RU2813527C1 - Pyrotechnical fire extinguishing composition - Google Patents

Pyrotechnical fire extinguishing composition Download PDF

Info

Publication number
RU2813527C1
RU2813527C1 RU2023119031A RU2023119031A RU2813527C1 RU 2813527 C1 RU2813527 C1 RU 2813527C1 RU 2023119031 A RU2023119031 A RU 2023119031A RU 2023119031 A RU2023119031 A RU 2023119031A RU 2813527 C1 RU2813527 C1 RU 2813527C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fire extinguishing
composition
melamine
pyrotechnic
potassium nitrate
Prior art date
Application number
RU2023119031A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Михайлович Судаков
Алексей Андреевич Попов
Виталий Борисович Киселёв
Алёна Алексеевна Калмыкова
Галина Владимировна Канатчикова
Павел Олегович Королёв
Алия Марсовна Исхакова
Original Assignee
Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии" filed Critical Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии"
Application granted granted Critical
Publication of RU2813527C1 publication Critical patent/RU2813527C1/en

Links

Abstract

FIELD: fire-fighting equipment.
SUBSTANCE: invention is related to fire extinguishing compositions containing condensed and gaseous chemically active substances in combustion products to suppress fires in closed spaces. The pyrotechnic fire extinguishing composition for volumetric fire extinguishing contains potassium nitrate as an oxidizer and iditol as a flammable binder. The composition also contains melamine as a flame retardant and potassium salt of 5-aminotetrazole. Component ratio, wt.%: potassium nitrate 67-72, iditol 11-13, melamine 20-17, potassium salt of 5-aminotetrazole, over 100% 1-5.
EFFECT: scope of application of the pyrotechnic fire extinguishing composition is expanded by minimizing the content of toxic and corrosive substances in the aerosol; during storage, the composition retains its physical characteristics within the required limits and is chemically resistant.
1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к огнегасительным составам, содержащим в продуктах сгорания конденсированные и газообразные химически активные вещества, для подавления очагов возгорания в закрытых объемах.The invention relates to fire-fighting equipment, and more specifically to fire extinguishing compositions containing condensed and gaseous chemically active substances in combustion products to suppress fires in closed spaces.

Уровень данной области техники характеризует пиротехнический аэрозолеобразующий состав, описанный в патенте RU 2392993 C1, A62D 1/06, 2009 г., который содержит, мас. %: 70-76 нитрата калия, 7-14 идитола и 13-20 дициандиамида.The level of this field of technology is characterized by the pyrotechnic aerosol-forming composition described in patent RU 2392993 C1, A62D 1/06, 2009, which contains, by weight. %: 70-76 potassium nitrate, 7-14 iditol and 13-20 dicyandiamide.

Особенностью этого состава является оптимизация массового содержания компонентов термической основы, близкой к стехиометрическому, для обеспечения полноты ее сгорания и модификация идитола в форме лака путем предварительной обработкой этиловым спиртом для повышения адгезионных связей компонентов при смешивании.A feature of this composition is the optimization of the mass content of the components of the thermal base, close to stoichiometric, to ensure the completeness of its combustion and the modification of iditol in the form of a varnish by pre-treatment with ethyl alcohol to increase the adhesive bonds of the components during mixing.

Известный состав характеризуется повышенным выходом тушащей газоаэрозольной смеси. Однако недостатком известного пиротехнического состава является ярко выраженные щелочные свойства генерируемого аэрозоля, содержащего продукты разложения нитрата калия (К2О и КОН) и токсичного аммиака, источником которого является дициандиамид.The known composition is characterized by an increased yield of extinguishing gas-aerosol mixture. However, the disadvantage of the known pyrotechnic composition is the pronounced alkaline properties of the generated aerosol containing decomposition products of potassium nitrate (K 2 O and KOH) and toxic ammonia, the source of which is dicyandiamide.

Это существенно ограничивает объем применения известного состава в электротехнике из-за высокого коррозионного действия на контакты и не удовлетворительной экологичности, негативно воздействующей на организм человека в закрытых непроветриваемых помещениях.This significantly limits the scope of use of the known composition in electrical engineering due to the high corrosive effect on contacts and unsatisfactory environmental friendliness, which negatively affects the human body in closed, unventilated areas.

Более совершенным является аэрозолеобразующий состав для объемного тушения пожара, описанный в патенте RU 2494781 С2, A62D 1/06, 2012 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному составу.More advanced is the aerosol-forming composition for volumetric fire extinguishing, described in patent RU 2494781 C2, A62D 1/06, 2012, which, in terms of technical essence and the number of matching features, was chosen as the closest analogue to the proposed composition.

