Способ предотвращения или обнаружения и тушения торфяных пожаров и установка для реализации способа



Способ предотвращения или обнаружения и тушения торфяных пожаров и установка для реализации способа
Способ предотвращения или обнаружения и тушения торфяных пожаров и установка для реализации способа

 


Владельцы патента RU 2530397:

Общество с ограниченной ответственностью "Научный производственно-технологический центр Технические Системы" (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Краснодарский Компрессорный Завод" (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет" (RU)

Предлагаемая группа изобретений относится к области экологической и пожарной безопасности торфяников, а также к сбережению энергоресурсов. Достигается значительное замедление саморазогрева торфа, увеличение времени между последовательными профилактиками, повышение травмобезопасности. Способ включает определение области очага саморазогрева торфа путем измерения температуры в торфе по крайней мере в шести точках, приготовление инертного газа по технологии мембранной сепарации воздуха и его подачу под давлением в указанную область. Измерение температуры и подачу инертного газа в торф выполняют с помощью торфяных стволов-термозондов, каждый из которых выполнен в виде торфяного ствола, снабженного по крайней мере двумя датчиками температуры. Установка содержит:

- воздушный компрессор с силовым приводом,

- сепаратор воздуха, связанный с выходом воздушного компрессора и выполненный в виде батареи половолоконных мембран с возможностью разделения воздуха на инертный газ с высоким содержанием азота и на остальной газ с высоким содержанием кислорода,

- ресивер, вход которого соединен с выходом обедненного кислородом воздуха сепаратора воздуха,

- по крайней мере три торфяных ствола-термозонда, каждый из которых присоединен к ресиверу и выполнен в виде торфяного ствола, снабженного по крайней мере двумя датчиками температуры. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предлагаемая группа изобретений относится к области экологической и пожарной безопасности торфяников, а также к сбережению энергоресурсов.

По разным оценкам в мире от 250 до 500 млрд. т. торфа (в пересчете на 40% влажность), он покрывает около 3% площади суши. Так, в Германии торфяники занимают 4,8%, в Швеции 14%, в Финляндии 30,6%. В России, лидирующей по запасам торфа, доля занятых им земель достигает 31,8% в Томской области, 12,5% в Вологодской и т.д. Также большие запасы торфа имеются в Индонезии, Канаде, Ирландии, Великобритании, ряде штатов США и на Украине [1].

Сегодня торф используют в сельском хозяйстве и животноводстве, медицине, биохимии и энергетике. Развитие современных производственных технологий позволяет получать с помощью торфа плодородные грунты для выращивания пищевых растений, удобрения, стимуляторы роста растений, изоляционные материалы, графит активный уголь и т.п. Актуальность его промышленного освоения заключается в том, что торф является возобновляемым источником. Ежегодно в мире образуется почти 3,0 млрд. м3 торфа, что примерно в 120 раз больше, чем используется [2].

Разработке торфа предшествуют осушение и подготовка поверхности. Подготовка поверхности месторождения выполняется после сооружения осушительной сети и окончания предварительного осушения залежи. Именно в этом случае возрастает опасность самовозгорания торфа. При этом не обязателен приток тепла извне. В процессе участвуют микроорганизмы, продукты жизнедеятельности которых накапливаются в анаэробных условиях и приводят к постепенному прогреванию массы торфа до 60-65°C. При процессах деструкции и последующем повышении температуры торф превращается в полукокс, склонный к самовозгоранию при наличии и под действием кислорода воздуха. Самонагревание происходит со скоростью от 0,5 до 4,5°C/сутки и более и постепенно ускоряется. К возгоранию может быть склонен также и добытый торф в процессе его хранения [3].

Таким образом, актуальность разработки методов и средств предотвращения и тушения загораний торфяников очевидна, но до настоящего времени, как показали пожары торфяников в Подмосковье, не решена [из выступления академика Яблокова "Москва и Подмосковье в дыму от торфяных пожаров»: «Торфяной дым не безобиден для человека,… есть основания считать, что ежедневная «цена» торфяного задымления мегаполиса составит около 200 жизней»}.

Бесполезность тушения торфа водой доказана В. Сретенским [4], который потушил своим способом торфяники в Удмуртии, затем в 1991-м - в Балатовском лесу Перми и под Новосибирском, в 2001-м - в Пермском районе: «т.к. в торфе содержится до 25% битума, который воду задерживает, то тление будет продолжаться до полного выгорания, даже под слоем воды. Но есть одна особенность. Горит торф при 600°C, а всего в каких-то 20-30 сантиметрах от кромки пожара температура торфа не горящего - уже лишь 10-15°C, из-за его высокой теплоизолирующей способности. Поэтому простое механическое смешивание позволяет резко сбросить температуру в очаге до его полного угасания. Выполняется же это обычными бульдозерами - в течение каких-то часов и без привлечения кого-либо, кроме механизаторов».

Аналогичным образом В. Сретенский в 2005-м году потушил тысячетонные отвалы коры на Краснокамском ЦБК, однако, до настоящего времени, многочисленные патенты [№2087167, №2194553, №2277956 и т.д.] и заявки на изобретения [№2002132872, №2002103651, №2008144904 и т.д.] в области тушения торфяных пожаров «продолжают использовать воду» и создавать специальные средства для этого [5].

Общим недостатком «водяных методов и средств», помимо их неэффективности, является нарушение эксплуатации залежей торфа, т.е. его добычи и использования.

Дело в том, что торф имеет сложный химический состав, который определяется условиями генезиса, химическим составом растений-торфообразователей и степенью разложения: углерод 50-60%, водород 5-6,5%, кислород 30-40%, азот 1-3%, сера 0,1-1,5% (иногда 2,5) на горючую массу.

В компонентном составе органической массы содержание водорастворимых веществ 1-5%, битумов 2-10%), легкогидролизуемых соединений 20-40%, целлюлозы 4-10%, гуминовых кислот 15-50%, лизинга 5-20%.

