Автономная установка пенного пожаротушения, система пожаротушения крупных резервуаров с легковоспламеняющимися жидкостями

Изобретение относится к области пенного пожаротушения, а именно к оперативному тушению крупных пожаров в резервуарных парках хранения горючего, складах, цехах, при горении различных нефтепродуктов на открытых пространствах. Автономная установка представляет собой герметичную емкость с водой, внутри которой установлен бак для хранения пенообразователя с газогенератором его вытеснения в емкость с водой и образованием раствора пенообразователя, который насыщается продуктами горения заряда и под давлением газов, образуемых в газогенераторах вытеснения, подается на объект пожара с образованием низкократной пены. Заявленный способ осуществляется с помощью системы пожаротушения, которая включает две или более автономных установок, снабженных пожарными извещателями, причем по сигналу сработавшего извещателя первой включается установка, расположенная к очагу пожара диаметрально противоположно. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области пенного пожаротушения, а именно к тушению пожаров горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, охватывающих большие площади горения в складах, цехах, в крупных резервуарных парках хранения горючего, при горении разлитых легковоспламеняющихся и горючих жидкостей на открытых пространствах.

Известно, что наиболее распространенным средством тушения пожаров является воздушно-механическая пена, образуемая путем подачи под давлением раствора пенообразователя в пеногенератор, из выходного раструба которого пена подается на объект пожара. При таком способе пенообразования требуется значительный расход воды и пенообразователя, например, при тушении резервуара с горящим бензином необходимо подавать 114 литров шестипроцентного раствора на 1 м² горящей поверхности (Копылов Н.П. «Современные пожарные автомобили: проблемы создания, инновационные решения, концепции развития. Средства спасения. Противопожарная защита.» Каталог, М., 2005, стр. 66-68).

Обычно пеногенераторы устанавливаются на срезе топливных резервуаров или размещаются на пеноподъемниках пожарных автомобилей. При этом, как правило, в мощном факеле пламени пеногенераторы сгорают и не выполняют своей основной функции образования и подачи пены.

В различных странах проведены работы по получению и применению водно-газовых пенных составов (Патент Германии №1559679, МПК А62С 99/00, дата публикации 16.04.1970 г., патент Великобритании №1219363, МПК А62С 3/02, дата публикации 13.01.1971 и др.).

Газовой фазой этих составов являются хладоны, углекислый газ, азот, выхлопные газы автомобильных и авиационных двигателей. Указанные водногазовые составы подаются на пеногенераторы с образованием пены средней и высокой кратности, которую трудно подать на значительное расстояние.

Близким аналогом является устройство для генерирования пены (Патент США №3402771, дата публикации 24.09.1968 г.).

Существенным недостатком тушения с помощью сжатых газов являются необходимость использования большого количества баллонов, что усложняет конструкцию установки и увеличивает ее вес.

Известно устройство для получения самовспенивающейся газонаполненной пены Заявка RU №2016114621 от 14.04.2016, МПК А62С 5/02, А62С 3/06 (2006.01) принятое за прототип заявляемого устройства.

Сущность данного технического решения заключается в том, что в устройстве для получения самовспенивающейся газонаполненной пены, включающем в себя герметичную емкость, газогенерирующее устройство с твердотопливным зарядом, систему трубопроводов и подающих патрубков, газогенерирующее устройство снабжено зарядом аэрозолеобразующего состава, установлено в верхней части емкости и снабжено газоводной трубой с наружным теплозащитным покрытием, в нижней части газоводной трубы установлен конический рассекатель аэрозольных продуктов горения заряда с радиальными отверстиями, обеспечивающими истечение их в нижнюю часть емкости и барботаж раствора пенообразователя с насыщением раствора огнетушащим аэрозолем, а генератор газогенерирующего устройства выполнен в виде комплекта генераторов аэрозоля, состоящего из двух или более генераторов, имеющих отдельные камеры сгорания с газоводными трубами и включаемых одновременно, последовательно или группами в соответствии с требуемой интенсивностью подачи раствора пенообразователя на очаг горения.

Задачей предлагаемого технического решения является упрощение процесса хранения пенообразователя и получение газонаполненной пены внутри установки, так как длительное хранение раствора пенообразователя в воде невозможно из-за расслаивания раствора и оседания пенообразователя на дно емкости вследствие его большего удельного веса, чем вода. Для исключения этого требуется периодическое перемешивание хранящегося раствора.

