RU2042365C1

RU2042365C1 - Method for production of inert foam

Info

Publication number: RU2042365C1
Authority: RU
Inventors: А.Е. Чуприков; О.Н. Беляев; С.В. Ермак
Original assignee: Российский научно-исследовательский институт горноспасательного дела
Priority date: 1992-04-01
Filing date: 1992-04-01
Publication date: 1995-08-27

Abstract

FIELD: fire-fighting equipment. SUBSTANCE: method involves producing aerosol of foam-generating solution in the inlet portion of heat exchanger chamber 16 by dispersing it in a hot stream of gas with subsequent movement of aerosol into the liquefied inert gas admitting zone (mixing chamber 17) located in diffuser portion 2 of the device casing. The source of heat carrier is constituted by explosive cartridges 6 and 7 of inhibiting action. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано для тушения пожаров в горных выработках, выработанных пространствах шахт, а также на судах, в зданиях и сооружениях. The invention relates to fire fighting equipment and can be used to extinguish fires in mines, mined spaces of mines, as well as on ships, in buildings and structures.

Известен способ получения инертной пены, включающий перемешивание воды, пенообразователя, жидкого азота, генерирование пены и ее транспортирование к месту тушения пожара по трубопроводу, при этом перемешивание воды и жидкого азота производят на начальном участке трубопровода (авт. св. СССР N 1317156, кл. Е 21 F 5/00, 1985). A known method of producing an inert foam, including mixing water, a foaming agent, liquid nitrogen, generating foam and transporting it to the fire extinguishing site via a pipeline, while mixing water and liquid nitrogen is carried out at the initial section of the pipeline (ed. St. USSR N 1317156, class. E 21 F 5/00, 1985).

Недостаток способа низкая производительность процесса получения пены вследствие обмерзания системы аэратора при постоянной подаче жидкого азота. The disadvantage of this method is the low productivity of the foam production process due to freezing of the aerator system with a constant supply of liquid nitrogen.

Известен способ газификации сжиженного инертного газа при тушении пожара в горных выработках, включающий ввод сжиженного газа в поток теплоносителя, создаваемый скоростным потоком турбореактивного двигателя (авт. св. СССР N 1602550, кл. А 62 С 5/00, 1988). There is a method of gasification of liquefied inert gas during a fire extinguishing in mining, including the introduction of liquefied gas into the coolant stream created by the high-speed flow of a turbojet engine (ed. St. USSR N 1602550, class A 62 C 5/00, 1988).

Недостаток способа заключается в том, что применение высокопроизводительного турбореактивного двигателя АИ-9 со скоростным (со сверхзвуковой скоростью) потоком раскаленных высокотемпературных газов (800-900^оС) требует значительного расхода остродефицитного авиационного топлива, направленного на газификацию малого количества жидкого азота (ЦТК-1,0/0,25 760 кг азота), что ограничивает область применения предлагаемого способа тушения (газификации) вследствие непроизводительных затрат. Кроме того, использование трудносгораемых вентиляционных труб 9 в практике шахт сегодняшнего дня реализацию способа делают маловероятной, тем более в условиях наличия вентилятора.The disadvantage of this method is that the use of a high-performance AI-9 turbojet engine with a high-speed (with supersonic speed) flow of hot high-temperature gases (800-900 ^о С) requires a significant consumption of severely deficient aviation fuel aimed at gasification of a small amount of liquid nitrogen (TsTK-1 , 0 / 0.25 760 kg of nitrogen), which limits the scope of the proposed method of quenching (gasification) due to unproductive costs. In addition, the use of hardly combustible ventilation pipes 9 in the practice of mines today makes the implementation of the method unlikely, especially in the presence of a fan.

