Размещено на http://www.allbest.ru/

МВС України

Академія пожежної безпеки України

Автореферат

Флегматизування газових горючих середовищш із застосуванням повітророздільних мембранних установок

Откідач Микола Якович

Харків - 2001

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Профілактика виникнення пожеж на об'єктах є одним з напрямків підвищення рівня пожежної безпеки країни. В першу чергу вона здійснюється шляхом створення систем автоматичного протипожежного захисту. Збитки від пожеж у виробничих будівлях, обладнаних установками автоматичного протипожежного захисту, у 5 разів менші, ніж у незахищених будівлях. флегматизування азот концентрація суміш

Темпи обладнання об'єктів народного господарства автоматичними установками протипожежного захисту залишаються ще невисокими. Поряд із високою економічною ефективністю, яка полягає в значному зниженні матеріальних збитків від пожеж на захищених об'єктах, збільшуються витрати на технічне обслуговування систем протипожежного захисту. Залишаються невирішеними екологічні питання, які повязані з застосуванням у цих системах озоноруйнівних фреонів. Тому пошук рішень наукових задач, спрямованих на підвищення ефективності протипожежного захисту обєктів, є актуальним. Це підтверджується прийняттям державної концепції експлуатації обєктів, яка передбачає розвиток наукових напрямків по попередженню виникнення пожеж.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Дослідження, виконані в рамках даної дисертаційної роботи, проводилися відповідно до "Державної програми забезпечення пожежної безпеки на 1995-2000 роки", затвердженої постановою Кабінету Міністрів України від 3 квітня 1995р. № 238, "Про Концепцію створення єдиної державної системи запобігання і реагування на аварії, катастрофи та інші надзвичайні ситуації", постанови Кабінету Міністрів України від 7 липня 1995р. № 501 і згідно з планами науково-дослідних робіт Українського науково-дослідного інституту пожежної безпеки МВС України, зокрема за темою "Провести дослідження процесів флегматизування кисневмісних газових середовищ з застосуванням сучасних засобів".

Мета і задачі роботи. Метою дисертаційної роботи є обгрунтування можливості протипожежного захисту технологічних процесів і обладнання шляхом флегматизування горючих газових середовищ азотом, отриманим за допомогою повітророздільних мембранних установок.

Для виконання поставленої мети необхідно розвязати такі задачі:

провести аналіз стану питання флегматизування горючих газових сумішей азотом для протипожежного захисту технологічних процесів і обладнання;

розробити графо-аналітичний метод розрахунку концентраційних меж поширення полумя для газопароповітряних середовищ, збіднених киснем;

розробити методику експериментального визначення мінімальних флегматизувальних концентрацій газових вогнегасних речовин;

провести експериментальні дослідження процесів флегматизування горючих газових сумішей у закритому просторі азотом із повітророздільних мембранних установок;

розробити комбінований спосіб протипожежного захисту обєктів за допомогою азоту з повітророздільних мембранних установок і вогнегасних порошків;

розробити рекомендації щодо протипожежного захисту обєктів азотом із повітророздільних мембранних установок.

Обєкт дослідження - протипожежний захист технологічних процесів і обладнання.

Предмет дослідження - флегматизування горючих середовищ в ізольованому просторі азотом, отриманим на повітророздільній мембранній установці.

Методи дослідження. Аналітичний і графоаналітичний методи визначення концентраційних меж поширення полумя для газоподібних сумішей горючих речовин з негорючими. Математичне моделювання кривої області флегматизування. Фізико-хімічні методи дослідження газових середовищ. Стандартизовані експериментальні методи визначення мінімальних флегматизувальних концентрацій газових вогнегасних речовин. Статистичні методи обробки результатів експериментальних досліджень.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше розроблено математичну модель розрахунку граничної кривої області флегматизування газоподібних сумішей горючої речовини з окисником, запропоновано графоаналітичний метод визначення концентраційних меж поширення полумя для сумішей горючих речовин з окисниками і флегматизаторами, а також створено систему попередження виникнення пожежі шляхом флегматизування вибухопожежобезпечних газо- і пароповітряних середовищ азотом, отриманим за допомогою повітророздільних мембранних установок.

