RU2121857C1

RU2121857C1 - Aerosol fire extinguishing composition

Info

Publication number: RU2121857C1
Application number: RU96120967A
Authority: RU
Original assignee: Раев Владимир Игнатьевич
Priority date: 1996-10-28
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 1998-11-20

Abstract

FIELD: FIRE PROTECTION. SUBSTANCE: composition designed for extinguishing fires in closed and partially closed spaces contains, wt %: potassium nitrate and/or perchlorate (oxidant), 63.5-66.5; hydrogenless combustible (carbon black), 9.0-11.0; binding (cementing) agent, 24.0-26.0; and burning catalyst, 0.5- 2.0. Combustible/oxidant proportion should be such as to assure oxygen- supply coefficient to be 0.95-1.0. Cementing agent may be glass, gypsum, chalk, or their mixture. EFFECT: increased fire-extinguishing capacity. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области разработки аэрозольных огнетушащих составов для объемного пожаротушения в замкнутых или полузамкнутых объемах, в частности для тушения пожаров в двигательных отсеках самолетов, автомобилей, электроустановках, складах, гаражах и в других объемах. The invention relates to the field of development of aerosol fire extinguishing compositions for volumetric fire extinguishing in closed or semi-closed volumes, in particular for extinguishing fires in the engine compartments of aircraft, automobiles, electrical installations, warehouses, garages and other volumes.

Генераторы пожаротушащих систем (ГОА) должны работать при атмосферном давлении. При этом величина пламени и температура его должны быть минимальными для обеспечения безопасности. Fire extinguishing system generators (GOA) must operate at atmospheric pressure. At the same time, the size of the flame and its temperature should be minimal to ensure safety.

С другой стороны, с этой целью продукты сгорания должны быть безвредны. Кроме того, ГОА различного назначения должны обеспечивать различный секундный расход аэрозоля за счет регулирования скорости горения огнетушащего состава. On the other hand, for this purpose, the products of combustion should be harmless. In addition, GOA for various purposes should provide a different second aerosol flow rate by controlling the burning rate of the extinguishing agent.

Известны аэрозольные огнетушащие составы (АОС), включающие окислитель и горючее - связующее, например, состав (ТУ 080-192-33-91), состоящий из следующих компонентов, мас.%:
Горючее связующее (дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ-30 марки А - 12
Идитол - 12
Окислитель калий азотнокислый - 51
Калий хлорнокислый - 25
Технологические добавки - Сверх 100
Состав представляет собой твердую смесь, полученную прессованием при температуре 100^oC и выше.Known aerosol extinguishing compositions (AOS), including an oxidizing agent and fuel - a binder, for example, the composition (TU 080-192-33-91), consisting of the following components, wt.%:
Combustible binder (divinylstyrene thermoplastic elastomer DST-30 grade A - 12
Iditol - 12
Oxidant potassium nitrate - 51
Potassium Perchlorate - 25
Technological Additives - Over 100
The composition is a solid mixture obtained by pressing at a temperature of 100 ^o C and above.

При горении указанного состава образуются высокодисперсные огнетушащие продукты, которые подавляют пожар. When this composition is burned, highly dispersed extinguishing products are formed that suppress the fire.

Однако указанный состав характеризуется невозможностью регулирования скорости горения из-за отсутствия катализатора горения. Недостатком этого состава является и то, что из-за низкого α - коэффициента обеспечения состава окислителем (кислородом) примерно равного 0,6, при горении его происходит неполное окисление продуктов горения. В результате, в продуктах сгорания содержится до 40% водорода и оксида углерода, при окислении (горении) которых до воды и диоксида углерода за счет кислорода воздуха образуется большое диффузионное пламя (от 0,5 до 1,0 м). Поэтому применение таких составов затруднено для тушения в небольших объемах, требует специальных приспособлений для защиты от пламени. However, this composition is characterized by the inability to control the burning rate due to the lack of a combustion catalyst. A disadvantage of this composition is that due to the low α - coefficient of providing the composition with an oxidizing agent (oxygen) of approximately 0.6, when it is burned, incomplete oxidation of the combustion products occurs. As a result, the combustion products contain up to 40% hydrogen and carbon monoxide, during oxidation (combustion) of which to water and carbon dioxide due to atmospheric oxygen a large diffusion flame is formed (from 0.5 to 1.0 m). Therefore, the use of such compounds is difficult to extinguish in small volumes, it requires special devices to protect against flame.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является аэрозольный состав (патент РФ N 2005516) с α = 0,9 - 1,0, выбранный нами за прототип, содержащий следующие компоненты, мас.%:
Углеводородное горючее - связующее - 13,5 - 20,0
Окислитель (хлорнокислый или азотнокислый калий или их смесь) - 70,0 - 82,0
Специальные добавки (в том числе катализатор горения - оксид меди) - 5,0 - 10,0.Closest to the claimed technical solution is the aerosol composition (RF patent N 2005516) with α = 0.9 - 1.0, which we selected for the prototype, containing the following components, wt.%:
Hydrocarbon fuel - binder - 13.5 - 20.0
Oxidizing agent (potassium perchlorate or nitrate or a mixture thereof) - 70.0 - 82.0
Special additives (including a combustion catalyst - copper oxide) - 5.0 - 10.0.

