химическое средство пожаротушения для замкнутых объемов

Формула изобретения

Химическое средство пожаротушения для замкнутых объемов, разбавляющее атмосферу пожара инертным газом-азотом, отличающееся тем, что оно представляет собой таблетки азида аммония, спрессованные до плотности 1,31 1,32 г/см³ и покрытые защитной пленкой полимерного лака.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химическим средствам пожаротушения в замкнутых объемах, разбавляющих атмосферу пожара инертным газом, и может быть использовано для ликвидации пожаров в различных областях хозяйства, где применение традиционных средств недопустимо или неэффективно, например, особочистые производства, аккумуляторные отсеки кораблей, отдельные узлы самолетов, блоки ЭВМ и т.д.

Действие известных средств пожаротушения в замкнутых объемах направлено на то, чтобы уменьшить концентрацию кислорода в атмосфере пожара, их можно разделить на две группы.

I группа это средства, уменьшающие концентрацию кислорода в атмосфере пожара путем его выжигания.

Средства, относящиеся к этой группе, являются малоэффективными вследствие сложного конструктивного оформления: трудности автоматического регулирования расходных характеристик, наличие в составе продуктов сгорания токсичных веществ и т.д.

II группа это средства, уменьшающие концентрацию кислорода в атмосфере пожара путем ее разбавления инертным газом (азот, углекислый газ и др.).

Наиболее близким к предлагаемому химическому средству пожаротушения для замкнутых объемов является средство, относящееся ко II-й группе, а именно инертный газ азот, который из металлического баллона закачивают в защищаемый объем [1]

Известное средство [1] имеет ряд недостатков: азот должен храниться и транспортироваться в толстостенных металлических баллонах большого объема и веса, снабженных специальной напорной системой закачивания газа, что ограничивает и усложняет применение этого средства пожаротушения и делает его малоэффективным.

Задачей заявляемого изобретения является создание высокоэффективного и удобного в применении химического средства пожаротушения для замкнутых объемов.

Поставленная задача решается предлагаемым химическим средством пожаротушения для замкнутых объемов, разбавляющим атмосферу пожара инертным газом, которое представляет собой таблетки кристаллического азида аммония, спрессованные до плотности 1,31 1,32 г/см³ и покрытие защитной пленкой полимерного лака.

Азид аммония (NH₄N₃) представляет собой кристаллический порошок снежно-белого цвета с плотностью монокристалла 1,3459 г/см³, умеренно растворимый в воде и в 80%-ном этиловом спирте, практически нерастворимый в органических растворителях. Вещество обладает низкой чувствительностью к механическим воздействием, способно гореть в манометрической бомбе в порошкообразном состоянии. При плотности прессования, меньшей чем 0,6 0,7 г/см³, способно детонировать с максимальной скоростью D 3000 м/с. К нежелательным свойствам азида аммония относятся: его повышенная летучесть и способность образовывать комплексные соли с металлами.

Свидетельств промышленного применения азида аммония в литературе нет, известно лишь его применение в лабораторной практике для синтеза особочистых азидов металлов.

Ввиду того, что азид натрия является распространенным химическим реактивом, промышленное производство которого достаточно развито, а также принимая во внимание простоту получения азида аммония из азида натрия по любому из предложенных вариантов с достаточно высоким выходом промышленное производство азида аммония может быть легко налажено на типовом оборудовании без значительных затрат.

При разработке пожаротушащего средства из азида аммония необходимо было учесть следующие требования: средство в прессованном состоянии должно быть способно к самоподдерживающемуся горению с достаточными скоростями при низких давлениях (Р 0,1 0,5 МПа), должно не взрываться и не детонировать при ударе, в газообразных продуктах его горения на воздухе должны отсутствовать продукты неполного окисления (водород, аммиак), а также средство должно выдерживать длительное хранение.

