способ тушения локальных очагов глубинного горения торфа

Формула изобретения

Способ тушения локальных очагов глубинного горения торфа, включающий подачу в толщу горящего слоя торфа воды, насыщенной двуокисью углерода, отличающийся тем, что в слое торфа на всю его глубину бурят вертикальную скважину и вдоль ее оси в толще торфяника гидравлическим ударом последовательно выполняют несколько рядов радиальных горизонтальных скважин, при этом перекрывают устье вертикальной скважины, изолируют ее дно от подстилающего горизонта и эту систему скважин заполняют водой, насыщенной двуокисью углерода.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области борьбы с пожарами и может найти применение при тушении локальных очагов глубинного горения торфа.

Основной причиной возникновения пожаров на торфяниках является человеческий фактор. Непотушенная сигарета, искра из выхлопной трубы транспортного средства, плохо затушенный костер могут служить причиной возникновения локального очага глубинного горения торфа. Если такой очаг своевременно не ликвидировать, он может развиться в обширный глубинный пожар с последующим выходом на поверхность.

Известен способ тушения локальных очагов горения торфа, заключающийся в подаче огнетушащей жидкости в толщу горящего слоя торфяника с помощью ствола в виде перфорированной трубы, снабженной краном и имеющей одно сопло на концевой части и несколько сопел, расположенных по длине ствола под углом к его оси (Пат. РФ № 2277965, А62С 3/02, БИПМ № 17, 2006 г.). Ствол, размывая торф струей из основного сопла, под действием реактивной струи, исходящей из сопел, выполненных под острым углом к его оси, погружается в толщу торфа, а струи, исходящие из сопел, выполненных под прямым углом к его оси, увлажняют и размывают торф.

Недостатком известного способа тушения локальных очагов горения торфа является низкая эффективность, связанная со специфическими водно-физическими свойствами сухого торфа, а именно резким снижением влагопоглощающей способности торфа при его иссушении ниже влажности 30% НВ. Снижение влагопоглощающей способности иссушенного торфа вызывается образованием на его частицах смолянистого гидрофобного слоя, препятствующего увлажнению торфа до влажности, прекращающей его горение. При тушении глубинного очага горения известным способом огнетушащая жидкость, подаваемая в глубину горящего торфа, размыв скважину, будет выходить на поверхность торфяника, вынося частицы плавающего торфа. По мере подачи огнетушащей жидкости и размыва торфа образуется воронка, заполненная огнетушащей жидкостью и плавающим торфом. На маломощных торфяниках при небольшой глубине горения, благодаря охлаждению и локальному затоплению, очаг может быть ликвидирован. Однако при большой мощности торфяника и горении торфа в его глубине, требующей более длительной подачи огнетушащей жидкости, размеры этой воронки будут быстро возрастать. При этом будет происходить обрушение в воронку торфа под оператором.

Известно устройство, реализующее способ дистанционной подачи в толщу горящего торфа малых объемов (1,2-1,5 л/м³) огнетушащей жидкости в виде воды, насыщенной двуокисью углерода и поверхностно-активным веществом (ПАВ) (Пат. РФ № 2204429, А62С 3/02, БИПМ № 14, 2003 г.). Этот способ принят в качестве прототипа.

Недостатком реализуемого устройством способа является также его низкая эффективность при тушении очагов глубинного горения торфа. При импульсной подаче относительно небольшого количества (1,2-1,5 л/м³) насыщенной двуокисью углерода воды в слой гидрофобного горящего торфа, имеющего температуру порядка 500-600°С, происходит моментальное испарение поданного объема воды и выброс ее в виде пара через устья скважин, выполненных струями жидкости при импульсе подачи. Вместе с паром через эти скважины выносится и двуокись углерода. Для прекращения процесса горения торфа импульсную подачу необходимо повторять до того момента, когда температура торфа будет ниже 100°С (температуры кипения воды) и огнетушащая жидкость заполнит объем выполненных скважин. Из-за наличия смолистого гидрофобного слоя на частицах торфа добавление ПАВ в воду неэффективно.

