Пристрій очищення газоповітряного середовища ізольованого приміщення від твердої фази диму при пожежі

Устройство относится к противопожарным средствам, а именно, к устройствам, предотвращающим проникновение или распространение дыма в отдельные части зданий, которые по своей специфике не предусматривают противодымную защиту, либо снабжены ей, но использовать такую защиту в полном объеме по тем или иным причинам не могут. Задымленность помещений при пожаре до сих пор служит серьезной угрозой человеческой жизни и серьезнейшим препятствием оперативным действиям пожарных по спасению людей, обнаружению и ликвидации очага пожара. В соответствии с ранжированием опасных факторов пожара методом экспертных оценок высокой значимостью обладает такой фактор как дым (Дутов В.И., Тимошенко В.И. О воздействии на людей опасных факторов пожара // Научн. тр. ВНИИПО: Безопасность людей при пожарах. - М., 1980). Это связано с резким ухудшением видимости в аварийном помещении и токсичностью дыма. По данным японских исследователей средняя скорость распространения дыма при пожаре составляет в вертикальном направлении 2 - 3м/с, а в горизонтальном - около 0,7м/с. Задымленность помещения приводит к тяжелому психологическому состоянию, а люди, не прошедшие специальную тренировку в таких условиях, полностью теряют ориентировку даже при хорошем знании устройства и планировки этого помещения, а скорость передвижения при этом уже при видимости 15м падает до 1,2м/с, а при 5м составляет не более 0,5м/с. Использование индивидуальных средств защиты, при этом, не может в полной мере решить задачи борьбы с пожаром, так как они обеспечивают защиту органов дыхания и зрения от токсичных и раздражающих компонентов продуктов горения, но не исключает потерю видимости при задымлении. К настоящему времени известны следующие устройства борьбы с задымленностью помещений: 1. Дымососы - обеспечивающие отбор из помещения дымосодержащей газовой смеси. 2. Газовоздушные фильтры - обеспечивающие фильтрацию газовоздушной смеси через адсорбер. 3. Электрофильтры обеспечивающие осаждение твердых дымовых частиц на электродах, имеющих противоположный частицам электрический заряд. Заряд частиц дыма осуществляется с помощью коронирующих электродов, через которые прокачивается газовая смесь. 4. Аппараты мокрой очистки газовоздушной смеси, объединенные в группу полых газопромывателей: оросительные устройства, промывочные камеры (аналог), полые эжекционные скрубберы (прототип) (См.: Алиев Г.М. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов. Справочное издание. - М.: Металлургия, 1986). В данных устройствах очистка газовоздушной смеси от твердых и жидких аэрозолей осуществляется за счет взаимодействия прокачиваемой газовоздушной смеси и распыленной жидкости внутри корпуса. Устройства данной группы отличаются высокой эффективностью и нашли свое применение на промышленных установках очистки дымовых газов (Справочник по пыле- и золоулавливанию / Под ред. А.А. Русанова. - М.: Энергоиздат, 1983). Существенными недостатками указанных прототипов являются: I. Для дымососов: необходимость подачи энергии для обеспечения привода устройства; принудительный отбор дымосодержащей газовой смеси из помещения вызовет интенсивный приток обогащенного кислородом воздуха окружающей среды к очагу пожара. II. Для газовоздушных фильтров: относительно малая емкость; наличие побудителей расхода (вентиляторов); трудоемкость перегрузки адсорбентов. III. Для электрофильтров: большая потребляемая электрическая мощность; наличие побудителей расхода. IV. Для аппаратов мокрой очистки: большие удельные расходы рабочей жидкости; большие гидравлические сопротивления газовоздушному потоку и как следствие, необходимость мощных побудителей расхода. Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является устройство, формирующее поток мелкодиспергированной газожидкостной среды, представляющее собой эжекционный скруббер для мокрой очистки газов и их охлаждения, выполненный в виде вертикально расположенного полого корпуса охладителя с диффузором, внутрь которого введена одноструйная форсунка для распыления жидкости на капли диаметром не менее 70 - 300мкм (Справочник по пыле- и золоулавливанию / Под ред. А.А. Русанова. - М.: Энергоиздат, 1983). Существенными недостатками такого устройства являются: корпус охладителя и форсунка помещены в замкнутый объем, куда принудительно подаются дымовые газы, насыщенные аэрозолями; применение однострунной форсунки и ее расположение позволяет иметь эжектирующую способность не более 300 - 500 при достаточно высокой охлаждающей эффективности действия распыляемой рабочей жидкости; большой коэффициент проскока аэрозолей особенно с дисперсностью менее 50мкм; большой расход рабочей жидкости; высокая энергоемкость при формировании мелкодиспергированной газожидкостной среды. Наличие указанных недостатков не позволяет использовать эжекционные скрубберы для очистки газовоздушной среды помещения от твердых и жидких аэрозолей (дыма) при пожаре. В основу изобретения поставлена задача снижения воздействия на людей такого опасного фактора пожара как снижение видимости в аварийном помещении при задымлении путем очистки эжектируемой прямоточным распылительным теплообменником газовоздушной смеси аварийного помещения, благодаря установки на последней дополнительного устройства камеры предварительного увлажнения. Существенными признаками изобретения являются: системы подачи рабочей жидкости и увлажняющей жидкости, распылительное устройство и коллектор с распылителями увлажняющего устройства, полые цилиндрический и усеченный корпуса, сепарирующая камера, а также дренажная система. Отличительными признаками является наличие системы подачи увлажняющей жидкости, коллектор с распылителями увлажняющего устройства, полый усеченный конус, сепарирующая камера. Сущность изобретения заключается в том, что в верхней