Практична значимість одержаних результатів. Математичну модель розрахунку граничної кривої області флегматизування газоподібних сумішей горючої речовини з окисником, графоаналітичний метод визначення концентраційних меж поширення полумя для сумішей горючих речовин з окисниками і флегматизаторами покладено в основу методики експериментального визначення мінімальних флегматизувальних концентрацій газових вогнегасних речовин, яка увійшла складовою частиною в ДСТУ 3958-2000 "Газові вогнегасні речовини. Номенклатура показників якості, загальні технічні вимоги та методи випробувань".

Створену комплексну установку для отримання азоту на повітророздільній мембранній установці (ПРМУ) і для визначення його мінімальних флегматизувальних концентрацій рекомендовано для проведення експериментальних вимірювань концентраційних меж поширення полумя для горючих газо- і пароповітряних сумішей, розведених таким флегматизатором.

Обчислене значення нормативної концентрації для флегматизування пробних сумішей "горюча речовина - повітря - азот, отриманий на ПРМУ" може бути базовим під час розробки заходів щодо забезпечення вибухопожежобезпечності відповідних технологічних процесів.

Розроблено чотири способи протипожежного захисту обєктів із застосуванням азоту, отриманого за допомогою ПРМУ. Один з них реалізовано на Київському лакофарбному заводі ЗАТ "ЛАКМА".

Особистий внесок здобувача:

розроблено математичну модель розрахунку граничної кривої області флегматизування газоподібних сумішей горючої речовини з окисником і запропоновано графоаналітичний метод визначення концентраційних меж поширення полумя для сумішей горючих речовин з окисниками і флегматизаторами;

розроблено методику і проведено експериментальне визначення мінімальних флегматизувальних концентрацій газових вогнегасних речовин;

створено комплексну установку для одержання азоту з повітря за мембранною технологією і визначення його мінімальних флегматизувальних концентрацій і проведено експериментальне дослідження концентраційних меж поширення полумя для горючих газо- і пароповітряних сумішей, розведених таким флегматизатором. Обчислене значення нормативної концентрації для флегматизування пробних сумішей "горюча речовина - повітря - азот, отриманий на ПРМУ" запропоновано використовувати як базове під час розробки заходів щодо забезпечення вибухопожежобезпеки відповідних технологічних процесів;

проведено експериментальне дослідження ефективності вогнегасних порошків під час гасіння кінетичного полумя в газових середовищах, збагачених азотом, отриманим за допомогою ПРМУ;

розроблено 4 способи активного і пасивного протипожежного захисту обєктів із застосуванням азоту, отриманого за допомогою ПРМУ.

Апробація результатів дисертації. За основними результатами дисертації підготовлено 6 доповідей:

- на IV науково-практичній конференції "Пожежна безпека-99" (м. Черкаси, 1999);

- на міжнародній науковій конференції "Національна архівна спадщина: проблеми збереження" (м. Київ, 1999);

- на наукових семінарах УкрНДІПБ МВС України (м. Київ, 2000).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 6 статей, 1 ДСТУ, 4 тез доповідей.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних літературних джерел з 135 посилань, 2 додатків. Зміст роботи викладено на 140 сторінках машинописного тексту, що включає 22 ілюстрації і 16 таблиць.

Основний зміст роботи

У вступі обгрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету роботи і шляхи її досягнення, відображено наукову новизну і практичне значення досягнутих результатів роботи.

У першому розділі проаналізовано сучасний стан питання флегматизування технологічних процесів і обладнання за допомогою азоту.

За останні 10 років збільшилась кількість публікацій як в Україні, так і за кордоном з питань розробки і застосування екологічно чистих вогнегасних речовин як для пожежогасіння, так і для флегматизування горючих середовищ. Публікації в цілому мають інформаційний характер. Досить невелика кількість публікацій стосується теоретичних аспектів флегматизування горючих середовищ. Найчастіше розглядаються питання визначення концентраційних меж поширення полумя (КМПП) для сумішей горючих речовин з повітрям і лише незначна кількість робіт присвячена потрійним газоподібним сумішам "горюча речовина - окисник - флегматизатор". До останнього часу були відсутні надійні методи розрахунку КМПП для газо- і пароповітряних сумішей, збіднених на кисень. Не було також методик експериментального визначення мінімальних флегматизувальних концентрацій газових вогнегасних речовин, які могли б однаково ефективно застосовуватись як під час проведення науково-дослідних робіт, так і для проведення випробувань газових вогнегасних речовин на відповідність вимогам нормативних документів, у тому числі для сертифікаційних випробувань.

