Система пассивного тушения горящего жидкого металла

(я)5 А 62 С 2/00 ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1729018, кл. А 62 С 2/00. 1989,(54) СИСТЕМА ПАССИВНОГО ТУШЕНИЯГОРЯЩЕГО ЖИДКОГО МЕТАЛЛА(57) Изобретение относится к противопожарной технике и позволяет повысить эфИзобретение относится к пожарной технике и может быть использовано в энергетике, химической технологии и отраслях народного хозяйства, использующих металлы щелочной группы,Целью изобретения является повышение эффективности тушения, обеспечение удобства сборки, монтажа, демонтажа и ремонтопригодности устройства,Указанная цель достигается тем, что система пассивного тушения горящего жидкого металла, содержащая две или более соединенные между собой посредством переливных патрубков емкости, каждая из которых снабжена приемным и сливным элементами, переливные патрубки выполнены Г-образной формы и установлены входным и выходным торцом у дна емкости, а в зоне сочленения емкостей на станках патрубков имеются сквознь:е отверстия, обращенные к приемным элементам, причем.БЫ 1787445 А 1 фективность тушения. Система пассивного тушения горящего жидкого металла содержит соединенные между собой посредством переливных патрубков емкости, снабженные приемным и сливным элементами, причем переливные патрубки имеют Г-образную форму и установлены в одной из емкостей входным торцом у дна емкости, а в соседней - выходным торцом у дна емкости, в зоне сочленения патрубков емкости имеют отверстия, а патрубки установлены на высоте, обеспечивающей незаполняемый объем емкости высотой Н0,110где Н - незаполняемая высота, а б - эквивалентный диаметр канала, 3 ил,патрубки установлены на высоте, обеспечивающей незаполняемый объем емкости высотойА ) 0110236 экв ммгде Н - незаполняемая высота каналов приемного элемента,бэкв - эквивалентный диаметр канала,Выполнение переливных патрубков Гобразной формы и размещение их выходных торцов у дна емкости и на высоте,обеспечивающей незаполняемый объем емкости высотой Н0,11существенно2,36упрощает сборку и процесс ликвидации последствий аварии.На фиг, 1 представлена принципиальная схема заявляемой системы тушения; нэфиг, 2 - пример крепления опорной решетки; на фиг. 3 - пример стыковки отдельныхемкостей.Каждая емкость 1 системы тушения имеет плоские вертикальные боковые стенки, вкоторых размещены приемные элементы 2 с вертикальными каналами, представляющие собой цельнометаллическую конструкцию, Система снабжена опорной решеткой 4, состоящей из независимых частей, каждая из которых предназначена для одной емкости,В каждом пространстве, ограниченном вертикальными стенками приемных элементов, установленй горизонтальные металлические пластины 5, предназначенные для резкого снижения интенсивности естественной конвекции, Число пластин зависит от количества жидкости, вмещаемой одной емкостью.При максимальном заполнении каждой емкости над поверхностью металла должна располагаться хотя бы одна пластина. Расстояние между пластинами устанавливается в пределах от 20 до 40 мм, В вертикальных стенках емкостей размещены патрубки 6, предназначенные для перетекания жидкого металла. В верхней части патрубков имеются отверстия 7, диаметром не более 3 мм, необходимые для вытеснения воздуха металлом, заполняющим емкость, Над вертикальными стенками смежных емкостей установлены обтекатели 8, предназначенные для защиты от протечек металла в местах стыковки,Система работает следующим образом.