Торф - сложная полидисперсная многокомпонентная система; его физические свойства зависят от свойств отдельных частей, соотношений между ними, степени разложения или дисперсности твердой части, оцениваемой удельной поверхностью или содержанием фракций размером менее 250 мкм. Для торфа характерны большое влагосодержание в естественном залегании (88-96%), пористость до 96-97% и высокий коэффициент сжимаемости при компрессионных испытаниях. Слаборазложившийся торф в сухом состоянии имеет малую плотность (до 0,3 г/см3), низкий коэффициент теплопроводности и высокую газопоглотителъную способность; торф высокой дисперсности (после механической переработки) образует при сушке плотные куски с большой механической прочностью и теплотворной способностью 2650-3120 ккал/кг (при 40% влажности). Слаборазложившийся торф - отличный фильтрующий материал. Торф поглощает и удерживает значительные количества влаги, аммиака, катионов (особенно тяжелых металлов). Коэффициент фильтрации торфа изменяется в пределах нескольких порядков.

Помимо способа В.Сретенского известны методы предотвращения распространения, локализации и тушения пожаров на торфяных месторождениях безводными способами, один из которых, например, заключается в создании барьера по контуру наиболее пожароопасных участков до возникновения очагов возгорания и во время пожаров. Барьер состоит из смеси измельченных карбонатсодержащей (с содержанием карбоната магния и/или карбоната кальция в сумме не менее 90%) и опал-кристобалитовой (с содержанием оксида кремния не менее 80%) пород, взятых в соотношении 2:1 с добавкой глинистых минералов 7% и кремнефтористого натрия 3%, до 100% к основной смеси. В качестве карбонатсодержащей породы могут быть использованы магнезит, доломит, известняк, а в качестве опал-кристобалитовой породы - трепел, опока, диатомит. При подходе пожара к траншее минеральный материал нагревается и разлагается с выделением углекислого газа, который, смешиваясь с воздухом, снижает содержание в нем кислорода. Оксиды магния и кальция в свою очередь начинают взаимодействовать с аморфным оксидом кремния и указанными добавками с образованием устойчивых к высоким температурам соединений, образуя пористый барьер, препятствующий распространению огня за пределы барьера [6].

Недостатком этого способа, как и других аналогичных [7], являются высокие единовременные и эксплуатационные затраты на его осуществление, а также отсутствие возможности осуществлять локацию и предотвращать загорания торфа на ранней стадии.

Известен способ локации подземных пожаров, сущность которого заключается в том, что дополнительный индикаторный газ запускают в выработанное пространство под контуром пожара, и в момент изменения величины перепада давления газа между выработанным пространством и дневной поверхностью определяют появление на поверхности запускаемого газа и изменение концентрации пожарных газов, измеряют интервалы времени между запуском и выходом газа на поверхность и между изменением перепада давления и изменением содержания пожарных газов на поверхности [8].

Недостатком данного способа, помимо больших единовременных и эксплуатационных затрат, является невозможность его использования на торфяниках, которые еще не эксплуатируются.

Известны также способы повышения эффективности тушения торфяных пожаров водой с применением электрических [9], акустических [10] и физико-химических [11] методов и средств. Однако указанная выше неэффективность использования воды при этом очевидно «свела на нет» использование данных изобретений.

Известны способы тушения лесов и торфяников различными агрегатными состояниями газов: «бомбами» с жидким азотом [12], «брикетами» с гранулами диоксида углерода [13] и инертным газом, представляющим собой воздух, «очищенный от кислорода» мембранным аппаратом [14].

Общим недостатком указанных методов и средств является их «поверхностная эффективность», в то время как загорание и развитие торфяных пожаров происходит в глубине, недосягаемой для них.

Наиболее близкими к заявляемым способу предотвращения или обнаружения и тушения торфяных пожаров и установке для реализации способа являются способ и устройство, раскрытые в статье «Метод и автоматизированный комплекс обнаружения, предотвращения и тушения торфяных пожаров», Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb), Выпуск №5 (33) - октябрь 2010 г. [21].

Известный способ [21] включает приготовление инертного газа и его подачу в торф. Перед подачей инертного газа в торф измеряют температуру в нем в нескольких точках, а подачу инертного газа производят под давлением и в зависимости от значений измеренной температуры в область обнаруженного таким образом очага саморазогрева торфа. При этом инертный газ получают по технологии термомагнитной сепарации воздуха и перед подачей охлаждают до температуры ниже 0°C. Измерение температуры и подачу инертного газа в торф выполняют с помощью торфяных стволов-термозондов, каждый из которых выполнен в виде торфяного ствола, снабженного двумя датчиками температуры.

При этом способ и устройство термомагнитной сепарации воздуха известны из заявки на изобретение №2006135993/15 от 10.12.2006, опубл. 20.04.2008 [16].

Позисторный термозонд известен из следующих источников:

- патент РФ №2060566, заявка 5041179/28 от 07.05.1992, опубл. 20.05.1996 [17];

- Белозеров В.В. Экспериментальные методы оценки качества, надежности и безопасности электроприборов - «Технологии техносферной безопасности» - эл. ж., 2009, №5. - 9 c. - http://ipb.mos.ru/ttb/ [18].

Известный автоматизированный комплекс обнаружения, предотвращения и тушения торфяных пожаров [21] содержит несколько торфяных стволов-термозондов, воздушный компрессор с силовым приводом, термомагнитный сепаратор воздуха, выполненный с обеспечением возможности получения обедненного кислородом сжатого охлажденного воздуха, и ресивер. Каждый из торфяных стволов-термозондов присоединен к ресиверу.

Как известно [19], атмосферный воздух имеет следующий состав:

азот (N2) - 78,08% (28,01 а.е.);

кислород (O2) - 20,95% (31,99 а.е.);

инертные газы (0,934%): аргон (Ar) - 0,93% (39,94 а.е.), неон (Ne) - 0,002% (20,18 а.е.), гелий (He) - 0,0005% (4,00 а.е.), криптон (Kr) - 0,0001% (83,81 а.е.), ксенон (Xe) - 0,00001% (131,29 а.е.);

вода (H2O) - 0,5% (18 а.е.);

оксиды углерода (CO, CO2) - 0,03% (28-44 а.е.);

предельные углеводороды (0,0003%): метан (CH4) - 0,0002% (16 а.е.), пропан (C2H6) - 0,00005% (30 а.е.) и др.;

водород (H2) - 0,00006% (2 а.е.);

остальные компоненты (NH3, SO2, NO, O3) - 0,0001%.

