Способ тушения пожара в объеме с емкостями со сжиженным горючим газом и система тушения пожара для реализации этого способа
Владельцы патента RU 2256472:
Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" (RU)
Изобретение относится к технике пожаротушения в объемах (помещениях, отсеках и т.п.), где хранятся емкости со сжиженным горючим газом, и может быть использовано в энергетике и на транспорте, например на подводных аппаратах. Способ тушения пожара в объеме с емкостями со сжиженным горючим газом, включающий заполнение при пожаре объема охлажденным инертным газом, отличающийся тем, что инертный газ перед подачей в объем, где происходит пожар, охлаждают сжиженным горючим газом, одновременно газифицируя последний и выбрасывая его в окружающую среду. Способ тушения пожара реализуется в системе тушения пожара в объеме с емкостями со сжиженным горючим газом, содержащей источник инертного газа, расположенный вне объема и соединенный с этим объемом магистралью подачи инертного газа с запорной арматурой, в которую введен газожидкостный теплообменник, расположенный вне объема, выход по жидкости которого соединен с магистралью сброса в окружающую среду, а вход по жидкости соединен с магистралью выдачи сжиженного газа, вход по газу этого теплообменника подстыкован к магистрали подачи инертного газа, а его выход по газу сообщен с объемом. Такое решение позволяет рационально использовать “холод”, запасенный в сжиженном горючем газе, и за счет “глубокого” охлаждения инертного газа, подавляющего пожар, существенно сократить его требуемое количество. 2 н.п.ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к технике пожаротушения в объемах (помещениях, отсеках и т.п.), где хранятся емкости со сжиженным горючим газом, и может быть использовано в энергетике и на транспорте, например на подводных аппаратах.
Тушение пожаров в таких хранилищах основано на создании там среды, не поддерживающей горения, и является одним из наиболее эффективных способов пожарной защиты этих хранилищ. Наряду с возможностью быстрого подавления пламени такой способ обеспечивает предупреждение взрыва при накоплении в хранилище горючих газов и паров. Для объемного пожаротушения используют вещества, которые могут распространяться в атмосфере защищаемого хранилища и создавать в каждом его элементе огнетушащую концентрацию. В качестве таковых применяют инертные газы - разбавители (СO2, Аr, N2 и др.).
Тушение объемного пожара инертными разбавителями обусловлено снижением числа соударений молекул реагирующих газов, которые изолируются друг от друга молекулами инертного газа. Так, например, известен способ тушения пожара в хранилище со сжиженным горючим газом, включающий заполнение инертным газом (например, азотом) всего
объема хранилища до концентрации, исключающей горение горючего газа [1].
Известно устройство для реализации этого способа, содержащее баллоны с инертным газом и магистралью, подстыкованной к объему хранилища, на которой установлена запорная арматура [1]. При обнаружении пожара запорная арматура включает подачу в хранилище инертного газа из баллонов, создавая там концентрацию горючего газа ниже предела его воспламенения.
Недостатком такого технического решения (как способа, так и устройства) является его невысокая эффективность, особенно когда горючий газ (например, водород) имеет широкие пределы воспламеняемости. В этом случае требуются большие количества инертного газа-разбавителя, а “накачка” им объема (отсека), где происходит пожар, требует определенного времени. Помимо этого, при “накачке” инертным газом герметичного отсека (например, в подводном аппарате) может быть превышен допустимый уровень давления в отсеке.
Возможности пожаротушения инертным газом значительно расширяются при использовании сжиженных инертных газов. Так, например, в техническом решении, принятом за прототип [2], тушение осуществляется охлажденным азотом, газифицированным из жидкого. Глубокое охлаждение газа-разбавителя существенно повышает эффективность метода подавления пожара инертным газом. Последнее
связано с тем, что на скорость химической реакции гораздо сильнее влияет температура реагирующих газов, чем их концентрация.
Устройство, используемое в прототипе [2], работает следующим образом. При обнаружении пожара открывается запорная арматура на пожарной магистрали, соединенной с криогенной емкостью, заполненной жидким азотом. Жидкий азот по этой магистрали поступает в газожидкостный теплообменник, где газифицируется за счет тепла окружающего воздуха. Полученный таким образом охлажденный азот направляют на подавление пламени.
Использование в системах пожаротушения жидкого азота, однако, также имеет недостатки. Недостатками прототипа (как способа, так и устройства, его реализующего) являются:
- ограниченность времени хранения криогенного тушащего средства (жидкого азота) и необходимость регулярного пополнения его запасов;
- проблематичность использования жидких инертных газов на транспортных средствах, лишенных возможности сброса испаряющегося газа за борт (например, в подводной лодке, когда действует условие скрытности плавания), кроме того, сжиженный горючий газ потребляется в двигательной либо энергетической установке лодки, в то время как испаряющийся инертный газ не находит своего применения на борту лодки и его необходимо как-то утилизировать;
- повышенная взрывоопасность криогенных систем, в том числе и систем хранения жидких инертных газов. Криогенная система
пожаровзрывобезопасности (ПВБ) сама в этом случае становится взрывоопасной;
- сравнительная сложность конструкции криогенных систем и регламента их обслуживания;
- большие габариты теплообменника для газификации жидкого азота, что связано с необходимостью иметь высокий расход азота при низком (атмосферном) давлении нагревающего азот воздуха.
Задачей предлагаемого решения является:
- повышение взрывобезопасности процесса пожаротушения;
- неограниченное время хранения тушащего средства (азота);
- упрощенная конструкция устройства и простота обслуживания;
- тушение пожара за минимальное время и минимальным количеством тушащего средства.
