Спосіб гасіння пожеж

УКРАЇНА (19) UA (11) 36018 (51) МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (13) A 6 A62C2/00 видається під відповідальність власника патенту (54) СПОСІБ ГАСІННЯ ПОЖЕЖ зоні горіння об’єкту, що захищається, вогнегасну речовину подають в зону горіння і з моменту припинення полум'яного горіння подачу вогнегасної речовини забезпечують з інтенсивністю, яка визначається законом зміни температури в зоні горіння, у відповідності з вираженням T (t ) I = I0 × * , Tn Винахід відноситься до пожежегасіння і може бути застосований для гасіння пожеж будь-якою вогнегасною речовиною. Відомий спосіб ліквідації пожежі у негерметичному об'ємі, у якому містяться нагріті технологічні поверхні [1], який полягає у тому, що у об'єм подають газову вогнегасну речовину до його інертизації, а по тому здійснюють додаткову подачу для поповнення витікань, при цьому подачу газової вогнегасної речовини здійснюють двома потоками одночасно, причому один з них, у вигляді твердої або рідкої фази, направляють на нагріті поверхні, що знаходяться в об'ємі, а додаткову подачу здійснюють потоком газоподібної вогнегасної речовини на нагріті поверхні для інтенсифікації випаровування твердої або рідкої фази. Загальними ознаками цього способу і того, що пропонується, є наявність двох етапів гасіння пожежі, при цьому на першому етапі забезпечується пригнічення полум'яного горіння, а на другому охолодження нагрітих поверхонь. Недоліком даного способу є те, що подача вогнегасної речовини ведеться по всьому об'ємові, а також витрачається весь запас вогнегасної речовини. Найбільш близьким до способу, що пропонується, є спосіб гасіння пожеж вогнегасним порошком [2], який включає подачу вогнегасного порошку в об'єкт з горючою речовиною, що захищається, причому визначається тип об'єкту і необхідні величини інтенсивностей подавання порошку, які забезпечують пригнічення полум'яного горіння І1 і підтримування флегматизуючої концентрації порошку в цьому об'єкті, а подачу порошку здійснюють при ступневій зміні інтенсивності подавання від І1 до І2, яка задовольняє умові І1>І2, причому загальну питому витрату порошку q визначають по наступній залежності: q = I1t1 + I 2t2 де І1 - інтенсивність подачі вогнегасного порошку, яка забезпечує пригнічення полум'яного горіння; (19) UA (11) 36018 (13) де І0 - коефіцієнт пропорційності, який чисельно дорівнює інтенсивності подання вогнегасної речовини, що забезпечує підтримування концентрації вогнегасної речовини, при якій неможливе відновлення горіння, кг/с; T(t) - закон зміни температури після припинення полум’яного горіння, °С; Тn* - значення температури в момент припинення полум'яного горіння, що обирається заздалегідь, °С, причому в момент часу, коли температура в зоні досягає значення, при якому неможливе самоспалахування горючої речовини, подачу вогнегасної речовини припиняють. A (21) 99105776 (22) 22.10.1999 (24) 16.04.2001 (33) UA (46) 16.04.2001, Бюл. № 3, 2001 р. (72) Абрамов Юрій Олексійович, Єлізаров Валерій Вікторович, Карлаш Сергій Петрович, Корнієнко Руслан Валерійович, Філатов Артем Володимирович (73) Науково-дослідний відділ № 5 Українського науково-дослідного інституту пожежної безпеки МВС України (57) Спосіб гасіння пожеж, що полягає у подачі вогнегасної речовини в об'єкт, який захищається, з горючою речовиною при інтенсивності подачі вогнегасної речовини, яка варіюється, при цьому на першому етапі - з інтенсивністю, яка забезпечує пригнічення полум’яного горіння, на другому - з інтенсивністю, яка забезпечує підтримування флегматизуючої концентрації вогнегасної речовини протягом часу, достатнього для падіння температури менше температури самоспалахування горючої речовини, який