Недостатком известных способа и комплекса обнаружения, предотвращения и тушения торфяных пожаров [21] является наличие в инертном газе влаги, водорода, углекислого газа, которые поддерживают процесс саморазогрева торфа. В известных способе и комплексе [21] снижение влияния влаги на процесс саморазогрева торфа обеспечивается за счет значительного снижения температуры инертного газа перед его подачей в торф. При этом молекулы воды замораживаются и некоторое время не влияют на процессы саморазогрева торфа. По мере того, как температура торфа повышается и вода размораживается, саморазогрев усиливается. Тогда требуется повторная профилактика пожара торфа путем введения новой порции охлажденного инертного газа.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым способом предотвращения торфяных пожаров или обнаружения и тушения торфяных пожаров, является значительное замедление саморазогрева торфа после предотвращения или тушения пожара. Это приводит к значительному увеличению времени между последовательными профилактическими обследованиями по заявляемому способу одного и того же торфяного месторождения или склада.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой установкой, является снижение скорости саморазогрева торфа при предотвращении пожара и ускорение тушения при обнаружении и тушении.

Сущность способа предотвращения или обнаружения и тушения торфяных пожаров состоит в том, что способ включает определение области очага саморазогрева торфа путем измерения температуры в торфе по крайней мере в шести точках, приготовление инертного газа и его подачу под давлением в указанную область. Измерение температуры и подачу инертного газа в торф выполняют с помощью торфяных стволов-термозондов, каждый из которых выполнен в виде торфяного ствола, снабженного по крайней мере двумя датчиками температуры. Отличается тем, что в качестве инертного газа используют азот, приготовление которого выполняют по технологии мембранной сепарации воздуха.

Азот предпочтительно получают из воздуха вблизи месторасположения упомянутого торфа.

Измерение температуры целесообразно выполнять в разных точках упомянутого торфа, а определение положения очередных точек для установки торфяных стволов-термозондов и измерения ими температуры производить в зависимости от градиентов и абсолютных значений температуры в уже обследованных точках.

В каждом торфяном стволе-термозонде допустимо устанавливать по два датчика температуры, один в конце ствола, второй - в середине.

Сущность установки состоит в том, что установка предотвращения или обнаружения и тушения пожаров торфа содержит:

- воздушный компрессор с силовым приводом,

- сепаратор воздуха, связанный с выходом воздушного компрессора и выполненный с обеспечением возможности получения обедненного кислородом воздуха,

- ресивер, вход которого соединен с выходом обедненного кислородом воздуха сепаратора воздуха,

- по крайней мере три торфяных ствола-термозонда, каждый из которых присоединен к ресиверу и выполнен в виде торфяного ствола, снабженного по крайней мере двумя датчиками температуры.

Отличается тем, что сепаратор воздуха выполнен в виде батареи половолоконных мембран, выполненной с возможностью разделения воздуха на инертный газ с высоким содержанием азота и на остальной газ с высоким содержанием кислорода.

Каждый торфяной ствол-термозонд может быть присоединен к ресиверу стандартными коммуникациями пожаротушения через регулятор расхода и давления.

Каждый торфяной ствол-термозонд желательно снабжать радиомодемом, а установку дополнительно выполнять содержащей программируемый контроллер, выполненный с возможностью:

- опроса датчиков температуры всех торфяных стволов-термозондов по радиоканалу через радиомодемы;

- определения абсолютных значений и градиентов температур между датчиками температур торфяных стволов-термозондов;

- определения очага саморазогрева в зависимости от измеренных значений температур;

- сохранения измеренных и вычисленных данных в своей памяти;

- управления параметрами работы воздушного компрессора, сепаратора воздуха и регуляторов расхода и давления.

Установку допустимо выполнять стационарной, а силовой привод допустимо выполнять в виде электродвигателя.

Установку предпочтительно выполнять передвижной или самоходной. При этом силовой привод целесообразно выполнять в виде двигателя внутреннего сгорания, соединенного через редуктор с компрессором. При этом установка должна быть снабжена электрогенератором, механически соединенным с двигателем внутреннего сгорания.

Сепаратор может быть выполнен в виде батареи половолоконных мембран, выполненной с возможностью разделения воздуха на инертный газ с высоким содержанием азота и на остальной газ с высоким содержанием кислорода. При этом выход компрессора может быть соединен с указанной батареей, выход азота которой соединен с ресивером. Кроме того, возможная конфигурация, при которой компрессор выполнен в виде поршневого компрессора, выход промежуточной ступени которого соединен с вышеупомянутой батареей, выход азота которой соединен со ступенью компрессора, следующей за упомянутой промежуточной ступенью. При этом выход компрессора соединен с ресивером.

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 показана общая схема установки, на фиг.2 - схема выполнения и соединения сепаратора по примеру 5.

Способ предотвращения или обнаружения и тушения торфяных пожаров заключается в следующем.

На первом этапе измеряют температуру торфа по крайней мере тремя торфяными стволами-термозондами. При этом получают значения температур по крайней мере в шести точках. Если абсолютные значения измеренных температур и/или вычисленный градиент температуры между упомянутыми точками обнаруживают очаг саморазогрева, то в эту область торфа под давлением подают азот, полученный на месте с помощью мембранной технологии выделения азота из воздуха.

При этом измерение температуры и подачу инертного газа в торф выполняют с помощью втыкаемых в торф торфяных стволов-термозондов. Торфяной ствол-термозонд представляет собой торфяной ствол с размещенными на нем по крайней мере двумя датчиками температуры. Предпочтительно снабжать торфяные стволы-термозонды двумя датчиками температуры, один из которых размещать на конце, а другой - на середине ствола.

Затем измерения температуры и подачу инертного газа повторяют в других точках торфяного месторождения или торфяного склада. При этом определение очередных точек для обследования производят в зависимости от градиентов и абсолютных значений температуры в уже обследованных точках.

