滅火二元化學(xué)冷凝組合物和用于滅火的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及滅火設(shè)備，并且更具體涉及滅火二元化學(xué)冷凝組合物，用于撲滅可燃性氣體、液體和固體材料所引起的火災(zāi)，并涉及可以使用該組合物的設(shè)備。所述滅火組合物包含：氣態(tài)減敏劑推進劑，其由與氮氣或者空氣混合的二氧化碳組成；液態(tài)堿性減敏劑，其是氨水與中性抑制劑的混合物，其比例范圍為99∶1-80∶20，中性抑制劑即氟化成膜泡沫劑和/或銫鹽溶液；以及酸中和劑和推進劑，所述推進劑由二氧化碳、壓力穩(wěn)定劑與防凍劑的體積比為80∶15∶5-97∶2∶1的混合物組成，其中壓力穩(wěn)定劑即氮氣或空氣。所述設(shè)備包括具有化學(xué)抑制劑的儲罐，通過管道通氣裝置連接到所述儲罐的空腔的氣瓶，啟動-進氣設(shè)備，以及通過閥連接到管狀噴嘴霧化器的出口管，其中具有不少于3個狹縫狀噴嘴，所述不少于3個狹縫狀噴嘴相對于水平線具有遞減的傾斜角，離霧化器末端最遠(yuǎn)的噴嘴與水平線垂直，且末端噴嘴的分散矢量與水平線平行。本發(fā)明提高了滅火效率，具有改善的環(huán)境友好性，可制造性和安全性，并降低了材料成本。
【專利說明】滅火二元化學(xué)冷凝組合物和用于滅火的設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及滅火設(shè)備，S卩，涉及滅火二元化學(xué)冷凝組合物以及采用所述組合物的設(shè)備。
[0002]本發(fā)明提出的滅火組合物和本發(fā)明的設(shè)備，以及基于此的構(gòu)件和系統(tǒng)，可成功應(yīng)用于每個產(chǎn)業(yè)分支中進行防火、滅火，例如，化學(xué)、石化勘探和生產(chǎn)、木工行業(yè)，以及民用建筑的防火。
【背景技術(shù)】
[0003]本領(lǐng)域中已知，二元化學(xué)冷凝組合物包含:與氣體推進劑相結(jié)合的基于液氨或者其衍生物的堿性組分；酸性組分，其由磷酸的50% -80%水溶液和二氧化碳，或者二氧化碳和空氣的混合物組成(RF專利#2393901，申請日2008年10月7日)。
[0004]所述組合物的第一個缺點是磷酸的高化學(xué)反應(yīng)性，需要使用非常昂貴的高合金鋼容器(參見 N.N.Postnikov “Thermal Acids, Salts, and Fertilizers Based on suchAcids”M.“Khimia”，1976，p.335);第二個缺點是，由于氨氣的高毒性和與皮膚接觸時可能的熱灼傷(局部過冷)，在工業(yè)中使用液氨是有危險的；第三個缺點是，氣態(tài)氨與空氣的混合物是可燃的。
[0005]作為與本發(fā)明最接近的類似物，所述二元化學(xué)冷凝組合物的主要缺點是其低放熱性，在火區(qū)進行滅火操作時，在滅火劑(FEA)磷酸銨的合成期間不產(chǎn)生足夠的水蒸氣，以使火區(qū)的氧氣濃度降低到臨界值。
[0006]使用氣體分散組合物進行3D和平面滅火(areal fire fighting)的滅火器、滅火模塊和裝置是本領(lǐng)域已知的(RF專利#2362599、RF專利#2355450、RF專利#2393901、RF專利 #2283154,RF 專利 #2258549、專利申請 PCTW02008/103065A1、申請日為 2010 年 02 月 24H的專利申請#2010106910)。
[0007]所有所述設(shè)備工作原理相同，是基于通過裝配有鎖定-釋放裝置的管道噴射減敏劑推進劑氣體到裝有分散化學(xué)抑制劑的儲罐中，在此(儲罐中)產(chǎn)生氣體分散懸浮物(滅火組合物)，即FEA，并隨后通過膜閥和多孔霧化器噴嘴傳送到火區(qū)中。
[0008]所有這樣的設(shè)備的缺點是整個儲罐中FEA分散不均勻，這是由兩個因素引起的。第一個因素是:為了在儲罐中產(chǎn)生更均一的FEA分布，需要最大可能量的精細(xì)噴射流。反過來，這會顯著減少FEA噴射流的有效范圍，即，產(chǎn)生以下的另一依賴關(guān)系:FEA在儲罐中均一分散，但是卻停留在相當(dāng)靠近FEA產(chǎn)生源的區(qū)域中，或者，有力的噴射流可以達到遠(yuǎn)射程，但是在整個體積內(nèi)分散不均一。明顯的結(jié)論是，在防護邊界內(nèi)或者操作區(qū)域內(nèi)這種結(jié)構(gòu)要么需要設(shè)置導(dǎo)水管要么需要設(shè)置多個滅火設(shè)備。
