устройство для ограничения тяжелых последствий распространившегося и неконтролируемого пожара в бункере для хранения опасных материалов

Формула изобретения

1. Устройство (10) ограничения тяжелых последствий распространившегося и неконтролируемого пожара в бункере (4), находящемся в закрытой секции (2), отличающееся тем, что содержит закрытый резервуар (28) с невоспламеняющейся жидкостью (26), при этом резервуар (28) содержит внутреннюю камеру (54), непосредственно сообщающуюся с указанным бункером (4) через соединительный трубопровод (46), по меньшей мере, одну внешнюю камеру (52), непосредственно сообщающуюся с закрытой секцией (2) через, по меньшей мере, одно верхнее отверстие (36) в резервуаре (28), противопожарную защиту (20) и систему (80) регулирования уровней жидкости.

2. Устройство (10) по п.1, отличающееся тем, что резервуар (28) содержит:

верхнюю (30), нижнюю (32) и боковые (34) стенки;

разделительные элементы (50), закрепленные верхним концом на, по меньшей мере, одном верхнем отверстии (36) указанной верхней стенки (30), не достигая нижней стенки (32) резервуара (28), и ограничивающие внутреннюю камеру (54), непосредственно сообщающуюся с бункером (4) через соединительный трубопровод (46), и, по меньшей мере, одну внешнюю камеру (52), непосредственно сообщающуюся с закрытой секцией (2) через, по меньшей мере, одно верхнее отверстие (36).

3. Устройство (10) по п.1, отличающееся тем, что выполнено таким образом, чтобы отвечать следующему отношению:



где s - площадь внутренней камеры (54);

S - сумма площадей внешних камер (52) и отверстий (36);

p впуск - давление срабатывания впуска газов в бункер (4) из закрытой секции (2) через устройство (10) ограничения;

P выпуск - давление срабатывания выпуска газов из бункера (4) в закрытую секцию (2) через устройство (10) ограничения.

4. Устройство (10) по п.2, отличающееся тем, что указанные разделительные элементы (50) выполнены в количестве четырех для каждого отверстия (36), а каждое отверстие (36) имеет прямоугольный контур.

5. Устройство (10) по п.1, отличающееся тем, что содержит четыре внешние камеры (52).

6. Устройство (10) по п.2, отличающееся тем, что указанные разделительные (50) элементы оборудованы волнорезными устройствами (56), выполненными в виде металлических плит, закрепленных на нижних концах разделительных элементов (50), и направленных внутрь, по меньшей мере, одной внешней камеры (52).

7. Устройство (10) по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство (58) размельчения пузырьков для каждой внешней камеры (52).

8. Устройство (10) по п.7, отличающееся тем, что, по меньшей мере одно средство (58) размельчения пузырьков содержит наложенные друг на друга слои (60) переплетенных нитей, при этом указанные слои (60) отделены друг от друга опорными решетками (62).

9. Устройство (10) по любому из пп.7 или 8, отличающееся тем, что средства (58) размельчения пузырьков закреплены на волнорезных устройствах (56) при помощи распорок (68).

10. Устройство (10) по п.1, отличающееся тем, что оно расположено в указанной закрытой секции (2) снаружи бункера (4) и закреплено на опорной герметичной перегородке (43), являющейся частью бункера (4).

11. Устройство (10) по п.10, отличающееся тем, что соединительный трубопровод (46) соединяет бункер (4) с внутренней камерой (54) и проходит через опорную перегородку (43).

12. Устройство (10) по п.10, отличающееся тем, что противопожарная защита (20) выполнена в виде гипсовых панелей, установленных вокруг устройства (10) ограничения и закрепленных на опорной перегородке (43).

13. Устройство (10) по п.1, отличающееся тем, что система (80) регулирования уровней жидкости содержит:

первый отсек (82) регулирования, сообщающийся с резервуаром (28) под открытой поверхностью жидкости (26) и с бункером (4) над открытой поверхностью жидкости (26), так что он находится под таким же давлением, что и бункер (4);

второй отсек (84) регулирования, сообщающийся с резервуаром (28) под открытой поверхностью жидкости (26) и с закрытой секцией (2) над открытой поверхностью жидкости (2), так что он находится под таким же давлением, что и закрытая секция (2);

первый поплавковый вентиль (140), установленный в первом отсеке (82) регулирования и закрытый в нормальных условиях работы; и

второй поплавковый вентиль (142), установленный во втором отсеке (84) регулирования и открытый в нормальных условиях работы, при этом резервуар (28) снабжается жидкостью, когда оба указанных поплавковых вентиля (140, 142) одновременно открыты.

14. Устройство (10) по п.13, отличающееся тем, что первый отсек (82) регулирования содержит вентиляционное отверстие (86), непосредственно соединенное с соединительным трубопроводом (46), за счет чего первый отсек (82) регулирования имеет такое же давление, что и бункер (4).

15. Устройство (10) по п.13, отличающееся тем, что второй отсек (84) регулирования содержит вентиляционный канал (88), непосредственно соединенный с закрытой секцией (2), за счет чего второй отсек (84) регулирования имеет такое же давление, что и закрытая секция (2).

16. Устройство (10) по любому из пп.13-15, отличающееся тем, что система (80) регулирования уровней жидкости дополнительно содержит аварийный вентиль (144), предназначенный для ручного управления указанной системой.

17. Устройство (10) по любому из пп.13-15, отличающееся тем, что каждый отсек (82, 84) регулирования содержит перепускную трубку (112, 114), оборудованную сифоном (108, 110) и позволяющую удалять жидкость (26) в резервуар-коллектор (94).

18. Устройство (10) по п.13, отличающееся тем, что дополнительно содержит резерв (96) жидкости и сливную трубку (122), при этом резервуар (28) питается из резерва (96) через заливную трубку (118).

19. Устройство (10) по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что все компоненты устройства выполнены из нержавеющей стали.

20. Устройство (10) по п.1, отличающееся тем, что содержащейся в резервуаре (28) жидкостью (26) является вода.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области устройств для ограничения последствий пожара, обеспечивающих нераспространение огня. В частности, оно относится к устройству, предназначенному для использования в случае пожара в установках, где содержатся опасные материалы, такие как ядерные материалы, химические или вирусологические вещества.

Уровень техники

Одним из основных требований к установкам для хранения и содержания опасных материалов является гарантия предотвращения опасности попадания этих веществ на людей и в окружающую среду, обеспечение безопасности населения и особенно персонала, обслуживающего указанные установки.

Опасные материалы складируются и хранятся в герметичном помещении, называемом бункером. Требования по охране окружающей среды заставляют принимать во внимание возможность нарушения герметичности бункера. При изоляции опасных материалов от природной среды обычно применяют два дополнительных принципа защиты.

Первый принцип состоит в установке нескольких промежуточных статических барьеров, чтобы ограничить последствия неисправности одного из этих барьеров. Камеру-хранилище размещают внутри закрытой секции, которую, в свою очередь, изолируют от окружающего пространства. Эта закрытая секция выполняет функцию второго защитного барьера. Герметичность бункера и закрытой секции обеспечивается герметичными перегородками и герметичными дверями.