В заявляемом способе предотвращения или обнаружения и тушения торфяных пожаров заявляемый технический результат: «значительное замедление саморазогрева торфа после предотвращения или тушения пожара, что приводит к значительному увеличению времени между последовательными профилактическими обследованиями» достигается за счет того, что способ включает определение области очага саморазогрева торфа путем измерения температуры в торфе по крайней мере в шести точках, приготовление инертного газа по технологии мембранной сепарации воздуха и его подачу под давлением в указанную область. Измерение температуры и подачу инертного газа в торф выполняют с помощью торфяных стволов-термозондов, каждый из которых выполнен в виде торфяного ствола, снабженного по крайней мере двумя датчиками температуры.

Использование технологии термомагнитной сепарации воздуха для приготовления инертной газовой смеси приводит к тому, что в этой смеси остаются все компоненты воздуха, кроме кислорода. В ходе сравнительного эксперимента прототипа и заявленного способа выяснилось, что содержащаяся в инертной смеси влага поддерживает процесс саморазогрева торфа. Как следствие это приводит к тому, что обследование и профилактику месторождения по способу-прототипу следует проводить гораздо чаще, в несколько раз чаще. Использование же технологии мембранной сепарации воздуха позволяет наряду со значительным снижением содержания кислорода практически исключить содержание в инертной смеси паров воды (они являются наиболее проницаемыми через мембраны), а также водорода, аммиака и углекислого газа. Исключение паров воды из инертной смеси позволяет исключить этап охлаждения газа перед подачей в торф и приводит к многократному замедлению процесса саморазогрева по сравнению со способом-прототипом. Это в свою очередь приводит к значительному увеличению периода времени между двумя последовательными обследованиями торфяного месторождения или склада. Отсутствие этапа охлаждения также снижает травмоопасность заявляемого способа.

Установка предотвращения торфяных пожаров, а также обнаружения и тушения торфяных пожаров содержит (фиг.1):

- воздушный компрессор (1) с силовым приводом (2);

- сепаратор воздуха (3), выполненный с обеспечением возможности получения азота по мембранной технологии сепарации воздуха;

- ресивер (4);

- три торфяных ствола-термозонда (5), соединенные с ресивером (4) через регуляторы расхода и давления (не показаны);

- пульт оператора (не показан);

- программируемый контроллер (11).

Возможно выполнение установки с числом торфяных стволов-термозондов (5), большим трех.

Каждый торфяной ствол-термозонд (5) выполнен в виде известного водяного торфяного ствола, на конце и на середине которого закреплены датчики температуры (6). При этом часть ствола от середины до рукоятки отделена от второй его половины термоизолирующей шайбой (не показана), и датчики температуры (6) размещены на разных половинах ствола. Каждый торфяной ствол-термозонд (5) снабжен радиомодемом (7), размещенным в рукоятке зонда (5) и предназначенным для передачи в радиоэфир показаний датчиков температуры (6). Соединение торфяных стволов-термозондов (5) с регуляторами расхода и давления и ресивером (4) предпочтительно выполнено с помощью стандартных коммуникаций пожаротушения, например с помощью стандартных пожарных рукавов.

Контроллер (11) выполнен с возможностью:

- опроса датчиков температуры (6) по радиоканалу через радиомодемы (7);

- определения абсолютных значений и градиентов температур между датчиками температур (6) торфяных стволов-термозондов (5);

- определения очага саморазогрева (пожара) в зависимости от измеренных значений температур;

- сохранения измеренных и вычисленных данных о географическом и тепловом «образе» торфяника или торфяного склада в памяти, например, на жестком диске;

- управления параметрами работы воздушного компрессора (1), сепаратора воздуха (3) и регуляторов расхода и давления.

Установка выполнена стационарной, переносной, передвижной или самоходной.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

С целью обеспечения постоянного контроля за пожарным состоянием торфа на складе установка выполнена стационарной, а силовой привод (2) выполнен в виде электродвигателя.

Пример 2.

С целью обеспечения возможности оперативного реагирования установка выполнена передвижной или самоходной, а силовой привод (2) выполнен в виде двигателя внутреннего сгорания. Компрессор (1) механически соединен с силовым приводом (2) через редуктор. Установка дополнительно снабжена электрогенератором, ротор которого также приводится в движение от двигателя внутреннего сгорания.

Пример 3.

Сепаратор (3) выполнен в виде батареи половолоконных мембран. Упомянутая батарея предназначена для разделения воздуха на инертный газ с высоким содержанием азота (азот) и пермеат - остальной газ с высоким содержанием кислорода. Выход пермеата соединен с атмосферой.

Пример 4.

Аналогичен примеру 3. При этом выход компрессора (1) соединен с батареей половолоконных мембран (8), выход азота которой соединен с ресивером (4).

Пример 5.

Аналогичен примеру 3. При этом (фиг.2) компрессор (1) выполнен в виде поршневого компрессора, выход промежуточной ступени которого соединен с батареей половолоконных мембран (3), выход азота которой соединен со следующей ступенью компрессора (1). Выход компрессора (1) соединен с ресивером (4).

Реализация заявляемой установки не ограничивается приведенными выше примерами.

Установка работает следующим образом.

Установку размещают вблизи торфяника или торфяного склада (10), включают контроллер (11) и вводят в него координаты места размещения установки (град. и мин. широты и долготы), чем обеспечивают точную географическую привязку месторождения торфа или склада, на котором проводится профилактика предпожарной ситуации или тушение пожара. После этого втыкают в начало торфяника или торфяного склада (10) первый торфяной ствол-термозонд (5) и включают его радиомодем (7).

Контроллер (11) опрашивает датчики температуры (6) первого торфяного ствола-термозонда (5), определяя абсолютные значения температур торфа в двух точках и вычисляя градиент между ними. Если полученные данные не превышают допустимых значений, то контроллер (11) вычисляет место установки второго (следующего) торфяного ствола-термозонда (5) и выдает на пульт оператора азимут A (град.мин) и расстояние R (м) до следующей точки измерений. В указанную позицию втыкают второй (следующий) торфяной ствол-термозонд (5) и включают его радиомодем (7).