[0009]在可用的典型RF專利#83926中描述了最接近的霧化器噴嘴設(shè)備和模型本身，該專利的分類號A62C13/62，A62C35/02,申請日2008年I月15日，“氣體粉末滅火器(GasPowder Fire Extinguisher) ”,其被選擇作為原型。所述氣體粉末滅火器包括:含有粉末FEA抑制劑和減敏劑推進劑氣體的桶、鎖定-釋放裝置、汲取管和進口管道，該進口管道將FEA在1.2-30mPa壓力下送入到管道霧化器噴嘴中，總體排出面積等于進口霧化器噴嘴管道面積的0.4-0.95倍，其中所述霧化器噴嘴是圓柱體形狀，外徑等于中心管道內(nèi)徑的
1.5-1.7倍，而外表面包括至少2個圓錐形凹槽，其帶有不同傾角的圓柱形元件，其中所述凹槽的母線包括徑向圓柱霧化器噴嘴或者斜度為3-15°的擴散霧化器噴嘴，其軸與母線垂直，其中徑向擴散器的軸和霧化器噴嘴的中心管的軸之間的傾角從80-90 °逐漸減小為15-30。。
[0010]所述設(shè)備的缺點在于，當(dāng)用作獨立滅火模塊或者作為滅火單元時，儲罐中的FEA分布不均一，結(jié)果就是，減少了火勢控制的特定容量。例如，氣體粉末滅火模塊Mnn7.5-3-KJI l_y2，其中 FEA 的重量為 8.5kg，在 45m3 的體積內(nèi)滅火，即 Csup = 0.19kg/m3,對于現(xiàn)在的滅火設(shè)備來說這是不合格的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供一種水基滅火二元化學(xué)冷凝組合物，其在匯聚(也就是噴霧)的過程中表現(xiàn)出更高的熱釋放，便于水轉(zhuǎn)換為水蒸氣，結(jié)果提高滅火效率，并且同時提高環(huán)境友好性、性能和安全性，并降低總體成本。因此，二元組合物的噴霧和混合產(chǎn)生集群型細(xì)分散氣溶膠。
[0012]所述目的是通過制備滅火二元化學(xué)冷凝組合物來實現(xiàn)的，所述組合物包含與氮氣或者空氣混合的氣態(tài)減敏劑推進劑(phlegmatizer propellant) 二氧化碳；液態(tài)堿性減敏劑氨水或者其衍生物；其中所述堿性減敏劑是化學(xué)式為NH3.ηΗ20，其中η = 0.5 + 4的氨水與中性抑制劑的混合物，所述中性抑制劑是氟化成膜泡沫劑和/或銫鹽溶液(鹵化物、硫酸鹽、磷酸鹽和碳酸鹽)，二者以下述比例混合:氨水/中性抑制劑為99: I到80: 20 ;并且酸中和劑/推進劑混合物 是二氧化碳、壓力穩(wěn)定劑、防凍劑的混合物，所述壓力穩(wěn)定劑即氮氣或者空氣，所述防凍劑為烷基甲醇和/或烷基酮，二氧化碳、壓力穩(wěn)定劑和防凍劑具有以下組成比例(重量％):
[0013]帶有中性抑制劑的堿性減敏劑 30-60，
[0014]酸中和劑/推進劑余量。
[0015]本發(fā)明的精神是使用內(nèi)能，即，在合成新的滅火化合物期間最初組分的焓；根據(jù)熱力學(xué)法則，所述焓，當(dāng)反應(yīng)是放熱的并且釋放熱量時可以是正的，或者當(dāng)通過施加熱進行合成時吸熱。本發(fā)明提供兩種類型的反應(yīng)來獲得磷酸銨和碳酸銨:
[0016]ΝΗ3+Η3Ρ04 — NH4H2P04+8 26kJ/kg
[0017]NH3+NH4H2P04 — (NH4) 2HP04+780kJ/kg
[0018]換句話說,制備Ikg安福粉(ammophos)的反應(yīng)平均釋放熱量~800kJ,所述安福粉
是磷酸一銨和磷酸二銨的混合物。
[0019]由于70%的磷酸用于反應(yīng)中，釋放能量為800kJX 0.7 = 560kJ。
[0020]當(dāng)轉(zhuǎn)化為水蒸汽，即溫度t≤100°C時，Idm3的水釋放出1700dm3水蒸汽，即Ikg水產(chǎn)生1.7m3水蒸汽。在t = 0°C時水轉(zhuǎn)換成水蒸汽需要2675kJ/kg，或者640kcal/kg。因此，根據(jù)專利模型，在合成Ikg安福粉中，560kJ:2675kJ = 0.2kg水轉(zhuǎn)化成水蒸汽,等于1.7m3/kg X 0.2kg = 0.34m3 水蒸汽。
[0021]根據(jù)提出的發(fā)明，反應(yīng)如下:[0022]NH3.H2CHCO2 — NH4HC03+2177kJ/kg