Известный состав включает нитрат калия в качестве окислителя, идитол - органическое горючее связующее, и в качестве газообразователя двойную смесь уротропина с карбамидом, дополнительно содержащий в качестве основного окислителя йодат калия при следующем содержании компонентов, мас. %:The known composition includes potassium nitrate as an oxidizing agent, iditol - an organic flammable binder, and a double mixture of hexamine with urea as a gas former, additionally containing potassium iodate as the main oxidizing agent with the following component content, wt. %:

йодат калияpotassium iodate 55-6555-65 нитрат калияpotassium nitrate 11-1311-13 идитолidiot 10-1410-14 уротропинurotropin 11-1311-13 карбамидurea 3-53-5

Содержание в составе газообразующих уротропина и карбамида минимально необходимое, достаточное для формирования рабочего тела газоаэрозольной тушащей смеси, надежно транспортирующего ингибиторы горения к очагу возгорания.The content of hexamine and urea in the gas-forming agents is the minimum necessary, sufficient to form the working fluid of a gas-aerosol extinguishing mixture that reliably transports combustion inhibitors to the source of fire.

При этом карбамид очищает горячие дымовые газы от оксидов азота до СО2 и Н2О, которые являются ингибиторами горения, разбавляют генерируемый аэрозоль, снижая его температуру, что повышает эффективность пожаротушения.At the same time, urea purifies hot flue gases from nitrogen oxides to CO 2 and H 2 O, which are combustion inhibitors, dilute the generated aerosol, reducing its temperature, which increases the effectiveness of fire extinguishing.

Однако продолжением отмеченных достоинств известного состава являются присущие недостатки.However, a continuation of the noted advantages of the known composition are inherent disadvantages.

Так введение в термическую смесь нитрат калия с идитолом уротропина не приводит к значительному улучшению огнетушащих свойств состава, а процесс горения сопровождается выбросом капель расплава, что может оказывать отрицательное воздействие на работоспособность аппаратуры, расположенной в защищаемом отсеке помещения.Thus, the introduction of potassium nitrate with iditol hexamine into the thermal mixture does not lead to a significant improvement in the fire extinguishing properties of the composition, and the combustion process is accompanied by the release of melt drops, which can have a negative impact on the performance of the equipment located in the protected compartment of the room.

Карбамид в свою очередь обладает повышенной гигроскопичностью, что приводит к накоплению влаги в составе в процессе хранения изделия. Данный фактор может оказывать негативное влияние на процесс горения состава вплоть до отказа в воспламенении.Urea, in turn, has increased hygroscopicity, which leads to the accumulation of moisture in the composition during storage of the product. This factor can have a negative impact on the combustion process of the composition, up to failure of ignition.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение является расширение области применения пиротехнического огнетушащего состава, за счет минимизации содержания в аэрозоле токсических и коррозионно активных веществ, следовательно при хранении состав сохраняет свои физические характеристики в необходимых пределах и является химически стойким.The technical problem to which the present invention is aimed is to expand the scope of application of the pyrotechnic fire extinguishing composition by minimizing the content of toxic and corrosive substances in the aerosol; therefore, during storage, the composition retains its physical characteristics within the required limits and is chemically resistant.

Требуемый технический результат достигается тем, что известный пиротехнический огнетушащий состав, включающий нитрат калия в качестве окислителя, идитол в качестве горючего связующего, согласно изобретению содержит меламин в качестве пламягасителя при следующем соотношении компонентов, мас. %:The required technical result is achieved by the fact that the known pyrotechnic fire extinguishing composition, including potassium nitrate as an oxidizer, iditol as a flammable binder, according to the invention contains melamine as a flame extinguisher in the following ratio of components, wt. %:

нитрат калияpotassium nitrate 67-7267-72 идитолidiot 11-1311-13 меламинmelamine 20-1720-17

При этом состав дополнительно содержит в качестве доокислителя 1…5% калиевой соли 5-аминотетразола.In this case, the composition additionally contains 1...5% potassium salt of 5-aminotetrazole as an additional oxidizer.

Содержание нитрата калия, сравнительно с прототипом, повышено для обеспечения практически нулевого кислородного баланса аэрозолеобразующего состава, имеющего близкое к стехиометрическому соотношение компонентов.The content of potassium nitrate, compared with the prototype, is increased to ensure a practically zero oxygen balance of the aerosol-forming composition, which has a close to stoichiometric ratio of components.