Указанный процесс повторяют до тех пор, пока не будет прозондирован весь торфяник или склад, а его «образ» (географический и тепловой) будет зафиксирован в памяти контроллера (11).

При этом если по превышению измеренных абсолютных значений температуры и/или градиента температуры контроллер (11) обнаруживает «предпожарное» состояние или пожар, то он, управляя компрессором (1), сепаратором (3) и регуляторами расхода и давления, подает в соответствующий торфяной ствол-термозонд (5) азот под регулируемым давлением от 2 до 10 атм., осуществляя таким образом «выдавливание кислорода» из зоны действия торфяного ствола-термозонда (5). При этом интенсивность и время подачи азота регулируется контроллером (11) в зависимости от градиентов температур и абсолютных значений температур. Это позволяет на длительный срок подавить процессы саморазогрева торфа в зоне обработки торфяными стволами-термозондами (5), т.к. торф имеет низкий коэффициент теплопроводности.

Процесс «насыщения» азотом зоны действия торфяного ствола-термозонда (5) является периодическим, т.е. по истечении установленного времени ингибирования контроллер (11) прекращает подачу азота и в течение установленного времени контролирует производные температур, прогнозируя значения температур, которые установятся без дальнейшей подачи азота. Если прогнозируемое значение отличается от текущей температуры в пределах безопасной нормы, то контроллер (11) выдает на пульт оператора азимут A (град.мин) и расстояние R (м) до следующей точки измерений, куда необходимо переставить торфяной ствол-термозонд (5), или сообщение о выключении данного торфяного ствола-термозонда (5) и окончании процесса. В противном случае контроллер (11) пересчитывает интенсивность и время подачи азота и осуществляет дальнейшее ингибирование.

Обогащенный кислородом газ стравливается в атмосферу по команде контроллера (11).

Через выпускной электромагнитный клапан (не показан) ресивера (4) стравливается азот, если производительность его генерации оказывается выше изменяемого контроллером (11) расхода азота для предотвращения или тушения пожара.

В заявляемой установке заявляемый технический результат: «снижение скорости саморазогрева торфа при предотвращении пожара и ускорение тушения при обнаружении и тушении» достигается за счет того, что установка предотвращения или обнаружения и тушения пожаров торфа содержит:

- воздушный компрессор с силовым приводом,

- сепаратор воздуха, связанный с выходом воздушного компрессора и выполненный в виде батареи половолоконных мембран с возможностью разделения воздуха на инертный газ с высоким содержанием азота и на остальной газ с высоким содержанием кислорода,

- ресивер, вход которого соединен с выходом обедненного кислородом воздуха сепаратора воздуха,

- по крайней мере три торфяных ствола-термозонда, каждый из которых присоединен к ресиверу и выполнен в виде торфяного ствола, снабженного по крайней мере двумя датчиками температуры.

Использование термомагнитного сепаратора воздуха в прототипе приводит к тому, что в инертной смеси остаются все компоненты воздуха, кроме кислорода. В ходе сравнительного эксперимента прототипа и заявленной установки выяснилось, что содержащаяся в инертной смеси влага поддерживает процесс саморазогрева торфа. Как следствие это приводит к тому, что обследование и профилактику месторождения комплексом-прототипом следует проводить гораздо чаще, в несколько раз чаще. Использование же сепаратора воздуха в виде батареи половолоконных мембран позволяет наряду со значительным снижением содержания кислорода практически исключить содержание в инертной смеси паров воды (они являются наиболее проницаемыми через мембраны), а также водорода, аммиака и углекислого газа. Исключение паров воды из инертной смеси позволяет исключить этап охлаждения газа перед подачей в торф и приводит к многократному замедлению процесса саморазогрева по сравнению с устройством-прототипом. Это в свою очередь приводит к значительному увеличению периода времени между двумя последовательными обследованиями торфяного месторождения или склада. Отсутствие этапа охлаждения также снижает травмоопасность заявляемой установки.

Источники информации

1. С.Н. Тюремнов, Торфяные месторождения. М.: «Недра», 1976; A.F. Bowman, Soils and the Greenhouse Effect, 1990.

2. Интернет-ресурс http://www.atlantika-servis.ru/torf/t2.htm.

3. Горная энциклопедия. Самовозгорание торфа. Интернет-ресурс http://www.mining-enc.ru/s/samovozgoranie-torfa/.

4. А.с. СССР №1591999, 15.05.1990, заявитель - НИИ лесоводства и механизации лесного хозяйства г. Пермь.

5. Система тушения лесоторфяных пожаров с использованием мотопомпы "ГЕЙЗЕР" и специального торфяного ствола. Интернет-ресурс http://www.systempro.ru/tovar/system/motopompy/.

6. Патент РФ №2290238, заявка 2005114290/12 от 11.05.2005, опубл. 27.12.2006.

7. Патент РФ №2318561, заявка 2006107883/12 от 13.03.2006, опубл. 10.03.2008 СПОСОБ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ И ЛОКАЛИЗАЦИИ ПОЖАРОВ В ТОРФЯНИКАХ.

8. Заявка на изобретение №95109995/03 от 14.06.1995, опубл. 20.05.1997 - СПОСОБ ЛОКАЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ПОЖАРОВ.

9. А.с. №1362139, заявка 3984474/03 от 03.12.1985, опубл. 27.08.1995 - СПОСОБ ТУШЕНИЯ ОЧАГОВ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ В СКОПЛЕНИЯХ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ.

10. Заявка на изобретение №2002132872/12 от 02.12.2002, опубл. 20.08.2004 - СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ВОЗГОРАНИЯ ТОРФЯНИКОВ, А ТАКЖЕ ТУШЕНИЯ ИХ В СЛУЧАЕ ГОРЕНИЯ.

11. ТОФАСИЛ (Беларусь): тушение и локализация торфяных пожаров в местностях с дефицитом воды и/или трудностью ее доставки к очагу горения. Интернет-ресурс http://www.fhp.bsu.by/private/rus/razrabotki.files/ognetyshenie.htm.