В предлагаемой установке хранение запаса воды и пенообразователя производится раздельно, что обеспечивает его длительную сохранность без проведения обслуживания установки и замены компонентов пены.

В данном изобретении пена образуется при вытеснении пенообразователя внутрь емкости с водой посредством твердотопливного газогенератора в котором заряд аэрозольобразующего твердого топлива при сгорании образует газы, создающие давление и обеспечивающие интенсивное перемешивание и образование однородного раствора, насыщенную продуктами горения.

Разработанная автономная установка пожаротушения представляет собой емкость с водой, внутри которой установлен бак для пенообразователя с газогенератором его вытеснения, а вокруг бака размещен многокамерный газогенератор, снаряженный зарядами из специального аэрозольобразующего твердого топлива. Последовательное включение камер газогенератора позволяет регулировать газоприход и уровень давления вытеснения раствора пенообразователя.

Заряды из специального твердого топлива содержат в своем составе оптимальное количество - до 65% солей калия, образующих при сгорании мелкодисперсные частицы аэрозоля, заполняющие пузырьки образующейся пены. При попадании в зону горения нефтепродуктов частицы аэрозоля ингибируют пламенное горение в резервуаре и способствуют интенсивному пожаротушению.

Заявляемая автономная установка пенного пожаротушения представлена на Фиг. 1. Она состоит из емкости 1 с водой 2. Внутри емкости смонтирован бак 3 с пенообразователем 4, в верхней части бака 3 на фланце 5 установлен газогенератор 6 вытеснения пенообразователя.

На Фиг. 2 представлен бак 3 с газогенератором 6, внутри которого установлен заряд 8. В крышке газогенератора 6 установлен электроинициатор 7. Шток 9 соединяет газогенератор 6 с насадком 10, имеющим отверстия 11. В нижней части насадка 10 установлена мембрана 12, защемленная наконечником 13 с радиальными отверстиями 14.

Мембрана 12 обеспечивает разделение воды 2, заправленной в емкость 1 и пенообразователя 4, заправляемого в пенобак 3, что позволяет длительное время сохранять исходные характеристики этих компонентов пены.

Газогенераторы 15, обеспечивающие интенсивное перемешивание раствора пенообразователя и вытеснение получаемой пены по трубопроводу 21 через распыливающий насадок 22 на объект пожара, запускаются в работу электроинициаторами 16. Внутри газогенераторов 15 размещены заряды газогенерирующего состава 17 с бронирующим покрытием 18, которое позволяет изменять площадь горящей поверхности заряда и, таким образом, регулировать газоприход и давление вытеснения пены.

Газогенераторы 15 снабжены газоводными трубами 19, имеющими в нижней части тангенциально расположенные в два ряда отверстия 20, направленные во встречном направлении, что обеспечивает интенсивное перемешивание раствора пенообразователя с насыщением аэрозольными продуктами горения и образованием пузырьков пены.

Установка пенного пожаротушения размещена на подставке 23 и не требует специального крепления и фундаментов.

Автономная установка пенного пожаротушения работает следующим образом.

При нахождении в дежурном режиме автономная установка пенного пожаротушения не имеет внутреннего давления и электрического напряжения.

При возникновении пожара по сигналу пожарного извещателя или вручную подается электрический сигнал на инициирующее устройство 7 Фиг. 2, которое зажигает заряд 8 в камере 6 газогенератора бака 3 для хранения пенообразователя 4, бак 3 закреплен на фланце 5. При сгорании заряда образуются газы, которые выходят в верхнюю часть бака 3 над зеркалом пенообразователя и создают давление. Давлением газов пенообразователь 4 через отверстия 11 насадка 10 прорывает мембрану 12, защемленную наконечником 13 и через отверстия 14 вытекает в емкость 1 с водой 2. Истекающие струи пенообразователя интенсивно перемешиваются с водой, образуя готовый раствор пенообразователя. Через установленное время пульт управления выдает электрический сигнал на запуск электроинициатора 16 Фиг. 1 газогенератора 15, снаряженного зарядом 17, покрытым бронирующим покрытием 18. Образующиеся при сгорании заряда 17 газы по газоводной трубе 19 через тангеницальные отверстия 20 выходят в нижнюю часть раствора пенообразователя, интенсивно перемешивают его и насыщают пузырьки образующейся пены продуктами горения заряда 17, содержащими мелкодисперсные частицы аэрозоля. Пена под давлением по трубопроводу 21 через насадок 22 подается на зеркало горящих нефтепродуктов, образуя защитное покрытие, препятствующее доступу кислорода воздуха к зоне горения. При частичном разрушении пены, протекающем при высокой температуре, частицы огнетушащего аэрозоля создают над зеркалом горючего защитный слой огнетушащего аэрозоля, обеспечивающего ингибирование процесса горения и его оперативное прекращение. Это резко повышает эффективность пожаротушения и, таким образом, осуществляется одновременно пенный и аэрозольный способы пожаротушения.