Поток горящего металла сквозь решетку 4 попадает на приемный элемент 2 одной из емкостей и через вертикальные каналы 3, имеющие зазоры в нижней части, стекает на дно емкости (схема движения жидкого металла обозначена на фиг. 1 стрелками), По мере заполнения емкости жидким металлом, через фиксированные зазоры в элементах устройств избыток воздуха вытесняется в атмосферу. Уровень заполнения каждой емкости ограничен высотой размещения внутреннего диаметра отверстий горизонтальной части патрубков 7 для перетекания металла, Максимальное заполнение каждой емкости (также как и промежуточные уровни заполнения) рассчитано на обеспечение условий самотушения горящего металла, Так в вертикальных каналах 3 незаполненной остается часть высотой Н (фи. 1), являющаяся предельной для горения металла, При нормальных условиях Н является функцией эффективного диаметра б одного канала и определяется из соотношения Н 0110,В пространствах под приемными элементами эффективное тушение металла обеспечивается горизонтальными пластинами 5 и зазорами д, исключающими пере 5 10 20 гидрозатвор и полностью исключается распространение конвективных потоков между емкостями, из-за которых обычно не прекращается горение металла в известных разработках аналогичного назначения, Предлагаемая система обеспечивает локализацию проливов горящего металла, поскольку заполнение соседних емкостей происходит только после наполнения той, в которую стекает горящий металл, Если произошла утечка небольшого количества металла, то заполняется соответствующее число емкостей, а остальные емкости остаются чистыми. На фиг. 3 представлен фрагмент системы для тушения жидких металлов, состоящий из девяти емкостей. В каждой емкости 1 размещено два приемных элемента 2 с вертикальными каналами 3, Стрелками показаны направления движения жидкого металла для варианта, когда центральная емкость является приемной, Опорная решетка на фиг, 3 не обозначена.Предложенная система тушения горящего при аварийном проливе металла работает на принципе подавления естественной конвекции до значений, предельных для процесса горения, а также является надежным средством борьбы с пожарами, не требующим применения специальных порошковых составов, устройств их подачи и систем сигнализации. При этом не требуется участия людей, что крайне важно, если протечки произошли, например, в контуре с повышенной радиоактивностью,30 3540 45 50 55 текание конвективных газовых потоков. Поверхность жидкого металла совместно с горизонтальной пластиной образует плоский газовый слой, в котором процесс тепломассообмена осуществляется посредством ячеек Бенара. При этом происходит прогрев пластины, уменьшается перепад температур в вертикальном направлении. В результате, естественно конвективное движение газовой среды в слое вырождается и вблизиповерхности металла создаются критические для процесса горения газодинамические условия.Конструкция патрубков для.перетекания жидкого металла из емкости также создает условия для подавления процесса горения, поскольку их входные или выходные торцы направлены вниз (фиг, 1). Такое размещение создает в патрубках прогретый газовый слой за счет накопления горячегогаза в верхней горизонтальной их части. Вследствие этого резко ограничивается естественная конвекция внутри патрубков и горение металла прекращается. За счет Гобразной формы патрубков формируетсяЭкспериментальные исследования и пол игонные испытания заявляемого устройства показали, что по сравнению с устройством аналогичного назначения, заявляемая конструкция позволяет повысить эффективность тушения горящих щелочных металлов, в особенностях сплава натрий-калий, упрощает процесс монтажа и демонтажа, а также ремонтопригодности системы при ликвидации аварийного пролива, Сборка системы производится следующим образом, Каждая емкость совмещается отверстиями с соседней. Затем в эти отверстия вставляют патрубки 7 входными торцами вниз и посредством резьбового соединения плотно стягивают емкости, Далее в емкости помещают приемные элементы 2 в собранном виде, которые крепят болтами к вертикальным стенкам емкостей с обеспечением зазора 0,7-1,0 мм. Затем устанавливают обтекатели 8 и на каждую емкость кладут части опорной решетки 4, Разборку системы после удаления металла производят в обратном порядке. После окончания пролива и завершения процесса тушения вся система охлаждается естественным образом до температуры 298 - 303 К. Затем в каждую емкость через зазоры вблизи вертикальных стенок заливается слой обезвоженного керосина толщиной 15 - 20 мм, который надежно изолирует поверхность