12. Патент РФ №2147901, заявка 98118527/12 от 12.10.1998, опубл. 27.04.2000 - СПОСОБ ТУШЕНИЯ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ.

13. Патент РФ №2291730, заявка 2006104290/12 от 14.02.2006, опубл. 20.01.2007 - СПОСОБ ТУШЕНИЯ ОГНЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ.

14. Заявка на изобретение №93014902/12 от 16.03.1993, опубл. 27.11.1996 - УСТРОЙСТВО АЗОТНОГО ТУШЕНИЯ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПОЖАРА.

15. Патент РФ №2194553, заявка 2001102345/12 от 25.01.2001, опубл. 20.12.2002.

16. Заявка на изобретение №2006135993/15 от 10.12.2006, опубл. 20.04.2008 - СПОСОБ ТЕРМОМАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ ВОЗДУХА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

17. Патент РФ №2060566, заявка 5041179/28 от 07.05.1992, опубл. 20.05.1996 - СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ТИТАНА БАРИЯ, ЛЕГИРОВАННОГО НИОБИЕМ.

18. Белозеров В.В. Экспериментальные методы оценки качества, надежности и безопасности электроприборов - «Технологии техносферной безопасности» - эл. ж., 2009, №5. - 9 c. - http://ipb.mos.ru/ttb/.

19. Политехнический словарь /под. ред. акад. Артоболевского И.И./. М.: «Сов. энциклопедия», 1976, с.85.

20. Белозеров В.В, Лерер A.M., Новакович А.А., Босый С.И., Мотин В.Н. Электромагнитная сепарация кислорода: в сб. докл. VII Межд. симпозиума «Порядок, беспорядок и свойства оксидов» /ODPO-2004, Сочи, 13-16 сентября 2004 г., ISBN 5-8480-0450-1/, Ростов н/Д, РГПУ, 2004, с.30-33.

21. В.В. Белозеров, А.А. Нестеров, Ю.Г. Плахотников, Ю.В. Прус. «Метод и автоматизированный комплекс обнаружения, предотвращения и тушения торфяных пожаров», Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb), Выпуск №5 (33) - октябрь 2010 г.

1. Способ предотвращения или обнаружения и тушения торфяных пожаров, включающий определение области очага саморазогрева торфа путем измерения температуры в торфе по крайней мере в шести точках, приготовление инертного газа и его подачу под давлением в указанную область, причем измерение температуры и подачу инертного газа в торф выполняют с помощью торфяных стволов-термозондов, каждый из которых выполнен в виде торфяного ствола, снабженного по крайней мере двумя датчиками температуры, отличающийся тем, что в качестве инертного газа используют азот, приготовление которого выполняют по технологии мембранной сепарации воздуха.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что азот получают из воздуха вблизи месторасположения упомянутого торфа.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение температуры выполняют в разных точках упомянутого торфа, а определение положения очередных точек для установки торфяных стволов-термозондов и измерения ими температуры производят в зависимости от градиентов и абсолютных значений температуры в уже обследованных точках.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в каждом торфяном стволе-термозонде установлено два датчика температуры, один в конце ствола, второй - в середине.

5. Установка предотвращения или обнаружения и тушения пожаров торфа, содержащая:
- воздушный компрессор с силовым приводом,
- сепаратор воздуха, связанный с выходом воздушного компрессора и выполненный с обеспечением возможности получения обедненного кислородом воздуха,
- ресивер, вход которого соединен с выходом обедненного кислородом воздуха сепаратора воздуха,
- по крайней мере три торфяных ствола-термозонда, каждый из которых присоединен к ресиверу и выполнен в виде торфяного ствола, снабженного по крайней мере двумя датчиками температуры,
отличающаяся тем, что сепаратор воздуха выполнен в виде батареи половолоконных мембран, выполненной с возможностью разделения воздуха на инертный газ с высоким содержанием азота и на остальной газ с высоким содержанием кислорода.

6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что каждый торфяной ствол-термозонд присоединен к ресиверу стандартными коммуникациями пожаротушения.

7. Установка по п.5, отличающаяся тем, что каждый торфяной ствол-термозонд соединен с ресивером через регулятор расхода и давления.

8. Установка по п.5, отличающаяся тем, что каждый торфяной ствол-термозонд снабжен радиомодемом, а установка дополнительно содержит программируемый контроллер, выполненный с возможностью:
- опроса датчиков температуры всех торфяных стволов-термозондов по радиоканалу через радиомодемы;
- определения абсолютных значений и градиентов температур между датчиками температур торфяных стволов-термозондов;
- определения очага саморазогрева в зависимости от измеренных значений температур;
- сохранения измеренных и вычисленных данных в своей памяти;
- управления параметрами работы воздушного компрессора, сепаратора воздуха и регуляторов расхода и давления.

9. Установка по п.5, отличающаяся тем, что она выполнена стационарной, а силовой привод выполнен в виде электродвигателя.

10. Установка по п.5, отличающаяся тем, что она выполнена передвижной или самоходной, а силовой привод выполнен в виде двигателя внутреннего сгорания, соединенного через редуктор с компрессором, при этом установка дополнительно снабжена электрогенератором, механически соединенным с двигателем внутреннего сгорания.

11. Установка по любому из пп.5-7, отличающаяся тем, что компрессор выполнен в виде поршневого компрессора, выход которого соединен с батареей половолоконных мембран, выход азота которой соединен с ресивером.

12. Установка по любому из пп.5-7, отличающаяся тем, что компрессор выполнен в виде поршневого компрессора, выход промежуточной ступени которого соединен с батареей половолоконных мембран, выход азота которой соединен со ступенью компрессора, следующей за упомянутой промежуточной ступенью, при этом выход компрессора соединен с ресивером.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам пожаротушения и, в частности, к тушению пожаров на больших площадях, например лесных. Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности тушения пожаров лесов.