Так, например, при тушении 8 тонн горящего бензина в натурных условиях в резервуаре РВС-5000 на площади 350 м² полное прекращение горения автономной установкой пожаротушения обеспечивалось за время от 24 до 35 секунд, а на резервуаре РВС-20000 м³ при тушении 46 тонн бензина на площади 1350 м² тушение обеспечивалось за время, не превышающее 70 сек. при силе ветра до 15 м/с.

Причем, время свободного горения бензина в резервуарах от момента поджига до начала тушения автономной установкой составляло от 2 до 3 минут.

На основе автономного устройства пенного пожаротушения разработана система пожаротушения с широким спектром использования, позволяющая обеспечить экономически эффективное пожаротушение на крупных нефтеналивных резервуарах.

Известна система пожаротушения, включающая инициирующее устройство, источник давления, резервуар с водой, трубопроводы, распылители. Распыление воды происходит под давлением газообразных продуктов при срабатывании инициирующего устройства (заявка РФ №94032661, МПК А62С 3/10).

Известны способ и система пожаротушения, основанные на использовании аэрозольных газогенераторов, при этом аэрозоль предварительно охлаждается с помощью воды, азота или углекислого газа (Европатент №0561035 МПК А62Д 1/100).

Известно изобретение, относящееся к автоматическим установкам водно-пенного пожаротушения. Система водяного пожаротушения содержит трубопроводную распределительную сеть, оснащенную спринклерными оросителями с управляемым пуском, прибор приемно-контрольный и управления пожарный, а также пожарные извещатели и сигнальную линию. Трубопроводная распределительная сеть разбита на зоны и снабжена дополнительными адресными устройствами дистанционного пуска, что обеспечивает возможность формирования оптимальной площади орошения.

Однако, предлагаемая система не эффективна применительно к защите нефтеналивных резервуаров, т.к. предполагает наличие разветвленной сети оросителей, которая подвержена разрушению и выходу из строя при взрывах и пожарах на резервуарах (патент РФ №2414699 МПК А62С 37/08, В05В 12/00).

Все указанные системы используют в качестве пожаротушащего вещества только одно средство - либо аэрозоль, либо воду.

В качестве прототипа предлагаемой системы принята система комбинированного пожаротушения как наиболее близкая по техническому решению (заявка РФ №94002970, МПК АС 35/00).

Система включает средства обнаружения загорания, устройства для тушения и средства задействования указанных устройств.

При использовании в предлагаемой в прототипе конструкции аэрозольно-жидкостного генератора с дополнительным эжекторным устройством вся система пожаротушения становится громоздкой и сложной в эксплуатации.

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков при одновременном повышении эффективности пожаротушения.

Поставленная задача решается созданием системы пожаротушения, содержащей по меньшей мере, две автономные установки пожаротушения со средствами инициирования, пожарные извещатели, пульт управления, трубопроводы с плоскими патрубками на выходе, образующими веерные компактные струи низкократной пены. Компактная струя обладает большей дальнобойностью - до противоположной стенки резервуара.

Автономные установки пенного пожаротушения размещаются равномерно по кругу вокруг резервуара.

Инициирование автономной установки пожаротушения при возникновении пожара производится автоматически электрическим сигналом с пульта управления от извещателя, например, теплового, дымового, оптического, установленного, например, на конце струйного трубчатого патрубка.

Возможен также запуск установки вручную включением тумблера, а также устройства с накольным капсюлем или терочным воспламенителем.