Для протипожежного захисту різних обєктів досить часто використовують автоматичні установки пожежогасіння (АУП), споряджені вогнегасними порошками, діоксидом вуглецю (СО₂), фреонами. Останнім часом ведеться активний пошук ефективних замінників фреонів і СО₂ з огляду на їх високу екологічну небезпечність.

Найбільш екологічно чистою газовою вогнегасною речовиною є азот. Однак через дорожнечу він не набув такого широкого застосування, як діоксид вуглецю. Газові АУП мають складне апаратурне забезпечення, що також стримує їх широке застосування.

Серед нових науково-технічних рішень, які можливо було б використати в галузі пожежної безпеки, слід виділити мембранну технологію отримання азоту із повітря. Такий азот значно дешевший за кріогенний, а повітророздільні мембранні установки (ПРМУ) відрізняються простотою в конструктивних рішеннях і експлуатації.

За наявності таких розробок можливо не тільки удосконалювати існуючі способи протипожежного захисту обєктів, але й реалізувати новий концептуальний підхід до протипожежного захисту: обєкти експлуатувати не в режимі очікування можливого виникнення пожежі і готовності до її ліквідації, а в режимі виключення можливого загоряння, тобто експлуатувати в зафлегматизованих умовах. У звязку з цим поставлено мету дисертаційної роботи і намічено шляхи вирішення наукових задач.

У другому розділі розглядаються аналітичний і графо-аналітичний методи визначення КМПП для газоподібних сумішей горючих речовин з негорючими. Перший з них дозволяє отримати в аналітичному вигляді конфігурацію граничної кривої області флегматизування за пятьма експериментальними точками, а другий - побудувати аналітичні залежності, якщо ця область задана у вигляді графіка.

Тут застосовано аналітичний підхід, що базується на апроксимації граничної кривої області флегматизування за допомогою деякої системи функцій.

Якщо відома мінімальна флегматизувальна концентрація флегматизатора C_ФС, то відповідна їй концентрація горючої речовини обчислюється за рівнянням:

(1)

де - коефіцієнт флегматизування, який знаходять з довідкової літератури. Будемо вважати також, що відомі координати С_ФД, С_ГД, С_ФЕ, С_ГЕ точок D і Е, які відповідають нижній і верхній концентраційним межам поширення полум'я для потрійних сумішей за деякого об'ємного співвідношення горючої речовини і флегматизатора . Тоді рівняння прямих, що проходять через точки А і D та В і Е можна записати у вигляді:

; (2)

Оскільки С_г є двозначною функцією (рис. 1), то дану задачу зручніше розвязувати через обернені функції. Тобто, тут і далі будемо розглядати як аргумент об'ємну концентрацію горючої речовини , а об'ємну концентрацію флегматизатора - як функцію цього аргументу.

З огляду на це, рівняння степеневих залежностей, які апроксимують нелінійні ділянки граничної кривої області флегматизування, подамо в такому вигляді:

(3)

где a, b, n, m (n, m 2) - параметри, що залежать від фізико-хімічних властивостей горючої речовини і флегматизатора, які необхідно знайти у процесі розвязання задачі.

З урахуванням умов спряження лінійних і нелінійних частин кривої, що обмежує область флегматизування в точках М і N, подано математичну модель у такому вигляді:

1) Для розрахунку нижньої межі:

(4)

У залежностях (4) значення a, n, , є розвязком системи рівнянь:

(5)

2) Для розрахунку верхньої межі:

(6)

де b, m, , задовольняють системі рівнянь:

(7)

Таким чином, математична модель (4) - (7) дозволяє за координатами п'яти точок (A, B, C, D, E) розрахувати концентраційні межі поширення полум'я для газоподібних сумішей з довільними співвідношеннями горючої речовини і флегматизатора. Зауважимо, що для заданих компонентів сумішей координати точок A, B, C можуть бути знайдені в довідковій літературі, а координати точок D і Е необхідно визначити експериментально.

Третій розділ присвячено експериментальному дослідженню КМПП для газоподібних сумішей горючих речовин з негорючими розріджувачами.

Спираючись на аналітичні залежності, викладені в розділі 2, розроблено методику експериментального визначення мінімальних флегматизувальних концентрацій газових вогнегасних речовин.