Второй принцип состоит в создании динамической системы изоляции посредством организации механической вентиляции, которая создает каскадное понижение давления в направлении от наружного пространства установки к бункеру, чтобы компенсировать нарушения герметичности статических барьеров. И закрытая секция, и бункер оснащены индивидуальной независимой системой вентиляции, содержащей магистраль нагнетания воздуха из окружающего пространства и магистраль выпуска воздуха в окружающее пространство. Кроме изоляции за счет поддержания разрежения в опасных помещениях, системы вентиляции обеспечивают дополнительные функции, такие как газообмен (порядка нескольких объемов/час) и очистка воздуха при помощи очистных фильтров, предназначенных для задержания опасных веществ. Эти функции позволяют содержать в чистоте атмосферу бункера и закрытой секции, чтобы ограничить опасность попадания опасных веществ в окружающую среду.

Содержание опасных материалов требует организации целого комплекса установки для хранения, не ограничиваясь единственным защитным барьером. Если два вышеуказанных принципа защиты считаются достаточными при нормальной работе, все же необходимо принимать в расчет чрезвычайные ситуации, такие как подземные толчки и/или пожар. В частности, это относится к области хранения ядерных материалов, которое регламентируется строгими аналитическими принципами и строительными нормами, контролируемыми соответствующими властями.

В некоторых случаях анализ опасности пожара предусматривает рассмотрение развернутого сценария распространившегося и неконтролируемого пожара, локализованного в изолированном помещении, перегородки которого должны быть рассчитаны на огнестойкость. Развитие такого сценария может привести к нарушению условий работы очистных устройств, таких как очистные фильтры. Например, в области ядерной энергетики самые высокоэффективные и высоконадежные фильтры рассчитаны на предельную температуру 200°С. В этом случае вентиляция должна быть остановлена и изолирована при помощи противопожарных клапанов, самые эффективные из которых в области ядерной энергетики рассчитаны на предельное давление в 2100 Па. Такое изолирование бункера, в котором произошло возгорание, приводит к повышению давления, которое может нарушить статическую изоляцию в отсутствие дополнительных специальных конструкций. Это нарушение может привести к тяжелым последствиям для окружающей среды.

Действительно, анализ опасности пожара путем рассмотрения составляющих, необходимых для возгорания, известных под названием «треугольник огня», дает следующие результаты: опасные материалы и оборудование, находящиеся в бункере, представляют собой топливо; воздух, присутствующий в бункере, и воздух, поступающий через магистраль нагнетания вентиляционной системы бункера, является окислителем. При таком рассмотрении в треугольнике огня не хватает только энергии воспламенения, чтобы в бункере вспыхнул пожар. Однако последние указания в области регламентации пожарной безопасности базовых ядерных установок строго требуют предусматривать возможность такого воспламенения. Таким образом, налицо все элементы, позволяющие гипотетически рассматривать начало и развитие пожара в бункере.

Кроме того, опасная природа хранящихся материалов в некоторых случаях исключает вмешательство пожарных в бункере и заставляет применять дистанционные системы пожаротушения. В этих условиях невозможно гарантировать быстрое тушение пожара, что заставляет предусматривать возможность распространения огня по всему пространству бункера.

Наконец, изучение пожаров в закрытых пространствах позволило установить три последовательные фазы развития пожара, которые отображены на графике (фиг.1). Изображенная на графике кривая является кривой теоретического давления распространившегося и неконтролируемого пожара в бункере, где хранятся и содержатся опасные материалы, при этом на представленном графике ось абсцисс соответствует времени (Т), а ось ординат соответствует давлению (Р).

Первой фазой, обозначенной на фиг.1 отметкой 200, является фаза развития пожара. Эта первая фаза 200 соответствует периоду, в течение которого окислитель не лимитирован. В отсутствие системы пожаротушения в бункере термодинамические условия, каковыми являются давление и температура, зависят от развития пожара. Начиная с момента начала горения 202, давление Р повышается с первоначального отрицательного значения разрежения 204 до пика сверхвысокого давления 206 при максимальном горении. Отмечается, что значительное и быстрое повышение температуры и давления в бункере, порядка нескольких сот градусов и нескольких десятков тысяч паскаль, может стать причиной нарушения целостности статической изоляции бункера, устройств, изолирующих его от окружающей среды, в частности противопожарных клапанов и фильтров, его конструкций локализации и изоляции огня, в частности его герметичных перегородок и дверей.

Вышеуказанные чрезвычайные условия повышают опасность попадания опасных веществ в закрытую секцию и в окружающую среду и распространения пожара в остальную часть установки. Автоматическое перекрывание магистрали нагнетания воздуха в бункер в момент обнаружения пожара позволяет ограничить развитие пожара в бункере, так как огонь поддерживается только за счет присутствующего в нем кислорода. Таким образом, пожар ограничивается наличием окислителя, присутствующего в бункере, но не топливом.

Вторая фаза, обозначенная на фиг.1 отметкой 208, является фазой затухания пожара. Эта вторая фаза 208 соответствует периоду, в течение которого интенсивность огня ограничена нехваткой окислителя. Затухание пожара приводит к снижению температуры и, следовательно, к значительному падению давления до отрицательных значений 216, порядка нескольких тысяч паскаль. Это сильное разрежение в бункере тоже сказывается на целостности конструкций, уже ослабленных условиями пожара. Во время фазы затухания 208, как только давление в бункере становится отрицательным, попадание воздуха в результате ослабления конструкций может привести к опасности возобновления пожара.

Третьей фазой, обозначенной на фиг.1 отметкой 212, является фаза возобновления пожара. За счет притока окислителя, упомянутого в связи со второй фазой 208, может произойти явление возобновления пожара в бункере. Отсюда следуют новые циклы затухания и повторного воспламенения между пиками сверхвысокого давления при повторном воспламенении 214 и пиками разрежения при затухании 216, которые соответствуют повышениям давления и температуры и, следовательно, возможным выбросам в окружающую среду. Вместе с тем, термодинамические условия нового цикла пожара являются не столь ярко выраженными, как во время первой фазы 200, так как количество кислорода, присутствующего в бункере и попадающего в нее за счет нарушения изоляции во время предыдущих фаз, не является таким значительным, как во время первой фазы 200.

Даже если речь идет о гипотетическом сценарии, поскольку в бункере нет никаких источников искры, последствия такого пожара могут быть недопустимыми: возможный выброс опасных веществ в окружающую среду, возможное распространение огня на остальную часть установки, возможное заражение окружающей среды, населения и тем более персонала, обслуживающего указанные установки.

Поэтому необходимо применить устройство, которое ограничивает опасность непосредственного попадания опасных веществ из бункера наружу установки в окружающую среду при неисправности устройств изоляции бункера и которое препятствует любому распространению огня от бункера к остальной части установки и даже в окружающую среду.

Устройство, соответствующее этой функции, должно, кроме того, отвечать целому ряду требований.

Прежде всего, устройство должно быть пассивным. Действительно, в соответствии с концептуальными принципами обеспечения безопасности его работа не должна зависеть от какого-либо оборудования (насосов, компрессоров, вентиляторов, приводов, систем контроля-управления и т.д.), от источников энергии или от датчиков, которые сами могут выйти из строя.

Кроме того, его рабочее состояние должно быть гарантированным, так как оно выступает в роли последнего и «внутреннего» средства пассивной защиты, когда обычные конструктивные и эксплуатационные решения (профилактика, контроль, обнаружение, вмешательство) оказываются исчерпанными.

Устройство должно также обеспечивать выполнение своих функций во время фаз 200, 208 и 212 пожара.

