Исследование комплексных ингибирующих составов для объемного пожаротушения водными средами

Введение. Одной из основных проблем современного объемного пожаротушения водными средами является применение средств, имеющих один механизм тушения. Введение водорастворимых ингибиторов в водные среды является наиболее эффективным способом повышения их огнетушащей способности. Однако на данный момент отсутствуют теоретические и экспериментальные исследования по установлению повышения огнетушащей эффективности водных сред при введении двух и более ингибиторов.

Цель. Исследование влияния введения двух и более водорастворимых ингибиторов на огнетушащую эффективность водных сред.

Методика исследования. При выборе комплексных ингибирующих составов был применен метод анализа и синтеза. Для проверки адекватности составленной модели была применена методика валидации математических моделей. Для определения эффективной концентрации комплексных ингибиторов была использована теория математического анализа. Оценка эффективности введения комплексного ингибирующего состава проведена математическим моделированием в среде FDS.

Теоретические основы. Выбор комплексного ингибирующего состава осуществлен в соответствии с теорией разветвленно-цепных процессов горения.

Результаты и обсуждение. Разработана математическая модель подавления горения в замкнутом объеме комплексными водорастворимыми ингибиторами. Проведена успешная валидация данной модели на основании имеющихся экспериментальных данных. Проведено математическое моделирование подавления горения водными растворами: сульфата аммония и хлорида магния, карбоната калия и ацетата калия.

Выводы. Проведенными исследованиями установлено, что эффективная массовая концентрация комплексного ингибитора сульфата аммония и хлорида магния в водном растворе соответствует значению 3,4 %, что более чем в 4 раза меньше эффективной концентрации каждого из веществ, взятого в отдельности. Двухкомпонентный ингибитор карбоната калия и ацетата калия являются взаимоподавляющими и не приводят к подавлению горения химическим ингибированием. Уменьшение времени подавления при увеличении концентрации карбоната калия и ацетата калия происходит по причине увеличения выделения углекислого газа в результате термического разложения данных ингибиторов.

1. Babrauskas V. Ignition handbook : principles and applications to fire safety engineering, fire investigation, risk management and forensic science. Issaquah : Fire Science Publishers, 2003. 1116 p.

2. Levchik S., Piotrowski A., Weil E., Yao Q. New developments in flame retardancy of epoxy resins // Polymer Degradation and Stability. 2005. No. 88 (1). Рр. 57–62. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2004.02.019

3. Amor H.B., Elaoud A., Salah N.B., Elmoueddeb K. Effect of Magnetic Treatment on Surface Tension and Water Evaporation // International Journal of Advance Industrial Engineering. 2017. No. 5. Pр. 119–124. DOI: 10.14741/Ijae/5.3.4

4. Роенко В.В., Халиков Р.В. Пожаровзрывобезопасность замкнутых пространств объектов газокомпрессорных станций // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2020. № 1. С. 30–35. DOI: 10.25257/FE.2020.1.30-35

5. Шмаков А.Г., Коробейничев О.П., Шварцберг В.М., Якимов С.А., Князьков Д.А., Комаров В.Ф. и др. Исследование фосфорорганических, фторорганических, металлсодержащих соединений и твердотопливных газогенерирующих составов с добавками фосфорсодержащих соединений в качестве эффективных пламегасителей // Физика горения и взрыва. 2006. Т. 42. № 6. С. 64–73. EDN OCSBEP.

6. Пожаркова И.Н., Елфимова М.В., Лагунов А.Н. Моделирование пожаров в машинных отделениях объектов теплоэнергетического комплекса // Сибирский пожарно-спасательный вестник. 2019. № 1. С. 39–45. EDN ZFCUSL.

7. Азатян В.В. Особенности физико-химических механизмов и кинетических закономерностей горения, взрыва и детонации газов // Кинетика и катализ. 2020. № 3. Т. 61. С. 291–311. DOI: 10.1134/S0023158420030039

8. Котова Д.Л., Крысанова Т.А., Новикова Л.А., Бельчинская И.Л., Давыдова Е.Г. Об особенностях влияния слабого импульсного магнитного последействия на гидратационные свойства алюмосиликатов // Сорбционные и хроматографические процессы. 2020. № 2. Т. 20. С. 166–174. DOI: 10.17308/sorpchrom.2020.20/2771

9. Азатян В.В., Шебеко Ю.Н., Болодьян И.А., Навценя В.Ю. Влияние разбавителей различной химической природы на концентрационные пределы распространения пламени в газовых смесях // Физика горения и взрыва. 2006. Т. 42. № 6. С. 96–102. EDN OCSBGD.