Методика розроблялась з урахуванням вимог ISO 14520-2000 “Gaseous fire-extinguishing systems - Physical properties and system design. В її основу покладено метод, який полягає в послідовному приготуванні у випробувальній камері сумішей заданого складу із горючої речовини, повітря і газової вогнегасної речовини з подальшим вимірюванням надлишкового тиску, що створюється внаслідок дії джерела запалювання. Загальна похибка визначення мінімальної флегматизувальної концентрації не перевищує 5% (відносних). Методику метрологічно атестовано і, як складову частину, введено в державний стандарт України ДСТУ 3958-2000.

Із застосуванням цієї методики вдалося розвязати ряд задач. Зокрема, проведено експериментальні дослідження процесів флегматизування газових горючих сумішей в закритих обємах азотом, одержаним за допомогою повітророздільних мембранних установок (ПРМУ).

Суть системи розділення повітря мембранним способом полягає в проходженні стисненого повітря по тонких капілярах (волокнах) із полімерного матеріалу, через стінки яких дифундує переважно кисень, і отриманні при цьому газової суміші, збагаченої азотом. В залежності від тиску, площі поверхні капілярів і тривалості знаходження повітря всередині капілярів можна досягти різних концентрацій азоту - в межах до 98% (об.)(табл.1).

Таблиця 1

Технічні характеристики модулів для отримання збагачених азотом середовищ

Концентрація азоту, %	Продуктивність за збагаченим азотом середовищем (м3/год) для типів модулів для типів модулів	Частка потоку збагаченого азотом середовища
	ГРВЭ-1	ГРВЭ-3	ГРВЭ-4.031	від вхідного потоку
	Тиск газорозділення, МПа	повітря
	0,8	1,0	0,8	0,8
90	20,0	30,0	9	4,9	0,57
92	15,6	24	6,0	3,5	0,49
94	12,4	19,1	4,0	2,4	0,44
96	8,5	12,4	2,5	1,5	0,35
98	4,0	7,1	1,2	0,6	0,21

Примітка: Модулі ГРВЭ - 3 і ГРВЭ - 4.031 доцільно використовувати для отримання середовищ з концентрацією азоту не більше 94%.

За розробленою методикою досліджувались такі вогнегасні речовини: азот кріогенний і зразки мембранного азоту (вміст азоту 90, 92, 95, 98% об.). В цих дослідах як горюча речовина використовувався метан.

Таблиця 2

Результати визначення мінімальних вогнегасних концентрацій під час гасіння метану (С_МВ) та мінімальних флегматизувальних концентрацій для метаноповітряних сумішей (С_МФ). Вогнегасна речовина - азот з домішками кисню

№ п/п	Вміст N2, % об.	СМВ, % об.	СМФ, % об.	СМФ/ СМВ
1.	99,9	27,0	43,0	1,59
2.	98,0	29,1	44,9	1,54
3.	95,0	34,8	51,9	1,49
4.	92,0	43,1	59,2	1,37
5.	90,0	48,6	69,9	1,44

Як показано на цьому рисунку, для одних і тих же вогнегасних сумішей значення С_МФ значно перевищує значення С_МВ, що можна пояснити, виходячи з механізму дефлаграційного та дифузійного горіння.

Співпадіння експериментальних даних з розрахунковими (рис. 4) свідчить про адекватність обраної моделі, а майже паралельне розташування кривих 1 та 2 вказує на коректність експериментальних даних.

Крім метаноповітряних сумішей, досліджено суміші повітря з парами найбільш низькокиплячих органічних розчинників різної хімічної природи (вуглеводні, кетон, простий ефір). Одержані результати наведено в табл. 3.

Таблиця 3

Результати визначення мінімальних флегматизувальних концентрацій азоту і концентраційних меж поширення полумя для сумішей парів розчинників різної природи з повітрям

Розчинники	СМФ	Концентраційні межі поширення полумя
		нижня	верхня
Гексан	51,2	1,24	7,5
Циклогексан	49,4	1,2	7,6
Петролейний ефір	44,2	0,7 - 1,4	5,9 - 8,0
Ацетон	45,8	2,7	13,0
Діетиловий ефір	52,1	1,7	49,0

На підставі проведених досліджень побудовано номограму, яка може бути використана для вибору найбільш економічно ефективного флегматизатора (складу азотокисневої суміші) для горючих газо- і пароповітряних сумішей.

Для проектування систем флегматизування горючих середовищ у технологічних апаратах і приміщеннях необхідно використовувати як базову величину нормативної флегматизувальної концентрації С_НФ, яка обчислюється шляхом множення експериментально визначеної величини С_МФ на коефіцієнт безпеки 1.1.