Наконец, устройство не должно содержать в себе источник возможных нарушений статической и динамической изоляции бункера при нормальной работе установки.

Первой задачей, которую должно решать устройство, является недопущение попадания опасных веществ в среду, окружающую установку. Для этого необходимо выполнять одновременно следующие условия:

- гарантировать целостность статической изоляции закрытой секции, то есть ее прочность по отношению к давлению;

- гарантировать эффективность системы вентиляции закрытой секции, то есть поддержание в ней разрежения, и сохранность очистных фильтров;

- в случае возникновения пожара в бункере гарантировать целостность статической изоляции в бункере, в частности на уровне средств изоляции;

- ограничивать выход аэрозолей наружу бункера; и

- гарантировать эффективность системы вентиляции закрытой секции, то есть поддержание в ней разрежения, и сохранность очистных фильтров.

Второй задачей, которую должно решать устройство, является недопущение распространения огня из бункера в закрытую секцию и/или в остальную часть установки. Для этого необходимо выполнять одновременно следующие условия:

- строго соблюдать условия давления в бункере, поддерживая его на уровне нескольких тысяч паскаль и обеспечивая выпуск и впуск газов для сохранения целостности средств локализации и изоляции огня в бункере, таких как противопожарные клапаны и/или противопожарные двери;

- направлять и контролировать выпуск газов, происходящий во время первой фазы пожара; и

- снижать температуру выпуска газов до значения, меньшего пороговой температуры повторного воспламенения несгоревших материалов.

Эти задачи должны быть решены, в частности, в отношении повышенных температур, низких значений давления (порядка 2000 Па) и больших значений напора газа.

Некоторые существующие устройства частично отвечают перечисленным выше функциям и требованиям. Все эти устройства содержат воду или жидкость, которая в условиях нормальной работы или в случае аварии позволяет:

- охлаждать газы;

- промывать газы.

Эти устройства аналогичны барботерам и в широком смысле сходны с устройствами для очистки газов. Они основаны на принципе образования пузырьков газов в воде с целью их очистки, а в случае наиболее усовершенствованных устройств - для снижения их температуры за счет теплообмена. Размер пузырьков, образующихся в этих устройствах, остается определяющим для обеспечения эффективности, так как он обуславливает поверхность обмена между газами и жидкостью. Эти устройства можно подразделить на три большие категории.

Первая категория устройств очистки газов охватывает базовые устройства, предназначенные для образования пузырьков газообразных продуктов горения в водяной ванне, как в случае активного устройства, описанного в патенте US 5395408. В этом случае образование пузырьков в воде позволяет охлаждать газы и обеспечивает тушение раскаленной золы. Это устройство похоже на искрогасители. Кроме того, эти устройства оказываются малоэффективными в термодинамических условиях, предусмотренных в развернутом сценарии согласно настоящему изобретению. Действительно, поскольку размер пузырьков газа в воде не регулируется, устройство должно иметь огромный размер, чтобы обеспечить достаточную площадь теплообмена для охлаждения газов, и содержать очень большой объем воды, чтобы компенсировать ее испарение.

Вторая категория устройств очистки газов является усовершенствованной версией устройств первой категории. Как и в случае пассивного устройства, описанного в патенте US 4859405, они предназначены для пропускания пузырьков газов через пористый фильтрующий слой, погруженный в резервуар с водой. Пористый слой предназначен для задержания частиц, транспортируемых газами, а также для ограничения размера пузырьков, образованных в пористом слое, чтобы улучшить теплообмен между газами и водой. Как в случае устройств первой категории, недостатком такого устройства является то, что, начиная от температуры 500°С, они требуют наличия большого количества воды, чтобы компенсировать испарение и обеспечивать эффективный теплообмен. Кроме того, пропускание газов через пористый фильтрующий слой, как правило, состоящий из песка или гравия, приводит к значительному снижению напора. Это устройство оказалось неэффективным, так как давление его срабатывания, составляющее порядка 100000 Па, примерно на два порядка выше, чем предусмотренное для вариантов применения настоящего изобретения.

Третья категория устройств очистки газов тоже представляет собой усовершенствованную версию первой категории устройств очистки газов. Как указано в патенте GB 526178, они предназначены для очистки газов путем пропускания и образования пузырьков этих газов в двух сообщающихся камерах перед их выпуском наружу. Первая камера содержит промывочную жидкость, такую как вода, а вторая камера, пропускная площадь которой вдвое превышает пропускную площадь первой камеры, содержит решетки с отверстиями небольшого диаметра, обычно 1 мм, погруженными в жидкость. Не говоря о значительных потерях напора и об ограниченной способности теплообмена, недостатком этого устройства является слишком большой размер для выполнения вышеуказанных требований в термодинамических условиях пожара, при температуре порядка 1000°С и расходе обрабатываемого газа, эквивалентом одному объему помещения в час.

Ни одно из устройств очистки газов, раскрытых в этих патентах, не отвечает вышеуказанным функциям и требованиям для установки, содержащей опасные материалы, в случае развернутого сценария, рассматриваемого для настоящего изобретения.

В частности, ни одно из этих устройств не является по-настоящему пассивным в том смысле, что срабатывание системы происходит после обнаружения повышения температуры или давления только путем открывания вентилей или включения системы отсасывания газов в направлении устройства.

Кроме того, все известные устройства очистки газов в случае рассматриваемого развернутого сценария можно использовать только для выпуска газов. Ни одно из этих устройств не предусматривает возможности обратного действия, то есть не может быть использовано для всех фаз подъема давления 200, разрежения 208 и циклов давления 212, чтобы обеспечить последовательно:

- выпуск газов из загоревшегося бункера в закрытую секцию во время первой фазы 200 развития пожара и во время фазы 212 циклов давления;

- впуск свежего воздуха из закрытой секции в камеру-хранилище во время второй фазы 208 затухания пожара и во время фазы 212 циклов давления;

- механическое и пассивное регулирование уровней жидкости в устройстве.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание устройства ограничения, которое в случае распространившегося и неконтролируемого пожара в бункере опасных материалов устраняет возможность их опадания в среду вокруг установки, гарантирует нераспространение огня из бункера в закрытую секцию, не имеет недостатков устройств из предшествующего уровня техники, срабатывает при низких значениях давления, сохраняя при этом способность удалять газы с большим значением расхода, является пассивным, реверсивным и компактным и гарантирует изоляцию бункера в нормальных условиях работы.

Эта задача решается при помощи устройства ограничения типа «противопожарного гидравлического клапана», установленного в закрытой секции и непосредственно соединенного с камерой.

В соответствии с настоящим изобретением устройство ограничения тяжелых последствий распространившегося и неконтролируемого пожара в бункере, находящемся в закрытой секции, содержит закрытый резервуар, содержащий невоспламеняющуюся жидкость, при этом указанный резервуар содержит внутреннюю камеру, непосредственно сообщающуюся с указанной камерой-хранилищем через соединительный трубопровод, по меньшей мере, одну внешнюю камеру, непосредственно сообщающуюся с указанной закрытой секцией через, по меньшей мере, одно верхнее отверстие указанного резервуара, противопожарную защиту и систему регулирования уровней жидкости.

