ОГНЕПРЕГРАДИТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ)

Предлагаемое техническое решение относится к области противопожарной техники, в частности, к устройствам для задержки пламени предотвращения распространения огня в системах транспортировки легковоспламеняющихся газов., например метано-воздушной смеси, и может быть использовано в шахтах, в суровых климатических условиях Сибири.
Известны как наиболее эффективные жидкостные огнепреградители. Так, огнепреградитель жидкостный для газов низкого давления по патенту РФ №2116809, заявл. 28.05.96 г. состоит из заполненного пламягасящей жидкостью сосуда с газораспределительной решеткой, газовым обратным клапаном и регулятором уровня. Циркуляционный контур для жидкости состоит из центробежного насоса, инжектора и трубопровода.
Недостатки его состоят в следующем: малая пропускная способность из-за невысокой скорости газа (0,3 м/сек), влекущей неизбежный капельный унос, сложность конструкции и сложность эксплуатации. Так как требуется непрерывная подача жидкости, иначе она испарится, ограниченность области применения из-за невозможности поддержания рабочего агента в жидком состоянии в условиях низких температур.
Наиболее распространенными и близкими по конструкции к предлагаемому техническому решению являются огнепреградители, состоящие из корпуса, соединенного своим входом и выходом, соответственно, с подающим и отводящим газовую смесь трубопроводами. Корпус снабжен внутри пламягасящими элементами, выполненными из огнеупорного материала в виде насадка состоящего из пакета пластин с выступами или рулона, полученного намоткой на центральный стержень сложенных вместе плоской и гофрированной лент и прочих конструкций [И.И.Стрижевский, В.Ф.Заказнов
Промышленные огнепреградители. М.: Химия. - 1974, с.67] Недостатками такого вида огнепреградителя является сложность конструкции пламягасящего элемента, что препятствует применению для его изготовления материалов наиболее эффективных для гашения пламени.
Наиболее близким по технической сущности предлагаемой полезной модели огнепреградителя является огнепреградитель, состоящий из цилиндрического корпуса с коническими образующими и присоединительными фланцами, соединяющими внутреннюю полость корпуса с подающей и отводящей газовую смесь трубами А.с SU 1790953 А1, Кл. А62с 4/00, 20.08.1990 г.]. В корпусе размещен пламягасящий элемент, выполненный в виде насыпки из гранул огнеупорного материала, как правило кварца или гравия. Огнепреградитель такого типа прост в изготовлении и эксплуатации, эффективен при работе в условиях низких температур.
Это огнепреградитель принят автором за прототип предлагаемого технического решения.
Недостаток его состоит в кратковременности периода задержки огня и вследствие этого недостаточной эффективности огнепреграждения.
Целью предлагаемого технического решения является повышение времени огнепреграждения путем увеличения теплопоглощения материала. Из которого изготавливается пламягасящий элемент и увеличения за счет этого времени задержки огня.
Другой целью предлагаемого технического решения является увеличение ассортимента материалов для изготовления пламягасящих элементов огнепреградителя.
Это достигается тем, что пламягасящий элемент в виде насыпки из огнеупорных гранул установленный в корпусе огнепреградителя выполнен из материала, разлагающегося при нагреве с поглощением тепла, выделением не поддерживающих горение газов и образованием твердого огнеупорного остатка. (Вариант I)
Цель изобретения (по Варианту II) может быть достигнута также тем, что гранулы пламягасящего элемента выполнены из пористого влагопоглощающего неорганического огнеупорного материала, например, силикагеля или оксида алюминия, пропитанных материалом, испаряющимся или разлагающимся с поглощением тепла и выделяющим не поддерживающих горение газов.
Оба технических решения объединены единым изобретательским замыслом. Все это позволяет увеличить теплопоглощение, увеличить время задержки пламени, локализовать зону возгорания и, в результате повысить эффективность работы огнепреградителя.
Конструкция предлагаемой полезной модели огнепреградителя представлена на чертеже, где изображен огнепреградитель (продольный разрез) в пламягасящим элементом в виде насыпки гранул из огнеупорного материала.
