НОВЫЙ СПОСОБ ТУШЕНИЯ ОГНЯ
NEW METHOD TO EXTINGUISH FIRE

Область техники
Изобретение относится к области новой противопожарной технологии и к новому способу тушения огня.
Предшествующий уровень техники
Огонь вызывает значительные людские жертвы и ущерб собственности. Существующие способы тушения огня в основном включают следующие.
Во-первых, непосредственное тушение огня путем использования газа под давлением, например газовых огнетушителей. Обычно используемые газы включают диоксид углерода, IG541 и т.д. Данный способ тушения огня обладает недостатками, такими как меньшая противопожарная эффективность, громоздкое устройство и высокая стоимость обслуживания.
Во-вторых, распыление противопожарного вещества под действием газа под давлением для тушения огня, например из сухого порошкового огнетушителя под давлением, который распыляет для тушения огня сухой порошок с использованием газа под давлением, пенного огнетушителя, который распыляет для тушения огня пену с использованием газа под давлением, гептафторпропанового огнетушителя, распыляющего для тушения огня гептафторпропан с использованием газа под давлением. Этот способ тушения огня также требует присутствие газа под давлением, что приводит к высоким требованиям к устойчивости устройства к давлению, а также высокой стоимости обслуживания.
В-третьих, тушение огня с использованием воды под давлением, например огнетушителя, распыляющего воду, который непосредственно тушит огонь с использованием потока воды или распыления воды. Недостаток этого способа тушения огня заключается в том, что он обладает плохой противопожарной эффективностью и не может быть использован для тушения огня в электрическом оборудовании.
В-четвертых, тушение огня путем воспламенения ударного агента для распыления противопожарного вещества, например толчковый сухой порошковый огнетушитель, который распыляет сухой порошок с использованием значительного количества газа, образующегося непосредственно при сгорании пиротехнического агента. Этот способ тушения огня приводит к громкому шуму при распылении и в определенной степени потенциально опасен.
В-пятых, тушение огня с использованием пиротехнического агента для образования противопожарного вещества, например аэрозольного огнетушителя, который тушит огонь с использованием значительного количества газа, водяного пара и частиц, образующихся при горении пиротехнического материала. Недостаток данного способа тушения огня заключается в образовании большого количества тепла при горении пиротехнического агента, и это может привести ко вторичному горению горючего вещества в том случае, если противопожарное устройство не оборудовано охлаждающей системой, тогда как противопожарное устройство, оборудованное охлаждающей системой, является громоздким.
Краткое описание изобретения
В настоящем изобретение предложен новый способ тушения огня, отличающийся от вышеупомянутых обычных способов тушения огня.
Как известно, сущность горения в пламени представляет собой реакцию окисления, возникающую между окислителем и восстановителем. Само пламя представляет собой плазму, состоящую из положительных ионов, отрицательных ионов, электронов, атомов, молекул и т.д. Рассмотрим, например, горение водорода, механизм реакции является следующим:
где формулы (1)-(4) представляют собой процессы развития цепной реакции, формулы (5)-(7) представляют собой процессы остановки цепной реакции и M представляет собой вещество, уничтожающее радикалы. Реальный процесс горения является еще более сложным. Независимо от того, какой тип метода тушения адаптируется, сущность заключается в блокировании цепной реакции радикалов и в том, чтобы скорость образования радикалов была меньше скорости уничтожения радикалов.
Концепция настоящего изобретения является следующей: противопожарная композиция состоит из химического вещества, которое, будучи нагретым, обладает способностью к образованию противопожарного вещества, технологической добавки и адгезивного вещества (также можно не добавлять технологическую добавку или адгезивное вещество); пиротехнический агент или аэрозольный генератор используется в качестве источника тепла (энергии) и источника движущей силы (толкающий газ) таким образом, что противопожарная композиция высвобождает химическое вещество, которое может блокировать цепную реакцию горения пламени; высвободившееся противопожарное химическое вещество используется для тушения огня.
В соответствии с настоящим изобретением химическое вещество, которое, будучи нагретым, обладает способностью к образованию противопожарного вещества, включает следующие:
1) Соединение или противопожарная композиция, которая, будучи нагретой, способна разлагаться и высвобождать газ, жидкость или твердые частицы, которые могут тушить огонь.