части цилиндрического корпуса прямоточного распылительного теплообменника (ПРТО) устанавливается полый усеченный конус, внутри которого размещается коллектор с подключенными к нему распылителями, позволяющие обеспечить увлажнение эжектируемой ПРТО газовоздушной смеси каплями увлажняющей жидкости заданного, строго регламентированного диапазона дисперсности, обеспечивающего в дальнейшем максимальную эффективность захвата дымовых частиц каплями рабочей жидкости в ПРТО. Устройство содержит многоструйную форсунку, полый цилиндрический корпус, сепарирующую камеру, дренажную систему, систему подачи рабочей жидкости, объединенных общим названием - прямоточный распылительный теплообменник (ПРТО), системы подачи увлажняющей жидкости, кольцевого коллектора подачи увлажняющей жидкости, распылителей, направляющего аппарата в виде усеченного конуса, нижнее основание которого совмещено с полым цилиндрическим корпусом ПРТО, обеспечивающего формирование потока дымосодержащей газовоздушной смеси с целью эффективного ее воздействия с распыленной увлажняющей жидкостью, объединенных общим названием камера предварительного увлажнения (КПУ), позволяющее существенно уменьшить воздействие на людей таких опасных факторов пожара как задымленность помещения и высокая температура путем очистки и охлаждения эжектируемой устройством газовоздушной смеси. При этом появляется возможность в наикратчайший срок эвакуировать персонал, находящийся в зоне задымления, температурного воздействия и горения, определить место очага пожара, тления, источников загораний, облегчить действие боевого расчета пожарных и т.д. "Устройство..." представляет собой прямоточный распылительный теплообменник с предварительным увлажнением (ПРТМО ПУ), состоящий из ПРТО как побудителя расхода и второй ступени мокрой очистки и КПУ как первой ступени мокрой очистки эжектируемой ПРТО дымосодержащей газовоздушной смеси. Устройство очистки газовоздушной среды изолированного помещения от дисперсной фазы дыма при пожаре (см. фиг.) состоит из системы подачи рабочей жидкости 1, распылительного устройства 2, полого цилиндрического корпуса 3, сепарирующей камеры 4, дренажной системы 5, системы подачи увлажняющей жидкости б, кольцевого коллектора 7, распылителей 8, направляющего аппарата 9. Принцип действия устройства (чертеж) основан на взаимодействии дисперсной фазы потока газовоздушной среды изолированного помещения, эжектируемого в корпус 3 с помощью струй и капель, генерируемых распылительным устройством 2, с предварительным увлажнением его в КПУ. За смет интенсивного взаимодействия дисперсной фазы потока газовоздушной среды с каплями увлажняющей жидкости в КПУ и последующим взаимодействием полученных "укрупненных" частиц с более крупными каплями рабочей жидкости в корпусе 3 происходит их захват с последующим отводом вместе с отработанными жидкостями из сепарирующей камеры 4, дренажной системой 5. Устройство очистки газовоздушной среды изолированного помещения от дисперсной фазы дыма при пожаре работает следующим образом. При подаче рабочей жидкости по системе подачи рабочей жидкости 1 на распылительное устройство 2 внутри полого цилиндрического корпуса 3, а, следовательно, и на входе направляющего аппарата 9, под воздействием струй и капель, генерируемых распылительным устройством 2, создается разряжение, и горячая газовоздушная смесь помещения, насыщенная продуктами горения, эжектируется во внутреннюю полость полого цилиндрического корпуса 3, являющейся второй ступенью взаимодействия газовоздушной среды с высоко развитой поверхностью тепломасообмена, генерированной распылительным устройством 2. При этом происходит захват частиц из газовоздушной смеси с одновременным ее охлаждением. Далее газожидкостный высокодиспегированный поток, насыщенный продуктами горения поступает в сепарирующую камеру 4, где происходит разделение высокодиспергированного газожидкостного потока на очищенный газовый, подаваемый в помещение, и жидкостный, отводимый дренажной системой 5. При одновременной подаче рабочей и увлажняющей жидкостей по соответствующим системам 1 и 6 поток газовоздушной среды изолированного помещения, эжектируемый в полый цилиндрический корпус 3 предварительно подвергается предварительному увлажнению в КПУ под действием увлажняющей жидкости, поступающей из системы 6 через коллектор 7 на распылители 8, которые генерируют высокоразвитую поверхность массообмена в виде капель заданного, строго регламентированного диапазона дисперсности, обеспечивающего максимальную эффективность захвата частиц дыма всех размеров (Чижиков В.П., Кулев Д.Х. Физико-химические способы борьбы с задымленностью при пожарах. - М.: ГИЦ, 1989. 27с.), тем самым реализуется первая и вторая ступени взаимодействия газовоздушной среды помещения, насыщенной продуктами горения с высокоразвитой поверхностью тепломассообмена, генерируемой распылительным устройством 2 и распылителями 8, с последующим разделением образовавшегося газожидкостного потока в сепарирующей камере 4 на очищенный и охлажденный газовый, возвращаемый в помещение, и жидкостный с продуктами горения отводимый в дренажную систему 5. "Устройство..." при подаче рабочей и увлажняющей жидкостей практически мгновенно включается в работу. В качестве рабочей и увлажняющей жидкостей может быть использована пресная или морская вода, а также водные растворы поверхностно-активных веществ. Таким образом: 1. Устройство является простым и надежным, так как в нем отсутствуют подвижные детали. 2. Устройство, при ложном срабатывании, не наносит материального и эксплуатационного ущерба, не нарушает микроклимата помещения. 3. Экономическая эффективность при использовании "Устройства" может быть оценена снижением материального ущерба, который мог быть нанесен пожаром, а также сохраненным человеческими жизнями обслуживающего персонала, оперативно эвакуированного из аварийных помещений.