Низкотемпературный огнетушащий состав
LOW TEMPERATURE EXTINGUISHING AGENT

Изобретение относится к низкозамерзающим жидкостям на основе минеральных солей и может найти применение в качестве огнетушащей жидкости для ликвидации пожаров в закрытых и открытых пространствах в условиях отрицательных температур окружающей среды (до -60°С).
Наиболее широко применяемым огнетушащим средством является вода. Для повышения огнетушащей способности воды в ее состав вводят различные добавки, позволяющие получить жидкости с определенным набором требуемых характеристик, в частности, составы с низкой температурой замерзания.
Известен огнетушащий состав (см. RU №2310421, кл. А61D 1/00, опубл. 20.11.2007), содержащий мочевину в количестве 65-70 масс. %, силикат аммония 1,2-1,5 масс. %, хлорид аммония 0,35-0,5 масс. %, сульфат аммония 0,15-0,2 масс. %, бикарбонат натрия 0,25-0,4 масс. %, сульфат натрия 0,5-0,7 масс. %, алунит 1,0-1,25 масс. %, поверхностно-активное вещество 1,5-1,8 масс. % и воду до 100 масс. %.
Данный состав имеет ряд недостатков: 1) высокая токсичность создаваемой в защищаемом объеме пожаротушащей газоаэрозольной среды (аммиак, соляная и серная кислоты), что приводит к загрязнению окружающей среды и повышает риск отравления пожарных, 2) сложность в приготовлении из-за многокомпонентности смеси, 3) невозможность использования при низких температурах вследствие кристаллизации мочевины в растворе из-за ее высокого содержания.
Также известен состав для тушения пожаров (см. RU №2622838, кл. А62D 1/02, опубл. 20.06.2017), характеризующийся тем, что он включает в себя пленкообразующий пенообразователь на водной основе в количестве 5-7 масс. % и добавку, снижающую температуру замерзания раствора, в качестве которой используют гидрокарбонат натрия в количестве 10-13 масс. % и сахарозу - 2-5 масс. %.
Недостатком известного решения является использование в составе нетермостойкого гидрокарбоната натрия, который, кроме того, способен разлагаться при интервале температуры 60-200°C с образованием углекислого газа, создающего непригодную для дыхания среду.
Известен огнетушащий состав на водной основе (см. RU №2549862, кл. А62D 1/02, опубл. 27.04.2015), содержащий пленкообразующий пенообразователь на основе фторорганических кислот и добавку на основе хлорида лития, снижающую температуру замерзания огнетушащего состава.
Огнетушащий состав по патенту RU №2290240 (кл. А62D 1/02, опубл. 27.12.2006) содержит гидрат хлорида магния в виде водного раствора и пленкообразующий пенообразователь на водной основе при следующем соотношении компонентов в объемных процентах от общего объема огнетушащего состава: водный раствор гидрата хлорида магния - 85÷88%, пленкообразующий пенообразователь на водной основе - остальное. При этом содержание хлорида магния в огнетушащем составе составляет 15÷25 вес. % от общего количества огнетушащего состава.
Недостатком известных аналогов является использование в его составе фторорганических кислот, что небезопасно для окружающей среды, а также невозможность использования в условиях температуры окружающей среды ниже -35°C.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в получении нетоксичной беспламенной жидкости для пожаротушения с низкой температурой замерзания, обладающей повышенной огнетушащей эффективностью.
Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в получении низкозамерзающего огнетушащего состава, пригодного для пожаротушения в условиях отрицательных температур окружающей среды (до -60°С) и соответствующего требованиям для устранения возгорания и предотвращения возникновения повторного воспламенения.
Для решения поставленной задачи низкотемпературный огнетушащий состав на водной основе содержит пленкообразующую добавку на основе хлорида кальция (массовая доля хлорида кальция 94 %), снижающую температуру замерзания огнетушащего состава, которая дополнительно включает изопропиловый спирт (изопропанол) при следующем соотношении компонентов, в масс. %: хлорид кальция - 32-33, изопропанол - 2-3, вода - остальное.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Признаки отличительной части формулы изобретения позволяет повысить эффективность тушения возгораний за счет образования устойчивой охлаждающей пленки в условиях отрицательных температур окружающей среды, в результате чего, достигается быстрое устранение очага и предотвращение повторного возгорания.