відрізняється тим, що контролюють наявність полум'я і величини температури в 36018 І2 - інтенсивність подачі вогнегасного порошку, яка забезпечує підтримування у об'єкті, що захищається, флегматизуючої концентрації; t1- час пригнічення полум'яного горіння; t2 - час флегматизації до падіння температури конструкцій об'єкту нижче температури самоспалахування горючої речовини. Загальними ознаками цього способу і способу, що пропонується, є наявність двох етапів гасіння пожежі, при цьому на першому забезпечується пригнічення полум'яного горіння, а на другому охолодження технологічних поверхонь об'єкту, який захищається, до температури нижче температури самоспалахування горючої речовини. Недоліком даного способу є низька ефективність пожежегасіння, тому що подача вогнегасної речовини (ВГР) ведеться не спрямовано, а по всій площині об'єкту, що захищається, а також те, що здійснюється 100%-на витрата ВГР, незалежно від виду загоряння. В основу винаходу покладена задача підвищення ефективності пожежегасіння шляхом зниження витрат ВГР. Поставлена мета досягається тим, що в спосіб гасіння пожеж, що полягає у подачі ВГР в об'єкт, який захищається, з горючою речовиною при інтенсивності подачі ВГР, яка варіюється, при цьому на першому етапі - з інтенсивністю, яка забезпечує пригнічення полум'яного горіння, на другому - з інтенсивністю, яка забезпечує підтримування флегматизуючої концентрації ВГР протягом часу, достатнього для падіння температури менше температури самоспалахування горючої речовини, згідно винаходу, контролюють наявність полум'я і величини температури в зоні горіння об'єкту, що захищається, ВГР подають в зону горіння і з моменту припинення полум'яного горіння подачу ВГР забезпечують з інтенсивністю, яка визначається законом зміни температури в зоні горіння, у відповідності з вираженням T (t ) I = I0 × * , Tn де І0 - коефіцієнт пропорційності, який чисельно дорівнює інтенсивності подання ВГР, що забезпечує підтримування концентрації ВГР, при якій неможливе відновлення горіння, кг/с; Т(t) - закон зміни температури після припинення полум'яного горіння, С; Тn* - значення температури в момент припинення полум'яного горіння, що обирається заздалегідь, °С, причому в момент часу, коли температура в зоні досягає значення, при якому неможливе самоспалахування горючої речовини, подачу ВГР припиняють. Результат, який може бути одержаний при здійсненні винаходу, полягає у зменшенні кількості ВГР, необхідної для гасіння пожежі, за рахунок зміни часу подання ВГР на етапі пригнічення полум'яного горіння у залежності від конкретних умов пожежі (у відомому способі час подачі ВГР фіксований і обирається максимальним для пригнічення полум'яного горіння при пожежі максимальної інтенсивності), а також за рахунок поступового зниження інтенсивності подачі ВГР у залежності від температури в зоні горіння (у відомому способі ін тенсивність подачі ВГР на етапі підтримки флегматизуючої концентрації не змінюється). На фіг. 1 представлений графік зміни температури Т в зоні горіння у процесі розвитку і гасіння пожежі, інтенсивності подачі ВГР при відсутності контролю наявності полум'я і величини температури в зоні горіння об'єкту, що захищається. На графіку прийняті наступні позначки: Т0 - температура зовнішнього середовища; Тсв - температура самоспалахування горючої речовини; Тn - температура в зоні горіння після пригнічення полум'яного горіння; І1 - інтенсивність подачі ВГР, яка забезпечує пригнічення полум'яного горіння; І2 - інтенсивність подачі ВГР, яка робить неможливим продовження горіння; to -- момент часу, у який починається подача ВГР; t1 - момент припинення полум'яного горіння; t2 - момент часу, в який температура в зоні