Нитрат калия обладает рядом положительных свойств: селективными свойствами по отношению к органическим соединениям, высоким содержанием активного кислорода, низкой гигроскопичностью и не дефицитностью.Potassium nitrate has a number of positive properties: selective properties in relation to organic compounds, high content of active oxygen, low hygroscopicity and non-deficiency.

Введение меламина приводит к улучшению огнетушащих свойств термической смеси нитрат калия с идитолом, а также стабилизирует процесс горения - отсутствует выброс из зоны горения горящих шлаков.The introduction of melamine leads to an improvement in the fire extinguishing properties of the thermal mixture of potassium nitrate and iditol, and also stabilizes the combustion process - there is no release of burning slag from the combustion zone.

Для снижения температуры горения и увеличения количества азота в продуктах сгорания в термическую смесь введено полиазотистое соединение - калиевая соль 5-аминотетразола. Азот, являясь инертным веществом, в процессе горения состава покидает зону реакции главным образом в виде N2 и не принимает участия в окислительных процессах.To reduce the combustion temperature and increase the amount of nitrogen in the combustion products, a polynitrogen compound, the potassium salt of 5-aminotetrazole, was introduced into the thermal mixture. Nitrogen, being an inert substance, leaves the reaction zone mainly in the form of N2 during the combustion of the composition and does not take part in oxidative processes.

Пиротехнический огнетушащий состав на основе известной термической смеси нитрат калия с идитолом с добавлением меламина и калиевой соли 5-аминотетразола отличается высокой энтальпией образования, выгодными термодинамическими характеристиками, достаточно низкой температурой горения, а также тем, что он генерирует высокий удельный объем газов с низкой токсичностью и коррозионной активностью.A pyrotechnic fire extinguishing composition based on the well-known thermal mixture of potassium nitrate and iditol with the addition of melamine and the potassium salt of 5-aminotetrazole is characterized by a high enthalpy of formation, favorable thermodynamic characteristics, a fairly low combustion temperature, and also by the fact that it generates a high specific volume of gases with low toxicity and corrosive activity.

Сущность изобретения иллюстрируется технологическим режимом изготовления пиротехнического состава для аэрозольного объемного пожаротушения.The essence of the invention is illustrated by the technological regime for manufacturing a pyrotechnic composition for aerosol volumetric fire extinguishing.

Состав приготавливается на имеющемся в пиротехническом производстве стандартном оборудовании.The composition is prepared using standard equipment available in pyrotechnic production.

В смеситель загружают 60%-й раствор идитола в этиловом спирте и предварительно измельченный до требуемой удельной поверхности нитрат калия, затем смесь перемешивают.A 60% solution of iditol in ethyl alcohol and potassium nitrate, previously crushed to the required specific surface area, are loaded into the mixer, then the mixture is stirred.

К смеси горючего и окислителя загружается определенное количество меламина и калиевой соли 5-аминотетразола. Полученный состав тщательно перемешивается до получения однородной структуры, при этом на конечной фазе перемешивание компонентов происходит с поддувом воздуха с целью ускорения удаления растворителя.A certain amount of melamine and potassium salt of 5-aminotetrazole is added to the mixture of fuel and oxidizer. The resulting composition is thoroughly mixed until a homogeneous structure is obtained, while in the final phase the components are mixed with air blowing in order to accelerate the removal of the solvent.

Смешанный состав выгружают из смесителя, провяливают, затем протирают через сетку гранулятора с целью улучшения сыпучести для объемной дозировки и предотвращения комков.The mixed composition is unloaded from the mixer, dried, then rubbed through the granulator mesh to improve flowability for volumetric dosing and prevent lumps.

Формование зарядов проводится методом глухого прессования в бумажно-катаную оболочку.The charges are formed by pressing into a rolled paper shell.

Для отработки и проверки достижения требуемых показателей назначения были приготовлены и испытаны пиротехнические составы с содержанием компонентов внутри оптимизированных диапазонов их содержания, на границах и за границами пределов этих диапазонов.To test and verify the achievement of the required performance indicators, pyrotechnic compositions were prepared and tested with the content of components within the optimized ranges of their contents, at the boundaries and beyond the boundaries of these ranges.

Характерные составы представлены в таблице.Typical compositions are presented in the table.