Указанное соединение включает карбонаты, бикарбонаты, основный карбонат щелочного и щелочно-земельного металла, бромированный замедлитель горения, хлорированный замедлитель горения, органический фосфорный замедлитель горения, фосфор-галогенированный замедлитель горения, азотный замедлитель горения и фосфор-азотный замедлитель горения, неорганический замедлитель горения и т.п.
2) Простое вещество, соединение или противопожарная композиция, которая, будучи нагретой, способна возгоняться с образованием противопожарного вещества.
Указанное элементарное вещество или соединение включает йод, ферроцен, производные ферроцена, галогенированный алифатический углеводород и галогенированный ароматический углеводород, имеющий температуру плавления 50°C или выше, и т.д.
3) Противопожарная композиция, которая, будучи нагретой, претерпевает химическую реакцию с образованием продукта реакции, который может эффективно тушить огонь.
Упомянутая здесь химическая реакция относится к химической реакции, которая может возникать между веществами-компонентами, и, как правило, представляет собой окислительно-восстановительную реакцию.
Указанная противопожарная композиция включает композицию, которая может претерпеть окислительно-восстановительную реакцию, например смесь окислителя, такого как нитрат калия, нитрат натрия и т.д, восстановителя, такого как древесный уголь, фенольная смола и т.д, и негорючего вещества, такого как хлорид натрия, хлорид калия, карбонат калия, бикарбонат калия и т.д. При нагревании композиции окислительно-восстановительная реакция может возникать между окислителем и восстановителем с образованием противопожарного вещества, которое гасит огонь, но при этом сама композиция не горит. Соответственно, она не эквивалентна аэрозольному генератору в общепринятом смысле.
4) Новая композиция, состоящая из двух или трех вышеупомянутых групп химических веществ.
В настоящем изобретении противопожарная композиция может быть изготовлена в сферической, кубической или неправильной форме, предпочтительно сферической форме.
В настоящем изобретении противопожарная композиция может быть твердой или иметь форму сот, предпочтительно сот.
В настоящем изобретении противопожарная композиция имеет размер частиц меньше 20 мм, предпочтительно 1-10 мм.
Способ тушения огня по настоящему изобретению благоприятен тем, что он значительно улучшает противопожарную эффективность по сравнению с обычным аэрозольным огнетушителем. Кроме того, противопожарная композиция может существенно отводить тепло, образующееся при горении пиротехнического агента, таким образом, что противопожарное устройство будет обладать меньшей температурой у форсунок, и, таким образом, безопасно для использования.
Описание воплощений
Пример 1
40 мас.% карбоната цинка, 50 мас.% карбоната калия и 10 мас.% микрокристаллического твердого парафина однородно смешивают. Из смеси готовят гранулы при помощи таблетирующей машины. Некоторое количество указанных гранул помещают между форсункой огнетушителя и пиротехническим агентом с образованием простого и нового типа огнетушителя.
Пиротехнический агент поджигается, и образующееся тепло приводит к разложению карбоната цинка до оксида цинка и диоксида углерода, который может тушить огонь. Газы, образующиеся во время горения в аэрозольном генераторе, распыляют продукты разложения. Результаты концентрации-распределения в тесте тушения огня представлены в таблице 1.
Пример 2
Некоторое количество йода помещают между форсункой огнетушителя и пиротехническим агентом с образованием простого и нового типа огнетушителя.
Пиротехнический агент поджигается, и образующееся тепло приводит к возгонке йода. Газы, образующиеся во время горения в аэрозольном генераторе, распыляют продукты разложения. Результаты концентрации-распределения в тесте тушения огня представлены в таблице 1.
Пример 3
10 мас.% нитрата калия, 15 мас.% фенольной смолы, 55 мас.% хлорида натрия, 15 мас.% полибутадиена с гидроксильными концами и 5 мас.% толуол диизоцианата однородно смешивают. Смесь выливают с образованием призматических сот, которые затвердевают и обрабатывают до объемных сот. Некоторое количество указанного объемного агента помещают между форсункой огнетушителя и пиротехническим агентом с образованием простого и нового типа огнетушителя.