горіння стає менше Тсв*. На фіг. 2 представлені графіки зміни температури в зоні горіння у процесі розвитку і гасіння пожежі, інтенсивності подачі ВГР при наявності контролю наявності полум'я і величини температури в зоні горіння об'єкту, що захищається. На графіку прийняті наступні позначки: І1* - інтенсивність подачі ВГР, яка забезпечує пригнічення полум'яного горіння; І2* - інтенсивність подачі ВГР, яка робить неможливим відновлення горіння; Т0, Тсв, Тn, І1, І2, t0, t1, t2 – ті ж самі, що і на фіг. 1 На фіг. 3 зображений графік зміни температури в процесі розвитку і гасіння пожежі. Позначки t1 і Тn - момент часу, у який припиняється полум'яне горіння, і температура в зоні горіння у цей момент часу. На фіг. 4 зображений графік залежності виграшу у затратах ВГР у порівнянні з відомим способом від величини, пропорційної проміжку часу (t2-t1). На фіг. 5 зображений графік залежності виграшу у витратах ВГР у порівнянні з відомим способом від величини відношення значення температури в момент часу t1 до значення Тn*. Спосіб, що пропонується, реалізують наступним чином. При розвитку пожежі температура і світове випромінювання в зоні горіння зростають. В момент часу t0 починається подача ВГР з інтенсивністю І1 - максимально можливою, безпосередньо на осередок пожежі з метою економії ВГР і найбільш ефективного гасіння пожежі. В процесі подачі ВГР постійно контролюють наявність полум'я і величини температури в зоні загоряння. У процесі пожежегасіння при подачі ВГР температура і інтенсивність світового випромінювання у області спектру, яка бачиться, зменшується. У який-то момент інтенсивність світового випромінювання у області спектру, яка бачиться, стає близькою до нуля, що свідчить про припинення полум'яного горіння (момент часу t1). Якщо в цей момент часу температура в зоні горіння буде вище Тсв - температури самоспалахування горючої речовини, то починаючи з моменту, подачу ВГР здійснюють з інтенсивністю, що визначається законом зміни температури в зоні горіння, у відповідності з вираженням 2 36018 I = I0 × T (t ) Q1 . (1) * Tn Такий закон подачі ВГР обраний, виходячи з того, що з падінням температури зменшується імовірність відновлення горіння, бо температура наближається до значення температури самоспалахування горючої речовини [З], відповідно, зменшується кількість ВГР, яка подається. Цей закон подачі ВГР більш економічний у порівнянні з відомим способом. На фіг. 1 і 2 показано випадок, коли моменти часу t0, t1, t2 співпадають для відомого і способу, що пропонується. З графіку витікає, що витрата ВГР на етапі підтримування концентрації ВГР, яка робить неможливим відновлення горіння, у способі, що пропонується, (фіг. 2) нижче, ніж у відомому (фіг. 1). При падінні температури в зоні горіння нижче значення температури самоспалахування 7 горючої речовини подача ВГР автоматично припиняється. У відомому способі проміжки часу (t2-t1) і (t1-t0) фіксовані і максимальні, тоді як для способу, що пропонуються вони будуть визначатись умовами розвитку і гасіння пожежі. Це, в свою чергу, також веде до економії ВГР, а таким чином, до підвищення ефективності гасіння пожежі. Закон зміни температури після припинення полум'яного горіння представляє собою залежність, близьку до експоненціальної [3] * Q1 T (t ) = (5) * I2 (t2 - t1 )Tn (8) . t -t æ - 1ö ç ÷ I 0t Tn ç1 - e t ÷ ç ÷ è ø Прийнявши, що для відомого способу і того, що пропонується, проміжок часу (t2-t1) буде однаковим і рівним: (t2 - t1) = n × t , і прийнявши: I2 = I0 , а також, прийнявши: Q2 * Q2 (2) = * Tn = Tn , що буде відповідати випадку, зображеному на фіг. 1 і 2, одержимо: Q2 n = (9) . * Qn 1 - e -n де n - коефіцієнт пропорційності (n>0). З фіг. 4 слідує, що чим більше