[0023]在70°C時，碳酸氫銨分解成強阻燃劑NH4OH,減敏劑二氧化碳C02。因此，Ikg根據(jù)本發(fā)明的二元組合物的熱混合物產(chǎn)生0.45kg氫氧化銨NH4OH和0.55kg CO2，相當(dāng)于lm3C02。根據(jù)所示反應(yīng)，3.4kg水能夠被轉(zhuǎn)化成水蒸汽，即反應(yīng)可以產(chǎn)生1.7m3X 0.8kg= 1.38m3水蒸汽和Im3二氧化碳。因此，提出的組合物的減敏劑的氣體容量可以超過根據(jù)專利RF#2393901的氣體容量的七倍。氨水是液體肥料，不僅沒有腐蝕性，低毒，環(huán)境友好，而且還比磷酸更經(jīng)濟。特別地，氨水容易溶解銫鹽，在由溶液濃縮時形成集群氣溶膠。
[0024]由于對于凝聚，形成的氣溶膠的分散相是穩(wěn)定的，其便于形成FFF，即氟化成膜泡沫劑，F(xiàn)FF賦予氣溶膠顆粒一定的電荷，因此阻止在滅火溶膠中的超分散顆粒的凝聚。
[0025]所提出的成分以所提出的比例組合，提供了一種具有期望性能的組合物，其可以獲得期望的技術(shù)效果，尤其是，釋放更多熱量而且更有效滅火。
[0026]還通過使用設(shè)備來撲滅由可燃性氣體、液體和固體引起的火災(zāi)來達到所述目的，所述設(shè)備包括緊密密封的儲罐，其含有化學(xué)阻燃劑，通過管道通風(fēng)裝置連接到所述儲罐內(nèi)部的氣體源(氣瓶)，便于通過鎖定-釋放裝置(LRD)噴射所述阻燃劑，通過膜、機械或者電氣閥連接到管道霧化器噴嘴的出口管，其中所述霧化器噴嘴包含至少三個狹縫，所述至少三個狹縫相對于水平線具有遞減的傾斜角，其中距離霧化器末端最遠(yuǎn)的噴嘴與水平線相垂直，末端霧化器噴嘴的分散矢量與水平線相平行，并且所述狹縫的傾斜高度如下計算:
[0027]
【權(quán)利要求】
1.滅火二元化學(xué)冷凝組合物，其包含:與氮氣或者空氣混合的氣態(tài)減敏劑推進劑二氧化碳；液態(tài)堿性減敏劑氨水或者其衍生物；酸中和劑，其中所述堿性減敏劑是化學(xué)式為NH3.ηΗ20，其中η = 0.5 + 4的氨水與中性抑制劑的混合物，所述中性抑制劑是氟化成膜泡沫劑和/或銫鹽溶液，二者以下述體積比混合:氨水/中性抑制劑分別為99: I到80: 20;并且酸中和劑/推進劑混合物是二氧化碳、壓力穩(wěn)定劑、防凍劑的混合物，壓力穩(wěn)定劑即氮氣或者空氣，二氧化碳、壓力穩(wěn)定劑和防凍劑以下述體積比混合:二氧化碳/壓力穩(wěn)定劑/防凍劑分別為80: 15: 5到97: 2: 1，組合物的組分比例為(重量％ ): 帶有中性抑制劑的堿性減敏劑 30-60， 酸中和劑/推進劑余量。
2.如權(quán)利要求1所述的滅火二元化學(xué)冷凝組合物，其中所述銫鹽是鹵化銫、硫酸銫、磷酸銫或者碳酸銫，并且所述防凍劑是烷基甲醇和/或烷基酮。
3.用于撲滅由可燃性氣體、液體和固體引發(fā)的火災(zāi)的設(shè)備，其包括:緊密密封的儲罐，其含有化學(xué)抑制劑；通過管道通風(fēng)裝置連接到所述儲罐內(nèi)部的氣體源即氣瓶，其便于通過鎖定-釋放裝置(LRD)噴射所述滅火組合物；通過膜、機械或者電氣閥連接到管道霧化器噴嘴的出口管，其中所述霧化器噴嘴開有至少三個狹縫，所述至少三個狹縫相對于水平線具有遞減的傾斜角，其中距離霧化器末端最遠(yuǎn)的噴嘴與水平線相垂直，末端霧化器噴嘴的分 散矢量與水平線相平行，并且所述狹縫的傾斜高度如下計算:
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中密封儲罐中的化學(xué)抑制劑是堿性的，氣瓶中的推進劑氣體是酸性的，二者混合時發(fā)生放熱反應(yīng)。
5.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中具有中性成分的氣體分散組合物包含在相同儲罐中的固體和/或液體抑制劑以及氣態(tài)減敏劑推進劑，所述儲罐裝配有壓力控制裝置。
【文檔編號】A62D1/02GK103974749SQ201180074676
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月5日
【發(fā)明者】V·I·謝利維奧爾斯托夫, V·I·斯堅科沃伊, P·G·韋列京斯基, P·V·庫科申, D·D·奧斯馬科夫, L·V·勒扎斯基, A·V·斯捷潘諾夫, G·V·特魯布尼科娃, V·L·巴哈列夫, V·M·米納什金 申請人:卡蘭查有限責(zé)任公司, V·I·謝利維奧爾斯托夫, V·I·斯堅科沃伊