Регистрация / Вход
Прислать материал

14.607.21.0160

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.607.21.0160
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт технической химии Уральского отделения Российской академии наук
Название доклада
Создание огнетушащего порошкового состава с повышенной текучестью для автоматических систем пожаротушения, обеспечивающих подавление взрыва метана в шахтах горнодобывающей промышленности
Докладчик
Вальцифер Виктор Александрович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Установление физико-химических закономерностей реологического поведения полифракционных дисперсных систем на основе фосфорно-аммонийных солей, направленных на создание огнетушащего порошкового состава (ОПС) с повышенной текучестью для снаряжения автоматических систем пожаротушения, предотвращающих распространение взрыва метана в шахтах горнодобывающей промышленности.
Актуальность и новизна исследования
По результатам испытаний, анализа литературных данных и проведенных работ был сделан вывод, что для решения проблемы подавления сильных взрывов, а также повышения общей эффективности действия автоматических систем подавления взрыва, усовершенствования конструкционного и аппаратурного оформления автоматических систем подавления взрыва недостаточно. Необходимо разработать специальный ОПС с улучшенными реологическими свойствами, главным образом, с повышенной текучестью.
Принимая во внимание, что ОПС представляют собой полифракционные смеси порошков, повышение текучести ОПС может быть достигнуто за счет уменьшения сил взаимодействия между отдельными его частицами, при сохранении соответствия ОПС требованиям НПБ-170-98 по фракционному составу и кажущейся плотности. Кроме того, ОПС должен содержать частицы средней (100-200 мкм) и крупной (200-350 мкм) фракции, что является одним из ключевых моментов в работе автоматической системы подавления взрыва, т.к. для преодоления и перекрывания больших площадей необходима высокая кинетическая энергия струи выбрасываемого ОПС.
Описание исследования

Основной задачей Проекта является установление физико-химических закономерностей течения полифракционных дисперсных систем на основе фосфорно-аммонийных солей, что обеспечит создание ОПС с повышенной текучестью для снаряжения автоматических систем локализации взрыва, характеризующихся способностью к выбросу ОПС за сотые доли секунды.

Для решения данной задачи предполагается:

  1. Провести аналитический обзор современной научно-технической, нормативной и методической литературы, а также провести патентные исследования по тематике проекта.
  2. Установить закономерности течения полифракционных дисперсных систем на основе фосфорно-аммонийных солей.
  3. Исследовать влияние фракционного состава на реологические свойства полифракционных дисперсных систем на основе фосфорно-аммонийных солей.
  4. Исследовать влияние рецептурных и технологических факторов на диссипативные и упругие составляющие реологических свойств полифракционных дисперсных систем на основе фосфорно-аммонийных солей.
  5. Разработать методику синтеза функциональных наполнителей на основе нано- и микродисперсных частиц оксидов алюминия и/или кремния.
  6. Разработать методику гидрофобизации поверхности функциональных наполнителей.
  7. Изучить влияние добавок нано- и микродисперсных наполнителей, характеризующихся супергидрофобной поверхностью, на реологические свойства полифракционных дисперсных систем на основе фосфорно-аммонийных солей.
  8. Разработать рецептуру ОПС на основе фосфорно-аммонийных солей и функционального гидрофобизированного наполнителя.
  9. Провести оптимизацию фракционного состава ОПС на основе фосфорно-аммонийных солей и супергидрофобного функционального наполнителя с размерами частиц в нано- и микрометровом диапазоне.
  10. Разработать и создать стенд для проведения сравнительных испытаний по скорости течения разработанных образцов ОПС в трубе.
  11. Наработать экспериментальные образцы ОПС с повышенной текучестью для проведения стендовых сравнительных испытаний по скорости течения в трубе.
  12. Изготовить и смонтировать оборудование для наработки опытных партий ОПС для проведения огневых испытаний.
  13. Наработать опытные партии ОПС с повышенной текучестью для проведения огневых испытаний на базе Индустриального партнера ООО «ИВЦ Техномаш».
  14. Исследовать огнетушащую способность (огневые испытания) оптимизированного состава ОПС с повышенной текучестью согласно норм пожарной безопасности НПБ 170-98 на базе Индустриального партнера ООО «ИВЦ Техномаш».
  15. Провести работы, связанные с обеспечением правовой охраны разработанного ОПС с повышенной текучестью.
Результаты исследования

В результате выполнения проекта будут проведены исследования, обеспечивающие создание лабораторного образца ОПС с повышенной текучестью для снаряжения автоматических систем подавления взрыва, характеризующихся способностью к выбросу ОПС за сотые доли секунды, что будет подтверждено в результате проведения экспериментальных испытаний.