В частности, резервуар содержит:

- верхнюю стенку, нижнюю стенку и боковые стенки;

- разделительные элементы, закрепленные верхним концом на указанном, по меньшей мере, одном отверстии указанной верхней стенки, не достигая указанной нижней стенки резервуара, при этом указанные разделительные элементы ограничивают внутреннюю камеру, непосредственно сообщающуюся с указанной камерой-хранилищем через указанный соединительный трубопровод, и, по меньшей мере, одну внешнюю камеру, непосредственно сообщающуюся с указанной закрытой секцией через указанное, по меньшей мере, одно отверстие.

Предпочтительно разделительные элементы выполнены в количестве четырех для каждого отверстия, и каждое отверстие имеет прямоугольный контур.

Разделительные элементы оборудованы волнорезными устройствами, выполненными в виде металлических плит, закрепленных на нижних концах разделительных элементов и направленных внутрь указанной, по меньшей мере, одной внешней камеры.

Устройство ограничения дополнительно содержит средство размельчения пузырьков, соответственно, для каждой внешней камеры.

Каждое средство размельчения пузырьков содержит наложенные друг на друга слои переплетенных нитей, отделенные друг от друга опорными решетками.

Средства размельчения пузырьков закреплены на волнорезных устройствах при помощи распорок.

Устройство ограничения находится в закрытой секции снаружи бункера и закреплено на опорной перегородке, которая является герметичной перегородкой, являющейся частью бункера.

Соединительный трубопровод соединяет камеру-хранилище с внутренней камерой и проходит через опорную перегородку.

Устройство ограничения содержит также противопожарную защиту. Противопожарная защита выполнена в виде гипсовых панелей, установлена вокруг устройства ограничения и закреплена на опорной перегородке.

Система регулирования уровней жидкости содержит:

- первый отсек регулирования, сообщающийся с резервуаром под открытой поверхностью жидкости и с камерой-хранилищем над открытой поверхностью жидкости таким образом, чтобы находиться под таким же давлением, что и бункер;

- второй отсек регулирования, сообщающийся с резервуаром под открытой поверхностью жидкости и с закрытой секцией над открытой поверхностью жидкости таким образом, чтобы находиться под таким же давлением, что и закрытая секция;

- первый поплавковый вентиль, установленный в первом отсеке регулирования и закрытый в нормальных условиях работы; и

- второй поплавковый вентиль, установленный во втором отсеке регулирования и открытый в нормальных условиях работы,

при этом емкость питается жидкостью, когда оба поплавковых вентиля одновременно открыты.

Первый отсек регулирования содержит вентиляционное отверстие, непосредственно соединенное с соединительным трубопроводом, за счет чего первый отсек регулирования имеет такое же давление, что и бункер.

Второй отсек регулирования содержит вентиляционный канал, непосредственно соединенный с закрытой секцией, за счет чего второй отсек регулирования имеет такое же давление, что и закрытая секция.

Система регулирования уровней жидкости дополнительно содержит аварийный вентиль, предназначенный для ручного управления указанной системой.

Каждый отсек регулирования содержит перепускную трубку, оборудованную сифоном и позволяющую удалять жидкость в резервуар-коллектор.

Устройство ограничения дополнительно содержит резерв жидкости и сливную трубку, при этом резервуар питается от резерва через заливную трубку.

Предпочтительно все компоненты устройства выполнены из нержавеющей стали, чтобы избежать их коррозии.

Предпочтительно содержащейся в резервуаре жидкостью является вода.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет более очевидно из нижеследующего подробного описания вариантов осуществления, представленных в качестве неограничивающих примеров, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено его следующее.

Фиг.1 - описанный выше график теоретического давления при распространившемся и неконтролируемом пожаре в бункере, содержащем опасные материалы.

Фиг.2 - вид спереди в продольном разрезе, иллюстрирующий размещение в закрытой секции устройства ограничения, соединенного с камерой-хранилищем.

Фиг.3 - вид в перспективе и в разрезе устройства ограничения.

Фиг.4 - вид спереди в продольном разрезе устройства ограничения.

Фиг.5 - вид устройства ограничения в разрезе по линии 5-5 на фиг.4.

Фиг.6 - вид сверху устройства ограничения без противопожарной защиты.

Фиг.7 - частичный вид спереди в разрезе внешней камеры устройства ограничения.

Фиг.8 - вид спереди в поперечном разрезе устройства ограничения и вид системы регулирования уровней жидкости в устройстве ограничения.

Фиг.9 и 10 - вид соответственно системы регулирования уровней жидкости и устройства ограничения во время сбалансированной фазы его рабочего цикла.

Фиг.11 и 12 - вид соответственно системы регулирования уровней жидкости и устройства ограничения во время фазы выпуска его рабочего цикла.

Фиг.13 и 14 - вид соответственно системы регулирования уровней жидкости и устройства ограничения во время фазы впуска его рабочего цикла.

Фиг.15 - вид в поперечном разрезе варианта выполнения устройства ограничения, согласно которому сифоны встроены в картер.

Осуществление изобретения

На фиг.2 схематично показано местонахождение устройства 10 ограничения в соответствии с настоящим изобретением в установке хранения опасных материалов, например, таких как ядерные отходы. На фиг.2 в продольном разрезе, вид спереди, показана установка хранения, содержащая закрытую секцию 2, в которую включен бункер 4. Опасные материалы хранятся в бункере 4.

Объем закрытой секции 2 по существу равен пятикратному объему бункера 4. Такое объемное соотношение в сочетании с мощностью вентиляции закрытой секции 2 позволяет разбавлять газы, которые могут попасть из бункера 4 в закрытую секцию 2.

Закрытая секция 2 содержит нижнюю перегородку 22, верхнюю перегородку 23 и боковые перегородки 24. Бункер 4 находится внутри закрытой секции 2 на нижней перегородке 22 закрытой секции 2. Бункер 4 содержит нижнюю перегородку 42, совпадающую с нижней перегородкой 22 закрытой секции 2. Она содержит также верхнюю перегородку 43 и боковые перегородки 44. В варианте выполнения, показанном на фигурах, закрытая секция 2 и бункер 4 имеют две общие перегородки. Высота бункера 4 меньше высоты закрытой секции 2. Перегородки 42, 43, 44 бункера 4 выполнены из бетона. Внутри бункера 4 они содержат покрытие из гипса и/или бетона для изоляции огня.

Нижняя перегородка 22 закрытой секции 2 выполнена из бетона. Верхняя 23 и боковые 24 перегородки закрытой секции 2 выполнены из металла. На металлический каркас наваривают сплошной металлический кожух толщиной 5 мм.

Все перегородки 22, 23, 24, 42, 43, 44 являются непроницаемыми для жидкостей и газов.

Герметичные шлюзы 6 обеспечивают доступ обслуживающего персонала в закрытую секцию 2 и в бункер 4 со стороны наружного пространства 8 без нарушения изоляции.

Как закрытая секция 2, так и бункер 4 оборудованы индивидуальной системой вентиляции. Эти системы вентиляции содержат, каждая, магистраль 12 нагнетания воздуха, поступающего из наружного пространства 8, магистраль 14 удаления воздуха в наружное пространство 8 и фильтры 16 очистки воздуха. Предпочтительно вентиляционные системы характеризуются степенью газообмена 2 объема/час, чтобы обеспечить обмен и очистку воздуха, а также динамическую изоляцию в закрытой секции 2 и в бункере 4. Система вентиляции бункера 4 содержит также противопожарные клапаны 18, установленные на впускных и выпускных трубопроводах вентиляционной магистрали для обеспечения непрерывности локализации и изоляции огня.