буде інтервал часу (t2-t1), тим більший виграш досягається при застосуванні способу, що пропонується. З фіг. 5 слідує, що чим менше буде температура в зоні горіння в момент припинення полум'яного горіння, тим більше буде виграш у витратах ВГР при застосуванні способу, що пропонується. Приклад. Візьмемо для відомого і способу, що пропонується, наступні початкові умови: T0 = 10 c, t1 = 30 c, t2 = 90 c, t = 20 c, I1 = I1* = = 5 кг/с, I2 = I0 = 1 кг/с, Tn = 800°C, Tn* = 400°C. Тоді одержимо: де t - постійна часу; Тn - температура в зоні горіння в момент припинення полум'яного горіння; t - текучий час; t1 - момент припинення полум'яного горіння. З графіку на фіг. З видно, що полум'яне горіння може припинятись в моменти часу t1’, t1² і т.д. Температура в ці моменти часу також буде відрізнятись. Тому величина Tn впливає на інтенсивність подачі ВГР після пригнічення полум'яного горіння. Підставив вираження (2) в (1), одержимо: I 0Tn (t1 - t0 )max . (t1 - t0 )* З вираження (5) видно, що чим менше буде час полум’яного горіння, тим менше буде витрата ВГР і тим більше виграш способу, що пропонується, перед відомим. Позначимо Q2* - кількість ВГР, витраченого після пригнічення полум’яного горіння для способу, що пропонується, а Q2 - для відомого. Для відомого способу маємо: Q2 = I 2 (t2 - t1 ). (6) Для способу, що пропонується: t -t1 t -t æ t2 - 1ö IT ItT ç ÷ * Q2 = ò 0 *n e t dt = 0 * n ç1 - e t ÷. (7) ÷ Tn Tn ç t1 è ø Відношення цих величин буде дорівнювати: t -t1 T ( t ) = Tne t . = t - t1 t . (3) e * Tn Виграш у витраті ВГР при застосуванні даного способу, у порівнянні з відомим способом гасіння пожеж, буде складатись з двох складових: кількості ВГР, що зекономлена на етапі полум’яного горіння, і на етапі після його припинення. Витрата ВГР на етапі полум’яного горіння для відомого і способу, що пропонується, буде дорівнювати множенню інтенсивності подачі ВГР на час продовження полум’яного горіння. Для відомого способу проміжок часу (t1-t0) обирається максимальним, а для способу, що пропонується, він буде змінюватись в залежності від умов пожежі. Позначимо кількість ВГР, витраченої на етапі полум’яного горіння Q1 - для відомого способу, а Q1* - для того, що пропонується. Їх відношення буде дорівнювати: Q1 I1(t1 - t0 )max = (4) . * Q1 (t1 - t0 )* Прийнявши І1 = І1*, одержимо: Q1 = I1(t1 - t0 ) = 100 кг; * Q1 = I1 (t1 - t0 ) = 100 кг; Q2 = I 2 (t2 - t1 ) = 60 кг; t -t æ - 2 1ö I 0t Tn ç ÷ 1 - e t ÷ » 9,5 кг. * ç ÷ Tn ç ø è Витрати ВГР по відомому і способу, що пропонується, будуть дорівнювати: Q = Q1 + Q2 = 160 кг; * Q2 = * * Q* = Q1 + Q2 » 109,5 кг; Відношення цих величин буде дорівнювати: 3 36018 Q » 1,5. Q* Це свідчить про те, що витрати ВГР при застосуванні способу, що пропонується, будуть у 1,5 рази менше, ніж при застосуванні відомого способу гасіння пожеж. Таким чином, уведення у відомий спосіб контролю наявності полум'я і величини температури в зоні горіння об'єкту, що захищається, подачі ВГР в зону горіння, забезпечення подачі ВГР з моменту припинення полум'яного горіння з інтенсивністю, яка визначається законом зміни температури в зоні горіння, у відповідності з вираженням I = I0 T (t ) , * Tn припинення подачі ВГР в момент часу, коли температура в зоні горіння досягає значення, при якому неможливе самоспалахування горючої речовини, роблять спосіб, що пропонується, більш ефективним у порівнянні з відомим. Джерела інформації: 1. А. с. СРСР № 1553148, МКВ5 А 62С З/00, 1988. 2. А. с. СРСР № 1516123, МКВ 5 А 62 С1/00, 1988. 3. Драйздейл Д. Введение в динамику пожаров. М.: Стройиздат, 1990. - 488 с. Фіг. 1 4 36018 Фіг. 2 Фіг. 3 5 36018 Фіг. 4 Фіг. 5 6 36018 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 7