Способ защиты от пожара на торфяниках заключается в создании сплошной заградительной перемычки в грунте на глубину залежи торфа. Заградительная перемычка образуется путем устройства в залежи торфа вертикальных свай в гибкой тканой оболочке с заполнением оболочки приготовленным минеральным грунтом с содержанием природного глинистого минерала, имеющего свойство разбухать при гидратации, например бентонита.

Изобретение относится к способам тушения лесных низовых пожаров. Способ предотвращения распространения лесного пожара заключается в том, что на кромку пожара либо на напочвенные горючие материалы предварительно воздействуют воздушной ударной волной, образованной путем электрического взрыва проводников, установленных в системе электродов и закрепленных с ними надежным электрическим контактом, размещенными в полости параболического профиля разрядных камер с щелевидным продольным соплом, установленных на боковых бортах шасси рамного типа с тягово-сцепным устройством.

Изобретение относится к противопожарной технике. При этом установка пожаротушения спринклерная состоит из источника водоснабжения, сети магистральных и распределительных трубопроводов со спринклерными головками, она дополнительно содержит основной водопитатель с фильтром, опущенным в источник и соединенный с магистральным трубопроводом, и систему подпитки, установленную параллельно линии основного водопитателя и включающей в себя трубопровод подпитки вспомогательного водопитателя и вспомогательный (автоматический) водопитатель, а контрольно-сигнальная система включает в себя контрольно-сигнальный клапан и сигнальный прибор, например в виде звуковой сирены.

Рассматривается накладной шнуровой заряд, предназначенный для локализации низовых лесных и степных пожаров. Эффективность использования энергии взрыва взрывчатых веществ достигается за счет того, что в оплетке заряда по всей ее длине выполнен разрез, ширина которого выбирается в диапазоне: (0,3-0,5)r, где r - радиус заряда, что позволяет дополнительно формировать отраженную ударную волну.

Способ тушения лесных пожаров путем образования встречного искусственного фронта верхового пожара при помощи факела горючей жидкости, который направляют по шлангам через смеситель, расположенный под летательным аппаратом.

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно к устройствам, генерирующим газо-аэрозольные ингибиторы горения, при использовании для этого пиротехнический состав сгорающей шашки, выбрасываемые в защищаемый объем.

Изобретение относится к области борьбы с торфяными пожарами, в частности, для предотвращения распространения подземного горения торфа. .
Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к области пожаротушения, в частности к способам тушения пожаров на базах и арсеналах хранения взрывчатых материалов и боеприпасов, и позволяет повысить эффективность тушения пожара при одновременном уменьшении вероятности взрыва боеприпасов, их разлета и поражения их мест хранения путем накрытия участка хранения грунтом.

Изобретение относится к области техники и тактике тушения пожаров. Способ с использованием устройства включает следующие операции: определение координат очага возгорания и установление класса пожара, вычисление необходимого объема и типа гасящих веществ, анализ информации о метеорологических условиях в зоне пожара и наличии авиационных транспортных средств, выбор типа ракетного носителя и получение разрешения на его запуск, пуск ракетного носителя, отделение контейнера от ракетного носителя при достижении заданных координат, спуск контейнера на парашюте до необходимой высоты, разгрузка контейнера, содержащего мобильные устройства, транспортирующие гасящие вещества в зону пожара, на мини-парашютах, оснащенных приемниками инфракрасного излучения и движителями для перемещения гасящих веществ в зону с максимальным градиентом инфракрасного излучения, мониторинг текущей спутниковой информации о состоянии ситуации после применения гасящих веществ, использование повторных воздействий при необходимости. Техническим результатом является обеспечение оперативности доставки гасящих веществ к очагу пожара, безопасности персонала, участвующего в тушении пожара, и эффективного использования гасящих веществ. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к лесопользованию и, в частности, к охране леса от пожаров. Устройство для тушения лесных пожаров, включающее агрегат, начиненный огнегасящим составом, сбрасываемый с летательного аппарата, в качестве агрегата используют кассету с малогабаритными элементами, согласно изобретению малогабаритные элементы выполнены с возможностью за счет своей конструкции за полетное время конденсировать и накапливать в себе атмосферную воду при пронизывании восходящих потоков воздуха от пожара, проникают к продуктам горения, взрываются с образованием гасящего облака, состоящего из тела малогабаритного элемента, собранной атмосферной воды, сорбентов, и взрывной волны. Кроме того, малогабаритные элементы при отделении от кассеты выполнены с возможностью при падении вращаться, распределяться и покрывать большую площадь за счет своего корпуса, изготовленного в виде оперения. Кроме того, малогабаритные элементы выполнены с возможностью создания при падении соответственно центробежных и инерционных сил внутри элемента, которые используют для перемещения сконденсированной воды в отсек накопления воды. Обеспечивается повышение оперативности подавления пожаров, эффективности охраны леса от пожаров и качества лесопользования. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Способ относится к противопожарной технике, в частности к способам тушения лесных пожаров. Способ включает подачу в зону очага возгорания одновременно с негорючим газом горючего газа пропан или бутан в соотношении 1:0,2.

Предлагаемое мобильное устройство для забора воды с поверхности водоемов для тушения пожаров относится к средствам пожаротушения с подачей воды к очагу пожара из близлежащих водоемов. Мобильное устройство для забора воды с поверхности водоемов для тушения пожаров отличается тем, что выполнено в виде плавающего прямоугольного в плане понтона с двумя присоединяемыми к основному дополнительными треугольными в плане понтонами, на котором смонтирована пожарная мотопомпа для подачи воды к месту пожара, мобильное устройство содержит растяжки - стальной трос, предназначенный для фиксации понтона на берегу, при этом устройство содержит двухтрубную всасывающую консоль, составляющую единое целое с понтоном, которая предназначена для одновременного всасывания трубопроводом воды, а также одновременной заправки водой двух пожарных автомобилей, при этом двухтрубная всасывающая консоль изготовлена в виде фермы и содержит ограждение, одновременно являющееся пешеходным трапом для персонала, при этом двухтрубная всасывающая консоль содержит сцепное устройство, предназначенное для буксировки мобильного устройства к месту пожара автотранспортом, также мобильное устройство оснащено съемной колесной парой и двумя фильтрами грубым и мелким для механической очистки всасываемой воды. Обеспечивается повышение быстродействия системы пожаротушения. 5 ил.
Изобретение относится к способам пожаротушения крупных торфяных пожаров в условиях ограниченного применения тяжелой техники, оборудования и риска пребывания людей. Для этого в способе тушения торфяных пожаров, заключающемся в прокладке кротодренов, последние выполняют в виде тоннеля на нижнем уровне залегания торфяного пласта, в котором прокладывают шнуровое взрывчатое вещество, после чего производят подрыв последнего с образованием рва, на дне которого формируют противопожарный разрыв из минерального слоя земли. Обеспечивается повышение эффективности борьбы с торфяными пожарами и снижение материальных затрат при тушении крупных торфяных пожаров.