Устройство 10 ограничения установлено внутри закрытой секции 2 и снаружи бункера 4. Оно крепится на опорной перегородке, которая является верхней перегородкой 43 бункера 4.

Разумеется, можно использовать несколько устройств ограничения в соответствии с настоящим изобретением, соединенных параллельно для повышения мощности обработки.

Далее со ссылками на фиг.3-7 следует описание устройства 10 ограничения. Различные конструктивные элементы устройства 10 ограничения, которые будут описаны ниже, предпочтительно выполнены из нержавеющей стали, чтобы избежать их коррозии.

Устройство 10 ограничения содержит резервуар 28, содержащий невоспламеняющуюся жидкость 26, например воду, поступающую из общей магистрали водоснабжения. Резервуар 28 содержит верхнюю стенку 30, нижнюю стенку 32 и боковые стенки 34, то есть выполнен закрытым. Он содержит отверстия 36, выполненные на его верхней стенке и непосредственно сообщающиеся с закрытой секцией 2, чтобы ограничить потери напора на выходе устройства 10 ограничения. В представленном варианте выполнения отверстия 36 являются прямоугольными, и все они имеют одинаковые размеры и расположены симметрично и на равном удалении относительно средних осей длины и ширины верхней стенки.

Устройство 10 ограничения содержит соединительный трубопровод 46, обеспечивающий газообмен между камерой-хранилищем 4 и резервуаром 28 устройства 10 ограничения. Один из концов соединительного трубопровода 46 соединен с впускным отверстием 48, выходящим в резервуар 28, проходя через одну из боковых стенок 34. В представленном примере этот конец соединительного трубопровода 46 соединен с резервуаром 28 через расширяющийся раструб, что позволяет ограничить потери напора. Другой конец соединительного трубопровода 46 проходит через опорную перегородку и выходит в камеру-хранилище 4. Размеры соединительного трубопровода 46 определяют на основании расчетов расхода газов, выходящих из бункера 4, так, чтобы давление в бункере 4 не превышало значение «безопасного давления» Ps, соответствующее сопротивлению давлению наиболее уязвимых элементов изоляции, например противопожарных клапанов 18. Максимальный расход обрабатываемых газов определяют путем оценки термодинамического расширения газов согласно кинетике развития пожара, по обычной методике оценки интенсивности огня и баланса химической реакции горения, то есть генерируемых газов и потребляемого при горении кислорода.

Резервуар 28 содержит разделительные элементы 50, выполненные в виде плит по существу прямоугольной формы. Разделительные элементы 50 закреплены на верхней стенке 30 резервуара 28 и в нормальных условиях работы погружены в жидкость 26, не достигая нижней стенки 32 резервуара 28. Каждому отверстию 36 верхней стенки 30 соответствует набор из четырех разделительных элементов 50, которые расположены параллельными парами и сварены между собой вдоль каждого края указанного отверстия 36 прямоугольной формы. Таким образом, длина разделительных элементов немного меньше высоты резервуара 28, ширина двух из разделительных элементов 50 равна длине отверстий 36, а ширина двух других разделительных элементов 50 равна ширине отверстий 36.

Разделительные элементы 50 ограничивают в резервуаре 28 четыре внешние камеры 52, которые непосредственно сообщаются с закрытой секцией 2 через отверстия 36 резервуара 28.

Разделительные элементы 50 и боковые стенки 34 ограничивают в резервуаре 28 внутреннюю камеру 54, которая непосредственно сообщается с камерой-хранилищем 4 через впускное отверстие 48 соединительного трубопровода 46.

Площадь каждой внешней камеры 52 имеет обозначение «S1». Она соответствует также площади каждого отверстия 36. Сумма площадей внешних камер 52 имеет обозначение «S». Она соответствует также сумме площадей всех отверстий 36. Существует отношение между суммой «S» площадей отверстий 36, площадью «S1» каждого отверстия 36 и числом N отверстий 36 резервуара 28. Это отношение выглядит следующим образом: S1=S/N.

Сумму «S» площадей внешних камер 52 и площадей отверстий 36 определяют путем расчета максимального расхода газов, которые необходимо выпустить из бункера 4, и средней скорости подъема пузырьков в жидкости 26. Общепринятое специалистами среднее значение этой скорости подъема по существу составляет 30 см/с при температуре окружающей среды.

Площадь внутренней камеры 54 обозначается «s». Отношение площади «s» внутренней камеры 54 к сумме «S» площадей внешних камер 52 является определяющей характеристикой регулировки устройства 10 ограничения. Действительно, взятая вместе с параметром высоты жидкости 26 в резервуаре 28 и с размерностью устройства 10 ограничения, эта характеристика позволяет установить значения давления срабатывания устройства 10 ограничения. Она должна отвечать следующему отношению:

где p_впуск - давление срабатывания впуска газов в камеру-хранилище 4 из закрытой секции 2;

p_выпуск - давление срабатывания выпуска газов из бункера 4 в закрытую секцию 2.

На фиг.7 частично в продольном разрезе показана внешняя камера 52 резервуара 28, при этом каждый разделительный элемент 50 резервуара оборудован малой плитой 56, называемой «волнорезной плитой», которая закреплена сваркой на его конце, погруженном в жидкость 26 при нормальной работе устройства 10 ограничения. Каждая волнорезная плита 56 расположена в направлении, по существу перпендикулярном к направлению указанного разделительного элемента 50, внутрь внешней камеры 52, которую она ограничивает. Эти волнорезные плиты 56 имеют достаточно малую ширину, чтобы не слишком сокращать площадь «S1» внешних камер 52. Они имеют достаточно большую ширину, чтобы ограничивать волновые эффекты во внешних камерах 52, то есть опасность непосредственного сообщения между внешними камерами 52 и внутренней камерой 54 без образования пузырьков в жидкости 26. Их наличие обеспечивает присутствие жидкости 26 вдоль разделительных элементов 50. Это способствует образованию двухфазной среды и позволяет избежать разделения фаз при динамическом воздействии во время выпуска газов в фазе 200 развития пожара.

Достигаемая длина образования пузырьков соответствует сумме периметров внешних камер 52. Она определяется следующим отношением:

где

- Lb - длина образования пузырьков;

- Dt - расход обрабатываемого газа;

- Ev - толщина газового тракта, проходящего из внутренней камеры во внешнюю камеру;

- Vv - скорость газов на уровне газового тракта.

Таким образом, можно установить число внешних камер 52 для обеспечения достаточной длины образования пузырьков, чтобы сократить потери напора, и, следовательно, рабочего давления для максимального расхода газов.

Как показано на фиг.4, устройство 10 ограничения содержит средства 58 размельчения пузырьков, предназначенные для размельчения больших пузырей газа, образующихся вдоль волнорезных плит 56, в мелкие пузырьки, чтобы максимально увеличить поверхность обмена между газами и жидкостью 26 во время фазы 200 развития пожара. Мелкими пузырьками считаются пузырьки диаметром, находящимся в пределах от 1 до 5 мм, при этом специалистами признается, что размер пузырьков находится в обратно пропорциональной зависимости от эффективности теплообмена. Таким образом, средства 58 размельчения пузырьков способствуют теплообмену между газами и жидкостью 26. Они также обеспечивают максимально возможный компромисс между ограничением потерь напора и предотвращением слипания пузырьков, а также нераспространением искр, раскаленных частиц, летучих загрязнителей и сажи.