Состав обладает возможностью регулирования скорости горения за счет ввода катализатора, достаточно чистых продуктов сгорания. Но все же в продуктах сгорания имеется водород и оксид углерода (водорода 2-5%, оксида углерода 12-18%). И как следствие этого - наличие пламени. Кроме того, состав имеет очень высокую температуру горения 2500 - 2700 К, что затрудняет его применение в генераторах, выбор материалов для корпуса генераторов и т.д. The composition has the ability to control the burning rate due to the introduction of a catalyst, fairly clean combustion products. But nevertheless, in the products of combustion there is hydrogen and carbon monoxide (hydrogen 2-5%, carbon monoxide 12-18%). And as a consequence of this is the presence of flame. In addition, the composition has a very high combustion temperature of 2500 - 2700 K, which complicates its use in generators, the choice of materials for the generator housing, etc.

В основу изобретения положена задача разработать аэрозольный огнетушащий состав, при горении которого не образуется диффузионное пламя - за счет снижения содержания в продуктах сгорания оксида углерода и полного отсутствия водорода (продуктов неполного окисления), характеризуемый повышенной экологической безопасностью за счет обеспечения более полного окисления продуктов сгорания, безопасностью обращения и применения состава и изделий из него. Кроме того, в состав вводится катализатор скорости горения, что позволяет регулировать секундный расход аэрозоля, а значит повысить универсальность применения данного состава в различных изделиях (генераторах). The basis of the invention is the task of developing an aerosol extinguishing composition, the combustion of which does not produce a diffusion flame - by reducing the content of carbon monoxide in the combustion products and the complete absence of hydrogen (products of incomplete oxidation), characterized by increased environmental safety by providing more complete oxidation of the combustion products, safe handling and use of the composition and products from it. In addition, a burning rate catalyst is introduced into the composition, which allows you to adjust the second aerosol flow rate, which means to increase the versatility of the use of this composition in various products (generators).

Задача решена тем, что аэрозольный состав включает окислитель (хлорнокислый или азотнокислый калий или их смесь), безводородное горючее (сажа), взятые в соотношении c α = 0,95 - 1,0; катализатор скорости горения - оксид меди. Дополнительно в состав вводится связующее - цементатор (жидкое стекло, гипс, мел или их смесь) в качестве клеющего компонента, при следующих соотношениях исходных компонентов, мас.%:
Окислитель (азотнокислый или хлорнокислый калий или их смесь) - 63,5 - 66,5
Безводородное неорганическое горючее (сажа) - 9,0 - 11,0
Связующее - цементатор (жидкое стекло, гипс, мел или их смесь) - 24,0 - 26,0
Катализатор скорости горения (оксид меди) - 0,5 - 2,0
С целью обеспечения полного окисления (сгорания) продуктов выбрано соотношение горючее/окислитель, обеспечивающее α = 0,95 - 1,0. Причем горючее именно безводородное. Так как окислитель и горючее не содержат водород, устранен один из компонентов, участвующих в образовании пламени. Имеющаяся в гипсе или жидком стекле вода (остаточная влага) является уже продуктом полного окисления.The problem is solved in that the aerosol composition includes an oxidizing agent (potassium perchloride or nitrate or a mixture thereof), anhydrous fuel (carbon black), taken in the ratio c α = 0.95 - 1.0; The combustion rate catalyst is copper oxide. Additionally, a binder is introduced into the composition - a cementer (water glass, gypsum, chalk or a mixture thereof) as an adhesive component, with the following ratios of the starting components, wt.%:
Oxidizing agent (potassium nitrate or perchlorate or a mixture thereof) - 63.5 - 66.5
Anhydrous inorganic fuel (soot) - 9.0 - 11.0
Binder - cementer (water glass, gypsum, chalk or a mixture thereof) - 24.0 - 26.0
Burning rate catalyst (copper oxide) - 0.5 - 2.0
In order to ensure complete oxidation (combustion) of the products, a fuel / oxidizer ratio is selected, which provides α = 0.95 - 1.0. Moreover, the fuel is hydrogen-free. Since the oxidizing agent and fuel do not contain hydrogen, one of the components involved in the formation of the flame is eliminated. The water present in the gypsum or the liquid glass (residual moisture) is already a product of complete oxidation.

Высокое значение α состава обеспечивает практически полное окисление углерода (сажи) до диоксида углерода в процессе горения за счет собственного углерода состава. Таким образом, горение состава происходит в конденсированной фазе с полным отсутствием горения в газовой фазе (диффузионное пламя). The high value of the α composition ensures almost complete oxidation of carbon (soot) to carbon dioxide in the combustion process due to its own carbon composition. Thus, combustion of the composition occurs in the condensed phase with a complete absence of combustion in the gas phase (diffusion flame).