Четвертий розділ присвячено розробленню рекомендацій щодо протипожежного захисту обєктів азотом з ПРМУ.

Аналіз літературних джерел показав, що найбільш перспективними установками для протипожежного захисту можуть бути установки, призначені для попередження виникнення пожежі шляхом створення найбільш надійних умов експлуатації обєктів, зокрема флегматизування атмосфери в приміщеннях. Виходячи з цих позицій, розроблялись рекомендації щодо протипожежного захисту обєктів азотом із ПРМУ. Застосування флегматизування атмосфери у приміщеннях, де знаходяться люди, можливе за умови, що концентрація кисню знижуватиметься до рівня 14-16 % об.; з подальшим зменшенням його вмісту в повітрі у людей настає задуха. Рівень вмісту кисню в 14-16 % для одних горючих речовин, зокрема деревини, полімерів, важких нафтопродуктів, є флегматизувальним, а для таких горючих речовин, як гази, пари легкозаймистих рідин, цей рівень є передфлегматизувальним.

Добре відомо, що горіння горючих газових сумішей, збагачених на горючу речовину, далеких від стехіометричних співвідношень горючого та окисника, характеризується низькою швидкістю, невисоким тепловиділенням, при цьому полегшуються умови для гасіння полумя.

За цих умов повинні бути ефективними такі інгібітори горіння, як вогнегасні порошки, які, на відміну від хладонів, є безпечними як для людини, так і для навколишнього середовища.

З урахуванням вищевикладеного, а також результатів, отриманих в цій роботі, рекомендовано декілька способів протипожежного захисту обєктів з використанням ПРМУ:

а) створення флегматизувальних умов експлуатації приміщень із замкнутим обємом;

б) газове пожежогасіння у приміщеннях невеликих розмірів;

в) створення передфлегматизувальних умов експлуатації приміщень з додатковим їх обладнанням установками порошкового пожежогасіння;

г) комбіноване пожежогасіння, під час якого спочатку за допомогою азоту створюються передфлегматизувальні умови горіння, а потім подається вогнегасний порошок.

Для розроблення рекомендацій щодо створення систем протипожежного захисту обєктів відповідно до пунктів "в" і "г" проведено експериментальне дослідження ефективності вогнегасних порошків різних класів під час гасіння полумя у газових середовищах, збагачених азотом, отриманим за допомогою ПРМУ. За концентрації кисню в межах 14-16 % ефективність багатоцільового порошку П-2АПМ у 2 рази вища, а дослідного порошку ПХ - майже в 6 разів вища в порівнянні з стехіометричними умовами горіння. Таким чином, запропоновані чотири способи протипожежного захисту обєктів можуть бути реалізовані.

В залежності від виду горючого матеріалу, обєму приміщення, ступеня його герметичності, а також особливостей технологічних процесів, можливі активний і пасивний способи протипожежного захисту. Активний спосіб полягає в тому, що технологічне приміщення експлуатується в передфлегматизувальних умовах, наприклад, концентрація кисню за допомогою ПРМУ підтримується на рівні 16%. За таких умов не можуть спалахувати такі речовини, як деревина, гума, мастила та ін. На випадок виникнення горіння інших горючих речовин, наприклад природного газу, вступає в дію автоматична установка порошкового пожежогасіння (АУПП).

Один із запропонованих способів протипожежного захисту, а особливо захисту технологічного процесу виробництва лаків та емалей шляхом флегматизування газового середовища апаратів азотом, який отримують за допомогою ПРМУ, апробовано на ЗАТ "ЛАКМА" в м. Києві.

На цьому підприємстві виробляються лаки ПФ-053, ПФ-060, емалі АС-182, ПФ-115, розчинниками для яких є такі легкозаймисті рідини, як ацетон, уайт-спірит, сольвент і їх суміші. Для цих розчинників, експериментально визначили нижні і верхні концентраційні межі поширення полумя: для ацетону ці межі становлять відповідно 2,7 % об. і 13,0 % об.; для уайт-спіриту 0,65 % об. і 5,5 % об.; сольвенту 0,95 % об. і 8,1 % об. Крім того, експериментально визначено мінімальні флегматизувальні концентрації азоту для сумішей парів цих розчинників з повітрям. Для ацетону ця величина становить 45,8 % об., для уайт-спіриту - 47,2 % об., для сольвенту - 48,1 % об. Одержані результати свідчать про можливість створення зафлегматизованих сумішей "горюча речовина (пара ацетону чи уайт-спіриту, чи сольвенту) - повітря - азот, отриманий на ПРМУ".