Каждое средство 58 размельчения пузырьков выполнено путем наложения друг на друга слоев 60 переплетенных металлических нитей, при этом каждый слой 60 укладывают между двумя опорными решетками 62. В представленном варианте выполнения выполнено два слоя 60. Предпочтительно каждое средство 58 размельчения пузырьков расположено в нижней части внешней камеры 52, которую оно закрывает. Оно опирается на волнорезную плиту 56 указанной внешней камеры 52. При нормальной работе средства 58 размельчения пузырьков погружены в жидкость 26 внешних камер 52 устройства 10 ограничения.

Как показано на фиг.4, устройство 10 ограничения содержит также устройства 64 предотвращения разбрызгивания, предназначенные для ограничения разбрызгивания жидкости 26 через отверстия 36 во время выпуска газов из бункера 4.

Каждое устройство 64 предотвращения разбрызгивания состоит из слоя 60 переплетенных металлических нитей, при этом указанный слой 60 находится между двумя опорными решетками 62, и из решетчатого настила 66, установленного на верхней опорной решетке 62. Каждое устройство 64 предотвращения разбрызгивания расположено в верхней части внешней камеры 52 и закрывает соответствующее отверстие 36. Решетчатый настил 66 закреплен на наружной стороне верхней стенки 32 резервуара 28 при помощи соответствующих крепежных средств 70, например винтов.

Кроме того, на внутренней стороне разделительных элементов 50 каждой внешней камеры 52 установлены распорки 68. Эти распорки 68 расположены между верхней опорной решеткой 62 средства 58 размельчения пузырьков и нижней опорной решеткой 62 устройства 64 предотвращения разбрызгивания. Они обеспечивают удержание на месте средства 58 размельчения пузырьков и служат опорой для устройств 64 предотвращения разбрызгивания.

Устройство 10 ограничения дополнительно содержит систему 80 регулирования уровней жидкости, которая позволяет:

- поддерживать в условиях нормальной работы уровень жидкости 26 в резервуаре 28, обеспечивая его идеальную герметичность, и

- заполнять резервуар 28 жидкостью 26 при выпуске газов во время фазы развития пожара 200, чтобы компенсировать расход жидкости 26 от испарения, и обеспечивать, таким образом, непрерывность теплообмена между газами и жидкостью 26 для охлаждения газообразных продуктов горения до температуры, меньшей пороговой температуры повторного воспламенения.

Система 80 регулирования уровней жидкости является механической системой, которая схематично показана на фиг.8. Система 80 регулирования уровней жидкости содержит первый отсек 82 регулирования и второй отсек 84 регулирования, при этом оба отсека 82, 84 регулирования выполняют закрытыми.

В примере, показанном на фигурах, оба отсека 82, 84 регулирования прилегают к резервуару 28 и расположены в зонах, не подверженных влиянию кипения газов во время различных фаз работы устройства 10 ограничения, то есть во время фаз выпуска и впуска.

Они разделены стенкой 83, общей для обоих отсеков, и сообщаются друг с другом через отверстие 85, проходящее через указанную общую стенку 83 в ее нижней части таким образом, чтобы оставаться погруженным в жидкость во время всех фаз работы устройства 10 ограничения.

В примере, показанном на фигурах, оба отсека 82, 84 регулирования и резервуар 28 находятся в одном картере 38. Оба отсека 82, 84 регулирования отделены от резервуара 28 общей стенкой 340, которая является боковой стенкой 34 резервуара 28 и на которую выходит соединительный трубопровод 46. Таким образом, соединительный трубопровод 46 проходит через оба отсека 82, 84 регулирования симметрично на уровне стенки 83, общей для обоих баков. Картер 38 крепится к полу закрытой секции 2 на опорной перегородке 42 при помощи крепежных средств 40, таких как крепежные площадки.

В примере, показанном на фигурах, картер 38 устройства 10 ограничения по существу имеет форму прямоугольного параллелепипеда.

В первом отсеке 82 регулирования поддерживается давление бункера 4 при помощи вентиляционного отверстия 86, непосредственно соединенного с соединительным трубопроводом 46, и этот отсек соединен с резервуаром 28 через первое отверстие 90 сообщения, находящееся в нижней части общей стенки 340.

Во втором отсеке 84 регулирования поддерживается давление закрытой секции 2 при помощи вентиляционного канала 88, непосредственно соединенного с закрытой камерой 2, и этот отсек соединен с резервуаром 28 через второе отверстие 92 сообщения, находящееся в нижней части общей стенки 340. Вентиляционный канал 88 выполнен, например, в виде трубы из нержавеющей стали.

Система 80 регулирования уровней жидкости содержит также резервуар-коллектор 94, в который удаляется жидкость 26 в случае нарушения в работе, приводящего к переизбытку жидкости в устройстве 10 ограничения.

Система 80 регулирования уровней жидкости содержит также резерв 96 жидкости 26, находящийся выше устройства 10 ограничения. Резерв 96 обеспечивает питание картера 38 жидкостью 26 в случае понижения уровня жидкости 26 в устройстве 10 ограничения. Его емкость определяют в зависимости от интенсивности огня.

Система 80 регулирования уровней жидкости содержит также контур питания и удаления, который содержит:

- трубку 102 питания картера 38 жидкостью 26;

- первый отвод 104 трубки 102 питания, который питает непосредственно картер 38 через первый отсек 82 регулирования и на котором находятся последовательно установленные первый вентиль 130 питания и второй вентиль 132 питания;

- второй отвод 106 трубки 102 питания, на котором установлен вентиль 134 сифонов;

- первый сифон 108 и второй сифон 110, которые питаются через второй отвод 106 после вентиля 134 сифонов;

- первую перепускную трубку 112 и вторую перепускную трубку 114, которые выходят, соответственно на определенном уровне, в первый отсек 82 регулирования и во второй отсек 84 регулирования и которые соединены с каждым из двух сифонов 108, 110, соответственно;

- трубку 116 удаления излишков жидкости 26 в картер 38, с которой сообщаются оба сифона 108, 110, которая выходит в резервуар-коллектор 94 и на которой установлен запорный вентиль 136 на выходе двух сифонов 108, 110;

- заливную трубку 118 для заполнения картера 38 жидкостью 26, на которой устанавливают заливной вентиль 138; заливная трубка 118 питает первый отсек 82 регулирования через первый поплавковый вентиль 140 и через второй поплавковый вентиль 142, установленные соответственно в первом отсеке 82 регулирования и во втором отсеке 84 регулирования, при этом оба поплавковых вентиля 140, 142 установлены последовательно на указанной заливной трубке 118;

- соединительную трубку 120, на которой находится аварийный вентиль 144, соединенный с первым отводом 104 трубки 102 питания между двумя вентилями 130, 132 питания и соединенный с заливной трубкой 118 между заливным вентилем 138 и двумя поплавковыми вентилями 140, 142 таким образом, чтобы питать картер 38 через первый отсек 82 регулирования, обходя поплавковые вентили 140, 142;

- сливную трубку 122, на которой установлен запорный вентиль 146, обеспечивающий удаление жидкости 26 при обслуживании устройства 10 ограничения.

Функции различных элементов системы 80 регулирования уровней жидкости будут уточнены ниже.