Предлагаемая полезная модель огнепреградителя состоит из корпуса 1, [см. фиг.] цилиндрической формы с коническими образующими 2, снабженными фланцами 3 для присоединения к подающей огнеопасную газовую смесь (например метано-воздушную смесь) трубе 4 и к отводящей этот газ трубе 5. Внутри корпуса 1 расположен пламягасящий элемент, выполненный в виде насыпки гранул 6 из огнеупорного материала. Насыпка ограждена сетками 7.
Один из вариантов конструкции предлагаемого огнереградителя состоит в том, что огнеупорные гранулы 6 пламягасящего элемента выполнены из материала, разлагающегося с образованием твердого огнеупорного остатка и выделением не поддерживающих горение газов. Такими материалами могут быть соли (минералы), например, углекислый кальций (известняк, мрамор).
При разложении под действием высокой температуры
3
2
СаСО→СаО+СО
Поглощается тепло в количестве 1790 кДж/кг углекислого кальция, а объем выделившегося углекислого газа, не поддерживающего горение равен 224 л/кг. Остатком является оксид кальция, имеющий температуру плавления 2580°С. При приближении огня к насыпке гранулы 6 начинают нагреваться. При
достижении определенной температуры соль (минерал), из которой состоят гранулы, начинает разлагаться с поглощением тепла и выделением газа, снижающего интенсивность горения. В результате этого замедляется продвижение огня, становится более эффективным его стабилизация.
Другой вариант конструкции предлагаемого огнепреградителя состоит в том, что огнеупорные гранулы 6, из которых состоит пламягасящий элемент выполнены из пористого влагопоглощающего неорганического огнеупорного материала, например, силикагеля или оксида алюминия, пропитанных материалом, разлагающимся с поглощением тепла и выделением не поддерживающих горение газов. Одним из таких материалов может быть хлористый аммоний. При его разложении
4
3(азг)
(газ)
NHClтв→NН+НСl
Поглощение тепла составляет 3786 кДж/кг, объем выделившихся не поддерживающих горение газов равен 418 л/кг. Огнеупорным остатком в этом случае являются оксиды кремния и алюминия, имеющие температуры плавления соответственно 1730 и 2050°С,
Третий вариант конструкции предлагаемого огнепреградителя состоит в том, что простейшим и достаточно эффективным материалом, служащим для пропитки пористого влагопоглощающего неорганического огнеупорного материала может служить вода. или другая жидкость, не образующая при испарении поддерживающих горение паров, например, четырехбромистый углерод.
При испарении воды
2
жидк.
2
газ.
НO→НO
Происходит значительное поглощение тепла, равное 2290 кДж/кг и выделяется 1244 л /кг пара, не поддерживающего горение.
Подготовка гранул 6 для засыпки в огнепреградитель состоит в том, что пористый материал погружают в кипящий насыщенный раствор соли (по второму варианту просто в воду). Гранулы пропитываются раствором соли, или водой, поры заполняются жидкостью, которая после охлаждения и
кристаллизации соли оставляет заполненными соответствующим веществом поры материала. После этого гранулы слегка подсушиваются и засыпаются в корпус 1 огнепреградителя.
Как и в первом варианте при приближении огня и повышении температуры соль в гранулах пористого материала разлагается с повышением тепла и выделением инертного к огню газа. Вода испаряется также с поглощение тепла и выделением водяного пара. Результатом этих процессов является замедление скорости продвижения пламени через огнепреградитель.
Применение материалов, разлагающихся с поглощением теплоты и выделением не поддерживающих горение газов в качестве дополнительного или основного материалов для изготовления насыпки пламягасящего элемента огнепреградителя позволяет увеличить теплопоглощение последнего, увеличить время локализации пламени горючей газо-воздушной смеси.
Таким образом, предлагаемая полезная модель огнепреградителя позволяет повысить эффективность процесса огнеподавления по сравнению с существующими огнепреградителями того же типа и расширить ассортимент материалов, применяемых для пламягашения.
Пример осуществления конструкции.
При дегазации угольных пластов обычно отсасывают негорючую метановоздушную смесь, содержащую 40 и более процентов метана. Однако, по различным причинам, концентрация метана может измениться и снизиться до взрывоопасной. Для предотвращения распространения пламени в случае загорания образовавшейся смеси необходимо ставить огнепреградители на входе газа в дегазационную установку и его выходе из скважины.