Известно устройство для тушения пожаров инертной пеной, содержащее трубчатый корпус с патрубками для подачи жидкого азота и теплоносителя, трубопровод раствора пенообразователя, пенопровод, распылители, теплообменную камеру и датчик температуры пены (авт. свид. СССР N 1160056, кл. Е 21 F 5/00, A 62 C 1/22, 1984). A device for extinguishing fires with an inert foam is known, comprising a tubular body with nozzles for supplying liquid nitrogen and a heat carrier, a foaming solution pipeline, a foam pipe, sprayers, a heat exchange chamber and a foam temperature sensor (ed. Certificate of the USSR N 1160056, class E 21 F 5 / 00, A 62 C 1/22, 1984).

Недостаток устройства требование дополнительного источника выработки теплоносителя, что предопределяет повышение энергоемкости техпроцесса. The disadvantage of the device is the requirement for an additional source of heat carrier generation, which determines the increase in the energy intensity of the process.

Цель изобретения энергоресурсосберегающая технология получения высокодисперсной огнетушащей пенной аэрозоли высокоингибирующего действия на основе применения нетрадиционного вида энергии, заключающаяся в повышении эффективности тушения пожаров за счет улучшения структуры пенного потока, предотвращении обмерзания системы и повышения ингибирующего действия на очаг пожара. The purpose of the invention is energy-saving technology for producing highly dispersed fire extinguishing foam aerosols with a highly inhibitory effect based on the use of an unconventional type of energy, which consists in increasing the efficiency of extinguishing fires by improving the structure of the foam flow, preventing freezing of the system and increasing the inhibitory effect on the fire source.

Цель достигается тем, что при техническом процессе, включающем ввод сжиженного инертного газа в газовый поток теплоносителя, получение высокодисперсного аэрозоля раствора пенообразователя производят в начальном участке теплообменной камеры трубчатого корпуса путем его диспергирования в горячем потоке с последующим перемещением аэрозоля в зону ввода сжиженного инертного газа, размещенную на выходе в диффузионную часть корпуса устройства (камеру смешения), при этом в качестве генераторов теплоносителя применяют автономные пиропатроны ингибирующего действия. The goal is achieved in that in a technical process involving the introduction of a liquefied inert gas into the heat carrier gas stream, a highly dispersed aerosol of the foaming agent is produced in the initial section of the heat exchange chamber of the tubular body by dispersing it in a hot stream with subsequent movement of the aerosol into the liquefied inert gas injection zone, placed at the exit to the diffusion part of the device body (mixing chamber), in this case autonomous pyroscopes are used as heat carrier generators inhibitory effects.

Предлагаемая совокупность отличительных признаков за счет двойного перераспределения структуры аэрозоля (теплообменная камера (диспергирования), камера смешения), с применением списанных при конверсии с арсенала вооружения (утилизация бросового теплоносителя) пиротехнических патронов (генераторов) позволяет:
повысить качественный состав структуры пенного потока, а следовательно, дальность транспортирования и стойкость пены (пенной завесы);
повысить огнетушащую способность инертной пены за счет ингибирующего состава пиропатронов (генераторов) и возможность создания пенной пробки направленного действия (в горной выработке);
снизить энергоемкость материальные и трудовые затраты технологического процесса;
снизить температуру огнетушащей пенной аэрозоли.The proposed set of distinctive features due to the double redistribution of the aerosol structure (heat exchange chamber (dispersion), mixing chamber), using pyrotechnic cartridges (generators) written off during conversion from the arsenal of weapons (disposal of waste heat carrier) allows:
to increase the qualitative composition of the structure of the foam flow, and therefore, the transportation range and durability of the foam (foam curtain);
to increase the extinguishing ability of inert foam due to the inhibitory composition of the pyro cartridge (generators) and the possibility of creating a foam plug of directional action (in a mine);
reduce energy intensity of material and labor costs of the process;
reduce the temperature of the extinguishing foam aerosol.

На чертеже приведена схема устройства для осуществления способа. The drawing shows a diagram of a device for implementing the method.