Существующие литературные данные количественно описывали только детонационные свойства азида аммония. Было показано, что при плотности прессования r > 0,6 0,7 г/см³ он не способен детонировать. Экспериментальные данные о способности азида аммония к самоподдерживающемуся горению в прессованном состоянии, о чувствительности к удару и о составе продуктов его горения в литературе отсутствуют.

В результате проведенных нами экспериментальных исследований было установлено, что кристаллический порошок азида аммония при определенных условиях, а именно спрессованной до плотности, близкой к плотности монокристалла ( = 1,31 1,32 г/см³ способен к устойчивому послойному горению, самоподдерживающемуся, причем скорость его горения не зависит от концентрации кислорода в окружающей его атмосфере. Газообразных продуктов неполного окисления при горении азида аммония на воздухе не обнаружено. Продуктами горения являются азот и вода. Массовая доля азота в продуктах горения составляет 93,3 мас. по исходному веществу, что соответствует 747 л/кг при нормальных условиях. Таблетки азида аммония, спрессованные до плотности 1,31 1,32 г/см³, оказались совершенно нечувствительными к удару. Прямыми экспериментами также было показано, что прессование таблетки азида аммония, покрытые тонкой пленкой полимерного лака, способны выдерживать длительное хранение без потери массы азида аммония на испарение.

Предлагаемое химическое средство пожаротушения получают следующими образом: кристаллический порошок азида аммония прессуют до плотности 1,31 1,32 г/см³. Полученные таблетки покрывают защитной бронировкой из нитроцеллюлозного лака. Полученное средство используют для тушения пожара в замкнутых объемах.

Воспламенение предлагаемого средства пожаротушения может происходить разными способами: при контакте с горячими газами, электроспиралью, открытым пламенем, пиротехническими составами и т.д. После принудительного поджигания прессования таблетка азида аммония устойчиво горит и генерирует газы, массовая доля в которых азота составляет 93,3 мас. от веса азида аммония. В кислородсодержащей атмосфере кроме азота образуется также и вода. Экспериментально измеренная температура продуктов сгорания составила Т 1140^oС.

Предлагаемое пожаротушащее средство было испытано в прямых экспериментах по гашению диффузионных пламен различных горючих жидкостей в воздушной атмосфере. Были исследованы пламена керосина, бензина, спирта, ацетона. Для всех жидкостей наблюдалось погасание пламени при расходе азида аммония, равном 65 75 г/м³ в средах с нормальным начальным содержанием кислорода в атмосфере (CO₂ 21,4 об.). Повышение начальной концентрации кислорода в атмосфере приводит к увеличению расхода азида аммония на величину, равную 10 г/% О₂. Гашение диффузионных пламен во всех случаях происходило при снижении содержания кислорода в атмосфере до 16 17 об. за счет разбавления кислородсодержащей атмосферы продуктами горения азида аммония.

Следует подчеркнуть, что очевидным преимуществом предлагаемого средства пожаротушения является сравнительно большое содержание азота в единице объема применяемого средства. В расчете на азот в единице объема предлагаемого средства (см³ содержится 1,22 г азота. Для сравнения в таблице приведены данные о содержании азота в единице объема известного средства (инертного газа азота) для жидкого и газообразного состояний.

Представленная таблица показывает, что при применении предлагаемого средства достигается рекордное объемное содержание азота в единице объема пожаротушащего средства.

Помимо эффекта разбавления среды пожара азотом при использовании предлагаемого средства существенен также эффект выжигания кислорода из газовой атмосферы, то есть имеющийся в молекуле азида аммония водород полностью окисляется кислородом воздуха, что представляет несомненное преимущество при тушении пожаров в средах с повышенным содержанием кислорода. Получающая при этом газообразная вода только усиливает эффективность тушения. Следует также отметить, что образующаяся при горении предлагаемого средства азото-паровая смесь удовлетворяет всем требованиям экологической чистоты продуктов тушения (отсутствие СО, NO, фреонов и т.д.).