Подавання азоту в апарати технологічного процесу виробництва лаків та емалей відбувається автоматично. Слід відзначити, що для такого підприємства економічно вигідно мати власне джерело азоту. Мембранний азот виявився більш як у 10 разів дешевшим за кріогенний.

Таким чином, ЗАТ "ЛАКМА", створивши автоматичне джерело азоту з використанням ПРМУ, підвищило рівень протипожежного захисту технологічних процесів виробництва лаків та емалей.

Висновки

Виконана дисертаційна робота присвячена вирішенню важливої науково-технічної задачі підвищення рівня протипожежного захисту об'єктів. Розроблено систему попередження виникнення пожежі шляхом флегматизування вибухопожежонебезпечних газо- і пароповітряних середовищ азотом, отриманим за допомогою повітророздільних мембранних установок (ПРМУ). Основні висновки за дисертацією такі:

1. Розроблено математичну модель розрахунку граничної кривої області флегматизування газоподібних сумішей горючої речовини з окисником, запропоновано графо-аналітичний метод визначення концентраційних меж поширення полум'я для сумішей горючих речовин з окисниками і флегматизаторами.

2. Розроблено методику експериментального визначення мінімальних флегматизувальних концентрацій газових вогнегасних речовин, яка ввійшла складовою частиною в ДСТУ 3958-2000 "Газові вогнегасні речовини. Номенклатура показників якості, загальні технічні вимоги та методи випробувань", створено і освоєно відповідне дослідне устаткування.

3. Створено комплексну установку для одержання азоту з повітря за мембранною технологією і визначення його мінімальних флегматизувальних концентрацій. Проведено експериментальні дослідження концентраційних меж поширення полум'я для горючих газо- і пароповітряних сумішей, розведених таким флегматизатором. Показано, що обчислене значення нормативної концентрації для флегматизування пробних сумішей "горюча речовина - повітря - азот, отриманий на ПРМУ" може бути базовим під час розроблення заходів щодо забезпечення вибухопожежобезпеки відповідних технологічних процесів.

4. Проведено експериментальні дослідження ефективності вогнегасних порошків у разі гасіння кінетичного полум'я в газових середовищах, збагачених на азот, отриманий за допомогою ПРМУ. Виявлено чітко виражену лінійну залежність ефективності вогнегасних порошків від концентрації азоту в газоповітряному середовищі. У залежності від типу вогнегасного порошку, зі зниженням концентрації кисню в газоповітряному середовищі до 14-16% (об.) ефективність вогнегасних порошків збільшується у 2-6 разів. Запропоновано комбіноване застосування вогнегасних речовин (азот і вогнегасний порошок) з метою забезпечення активного і пасивного протипожежного захисту об'єктів.

5. Розроблено чотири способи протипожежного захисту об'єктів із застосуванням азоту, отриманого за допомогою ПРМУ:

а) створення флегматизувальних умов експлуатації приміщень із замкнутим обємом;

б) газове пожежогасіння у приміщеннях невеликих обємів;

в) створення передфлегматизувальних умов експлуатації приміщень з додатковим оснащенням їх установками порошкового пожежогасіння;

г) комбіноване пожежогасіння, за якого спочатку за допомогою азоту створюються передфлегматизувальні умови горіння, а потім здійснюється порошкове гасіння.

6. Рекомендовано замість екологічно небезпечних хладонів, які застосовуються для протипожежного захисту газоперекачувальних агрегатів, використовувати азот, одержуваний за допомогою ПРМУ. Вартість такого азоту в 10-28 разів нижча в порівнянні з вартістю азоту, одержуваного за кріогенною технологією.

7. Протипожежний захист технологічного устаткування лакофарбного заводу здійснено із застосуванням азоту, одержаного за допомогою ПРМУ.

Основні публікації за матеріалами дисертації

1. Жартовский В.М, Откидач Н.Я. Повышение уровня пожарной безопасности объектов, эксплуатируемых в закрытых помещениях // Проблемы пожарной безопасности. Сб. научн. трудов. Вып. 3 - Харьков: ХИПБ, 1998. - С. 74-77.

