00, 1980.

4. Патент РФ 2158150, М.кл. А 62 С 3/02, 1999.

Формула изобретения

1. Пожарогасительная композиция, содержащая огнегасительное соединение и вспомогательные компоненты, отличающаяся тем, что в качестве огнегасительного соединения выбран водный раствор водорастворимого вещества, включающий инертный азотсодержащий компонент, и в качестве вспомогательного компонента в виде катализатора выбран преимущественно углекислый газ, соотношение компонентов которой выбирают в пределах
1,4≤(C₁+1,1C₂+1,2C₃)/C₁≤2,1,
где C₁ - содержание воды в композиции;
С₂ - содержание в композиции водорастворимого вещества, включающего инертный азотсодержащий компонент с теплотой испарения, достаточной для обеспечения ее пожарогасительных свойств;
С₃ - содержание катализатора в композиции.

2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что содержит воду, аммиак и углекислый газ при следующем содержании компонентов, мас. %:
Аммиак (NH₃) - 10,0÷30,0
Вода (Н₂О) - 69,8÷89,8
Углекислый газ - 0,05÷0,2
3. Способ тушения пожара на основе пожарогасительной композиции, включающий подачу в зону очага горения пожарогасительной композиции и поддержание ее достаточной концентрации, отличающийся тем, что в качестве огнегасительного соединения используют пожарогасительную композицию по п. 1, подают в зону очага горения пожарогасительную композицию в n этапов, количество которых выбирают в пределах 1≤n≤25, объем V_1i пожарогасительной композиции на каждом из этапов выбирают по отношению к объему V_2i очага пожара из аналитического соотношения
0,94≤(0,8V_1i+V_2i)/V_1i≤20,
где V_1i - объем пожарогасительной композиции на i-м из этапов, где i - выбирают в пределах 1≤i≤n;
V_2i - объем очага пожара на i-м из этапов его тушения,
выбором количества вводимой в зону очага горения пожарогасительной композиции и площади ее поверхности обеспечивают ее взрывообразное испарение и тем самым существенное понижение температуры в области горения, образуя газообразный инертный компонент и ударную волну, в течение промежутка t_i времени, величину которого выбирают из аналитического соотношения
0,67≤(t₁+1,6t₂)/t₂≤2,1,
где t₁ - минимальный промежуток взрывообразного испарения пожарогасительной композиции;
t₂ - максимальный промежуток взрывообразного испарения пожарогасительной композиции,
и в результате производят ликвидацию пожара путем одновременного отсекания пламени и вытеснения кислорода из зоны горения.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве огнегасительного соединения используют пожарогасительную композицию по п. 2, подают в зону очага горения пожарогасительную композицию в n этапов, количество которых выбирают в пределах 1≤n≤3, выбором количества вводимой в зону очага горения пожарогасительной композиции и площади ее поверхности обеспечивают ее взрывоопасное испарение, образуя газообразный инертный компонент (азот) и ударную волну, производящие ликвидацию пожара путем одновременного отсекания пламени и вытеснения кислорода из зоны горения.

РИСУНКИ

Рисунок 1

NF4A Восстановление действия патента

Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.01.2012

Дата публикации: 20.01.2012

---