Пиротехнический агент поджигается, и образующееся тепло приводит к взаимодействию нитрата калия с фенольной смолой, полибутадиеном с гидроксильными концами и диизоцианата толуола с образованием веществ, таких как диоксид углерода, азот, частицы карбоната калия, которые могут тушить огонь и т.д. Газы, образующиеся во время горения аэрозольного генератора, распыляют образующиеся продукты. Результаты концентрации-распределения в тесте тушения огня представлены в таблице 1, таблице 2 и таблице 3.
Таблица 1
Способ сборки и противопожарные действия простых огнетушителей и огнетушителей нового типа (с использованием аэрозольного генератора типа S в качестве источника энергии и источника тепла)**
Тип/масса (г) пиротехнического
Тип/масса (г) противопожарного
Средний противопожарный
Наивысшая температура
Замечания
агента
химического вещества
показатель*
у форсунки (°C)
Имеющийся в продаже аэрозольный генератор тип S/50
1,2
1250
Тест для сравнения
Имеющийся в продаже аэрозольный генератор тип S/50
Противопожарная композиция в примере 1/50
2,2
610
Имеющийся в продаже аэрозольный генератор тип S/50
Противопожарное простое вещество в примере 2/50
3,6
465
Имеющийся в продаже аэрозольный генератор тип S/50
Противопожарная композиция в примере 3/50
2,8
830
* Среднее значение для пяти параллельных тестов
Таблица 2
Способ сборки и противопожарные действия простых огнетушителей и огнетушителей нового типа (с использованием аэрозольного генератора типа K в качестве источника энергии и источника тепла)**
Тип/масса (г) пиротехнического агента
Тип/масса (г) противопожарного химического вещества
Средний противопожарный показатель*
Наивысшая температура у форсунки (°C)
Замечания
Имеющийся в продаже аэрозольный генератор тип S/15
2,6
790
Тест для сравнения
Имеющийся в продаже аэрозольный генератор тип K/15
Противопожарная композиция в примере 1/50
4,2
430
Имеющийся в
Противопожарное
4,8
355
продаже аэрозольный генератор тип K/15
простое вещество в примере 2/50
Имеющийся в продаже аэрозольный генератор тип K/15
Противопожарная композиция в примере 3/50
4,4
640
* Среднее значение для пяти параллельных тестов
Таблица 3
Способ сборки и противопожарные действия простых огнетушителей и огнетушителей нового типа (с использованием аэрозольного генератора в качестве источника энергии и источника тепла)**
Тип/масса (г) пиротехнического агента
Тип/масса (г) противопожарного химического вещества
Средний противопожарный показатель*
Наивысшая температура у форсунки (°C)
Замечания
Имеющийся в продаже пиротехнический агент/100
0
960
Тест для сравнения
Имеющийся в продаже аэрозольный генератор тип K/100
Противопожарная композиция в примере 1/50
1,8
520
Имеющийся в продаже аэрозольный генератор тип K/100
Противопожарное простое вещество в примере 2/50
3,0
395
Имеющийся в продаже аэрозольный генератор тип K/100
Противопожарная композиция в примере 3/50
2,2
690
* Среднее значение для пяти параллельных тестов
** Противопожарная модель
Тестируемую модель готовили на основе 7.13 теста концентрации-распределения из части 1 - Thermal aerosol fire extinguishing device of the Aerosol Fire Extinguishing System (GA499.1-2004), и адаптировали способ тестирования в соответствии с указанным источником.
Тестирующая камера представляет собой куб, имеющий длину внутреннего ребра 1 м. В отношении передней двери камеры для тестирования один контейнер с топливом, имеющий внутренний диаметр 30 мм и высоту 100 мм, помещают в каждую из: верхней левой передней стенки, нижней левой задней стенки, нижней правой передней стенки, и заднюю часть экрана в камере для тестирования. Используемое топливо представляет собой H-гептан. Поджигают H-гептан, дают ему возможность гореть в течение 30 секунд, дверь тестирующей камеры закрывают, и запускают простой огнетушитель и огнетушитель нового типа для тушения огня.
Открывают камеру для тестирования через 30 секунд после завершения выброса из огнетушителя. Рассчитывают противопожарный показатель на основе противопожарных показателей для пяти параллельных тестов.