Устранить указанный недостаток позволяет предлагаемый способ тушения локальных очагов глубинного горения торфа, включающий подачу в толщу горящего слоя торфа воды, насыщенной двуокисью углерода, в котором в слое торфа на всю его глубину бурят вертикальную скважину и вдоль ее оси в толще торфяника гидравлическим ударом последовательно выполняют несколько рядов радиальных горизонтальных скважин, при этом перекрывают устье вертикальной скважины, изолируют ее дно от подстилающего горизонта и эту систему скважин заполняют водой, насыщенной двуокисью углерода.

Новый технический эффект от применения предложенного способа состоит в том, что выполнение в слое горящего торфа на всю его глубину предлагаемой системы скважин и заполнение их водой, насыщенной двуокисью углерода, приведет к понижению температуры горящего слоя, а постепенное заполнение пор торфа углекислым газом уменьшит доступ кислорода к горючему материалу, что в совокупности обеспечит прекращение процесса горения.

Сущность предложения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид устройства для реализации предлагаемого способа тушения локальных очагов глубинного горения торфа; на фиг.2 - узел импульсной подачи воды в момент выплеска, вертикальный разрез; на фиг.3 - узел импульсной подачи воды при заполнении водой перед выплеском, вертикальный разрез; на фиг.4 - механизм водовыпуска, вертикальный разрез; на фиг.5 - механизм водовыпуска, разрез по оси А-А; на фиг.6 - механизм водовыпуска, разрез по оси Б-Б; на фиг.7 - вертикальный разрез системы скважин; на фиг.8 - разрез скважин по оси В-В.

Устройство для реализации предлагаемого способа тушения локальных очагов глубинного горения торфа состоит из базовой машины 1, на раме которой с помощью телескопической подвески размещен бур 2 с приводом. На платформе 3 установлена емкость с водой 4, связанная трубопроводом 5 через задвижку 6 с насосом 7, подключенным к начальному участку водопроводящей трубы 8, снабженному водоотводящей трубкой 9, выведенной через предохранительный клапан 10 в емкость 4. К этому же участку водовыпускной трубы 8 через задвижку 12 подводящей трубкой 11 подключен входной патрубок 13 узла импульсной подачи воды 14. Ее выпускной патрубок 15 соединен через задвижку 16 с концевым участком трубы 8, подключенным к водовыпускному механизму 17, смонтированному на телескопической подвеске. В средней части трубы 8 установлена задвижка 18 и подключен трубкой 19 через вентиль 20 баллон 21 с двуокисью углерода. Узел импульсной подачи воды 14 снабжен обратным клапаном 22, установленным в патрубке 13, и отсечным клапаном 23, размещенным в патрубке 15. Внутренняя полость узла импульсной подачи воды 14 разделена подвижной эластичной мембраной 24 на гидрокамеру 25 и пневмокамеру 26. В стенке пневмокамеры 26 установлен предохранительный клапан 27.

Водовыпускной механизм 17 состоит из трубы 28, на конце которой установлен кран 29 и выполнены прорези 30, выше которых на одном уровне вмонтированы радиальные форсунки 31. Труба 28 размещена в центрующем кожухе 32, состоящем из нижнего диска 33, жестко связанного с концом трубы 28, верхнего диска 34 с отверстием, соответствующим диаметру трубы 28, и соединяющих диски стоек 35. На стойках 35 установлена крышка-фиксатор 36 положения механизма 17 в вертикальной плоскости, при этом ее диаметр больше диаметра бура 2. При осуществлении способа буром 2 выполняют вертикальную скважину 37, а механизмом 17 - горизонтальные скважины 38.

Реализация предложенного способа тушения локальных очагов глубинного горения торфа осуществляется следующим образом:

Устройство устанавливают вблизи (5 7 м) от очага глубинного горения торфа, местоположение которого устанавливают по струйке дыма, поднимающейся над центром горения. Через предохранительный клапан 27 закачивают в пневмокамеру 26 воздух, создавая в ней давление в 1-2 атм. Кран 29 перекрывают. С помощью телескопической подвески опускают бур 2 в центр очага и, включив привод, выполняют вертикальную скважину 37 на глубину слоя торфа. Затем над скважиной 37 устанавливают водовыпускной механизм 17 и с помощью гидравлической подвески опускают его до упора в дно скважины диска 33, закрепляя его положение крышкой-фиксатором 36, перемещая ее по стойкам 35. При этом кожух 32 обеспечивает размещение трубы 28 по оси скважины 37, а крышка-фиксатор 36 обеспечивает перекрытие ее устья. После установки водовыпускного механизма 17 перекрывают задвижку 18, открывают задвижки 6, 12, 16 и включают насос 7, при этом вода поступает в гидрокамеру 26 узла 14, заполняет ее, растягивая мембрану 24 и сжимая воздух в пневмокамере 26. После того как давление воздуха в пневмокамере достигнет заданного уровня (10-15 атм.), открывают клапан 23 в патрубке 15 и одновременно закрывают клапан 22 в патрубке 13. Вода под давлением воздуха в пневмокамере 26 вытесняется из гидрокамеры 25 в концевой участок трубопровода 8, по нему поступает в трубу 28 и через форсунки 31 компактными струями ударяет в стенки скважины 37, промывая в них горизонтальные скважины 38, расходящиеся в радиальных направлениях. В момент срабатывания клапанов узла импульсной подачи воды насос 7 продолжает работать. Давление воды, создаваемое при работе насоса 7, преодолевает сопротивление клапана 10, и вода вытекает через трубку 9 в емкость 4. После прекращения выплеска воды мембрана 24 возвращается в исходное положение, клапан 23 закрывается, а клапан 22 открывается, клапан 10 возвращается в исходное положение и повторяется такт заполнения гидрокамеры 25 водой. Для увеличения протяженности скважин 38 импульс подачи воды повторяют несколько раз. Затем меняют глубину установки водовыпускного механизма 17, фиксируя его новое положение фиксатором 36. После закрепления механизма 17 на новой позиции производят серию импульсов подачи воды, формируя новый ярус радиальных скважин 38. После завершения формирования системы скважин насос 7 выключают, открывают кран 29, механизм 17 опускают до упора в дно скважины нижнего диска 33, закрепляя это положение крышкой-фиксатором 36. При этом крышка-фиксатор 36 обеспечивает перекрытие устья скважины 37. После установки механизма 17 в скважину задвижки 12 и 16 перекрывают, а задвижку 18 открывают. Затем включают насос 7 и подают воду по трубопроводу 8 в трубу 28. При этом воду насыщают двуокисью углерода, подавая его в трубу 8 через трубку 19, открыв вентиль 20 баллона 21. Вода с двуокисью углерода по трубе 8 поступает в трубу 28 и выходит через кран 29 в прорези 30 и форсунки 31. Диск 33 служит рассекателем струи (поэтому размыва стенок скважины 37 не происходит) и изолирует дно скважины от подстилающего горизонта. По мере заполнения скважины 37 происходит поступление воды с двуокисью углерода в радиальные скважины 38. Здесь вода нагревается, отбирая тепло у окружающего торфа, выделяя содержащийся в ней углекислый газ, плотность которого выше плотности воздуха. Порозность сухого торфа превышает 80% его общего объема. При этом крышка-фиксатор 36, перекрывая устье скважины 37, препятствует выходу газа из нее, направляя его в горизонтальные скважины 38, расположенные выше уровня воды в скважине 37. Заполнение порового объема торфа углекислым газом с вытеснением из него воздуха позволяет ограничить доступ кислорода к местам горения. Подачу воды с двуокисью углерода в систему скважин продолжают до начала излива ее из устья скважины 37. После этого насос 7 выключают и водовыпускной механизм 17 извлекают из скважины. Если во влагонасыщенном торфе скорость фильтрации воды не превышает 25 мм/час, то в иссушенном торфе фильтрация практически отсутствует из-за его гидрофобности, поэтому вода, заполнившая систему скважин, будет сохраняться в ней достаточно длительное время. При этом благодаря более высокой, чем у сухого торфа, теплопроводности она будет отводить тепло из глубины иссушенного слоя, понижая его температуру.

Таким образом, предлагаемый способ тушения локальных очагов глубинного горения торфа позволяет насыщенную двуокисью углерода воду практически без потерь подавать непосредственно в толщу горящего торфа и, благодаря сочетанию охлаждения толщи горящего торфа водой и заполнению его порового пространства углекислым газом, повышает эффективность тушения глубинного пожара в локальных очагах.