10. Liu H., Wang F. Research on N2-inhibitor-water mist fire prevention and extinguishing technology and equipment in coal mine goaf // PLoS ONE. 2019. No. 14 (9). Pp. 1–21. DOI: 10.1371/journal.pone.0222003

11. Azatyan V.V., Wagner G.Gg., Vedeshkin G.K. Suppression of Detonations by Efficient Inhibitors. Gaseous and Heterogeneous Detonations. Moscow : ENAS Publishers, 1999. Pр. 331–336.

12. Warnatz J., Maas U., Dibble R.W. Combustion: physical and chemical fundamentals, modelling and simulation, experiments, pollutant formation with 14 tables. Einheitssacht : Tech-nische Verbrennung, 2018. 15 p. DOI: 10.1007/978-3-540-45363-5

13. Fleming J.W., Williams B.A., Sheinson R.S. Suppression effectiveness of aerosols: the effect of size and flame type // Navy Technology Center for Safety and Survivability Combustion Dynamics Section. 2019. 21 p. DOI: 10.6028/NIST.SP.984.4

14. Antonov D.V., Fedorenko R.M., Strizhak P.A. Child droplets produced by micro-explosion and puffing of two-component droplets // Applied Thermal Engineering. 2020. Vol. 164. P. 114501. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2019.114501. EDN ETRVGA.

15. Gottuk D.T., Gott J.E., Williams F.W. Fire dynamic of spill fires Spill Fires : An Experimental Study. 2000. Pр. 1–36.

16. Тоцкий Д.В., Шинкаренко Д.Н., Петренко Е.Н., Романцова О.А., Захарова Е.С. Исследование ингибиторов нового поколения : Междунар. науч.-практ. конф. «От модернизации к опережающему развитию: обеспечение конкурентоспособности и научного лидерства АПК». 2022.

17. Роенко В.В., Храмцов С.П., Кармес А.П., Чистяков Т.И., Музыченко А.С., Кочетыгов В.А. Опыт применения и совершенствование технологии температурно-активированной воды для тушения пожаров и предупреждения чрезвычайных ситуаций // Технологии техносферной безопасности. 2022. Вып. 2 (96). С. 34–52. DOI: 10.25257/TTS.2022.2.96.34-52. EDN WNWQWN.

18. Халиков Р.В. Объемное пожаротушение газокомпрессорных станций температурно-активированной водой с водорастворимыми ингибиторами : дис. … канд. техн. наук. 2024. 134 с. EDN RUKIWD.

19. Корольченко Д.А., Пузач С.В. Учет механизма тушения пламени в интегральных и зонных моделях расчета динамики опасных факторов пожара в помещении // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2021. Т. 30. № 2. С. 78–87. DOI: 10.22227/PVB.2021.30.02.78-87

20. Корольченко Д.А., Пузач С.В. Оценка механизмов тушения горючих жидкостей тонкораспыленной водой // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2021. Т. 30. № 1. С. 54–63. DOI: 10.22227/PVB.2021.30.01.54-63

21. Чистяков Т.И. Применение температурно-активированной воды при тушении электроустановок под напряжением на объектах энергетики : дис. … канд. техн. наук. 2020. 277 с.

22. Аксенов С.Г., Кильдибаев Р.М. Применение температурно-активированной воды при тушении электроустановок под напряжением на объектах энергетики // Международный электронный журнал «Устойчивое развитие: наука и практика». 2024. № 2 (38). С. 27–30.

23. Роенко В.В., Халиков Р.В., Кудрин А.Н. Исследование объемного пожаротушения температурно-активированной водой при введении ингибирующих солей // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2022. № 1. С. 5–11. DOI: 10.25257/FE.2022.1.5-11. EDN SFLEUX.

24. Роенко В.В., Чистяков Т.И., Тараканов Д.В., Халиков Р.В. Оценка электропроводимости струй температурно-активированной воды с дозированием ингибирующей соли для тушения электрооборудования газокомпрессорных станций // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2021. Т. 30. № 1. С. 64–74. DOI: 10.22227/PVB.2021.30.01.64-74. EDN ANOFSS.

25. Роенко В.В., Кармес А.П., Храмцов С.П., Колосков А.А. Метод тушения лесных пожаров температурно-­активированной водой : мат. науч.-практ. конф. с Междунар. участием, посвящ. 90-летию со дня образования Академии ГПС МЧС России. М. : Академия Государственной противопожарной службы, 2024. С. 262–267. EDN OZBKCO.

26. Роенко В.В., Халиков Р.В., Храмцов С.П., Кармес А.П. Моделирование процесса объемного пожаротушения струями температурно-активированной воды // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2021. № 3. С. 21–29. DOI: 10.25257/FE.2021.3.21-29. EDN NEATGY.