Схема предлагаемой системы пожаротушения представлена на Фиг. 3.

В резервуаре 24 содержится ЛВЖ или ГЖ 25. В автономной установке 1 (Установка №1 и Установка №2) на распыливающем насадке 22 установлен пожарный извещатель 26 с углом поля зрения не менее 90°. Сигнал от пожарного извещателя 26, например, установки №2, передается по кабельной линии 27 на пульт 28.

Возможна передача сигнала на пульт 28, а также на запуск инициаторов установок по радиоканалу.

Система работает следующим образом: при возникновении загорания нефтепродукта, например, в зоне расположения установки №1, срабатывает пожарный извещатель 26, установленный на насадке 22 установки №2. Сигнал по кабельной линии 27 передается на пульт управления 28, который вырабатывает электросигнал на запуск инициатора 7 газогенератора 6 установки №2. При сгорании заряда происходит вытеснение пенообразователя этой установки в емкости с водой, его интенсивное перемешивание с образованием равномерного раствора и далее по циклограмме пульт подает электрический сигнал на запуск инициаторов 16 газогенератора 15. Давление газов - продуктов сгорания 17 образует пену, которая через насадок 22 установки №2 подается к противоположному краю резервуара в зону возникновения загорания и оперативно его тушит. В этом случае не возникает необходимости включать в работу установку №1, что обеспечивает значительный экономический эффект.

При проведении натурных огневых испытаний автономных установок на резервуарах объемом 5000 м³ и 20000 м³ было отмечено, что фронт пламени горящего бензина при поджиге у борта достигал противоположного борта и охватывал все зеркало горящего топлива за время до 20 сек. Таким образом, оперативное обнаружение пламени, короткое время выхода установки на режим подачи пены (3-5 сек.) и интенсивное тушение позволяли прекратить распространение горения на всю площадь резервуара и подавить огонь.

В случае же воздействия неблагоприятных атмосферных факторов - сильный ветер до 15 м/с, тушение обеспечивалось двумя автономными установками.

1. Автономная установка пожаротушения, включающая емкость для воды, бак с пенообразователем и трубопровод с насадком, отличающаяся тем, что бак пенообразователя с газогенератором его вытеснения под давлением закреплен внутри емкости с водой, и соосно с ней, имеет в нижней части отверстие, закрытое трубчатым штоком с уплотняющим кольцом, в нижней части штока выполнены отверстия и внутри штока установлена разделительная мембрана, защемленная наконечником, имеющим в нижней части отверстия для выхода пенообразователя в емкость с водой, а вокруг пенобака установлены газогенераторы вытеснения пены с размещенными в них зарядами, содержащими от 40% до 65% солей калия, и с газоводными трубами для подачи продуктов сгорания под давлением в нижнюю часть емкости через тангенциально расположенные отверстия в два яруса и направленные во встречном направлении для интенсивного перемешивания раствора с насыщением продуктами горения, образованием пены и подачи ее по трубопроводу и насадок на объект пожара.

2. Установка пожаротушения по п. 1, отличающаяся тем, что заряды в камерах сгорания газогенераторов вытеснения раствора покрыты бронирующим защитным составом по торцам полностью или частично и полностью или частично по боковой поверхности.

3. Система пожаротушения крупных резервуаров с ЛВЖ, содержащая автономные установки пожаротушения, пожарные извещатели, пульт управления, инициирующее устройство, трубопроводы и оросители, отличающаяся тем, что две или более автономные установки пожаротушения расположены равномерно вокруг резервуара, инициирование одной, двух или более автономных установок осуществляется автоматически с пульта управления по сигналу от пожарных извещателей, например, дымовых, спектральных, установленных на оросителях, причем, по сигналу сработавшего извещателя первой включается установка пожаротушения, расположенная к очагу пожара диаметрально противоположно, а включение следующих установок, в случае развития пожара, производится также при поступлении сигналов от других извещателей.

4. Система пожаротушения по п. 4, отличающаяся тем, что инициирующее устройство выполнено в виде электромагнитного устройства на основе катушки соленоида со стальным подпружиненным стержнем, законтренным тепловым замком, при разрушении которого подается индуцированный электрический сигнал на инициирующее устройство диаметрально расположенной установки пожаротушения.