металла от кислорода воздуха, После этого, при наличии защитного слоя, начиная с крайней емкости, снимаются решетка, приемные элементы и производится удаление сплава последовательно из каждой емкости, Очищенную емкость отсоединяют и приступают к близлежащей. Соотношение, определяющее взаимосвязь между параметрами Н и выполнение которого создает условия потухания для горящего металла, определено на основании обработки и обобщения экспериментальных данных, полученных на эвтектическом сплаве натрий-калий,Обозначенные на фиг, 1 зазоры предназначены для вытеснения воздуха и ограничения естественной кон векции, Величина зазоров, определенная экспериментально, ра в н а я 0,7-1, О мм, устанавливается с помощью специальных прокладок или шайб. Зазоры устанавливаются в местах соединений приемных элементов, а также в местах соединений вертикальных стенок емкостей с приемными элементами. Идентичные зазоры устанавливаются по всему периметру горизонтальных пластин,В зависимости от потребностей предприятия определение площади системы тущения, размеров стыкуемых емкостей, их 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 высоту, а также размеры тушащих элементов в каждом конкретном случае производится следующим образом.Пусть требуется подавить процесс горения и существенно снизить выделение токсичных аэрозолей при аварийном истечении5000 литров металла. При этом по условиюобщая высота системы самотушения не должна превышать 250 мм. Практические оценки показали, что оптимальный размеркаждой емкости, которые состыковываютсяв систему, составляет 700 х 700 мм. Пусть уровень заполнения емкости сплавом равен100 мм. Следовательно, объем металла, принимаемый одной емкостью, составляет7 х 10 х 7 х 10 х 10 = 49 х 10 мм или 49 л. Общее число емкостей 5000:49 = 101 шт, Приэтом площадь системы составит: (0,7х 10) (О;7 х 10)+ 0,49 м = 49,5 м . При уровнезаполнения 200 мм, когда допустимая высота системы тушения больше 250 мм, дляприема 5000 листов сплава потребуетсяплощадь =25,5 мИсходя из трудоемкости изготовления иполноты использования объема емкостей,оптимальное число приемных элементов вкаждой из них соответствует 4, Требуемаявысота системы тушения рассчитывается сучетом угла наклона поверхностей приемных элементов, который устанавливается впределах 30-45 относительно горизонтальной плоскости, При этом в зависимостиот уровня заполнения емкостей, угла наклона приемных элементов и заданной высотысистемы тушения по соотношению определяется б - требуемый гасящий диаметр вертикальных каналов.В настоящее время не существует эффективных средств тушения горящих металлов щелочной группы. Применениеописанной системы позволяет решить этупроблему и обеспечить надежное тушениегорящего при аварийном проливе металла,а также резко снизить выделение токсичного дыма,В связи с отсутствием исходных данныхопределение экономического эффекта в настоящее время не представляется возможным.Формула изобретенияСистема пассивного тушения горящегожидкого металла, содержащая по меньшеймере две соединенные междусобой посредством переливных патрубков емкости, каждая из которых снабжена приемным исливным элементами, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения эффективноститушения при обеспечении удобства эксплуатации, переливные элементы выполнены ввиде патрубков Г-образной формы и уста,2 новлены в одной емкости входным торцом у дна емкости, а в соседней - выходным торцом у дна емкости, причем в зоне сочленения патрубков емкости имеют сквозные отверстия, обращенные к приемным элементам, причем патрубки установлены на высоте, обеспечивающей незаполняемый объем емкости высотой Н0,110 , мм, где Н - незаполняемая высота каналов приемного элемента;5 б - эквивалентный диаметр канала,1787445 Фиг Реда кт Подписноетениям и открытиям при ГКНТ ССС кая наб., 4/5 Прои венно-издательский комбинат "Патент" каз 21 ВНИИПИ Гос Составитель В.ЕремиТехред М,Моргентал Тиражственного комитета по изо 113035, Москва, Ж, Р орректор О,Юрковецка ород, ул. Гагарина, 101