Задача решается тем, что при способе тушения пожара в объеме емкостями со сжиженным горючим газом, включающем заполнение объема охлажденным инертным газом от внешнего источника, сжиженный горючий газ выбрасывают в окружающую среду, а инертный газ перед подачей в объем, где происходит пожар, охлаждают выбрасываемым сжиженным горючим газом, одновременно газифицируя последний.
В систему пожаротушения для реализации этого способа, включающую источник инертного газа, расположенный вне хранилища и соединенный с объемом магистралью подачи инертного газа с запорной арматурой, введена магистраль выброса сжиженного горючего газа из
емкостей в окружающую среду с запорной арматурой и газожидкостным теплообменником, расположенным вне объема, при этом вход по газу этого теплообменника подстыкован к магистрали подачи инертного газа, а его выход по газу сообщен с объемом.
Суть предлагаемого способа в том, что горящая газовая смесь одновременно с разбавлением подвергается глубокому охлаждению за счет низкой температуры инертного газа, которую тот приобретает уже в процессе перетекания из “теплого” источника в объем, где происходит пожар. За счет низкой температуры разбавителя горящие газы охлаждаются, скорость реакции горения замедляется и пожар прекращается.
Инертный газ при этом хранится при обычной температуре, а охлаждение его происходит уже в ходе тушения пожара. Горючий сжиженный газ для предотвращения взрыва из объема выбрасывают, предварительно газифицируя за счет тепла инертного газа, поступающего затем в объем. Газификация выбрасываемого из объема газа снижает взрывоопасность вне объема, препятствуя скоплению холодного горючего газа.
Осуществляется такой способ следующим образом. При возникновении в объеме со сжиженным газом пожара одновременно начинают дренаж жидкого газа из объема в окружающую среду и заполнение этого объема инертным газом (например, азотом). При этом в процессе перетекания газов они сравниваются по своей энтальпии. Жидкий горючий газ газифицируется и выбрасывается наружу, а инертный газ, наоборот, охлаждается, приобретая температуру, близкую к температуре кипения горючего газа, после чего этот газ направляют в объем на подавление пожара.
Схема системы пожаротушения, реализующей такой способ, дана на чертеже, где обозначено:
1 - объем;
2 - емкости со сжиженным горючим газом;
3 - магистраль выдачи сжиженного газа;
4 - запорная арматура магистрали выдачи сжиженного газа;
5 - источник инертного газа;
6 - магистраль подачи инертного газа;
7 - запорная арматура магистрали подачи инертного газа;
8 - газожидкостный теплообменник;
9 - магистраль сброса в окружающую среду.
Газожидкостный теплообменник (8) устанавливается вне объема (1), на магистрали выдачи сжиженного газа (3). Его вход по газу подключают к магистрали подачи инертного газа (6) от источника инертного газа (5). Выход этого теплообменника (8) соединяют магистралью с объемом (1).
Устройство реализует способ следующим образом. При пожаре в объеме (1) срабатывает запорная арматура (4) магистрали выдачи сжиженного газа (3), после чего жидкий горючий газ начинает выбрасываться из емкости со сжиженным горючим газом (2) по магистрали сброса в окружающую среду (9). Выброс его из объема (1) производится во избежание взрыва, который может разрушить не только все, что находится там, но, например, и весь подводный аппарат, имеющий в своем составе такой объем (отсек).
Истекающий из емкости жидкий газ проходит через газожидкостный теплообменник (8), где он охлаждает проходящий через этот же теплообменник инертный газ, газифицируется и выбрасывается в окружающую среду. После срабатывания запорной арматуры (7) на магистрали подачи инертного газа (6) инертный газ от источника (5), проходя через газожидкостный теплообменник (8), охлаждается практически до температуры кипения горючего газа и поступает в объем (1), где происходит пожар. Это позволяет повысить эффективность тушения пожара, сокращает время его тушения и расход инертного газа. Газификация выбрасываемого из хранилища жидкого газа облегчает процесс его дренажа, поскольку выброс криогенного компонента связан с повышенными требованиями к арматуре, ее обледенением и т.д.). Кроме того, газификация горючего газа, выбрасываемого наружу, снижает взрывоопасность обстановки вне объема, так как препятствует скоплению возле хранилища холодных (и тяжелых) паров горючего газа.
Упомянутые факторы и являются положительным эффектом, который достигается предлагаемым техническим решением. Такое решение позволяет рационально использовать “холод”, запасенный в сжиженном горючем газе, и за счет “глубокого” охлаждения инертного газа, подавляющего пожар, существенно сократить его требуемое количество и время тушения пожара.
Таким образом, существенно повышается эффективность пожаротушения без использования криогенных систем хранения тушащего газа.
Источники информации
1. Справочник “Пожарная безопасность. Взрывоопасность”. М.: Химия 1987 г., с.134-135, 201-203.
2. Патент RU 2131755. МКИ6 А 62 С 27/00 - 1999 г.
1. Способ тушения пожара в объеме с емкостями со сжиженным горючим газом, включающий заполнение при пожаре объема охлажденным инертным газом, отличающийся тем, что инертный газ перед подачей в объем, где происходит пожар, охлаждают сжиженным горючим газом, одновременно газифицируя последний и выбрасывая его в окружающую среду.
2. Система тушения пожара в объеме с емкостями со сжиженным горючим газом, содержащая источник инертного газа, расположенный вне объема и соединенный с этим объемом магистралью подачи инертного газа с запорной арматурой, отличающаяся тем, что в нее введен газожидкостный теплообменник, расположенный вне объема, выход по жидкости которого соединен с магистралью сброса в окружающую среду, а вход по жидкости соединен с магистралью выдачи сжиженного газа, вход по газу этого теплообменника подстыкован к магистрали подачи инертного газа, а его выход по газу сообщен с объемом.