2. Жартовський В.М., Откідач М.Я., Цапенко А.С. Графо-аналітичний метод розрахунку границь спалахування у повітряному середовищі, що збіднене киснем // Проблемы пожарной безопасности. Сб. научн. трудов. Вып. 4 - Харьков: ХИПБ, 1998. - С. 84-87.

3. Откидач Н.Я. Использование нетрадиционных источников азота для флегматизации пожароопасных объектов // Проблемы пожарной безопасности. Сб. научн. трудов. Вып. 4 - Харьков: ХИПБ, 1998. - С. 154-157.

4. Откидач Н.Я., Жартовский В.М, Тищенко А.М. Применение азота из воздухоразделительных мембранных установок в комбинации с огнетушащими порошками для противопожарной защиты объектов// Коммунальное хозяйство городов. Научно-технический сборник. Вып. 23. - Киев: "Техніка", 2000. - С. 255-259.

5. Жартовський В., Откідач М., Мартюк В. Нетрадиційні джерела азоту для флегматизації повітряного середовища архівосховищ // Студія з архівної справи та документознавства. - К; 2000. Т.6. - С.140-142.

6. Шурубура А.К., Жартовский В.М., Откидач Н.Я. Обеспечение защиты воздушной среды против возгорания и биоразрушения документных фондов // Сохранность культурного наследия: Наука и практика. Отв. за вып. С.В. Успенская. - СП. б. “Акционер и К^о. - 2000. - Вып. 3. - С.85-88.

7. ДСТУ 3958-2000. Газові вогнегасні речовини. Номенклатура показників якості, загальні технічні вимоги та методи випробувань. Введено в дію 06.04.2000. - Київ: Держстандарт України, 2000. - 26с. Антонов А.В., Орел В.П., Білкун Д.Г., Откідач М.Я., Кот А.П., Цапко Ю.В., Гудзь В.М.

8. Білкун Д.Г., Откідач М.Я., Жеглова Т.О., Мошковський М.С. Аналіз стану та участь УкрНДІПБ МВС України у виконанні Державної програми забезпечення пожежної безпеки на 1995-2000 роки // Пожежна безпека. Науковий збірник. Частина 1. - Черкаси: ЧІПБ, 1999. - С.10-16.

9. Жартовский В.М, Откидач Н.Я. Совершенствование противопожарной защиты установок, эксплуатируемых в закрытых помещениях // Пожежна безпека. Науковий збірник. Частина 1. - Черкаси: ЧІПБ, 1999. - С.16-18.

10. Откидач Н.Я. Флегматизация пожароопасных объектов азотом из нетрадиционных источников // Пожежна безпека. Науковий збірник. Частина 1. - Черкаси: ЧІПБ, 1999. - С.18-21.

11. Орел В.П., Антонов А.В., Откідач М.Я., Цапко Ю.В., Гудзь В.М., Кот А.П. Методика оцінки ефективності газових вогнегасних речовин як флегматизаторів // Пожежна безпека. Науковий збірник. Частина 1. - Черкаси: ЧІПБ, 1999. - С.96-98.

Анотація

Откідач М.Я. Флегматизування газових горючих середовищ із застосуванням повітророздільних мембранних установок. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.02 - пожежна безпека. - Академія пожежної безпеки України, м. Харків, 2001.

Дисератція присвячена питанню підвищення рівня протипожежного захисту технологічних процесів та обладнання шляхом флегматизування газових горючих середовищ азотом, який одержано за допомогою повітророздільних мембранних установок (ПРМУ). Розроблено математичну модель розрахунку граничної кривої області флегматизування газових сумішей горючої речовини з окисником та запропоновано графо-аналітичний метод визначення концентраційних меж поширення полум'я для сумішей горючих речовин з окисниками і флегматизаторами. Розроблено методику експериментального визначення мінімальних флегматизувальних концентрацій газових вогнегасних речовин. Проведено дослідження мінімальних флегматизувальних концентрацій азоту із ПРМУ для ряду горючих речовин. Досліджено ефективність вогнегасних порошків в атмосфері, яка збагачена азотом із ПРМУ. Запропоновано чотири способи протипожежного захисту об'єктів азотом, який одержують на ПРМУ. Один з них впроваджено для протипожежного захисту технологічного процесу лакофарбного заводу.

Ключові слова: флегматизування газових горючих середовищ, протипожежний захист, повітророздільні мембранні установки.

Откидач Н.Я. Флегматизация газовых горючих сред с применением воздухоразделительных мембранных установок. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 21.06.02 - пожарная безопасность - Академия пожарной безопасности Украины, Харьков, 2001.