Устройство включает трубчатый корпус 1 с диффузором 2 и патрубками 3, 4 и 5 соответственно для подсоединения пиропатронов 6 и 7 и источника подачи сжиженного инертного газа (не показан). Для контроля и режима подачи ингибирующего состава патрубки 3 и 4 снабжены манометрами 8, кранами 9 и 10 регулирования и перекрытия каналов и обратными клапанами 11 и 12. Для монтажа устройства в магистральный трубопровод 13 на корпусе 1 устройства установлены быстросъемные соединения 14 типа БРС, а его диффузорная часть 2 снабжена фланцем 15 для подсоединения на пенопровод или проемную трубу изоляционного сооружения (перемычки, корпуса, обсадной трубы скважины, парашюта с полюсным отверстием и др.). Функционально внутренняя корпусная часть разделяются на 2 камеры: теплообменную 16 и смешения и теплообмена II ступени 17. The device includes a tubular body 1 with a diffuser 2 and nozzles 3, 4 and 5, respectively, for connecting the squib 6 and 7 and a source of supply of liquefied inert gas (not shown). To control and supply the inhibitory composition, the nozzles 3 and 4 are equipped with manometers 8, valves 9 and 10 for regulating and blocking the channels and check valves 11 and 12. For mounting the device in the main pipeline 13, quick-detachable connections of the BRS type 14 are installed on the device’s body 1, and its the diffuser part 2 is provided with a flange 15 for connection to the foam pipe or the opening pipe of an insulating structure (jumpers, bodies, casing of the well, parachute with a pole hole, etc.). Functionally, the inner case is divided into 2 chambers: heat exchange 16 and mixing and heat transfer II stage 17.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

При пожаре, например, в забое тупиковой горной выработки, на ближних безопасных подступах устанавливают парусную (парашютную) перемычку, на отверстие которой устанавливают предлагаемое устройство для реализации способа, подсоединяют трубопровод 13 подачи раствора пенообразователя, на патрубки 3 и 4 устанавливают пиропатроны 6 и 7, а к патрубку 5 источник подачи жидкого азота (например, комплекс азотный энергетический КАЭ-1 конструкции РосНИИГД). In case of fire, for example, in the bottom of a dead-end mine, a sailing (parachute) bridge is installed on nearby safe approaches, the proposed device for implementing the method is installed on its opening, a foaming agent supply pipe 13 is connected, pyrocartridges 6 and 7 are installed on nozzles 3 and 4, and to the pipe 5 is a source of liquid nitrogen supply (for example, the nitrogen energy complex KAE-1 of the design of RosNIIGD).

Для получения инертной пены с высоким ингибирующим действием обеспечивают подачу на устройство раствора пенообразователя (или пульпы) и жидкого азота. Для исключения обмерзания системы и получения более стойкого пенного аэрозоля с повышенным ингибирующим действием в работу включают один из пиропатронов 6 и 7. В этом случае в теплообменной (диспергирования) камере 16 происходит разогрев раствора пенообразователя (пульпы) с его аэрацией потоком горячих газов ингибирующего состава с частичным образованием парогазовой смеси. При дальнейшем попадании полученного аэрозоля в камеру 17 смешения и вторичного теплообмена происходит качественно новый вид дробления смеси за счет его вскипания, носящего взрывной характер при испарении жидкого азота. При этом термодинамический процесс происходит по всему сечению на срезе основания диффузора 2 с расширением в объеме и заполнением на выходе всего сечения выходного канала диффузора мелкоячейковой инертной пеной с повышенным ингибирующим действием. При транспортировании пенного потока за перемычку обечайка диффузора 2 выполняет роль опорой стенки. Контроль за работой пиропатрона проводят по времени и давлению на манометре 8. При полном срабатывании пиропатрона 6 обратный клапан 11 на патрубке 3 автоматически закрывается, перекрывают кран 9 и производят смену пиропатрона, а в это время в работу включают пиропатрон 7. To obtain an inert foam with a high inhibitory effect, a solution of a foaming agent (or pulp) and liquid nitrogen are supplied to the device. To exclude freezing of the system and obtaining a more stable foam aerosol with an increased inhibitory effect, one of the squibs 6 and 7 is included in the work. In this case, the foaming agent (pulp) is heated in the heat transfer (dispersion) chamber 16 with its aeration by the flow of hot gases of the inhibiting composition with partial formation of a gas-vapor mixture. With the further ingress of the obtained aerosol into the mixing chamber 17 and secondary heat transfer, a qualitatively new type of crushing of the mixture occurs due to its boiling, which is explosive in the process of evaporation of liquid nitrogen. In this case, the thermodynamic process takes place over the entire cross section at the slice of the base of the diffuser 2 with expansion in volume and filling at the outlet of the entire cross section of the diffuser output channel with a fine inert foam with an increased inhibitory effect. When transporting the foam stream over the jumper, the shell of the diffuser 2 acts as a support for the wall. The operation of the igniter is carried out according to time and pressure on the manometer 8. When the igniter 6 is fully actuated, the check valve 11 on the nozzle 3 is automatically closed, the valve 9 is turned off and the igniter is changed, and at this time the igniter 7 is turned on.