Первый поплавковый вентиль 140, закрытый в нормальных условиях работы, находится в первом отсеке 82 регулирования, соединенном с внутренней камерой 54. Положение этого первого поплавкового вентиля 140 в первом отсеке 82 регулирования определяет количество жидкости 26, которое находится в устройстве 10 ограничения.

Второй поплавковый вентиль 142, открытый в нормальном режиме работы, находится во втором отсеке 84 регулирования, соединенном с внешними камерами 52. Положение второго поплавкового вентиля 142 во втором отсеке 84 регулирования определяет давление срабатывания устройства 10 ограничения.

Жидкость 26 подается в устройство 10 ограничения, когда оба поплавковых вентиля 140 и 142 открываются одновременно, то есть когда уровни жидкости 26 в каждом из двух отсеков 82 и 84 регулирования одновременно понижаются.

Резерв 96 жидкости имеет емкость, которую определяют в зависимости от интенсивности огня. Его используют путем ручного открывания обоих вентилей 130, 132 питания на первом отводе 104 трубки 102 питания. Он обеспечивает подачу жидкости 26 за счет силы тяжести в картер 38 через первый отсек 82 регулирования в одном из следующих вариантов:

- заливной вентиль 138 открыт, аварийный вентиль 144 закрыт, и жидкость 26 из резерва 96 питает картер 38, протекая в первый отсек 82 регулирования через два поплавковых вентиля 140, 142; или

- заливной вентиль 138 открыт, аварийный вентиль 144 и второй вентиль 132 питания открывают вручную, и жидкость 26 из резерва 96 питает картер 38, протекая в первый отсек 82 регулирования и обходя, таким образом, оба поплавковых вентиля 140, 142.

Перепускные трубки 112, 114 и сифоны 108, 110 обеспечивают удаление жидкости 26 в резервуар-коллектор 94 во время нарушения в работе, приводящего к переизбытку жидкости 26 в устройстве 10 ограничения.

Обычно заливной вентиль 138 остается открытым. Его закрывают вручную в случае принудительного питания устройства 10 ограничения жидкостью 26, чтобы обеспечить нормальную работу устройства 10 ограничения.

Аварийный вентиль 144 используют для ручного управления установкой. Пункт ручного управления устройством 10 ограничения находится снаружи закрытой секции 2. Этот пункт содержит визуальные индикаторы уровней жидкости 26 в устройстве 10 ограничения. Он позволяет дистанционно управлять всеми ручными вентилями 138, 144, 130 и 132, соединенными с устройством 10 ограничения, в зависимости от показаний индикаторов уровня.

Схему питания жидкостью 26 устройства 10 ограничения можно представить в следующей таблице.

	Источник	Аварийный вентиль 144	Второй вентиль 132 питания	Заливной вентиль 132	Первый вентиль 130 питания
Регулирование поплавковыми вентилями 140 и 142	Резерв 96	Закрыт	Закрыт	Открыт	Закрыт
Трубка 102 питания	Открыт	Закрыт	Закрыт	Открыт
Принудительное питание	Резерв 96	Открыт	Открыт	Открыт	Закрыт
Трубка 102 питания	Закрыт	Открыт	Закрыт	Открыт

Устройство 10 ограничения содержит также поддерживающий бак 98 (фиг.4 и 6), который находится под картером 38 и емкость которого равна объему жидкости 26 в устройстве 10 ограничения.

Как показано на фиг.2 и 4, устройство 10 ограничения содержит противопожарную защиту 20, выполненную в виде кожуха из гипсовых плит, установленного вокруг картера 38 и закрепленного на опорной перегородке. Эта противопожарная защита 20 имеет отверстия 202, выполненные напротив отверстий 36 резервуара 28 вертикально над ними. Она обеспечивает сплошную огневую изоляцию бункера 4 до отверстий 36, обеспечивающих выпуск газов в закрытую секцию 2. Она оборудована противопожарным дверным блоком (не показан), обеспечивающим доступ в картер 38 для технического обслуживания. Она содержит также проход 204 для вентиляционного канала 88 второго отсека 84 регулирования.

Далее следует описание работы устройства 10 ограничения со ссылками на фиг.9 и 10, 11 и 12, 13 и 14, на которых показаны соответственно спереди и в поперечном разрезе два отсека 82 и 84 регулирования и в продольном разрезе внешние 52 и внутренняя 54 камеры соответственно в условиях нормальной работы, первой фазы пожара и второй фазы пожара.

В режиме нормальной работы (фиг.9 и 10) устройство 10 ограничения обеспечивает изоляцию бункера 4. Действительно, присутствие жидкости 26 над разделительными элементами 50, ограничивающими внешние камеры 52 от внутренней камеры 54, обеспечивает герметичность бункера 4 на уровне устройства 10 ограничения.

В обстановке пожара описанное выше устройство 10 ограничения работает автономно следующим образом.

Во время первой фазы 200 пожара (фиг.11 и 12), соответствующей развитию распространившегося и неконтролируемого пожара в бункере 4, давление и температура резко повышаются. Внутренняя камера 54 резервуара 28 сообщается с загоревшейся камерой-хранилищем 4 через соединительный трубопровод 46, следовательно, давление в ней тоже резко повышается. Уровень жидкости 26 во внутренней камере 54 понижается до уровня волнорезных плит 56, находящихся на концах разделительных элементов 50. Когда давление во внутренней камере 54 достигает порогового значения срабатывания р_выпуск, горячие газообразные продукты горения проходят под волнорезными плитами 56 (стрелки 310) и образуют большие газовые пузыри. Во время их подъема на поверхность внешних камер 52 большие пузыри размельчаются на мелкие пузырьки 300 средствами 58 размельчения пузырьков. Мелкие пузырьки 300 поднимаются на открытую поверхность, и газы, содержащиеся в этих мелких пузырьках 300, выходят в закрытую секцию 2 (стрелки 320). Уровень жидкости 26 в первом отсеке 82 регулирования, который регулирует внутреннюю камеру 54, снижается, и в результате этого открывается первый поплавковый вентиль 140. Второй поплавковый вентиль 142 остается закрытым, так как уровень жидкости 26 во внешних камерах 52 поднимается. Второй поплавковый вентиль 142 открывается, только когда уровень жидкости 26 во втором отсеке 84 регулирования, который регулирует внешние камеры 52, понижается в результате расхода жидкости 26 за счет испарения. Вследствие этого система 80 регулирования уровней жидкости срабатывает, и в устройство 10 ограничения поступает жидкость 26. Аварийный вентиль 144 и второй вентиль 132 питания можно дистанционно открыть вручную для обеспечения питания жидкостью 26 резервуара 28 в ходе контроля за индикаторами уровня жидкости 26, находящимися в пункте ручного управления.

Устройство 10 ограничения срабатывает автономно при пороговом значении давления р_выпуск, меньшем значения «безопасного давления» «Р» элементов изоляции бункера 4. Это пороговое давление определяют при изготовлении в зависимости от параметров площади камер «S» и «s», и его можно корректировать при помощи уровня заполнения жидкостью 26 резервуара 28. Газообразные продукты горения охлаждаются за счет образования пузырьков во внешних камерах 52 до температуры, меньшей пороговой температуры повторного воспламенения, препятствуя, таким образом, распространению пожара в закрытую секцию 2. Высокая степень газообмена при вентиляции закрытой секции 2 относительно объема газов, выходящих из устройства 10 ограничения, обеспечивает разбавление газов. Система 12, 14, 16, 18 вентиляции закрытой секции 2 обеспечивает поддержание динамической изоляции и обработку атмосферы в закрытой секции 2, используя последний фильтрационный барьер 16 перед выбросом в окружающую среду 8.