При финансовой поддержке Министерства образования и науки Пермского края в 2012-2014 гг. в Институте технической химии УрО РАН был разработан ОПС марки «Эврика-ИТХ», отличительной особенностью которого является высокая эффективность пожаротушения. Испытания ОПС марки «Эврика-ИТХ» в ООО «ИВЦ Техномаш» (Индустриальный партнер) показали его соответствие требованиям НПБ 170-98, ГОСТ Р 53280.4-2009, эффективность для тушения пожаров классов А, В, С и установок, находящихся под напряжением до 1000 В.

В 2013 г. в рамках совместных исследований между Институтом технической химии УрО РАН и Харбинским Инженерным Университетом (Харбин, КНР) были проведены испытания высокоэффективного ОПС марки «Эврика-ИТХ» и лучших зарубежных аналогов ОПС на предмет использования в автоматических системах подавления взрыва метана. Испытания проводились на испытательном комплексе Харбинского Инженерного Университета при моделировании сильного взрыва газо-воздушной смеси в экспериментальном трубопроводе. Испытания показали, что максимальная эффективность распыления ОПС из автоматической установки подавления взрыва была для ОПС марки «Эврика-ИТХ» и составила более 98 %, что обеспечило успешное подавление взрыва.

Для повышения общей эффективности действия автоматических систем подавления взрыва усовершенствования конструкционного и аппаратурного оформления автоматических систем подавления взрыва недостаточно и необходимо разработать специальный ОПС с улучшенными реологическими свойствами, главным образом, с повышенной текучестью.

Сравнительные исследования реологических свойств ОПС марки «Эврика-ИТХ» с отечественными ОПС общего назначения марки Вексон-АВС 50, используемого ООО «ИВЦ Техномаш» для снаряжения производимых им систем пожаротушения и аналогичного по техническим характеристикам ОПС марок П-АГС и ИСТО-1, показали, что ОПС марки «Эврика-ИТХ» уже обладает лучшей текучестью, что отражается в уменьшении значений упругой составляющей реологических свойств на 37 %, диссипативной составляющей – на 29 %, динамической вязкости на 30 %, предела текучести (когезии) на 17 %.

В рамках выполнения проекта будут достигнуты следующие показатели по текучести ОПС:

1 Диссипативная составляющая реологических свойств ОПС с повышенной текучестью при динамических колебаниях должна быть уменьшена не менее чем на 75 % от соответствующего значения для состава Эврика-ИТХ.

2 Упругая составляющая реологических свойств ОПС с повышенной текучестью при динамических колебаниях должна быть уменьшена не менее чем на 70 % от соответствующего значения для состава Эврика-ИТХ.

3 Динамическая вязкость при постоянной скорости сдвига ОПС с повышенной текучестью должна быть уменьшена не менее чем на 7 % от соответствующего значения для состава Эврика-ИТХ.

4 Предел текучести ОПС с повышенной текучестью должен быть уменьшен не менее чем на 20 % от соответствующего значения для состава Эврика-ИТХ.

Таким образом, в рамках реализации проекта будет создан ОПС с повышенной текучестью, показатели которого на сегодняшний день будут значительно превосходить показатели лучших отечественных и зарубежных ОПС.

Практическая значимость исследования
В рамках реализации проекта будут установлены физико-химические закономерности реологического поведения полифракционных дисперсных систем на основе фосфорно-аммонийных солей, что обеспечит создание ОПС с повышенной текучестью. Индустриальным партнером ООО «ИВЦ Техномаш» будут создан стенд исследования скорости течения ОПС в трубе и проведены испытания текучести разрабатываемых ОПС в рамках реализации данного проекта. Для оценки эффективности разработанных образцов опытных партий ОПС с повышенной текучестью будут проведены огневые испытания. Полученные результаты Проекта позволят в дальнейшем на базе Индустриального партнера создать автоматические системы пожаротушения, предотвращающие распространение взрыва метана в шахтах горнодобывающей промышленности.