П р и м е р. Экспериментальные исследования получения устойчивого высокодисперсного пенного аэрозоля высокого ингибирующего действия для создания пенной завесы кратностью пены до 100 проводились с использованием пиротехнических огнетушащих генераторов низкотемпературного газа (200-800^оС) типа "Ватник", ГИСД, составы ГГУ-37 и ГГ-40, созданные Институтом прикладной химии (НИИПХ). Сравнительный анализ с фреоновой пеной на основе хладона 114В2 при тушении фронта пламени показал 4-5-кратное ее преимущество. При этом снижаются материальные и трудовые затраты, так как по сравнению с фреоновым ингибитором расход огнетушащего пиротехнического состава требуется в 3-7 раз меньше, стоимость 1 кг состава в 5-7 раз меньше (данные НИИПХ).PRI me R. Experimental studies of the preparation of a stable highly dispersed foam aerosol of high inhibitory action to create a foam curtain with a foam multiplicity of up to 100 were carried out using pyrotechnic fire-extinguishing low-temperature gas generators (200-800 ^о С) of the Vatnik type, GISD, compositions ГГУ-37 and ГГ-40, created Institute of Applied Chemistry (NIIPH). A comparative analysis with Freon foam based on Freon 114B2 for extinguishing the flame front showed a 4-5-fold advantage. At the same time, material and labor costs are reduced, since, compared with a freon inhibitor, the consumption of fire extinguishing pyrotechnic composition is required 3-7 times less, the cost of 1 kg of composition is 5-7 times less (data from NIIHP).

Применение в качестве теплоносителя при газификации азота и получения высокодисперсной огнетушащей пенной аэрозоли на основе применения нетрадиционного вида энергии повышает эффективность производства работ при ликвидации пожаров в шахтах. The use of nitrogen as a coolant for gasification and the production of a highly dispersed fire-extinguishing foam aerosol based on the use of an unconventional type of energy increases the efficiency of work during the elimination of fires in mines.

Claims

1. A METHOD FOR PRODUCING INERT FOAM, comprising introducing a liquefied inert gas into a heat carrier gas stream, characterized in that, in order to increase fire extinguishing efficiency by improving the structure of the foam stream, preventing freezing of the system and increasing the inhibitory effect on the fire source, an aerosol of a foaming agent is obtained at the initial section of the heat-exchange chamber of the tubular body by dispersing it in a hot stream with the subsequent movement of a highly dispersed aerosol into the sprayed inlet zone zhizhennogo inert gas for mixing them, disposed at the output of the housing in its diffuser part.

2. The method according to claim 1, characterized in that the gas flow of the coolant is created by means of inhibitory action replaceable pyro-cartridges built into the system, and nitrogen as a liquefied inert gas.