Диссертация посвящена вопросу повышения уровня противопожарной защиты технологических процессов и оборудования путем флегматизации газовых горючих сред азотом, который получают с помощью воздухоразделительных мембранных установок (ВРМУ). Разработана математическая модель расчета предельной кривой области флегматизации газообразных смесей горючего вещества с окислителем, предложен графоаналитический метод определения концентрационных пределов распространения пламени для смесей горючих веществ с окислителями и флегматизаторами. Разработана методика экспериментального определения минимальных флегматизирующих концентраций газовых огнетушащих веществ, которая вошла составной частью в ДСТУ 3958-2000 "Газовые огнетушащие вещества. Номенклатура показателей качества, общие технические требования и методы испытаний", создано, метрологически аттестовано и освоено соответствующее испытательное оборудование. Создана комплексная установка для получения азота из воздуха по мембранной технологии и определения его минимальных флегматизирующих концентраций. Проведены экспериментальные исследования концентрационных пределов распространения пламени для горючих газо- и паровоздушных смесей, разбавленных таким флегматизатором. Показано, что вычисленное значение нормативной концентрации для флегматизации пробных смесей "горючее вещество - воздух - азот, полученный на ВРМУ" может быть базовым при разработке мероприятий по обеспечению взрывопожаробезопасности соответствующих технологических процессов. Составлена номограмма для выбора наиболее экономически эффективного флегматизатора (состава азотно-кислородной смеси) для горючих газо- и паровоздушных смесей. Создана комплексная установка и проведены экспериментальные исследования эффективности огнетушащих порошков при тушении кинетического пламени в газовых средах, обогащенных азотом, полученным с помощью ВРМУ. Выявлена четко выраженная линейная зависимость эффективности огнетушащих порошков от концентрации азота в газовоздушной среде. В зависимости от типа огнетушащего порошка, при снижении концентрации кислорода в газовоздушной среде до 14-16% (об.) эффективность огнетушащих порошков увеличивается в 2-6 раз. Предложено комбинированное применение огнетушащих веществ (азот и огнетушащий порошок) с целью обеспечения активной и пассивной противопожарной защиты объектов. Разработаны четыре способа противопожарной защиты объектов с применением азота, получаемого с помощью ВРМУ: создание флегматизационных условий эксплуатации помещений с замкнутым объемом; газовое пожаротушение в помещениях небольших объемов; создание предфлегматизационных условий эксплуатации помещений с дополнительным их оборудованием установками порошкового пожаротушения; комбинированное пожаротушение, при котором вначале с помощью азота создаются предфлегматизационные условия горения, а затем осуществляется порошковое тушение. Один из этих способов внедрен для противопожарной защиты технологического процесса лакокрасочного завода. Рекомендовано вместо экологически опасных хладонов, применяемых для противопожарной защиты газоперекачивающих агрегатов, использовать азот, получаемый с помощью ВРМУ.

Ключевые слова: флегматизация газовых горючих сред, противопожарная защита, воздухоразделительные мембранные установки.

Otkidach N.Ya. Inerting of gaseous flammable media using membrane air-separating devices. - Manuscript.

Dissertation for claming of academic degree of candidate of technical sciences according to the speciality of 21.06.02 - fire safety. - Fire safety academy of Ukraine, Kharkiv, 2001.

This dissertation is dedicated to the problem of increasing the level of fire protection of technological processes and equipment by inerting of gaseous flammable media with nitrogen obtained using membrane air-separating devices (MASD). A mathematical model was developed for computation of limiting curve of the inerting region of a flammable substance and an oxidizer gaseous mixtures. Graphic-analytical method is proposed for determination of concentration limits of flame spreading for mixtures of flammable substances with an oxidizer and an inerting agent. A technique is worked out for experimental determination of minimum inerting concentrations of gaseous fire-extinguishing substances. Minimum inerting concentrations of nitrogen obtained using MASD were determined for a number of mixtures of flammable substances with the air. Efficiency of fire-extinguishing powders in the atmosphere enriched with nitrogen obtained using MASD was investigated. Four methods employing nitrogen obtained using MASD were proposed for fire protection of installations. One of them was applied for fire protection of a technological process at a paintwork plant.

Key words: inerting of flammable gaseous media, fire protection, air-separating membrane devices.

Размещено на Allbest.ru

...