Количество связующего - цементатора определено из технологических и эксплуатационных факторов. Причем содержание связующего - цементатора выводится из условия обеспечения монолитности состава и сохранения целостности после просушки. The amount of binder - cement is determined from technological and operational factors. Moreover, the content of the binder - cement is derived from the condition of ensuring the solidity of the composition and maintaining integrity after drying.

Введение связующего - цементатора влияет на температуру горения состава. Это происходит вследствие отбора тепла из зоны реакции в конденсированной фазе на плавление, разложение компонентов связующего - цементатора. The introduction of a binder - cement affects the combustion temperature of the composition. This is due to the selection of heat from the reaction zone in the condensed phase for melting, decomposition of the components of the binder - cementer.

Количество катализатора окиси меди выбрано экспериментально таким образом, чтобы регулировать скорость горения в пределах 1-2 мм/с. Дальнейшее (более 2%) увеличение катализатора, практически не сказывается на увеличении скорости горения. Процесс изготовления элементов состава производится по технологии смесевого твердого топлива и заключается в следующем. The amount of copper oxide catalyst is chosen experimentally in such a way as to control the burning rate in the range of 1-2 mm / s. A further (more than 2%) increase in the catalyst has practically no effect on the increase in the burning rate. The manufacturing process of the elements of the composition is carried out according to the technology of mixed solid fuel and consists in the following.

1. Приготовление массы окислитель - связующее:
1.1 Окислитель заливается водой из расчета 100 г окислителя - 20 г воды. Смесь перемешивается.1. Preparation of the mass of the oxidizing agent - binder:
1.1 The oxidizing agent is filled with water at the rate of 100 g of oxidizing agent - 20 g of water. The mixture is mixed.

1.2. В смесь добавляется гипс, мел, жидкое стекло или их смесь. 1.2. Gypsum, chalk, water glass, or a mixture thereof is added to the mixture.

2. В приготовленную по п. 1 смесь вводится горючее - сажа, катализатор скорости горения. 2. In the mixture prepared according to claim 1, fuel is introduced - carbon black, a combustion rate catalyst.

Смесь перемешивается. The mixture is mixed.

Из этой смеси формуются элементы, которые подвергаются естественной сушке до постоянного веса. Elements are formed from this mixture, which are naturally dried to constant weight.

Заявленные варианты аэрозольного огнетушащего состава и его характеристики приведены в таблице. The claimed variants of the aerosol extinguishing composition and its characteristics are shown in the table.

Как следует из таблицы, коэффициент α предлагаемого состава находится в пределах 0,95 - 1,0, температура состава максимальная 2056 К, что значительно ниже температуры горения прототипа. As follows from the table, the coefficient α of the proposed composition is in the range of 0.95 - 1.0, the temperature of the composition is maximum 2056 K, which is significantly lower than the combustion temperature of the prototype.

За счет катализатора горения скорость горения регулируется в требуемых пределах. Сравнение газовой фазы продуктов сгорания прототипа и предлагаемого состава подтверждает факт резкого уменьшения газов, способных к догоранию за счет кислорода воздуха, и как следствие, подавление диффузионного пламени. Due to the combustion catalyst, the burning rate is regulated within the required limits. Comparison of the gas phase of the combustion products of the prototype and the proposed composition confirms the fact of a sharp decrease in gases capable of burning out due to atmospheric oxygen, and as a result, suppression of the diffusion flame.

Проведение испытаний предлагаемого состава, как отдельно, так и в составе генератора, подтвердили беспламенный характер его горения, высокую эффективность тушения. Так генератор с 200 г элементов предлагаемого состава потушил огонь горения смеси ацетон - масло, бензин - масло в вытяжном шкафу объемом 1,5 м³.Testing of the proposed composition, both separately and as part of the generator, confirmed the flameless nature of its combustion, high quenching efficiency. So a generator with 200 g of elements of the proposed composition extinguished the fire of burning a mixture of acetone - oil, gasoline - oil in a fume hood with a volume of 1.5 m ³ .

Данное технологическое решение использовано в аэрозольных огнетушителях на стадии производственного внедрения. This technological solution was used in aerosol fire extinguishers at the stage of production implementation.

Claims

1. Aerosol fire extinguishing composition, comprising an oxidizing agent - potassium nitrate and / or potassium perchlorate and fuel, characterized in that the composition contains anhydrous fuel - carbon black, and further comprises a combustion catalyst - copper oxide and a binder - cement in the following ratio of components, wt.%:
Oxidant - 63.5 - 66.5
Hydrogen-free fuel - 9.9 - 11.0
Cementer - 24.0 - 26.0
Combustion Catalyst - 0.5 - 2.0
and the ratio between fuel and oxidizing agent provides a coefficient of oxygen composition α = 0.95-1.0.

2. The composition according to claim 1, characterized in that as a cementing agent it contains water glass, gypsum, chalk or a mixture thereof.