Заявленное техническое решение поясняется чертежом, на фигуре показан график подбора концентрации хлорида кальция в огнетушащей жидкости в зависимости от чистоты исходного сырья и степени гидратированности соли.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Заявленный состав способствует созданию устойчивой пленки на поверхности горения для прекращения доступа окислителя и сдерживания выброса токсичных соединений в атмосферу, образующихся в процессе горения, за счет использования хлорида кальция и добавки в виде изопропанола, которые снижают температуру кристаллизации раствора в условиях воздействия экстремальных отрицательных температур (до -60°C).
Кроме того, концентрация хлорида кальция в огнетушащей жидкости может изменяться в интервале 30-35 масс. % в зависимости от чистоты исходного сырья и степени гидратированности соли, что позволяет использовать в производстве более дешевое сырье с сохранением указанной температуры замерзания раствора.
При тушении возгораний заявляемый состав подается из резервуара на очаг возгорания. Попадая на горящую поверхность, раствор создает стабильный защитный слой, предотвращающий поступление кислорода к горящей поверхности. Причем, образуемая пленка способствует охлаждению поверхности очага возгорания.
Приведенный ниже пример иллюстрирует, но не ограничивает заявленное техническое решение.
Пример.
В соответствии с представленным изобретением были приготовлены растворы (образцы) огнетушащего состава с содержанием хлорида кальция (массовая доля хлорида кальция 94 %) (по ГОСТ 450-77) в количестве 28-35 масс. % (см. таблицу 1) и подбором содержания изопропанола (по ГОСТ 9805-84) (см. таблицу 2).
Исходя из представленных данных очевидно, что содержание хлорида кальция в количестве 32-33 масс. % проявляет лучшие результаты по температуре начала кристаллизации и замерзания раствора (см. фигуру).
Таким образом, анализ экспериментальных данных показывает, что оптимальная рецептура низкотемпературного огнетушащего состава содержит, в масс.%: хлорид кальция (массовая доля хлорида кальция 94 масс. %) - 32-33, изопропанол - 2-3 и вода - остальное.
Увеличение концентрации соли в растворе ведет к снижению технических характеристик таких, как вязкость, теплоемкость и химическая агрессивность, и повышает температуру кристаллизации раствора. В свою очередь, снижение концентрации соли не позволяет достичь значений температур кристаллизации и замерзания раствора, описанных настоящим техническим решением. При повышенном содержании изопропанола (более 3 масс. %) температура замерзания раствора убывает, однако, это приводит к появлению вспышек при контакте раствора с открытом огнем, что не соответствует реализации поставленной технической задачи.
Таблица 1Результаты измерения температуры замерзания растворов огнетушащих составов с различным содержанием хлорида кальция(массовая доля хлорида кальция 94 %)
№№ образцов
Содержание хлорида кальция, масс. %
Температура начала кристаллизации, °C
Температура замерзания, °C
1
28
-35
-54
2
30
-41
-53
3
31
-44
-53
<i>4</i>
<i>32</i>
<i>-52</i>
<i>-55</i>
5
<i>33</i>
<i>-53</i>
<i>-54</i>
6
34
-50
-53
7
35
-45
-52
Таблица 2Результаты измерения температуры замерзания растворов огнетушащих составов с содержанием 32 масс. % раствора хлорида кальция (массовая доля хлорида кальция 94%) при различном содержании изопропанола
№№ образцов
Содержание изопропанола, масс. %
Наличие вспышки при контакте с огнем при 25°C
Температура замерзания, °C
<i>1</i>
<i>2</i>
<i>отсутствует</i>
<i>-61</i>
2
3
малозаметна
3
4
явная
4
5
явная
-65