Испытания опытных образцов зарядов из предложенного состава выявили, что составы №№3-4 в оптимизированных диапазонах содержания компонентов гарантированно обеспечивают заданную скорость достижения тушащей концентрации ингибиторов горения в защищаемом объеме при стабильном подавлении очагов возгорания твердых и жидких горючих веществ.Tests of prototypes of charges from the proposed composition revealed that compositions No. 3-4 in the optimized ranges of component contents are guaranteed to provide a given rate of achieving the extinguishing concentration of combustion inhibitors in the protected volume while stably suppressing sources of ignition of solid and liquid combustible substances.

Результаты исследований, проведенные на модельных образцах, показали, что введение в термическую смесь нитрат калия с идитолом меламина повышает устойчивость горения состава, исключает выброс горящих шлаков.The results of studies carried out on model samples showed that the introduction of potassium nitrate with melamine into the thermal mixture increases the combustion stability of the composition and eliminates the release of burning slag.

Температура реакционного слоя предложенного пиротехнического огнетушащего состава при увеличении содержания меламина уменьшается с 1400°С до 1000°С, что связано с расходом тепла на термодеструкцию меламина.The temperature of the reaction layer of the proposed pyrotechnic fire extinguishing composition with increasing melamine content decreases from 1400°C to 1000°C, which is associated with heat consumption for the thermal destruction of melamine.

При введении калиевой соли 5-аминотетразола сверх 100% в количестве 1-5% увеличивается количество дисперсной фазы, уменьшается количество шлаков и снижается концентрация СО.When introducing the potassium salt of 5-aminotetrazole in excess of 100% in an amount of 1-5%, the amount of the dispersed phase increases, the amount of slag decreases and the concentration of CO decreases.

Отличительные признаки предложенного технического решения за счет введения меламина обеспечили при горении состава образование газоаэрозольной смеси, состоящей из инертных продуктов (CO2, N2 и др.) и твердых высоко дисперсных аэрозольных частиц (KHCO3, K2CO3, KNO2, NH4HCO3 и др.), химически активных соединений с развитой удельной поверхностью (размерами частиц 0,01-5 мкм).The distinctive features of the proposed technical solution due to the introduction of melamine ensured, during combustion of the composition, the formation of a gas-aerosol mixture consisting of inert products (CO 2 , N 2 , etc.) and solid highly dispersed aerosol particles (KHCO 3 , K 2 CO 3 , KNO 2 , NH 4 HCO 3, etc.), chemically active compounds with a developed specific surface area (particle sizes 0.01-5 microns).

Выбранные компоненты обладают широкой сырьевой базой, низкой стоимостью и невысокой гигроскопичностью.The selected components have a wide raw material base, low cost and low hygroscopicity.

Предложенный состав малочувствителен к механическим воздействиям, обладает физико-химической стабильностью, а технология его изготовления отличается простотой и безопасностью.The proposed composition is insensitive to mechanical stress, has physical and chemical stability, and its manufacturing technology is simple and safe.

Технологичность приготовления предложенного пиротехнического огнетушащего состава и изготовления из него прессованных зарядов, при условии экологичности функционирования для пожаротушения в закрытых объемах непроветриваемых помещений, позволяет рекомендовать изобретение в промышленное производство на существующем пиротехническом оборудовании.The manufacturability of the preparation of the proposed pyrotechnic fire extinguishing composition and the manufacture of pressed charges from it, provided that it functions environmentally for fire extinguishing in closed volumes of unventilated premises, allows us to recommend the invention for industrial production on existing pyrotechnic equipment.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по противопожарной технике, показал, что оно неизвестно, а с учетом практической возможности серийного изготовления по отраслевой технологии пиротехнического огнетушащего состава можно сделать вывод о его соответствии критериям патентоспособности.A comparative analysis of the proposed technical solution with identified analogues of the state of the art, from which the invention does not clearly follow for a specialist in fire-fighting equipment, showed that it is unknown, and taking into account the practical possibility of serial production of a pyrotechnic fire extinguishing composition using industry technology, it can be concluded that its compliance patentability criteria.

Положительные результаты испытаний на эффективность объемного пожаротушения предложенного пиротехнического огнетушащего состава позволяют рекомендовать его для серийного производства и поставок пожаротушащих аэрозольных генераторов заказчикам.Positive test results on the effectiveness of volumetric fire extinguishing of the proposed pyrotechnic fire extinguishing composition allow us to recommend it for mass production and supply of fire extinguishing aerosol generators to customers.