Во время второй фазы 208 пожара (фиг.13 и 14), соответствующей фазе затухания пожара, температура и давление резко снижаются, при этом давление достигает очень больших отрицательных значений. Как только в бункере 4 образуется разрежение, во внутренней камере 54 и первом отсеке 82 регулирования, который регулирует эту внутреннюю камеру 54 и сообщается с камерой-хранилищем 4, тоже возникает разрежение. Как только разрежение во внутренней камере 54 достигает порогового значения р_впуск, устройство 10 ограничения работает в обратном порядке. Свежий воздух, поступающий из закрытой секции 2 (стрелки 410), проходит под волнорезными плитами 56 внешних камер 52 (стрелки 420), и начинается образование воздушных пузырьков 400, поднимающихся на поверхность жидкости 26 во внутренней камере 54, и воздух проходит в камеру-хранилище 4 и, таким образом, ограничивает разрежение в бункере 4 до значения, меньшего безопасного разрежения: -Ps. Уровни жидкости 26 внутренней камеры 54 и первого отсека 82 регулирования, сообщающегося с этой внутренней камерой 54, повышаются, первый поплавковый вентиль 140 закрывается и, следовательно, система 80 питания жидкостью не срабатывает. В этом случае поступление свежего воздуха может привести к повторному воспламенению, и здесь устройство 10 ограничения включается в эффективную работу.

Случайное опорожнение двух сифонов 108, 110 является вариантом неисправности, наиболее отрицательно сказывающемся на устройстве 10 ограничения, так как оно приводит к снижению перепада давления между двумя отсеками 82, 84 регулирования и, следовательно, между внутренней 54 и внешними 52 камерами.

Вариант выполнения конструкции сифонов, который позволяет устранить возможность такого случайного опорожнения, показан на фиг.15.

Согласно этому варианту выполнения первый и второй сифоны 182, 184 устанавливают соответственно в отсеках 82, 84 регулирования вместо перепускных трубок 112, 114 сифонов 108, 110 и трубки 106 питания сифонов 108, 110. Они комплексно обеспечивают функции перепускных трубок каждого из отсеков 82, 84 регулирования. Использование этих сифонов позволяет гарантированно избежать их обезвоживания.

Один из концов 186 первого сифона 182 открывается при номинальном уровне 194 жидкости 26 в первом отсеке 182 регулирования. Другой конец 188 первого сифона 182 соединен с трубкой 198 удаления в резервуар-коллектор 94. Один из концов 190 второго сифона 184 открывается при номинальном уровне 196 жидкости 26 во втором отсеке 84 регулирования. Другой конец 192 второго сифона 184 соединен с трубкой 198 удаления. Предохранительная трубка 170 соединяет оба сифона 182, 184, будучи соединенной с их соответствующими верхними частями.

Заполнение этих двух сифонов 182, 184 обеспечивается за счет наличия жидкости 26 в резервуаре 28, которое, в свою очередь, обеспечивается работой поплавковых вентилей 140, 142 и тем, что свободные концы 186, 190 двух сифонов 182, 184 выходят, соответственно, под номинальным уровнем 194, 196 отсеков 82, 84 регулирования и над уровнем 172 образования пузырьков. Наличие предохранительной трубки 170 позволяет избежать опорожнения сифонов 182, 184 до этих свободных концов 186, 190, соответственно. На фиг.15 показаны также максимальный уровень 174 жидкости перед переливанием в сифоны 182, 186, которые одновременно обеспечивают функции перепускных устройств, а также уровень 176 жидкости 26 в отсеках 82, 84 регулирования, при этом первый отсек 82 регулирования находится в фазе впуска, а второй отсек 84 регулирования - в фазе выпуска.

Пример выполнения

Обычно размеры различных компонентов устройства 10 ограничения определяют на основании развернутой оценки максимальных термодинамических условий распространившегося и неконтролируемого пожара в бункере 4. Этот предварительный анализ позволяет определить пороговые значения давления срабатывания р_выпуск и р_впуск устройства 10 ограничения и расход газов, которые должны выйти через устройство 10 ограничения для поддержания давления в бункере 4 на уровне, меньшем «безопасного давления» Ps элементов изоляции, то есть противопожарных клапанов, шлюзов, перегородок.

Ниже приведен пример размерных характеристик для пожара, распространяющегося с очень медленной кинетикой, что может происходить в случае, когда отходы хранятся в металлических контейнерах.

- безопасное давление Ps элементов изоляции: 2100 Па

- объем закрытой секции 2: 15000 м³

- объем бункера 4: 3100 м³

- степень газообмена при вентиляции: 2 объема/час

- давление срабатывания устройства 10 ограничения во время первой фазы 200 развития пожара: 1800 Па

- давление срабатывания устройства 10 ограничения во время фазы выпуска: 1800 Па

- теоретический расход газов, выходящих из бункера 4: 2000 м ³/час

- теоретическая температура газов, выходящих из камеры 1: 550°С

- высота картера 38 (или резервуара 28): 1,2 м

- ширина картера 38 (или резервуара 28): 0,9 м

- длина картера 38: 1,65 м

- объем жидкости в устройстве 10, 11 ограничения: 0,6 м³

- диаметр соединительного трубопровода: 400 мм

- сумма S площадей внешних камер 52: 0,6 м²

- ширина разделительных элементов 50: идентична ширине краев отверстий 36

- внутренние размеры каждой внешней камеры: 300 мм × 500 мм

- толщина разделительных элементов: 5 мм

- высота разделительных элементов: 900 мм

- глубина погружения в жидкость 36 концов разделительных элементов 50: 90 мм при равном давлении во внутренней камере 54 и внешних камерах 52 (при давлении срабатывания 1800 Па)

- толщина слоев переплетенных металлических нитей для средств 58 размельчения пузырьков и для устройств 64 предотвращения разбрызгивания: 48 мм для каждого устройства

- диаметр переплетенных металлических нитей для средств 58 размельчения пузырьков и для устройств 64 предотвращения разбрызгивания: 0,1 мм

- размеры ячеек опорных решеток для средств 58 размельчения пузырьков: квадратные ячейки со сторонами от 1 см до 3 см

- размеры ячеек опорных решеток для устройств 64 предотвращения разбрызгивания: квадратные ячейки 25 мм × 25 мм

- толщина волнорезных плит 56: 5 мм

- ширина волнорезных плит 56: 30 мм

- ширина распорок 68: 1-2 см

- высота отсеков 82, 84 регулирования: 1200 мм

- ширина отсеков 82, 84 регулирования: 450 мм

- длина отсеков 82, 84 регулирования: 200 мм

- диаметр каждой перепускной трубки 112, 114: 30 мм

- длина каждого сифона 108, 110: более 300 мм

- диаметр первого вентиляционного отверстия 86: 10 мм

- диаметр первого отверстия 90 сообщения: 50 мм

- диаметр второго вентиляционного отверстия 86: 10 мм

- диаметр второго отверстия 90 сообщения: 50 мм

- объем поддерживающего бака 98: 0,6 м ³

- толщина дополнительного слоя 156: 2 см

- гарантированная продолжительность изоляции огня за счет наличия дополнительного слоя 156: 2 часа.