Предлагаемое изобретение относится к устройствам противопожарной обороны и может быть использовано как средство тушения низовых и верховых пожаров в лесном хозяйстве, в садах и лесных питомниках. Устройство для тушения лесных пожаров содержит шасси, емкость с огнегасящей жидкостью, насос и средство для подачи огнегасящей жидкости к месту пожара. Согласно изобретению оно дополнительно снабжено фронтально установленной на шасси рамой, выполненной в виде пластины, на которой на одном уровне и с равными промежутками жестко зафиксированы три горизонтальные оси, причем на крайних из них шарнирно закреплены по две телескопические штанги, на свободных концах которых с возможностью поворота в вертикальной плоскости и фиксации положения установлены пожарные стволы со сменными насадками, телескопические штанги оснащены фиксаторами выдвижных телескопических элементов, а противоположные телескопические штанги, размещенные на разных горизонтальных осях, связаны друг с другом посредством тяг, образуя два четырехзвенных механизма, кроме того, на центральной оси рамы установлены два вертикальных гидроцилиндра, штоки которых шарнирно соединены с тягами, причем тяги для первой и второй пары телескопических штанг выполнены разной длины. Использование предлагаемого устройства позволит вести более эффективную борьбу с огнем при низовых пожарах, препятствуя их перерастанию в верховые, а также позволит с меньшими затратами времени локализировать очаги горения и производить одновременное тушение пожаров, распространяющихся по обе стороны лесной дороги или просеки. 3 ил.

Изобретение относится к технике ликвидации аварий при разливах сжиженного природного газа или сжиженного углеводородного газа, предотвращения возгорания и взрыва (купирования) и может быть использовано в энергетике, химической промышленности, на транспорте для ликвидации аварийных разливов сжиженного природного газа или сжиженного углеводородного газа, далее совместно - сжиженного газа. Способ и система ликвидации аварийных разливов сжиженного природного газа или сжиженного углеводородного газа включают обработку поверхности сжиженного газа водовоздушной пеной средней кратности на основе синтетического углеводородного пенообразователя с получением и последующей утилизацией газонасыщенной пены. В результате образуется газонасыщенная пена в виде последовательно расположенных на поверхности сжиженного газа слоя пористого льда, слоя замороженной газонасыщенной пены и слоя жидкой газонасыщенной пены, что обеспечивает снижение концентрации газа над поверхностью газонасыщенной пены ниже нижнего концентрационного предела распространения пламени. 4 н. и 49 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к технике ликвидации аварий при разливах сжиженного природного газа или сжиженного углеводородного газа, предотвращения возгорания и взрыва (купирования) и может быть использовано в энергетике, химической промышленности, на транспорте для ликвидации аварийных разливов сжиженного природного газа и сжиженного углеводородного газа. Способ и система ликвидации аварийных разливов сжиженного природного газа или сжиженного углеводородного газа включает обработку поверхности сжиженного газа комбинированной водовоздушной пеной низкой и средней кратности на основе синтетического углеводородного пенообразователя с получением и последующей утилизацией газонасыщенной пены. В результате образуется газонасыщенная пена в виде последовательно расположенных на поверхности сжиженного газа слоя пористого льда, слоя замороженной газонасыщенной пены и слоя жидкой газонасыщенной пены, обеспечивающих снижение концентрации газа над поверхностью газонасыщенной пены ниже нижнего концентрационного предела распространения пламени. 4 н. и 49 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к технике ликвидации аварий и купирования (предотвращения возгорания, взрыва и снижения интенсивности горения) разливов сжиженного природного газа (СПГ) или сжиженного углеводородного газа (СУГ), далее совместно - сжиженного газа (СГ), водовоздушной пеной (ВВП) средней кратности. Способ и система купирования разливов сжиженного природного газа или сжиженного углеводородного газа, включающий обработку поверхности сжиженного газа водовоздушной пеной средней кратности на основе синтетического углеводородного пенообразователя с формированием на поверхности сжиженного газа пенного слоя, обеспечивающего снижение концентрации газа над поверхностью пенного слоя ниже нижнего концентрационного предела распространения пламени. В результате повышается эффективность купирования СУГ и СПГ, обеспечивается возможность безопасной и контролируемой ликвидации разливов СГ, предотвращается образование и воспламенение (взрыв) газовоздушной смеси газа и воздуха при разливах СГ. 4 н. и 36 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к технике ликвидации аварий и купирования (предотвращения возгорания, взрыва и снижения интенсивности горения) разливов сжиженного природного газа или сжиженного углеводородного газа комбинированной водовоздушной пеной низкой и средней кратности. Способ и система купирования разливов сжиженного природного газа или сжиженного углеводородного газа включает обработку поверхности сжиженного газа комбинированной водовоздушной пеной низкой и средней кратности на основе синтетического углеводородного пенообразователя с формированием на поверхности сжиженного газа пенного слоя, обеспечивающего снижение концентрации газа над поверхностью пенного слоя ниже нижнего концентрационного предела распространения пламени. В результате повышается эффективность купирования разливов СУГ и СПГ, обеспечивается возможность безопасной и контролируемой ликвидации разливов СГ, предотвращается образование и воспламенение (взрыва) газовоздушной смеси газа и воздуха при разливах СГ. 4 н. и 36 з.п. ф-лы, 14 ил.
Наверх