Claims (2)

Пиротехнический огнетушащий состав для объемного пожаротушения, включающий нитрат калия в качестве окислителя и идитол в качестве горючего связующего, отличающийся тем, что он содержит меламин в качестве пламягасителя и калиевую соль 5-аминотетразола при следующем соотношении компонентов, мас.%:A pyrotechnic fire extinguishing composition for volumetric fire extinguishing, including potassium nitrate as an oxidizer and iditol as a flammable binder, characterized in that it contains melamine as a flame extinguisher and potassium salt of 5-aminotetrazole in the following ratio of components, wt.%: нитрат калияpotassium nitrate 67-7267-72 идитолidiot 11-1311-13 меламинmelamine 20-1720-17 калиевая соль 5-аминотетразола, сверх 100%potassium salt of 5-aminotetrazole, over 100% 1-51-5
RU2023119031A 2023-07-19 Pyrotechnical fire extinguishing composition RU2813527C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2813527C1 true RU2813527C1 (en) 2024-02-12

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2046614C1 (en) * 1991-04-08 1995-10-27 Всесоюзный научно-исследовательский институт противопожарной обороны Device for detection and volumetric suppression of fire and smoke-forming compound
US6264772B1 (en) * 1998-07-30 2001-07-24 R-Amtech International, Inc. Pyrotechnical, aerosol-forming composition for extinguishing fires and process for its preparation
RU2193429C2 (en) * 2000-11-04 2002-11-27 Перепеченко Борис Петрович Ecologically clean short-flame and flameless aerosol-forming compositions for fire extinguishing
RU2494781C2 (en) * 2012-01-11 2013-10-10 Открытое акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение им. В.И. Чапаева" Pyrotechnic aerosol-forming composition
US11413486B2 (en) * 2015-08-10 2022-08-16 Acell Industries Limited Gas-producing material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2046614C1 (en) * 1991-04-08 1995-10-27 Всесоюзный научно-исследовательский институт противопожарной обороны Device for detection and volumetric suppression of fire and smoke-forming compound
US6264772B1 (en) * 1998-07-30 2001-07-24 R-Amtech International, Inc. Pyrotechnical, aerosol-forming composition for extinguishing fires and process for its preparation
RU2193429C2 (en) * 2000-11-04 2002-11-27 Перепеченко Борис Петрович Ecologically clean short-flame and flameless aerosol-forming compositions for fire extinguishing
RU2494781C2 (en) * 2012-01-11 2013-10-10 Открытое акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение им. В.И. Чапаева" Pyrotechnic aerosol-forming composition
US11413486B2 (en) * 2015-08-10 2022-08-16 Acell Industries Limited Gas-producing material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2250207C2 (en) Gas-generating composition for gas generator (options) and gas generation safety system
AU751975B2 (en) Chemically active fire suppression composition
Steinhauser et al. “Green” pyrotechnics: a chemists' challenge
AU632630B2 (en) Gas generating compositions containing nitrotriazalone
SK279975B6 (en) Non-toxic priming mix
CN101279867A (en) Non-sulphur firecracker components and preparation thereof
Rohilla et al. Aerosol forming compositions for fire fighting applications: a review
US20020137875A1 (en) Fire suppressing gas generator composition
RU2813527C1 (en) Pyrotechnical fire extinguishing composition
RU2480259C1 (en) Pyrotechnic aerosol-forming composition
ES2942651T3 (en) Aerosol-generating composition for fire extinguishing
RU2392993C1 (en) Pyrotechnic aerosol-forming compound
RU2350590C1 (en) Pyrotechnical smoke-forming composition
RU2648081C1 (en) Aerosol-forming fire extinguishing composition and method for preparation thereof
RU2686927C1 (en) Granulated pyrotechnic composition for volumetric fire extinguishing
RU2618271C1 (en) Extinguishing pyrotechnic composition
CN114768164A (en) Safe and efficient aerosol fire extinguishing agent and preparation method thereof
RU2494781C2 (en) Pyrotechnic aerosol-forming composition
CN114984504A (en) Aerosol extinguishing agent for power distribution cabinet and preparation method thereof
RU2686926C1 (en) Method of producing aerosol-forming pyrotechnic composition for fire extinguishing
RU2788085C1 (en) Aerosol-forming composition for fire extinguishing
RU2618261C1 (en) Aerosole-forming pyrotechnical composition for fire extinguishing
RU2812442C1 (en) Aerosol-forming pyrotechnic composition for fire smothering
RU2812885C1 (en) Aerosol forming fire extinguishing composition
US2885277A (en) Hydrogen gas generating propellent compositions