Генератор инертных газов
Генератор инертных газов предназначен для получения и подачи в зону горения инертных газов или инертной пены с низким содержанием кислорода для предотвращения взрывов, локализации и тушения пожаров в шахтах, тоннелях, подвальных закрытых помещениях и т. д.
В результате применения инертных газов (азот, диоксид углерода) в атмосфере пожарного участка происходит разбавление горючих газов и понижается содержание кислорода до предела, при котором воспламенение любой смеси горючих газов с воздухом становится невозможным.
Инертные газы в генераторе получают при сжигании жидкого топлива (керосина) в выхлопных газах турбореактивного двигателя с последующим охлаждением продуктов сгорания водой. Для получения инертной пены инертный газ пропускают через пеногенерирующее устройство, входящее в комплект генератора.
Производительность генератора регулируется в широком диапазоне. Генератор автономен, может доставляться шахтным транспортом по горным выработкам.
Содержание
История
Идея создания генератора инертных газов для тушения подземных пожаров принадлежит В. П. Рудченко — директору центральной научно-исследовательской лаборатории по горноспасательному делу (ЦНИЛ) военизированных горноспасательных частей (ВГСЧ) Донбасса. Это подтверждает авторское свидетельство СССР № 231502, заявка на которое была подана 06.06.1966 г.
Экспериментальный образец генератора инертных газов ГИГ-1 после испытаний на полигоне применили на шахте «Александр-Запад» треста «Артемуголь» в Горловке. Пожар был в наклонном стволе шахты, поэтому генератор установили на поверхности и парогазовая смесь подавалась непосредственно в ствол. Получили ожидаемый результат: пожар был потушен. Вместе с тем увидели много недоработок в конструкции генератора. Главная — это зависимость от электроэнергии, которая по требованию правил безопасности работ в шахте, на аварийном участке отключается. А в составе генератора был вентилятор СВМ-6М, необходимый для транспортировки парогазовой смеси к очагу пожара. Было принято смелое техническое решение — вместо вентилятора использовать турбореактивный двигатель, который бы обеспечил автономность генератора.
Испытания генераторов инертных газов показали эффективность их работы. Но в шахте использовать их длительное время не разрешали. Началом внедрения генератора в арсенал горноспасательной техники была ликвидация пожаров в шахтах г. Острава в Чехословакии и г. Краков в Польше в 1974 году. Положительные отзывы в наших, чехословацких и польских СМИ открыли зеленый свет применению генератора. Ликвидация аварий на шахтах Донбасса, Кузбасса, Силезии в Польше, в Чехословакии доказали эффективность применения и надежность работы генератора. Необходимо отдать должное мужеству и профессионализму ученых-горноспасателей, приложивших много усилий для снятия синдрома боязни внедрения новой технологии ликвидации аварий. Ничего подобного в мировой практике в то время не было. В шахте «Июльский манифест», в Польше, с суточной добычей 15000 тонн, генератор непрерывно отработал 68 часов. Всего для ликвидации аварии потребовалось 96 часов работы генератора.
Было принято решение выпустить опытную партию генераторов типа ГИГ-4 и поставить их на вооружение горноспасательных частей угольных бассейнов страны. Но производительности 340 м³ в минуту инертного газа ГИГ-4 было не достаточно для его применения в горных выработках с большим дебетом свежей струи воздуха. Резкое повышение темпов и глубин добычи угля в 80-е годы привело к значительному увеличению выделения метана на тонну добываемого угля. Это, соответственно, привело к значительному возрастанию количества воздуха, подаваемого на проветривание участка добычи. Процесс тушения пожаров при помощи генераторов инертных газов заключается в замещении воздуха пожарного участка на бескислородную парогазовую смесь (инертный газ). Поэтому производительность генераторов должна быть равна количеству воздуха, поступающего на пожарный участок. В связи с этим, для тушения пожаров требовались более производительные генераторы. Поэтому был разработан новый ГИГ-1500. Основным отличием от ГИГ-4 стала большая производительность (1500 м³ в минуту) с сохранением габаритных размеров предшественника, что потребовало дополнительного изменения конструкции камеры дожигания.
В течение 70-х — 80-х годов было изготовлено более 20 установок указанного типа, которые оказали большую помощь в проведении горноспасательных работ как в нашей стране, так и за рубежом. Некоторые из них работают и до сих пор, то есть сохранили свою работоспособность в течение более 30 лет.
Устройство
Генератор инертных газов типа ГИГ представляет собой установку, состоящую из авиационного турбореактивного двигателя, а также агрегатов, обеспечивающих работу генератора:
- турбореактивный двигатель
- эжектор
- испаритель
- камера дожигания
- камера охлаждения
- пульт управления
- кабель управления
- аккумуляторная батарея
- кабель питания
- топливный перекачивающий насос
- расходная емкость
- топливный шланг
- топливный фильтр
- водяной фильтр
- шланг для подачи воды
Парогазовая смесь на выходе из генераторов содержит до 60 % водяного пара, в связи, с чем флегматизирующие и пожаротушащие свойства парогазовой смеси по своей эффективности воздействия на очаги горения многократно превосходят эффективность применения сжиженного азота или углекислого газа. Наличие большого количества водяного пара и тонкодисперсной водной аэрозоли в потоке парогазовой смеси с низким содержанием кислорода оказывает на очаги горения комплексное физико-химическое воздействие, выражающееся в обрыве цепей горения и интенсивном теплосъеме. Благодаря этому с помощью парогазовой смеси достигается быстрая и эффективная инертизация атмосферы аварийного участка и предотвращение опасности взрыва горючих газов. Это обеспечивает безопасность ведения горноспасательных работ в условиях, когда подход к очагам горения затруднен вследствие высокой температуры, возможных обрушений или обильного газовыделения. С помощью инертной парогазовой смеси возможно объемное и локальное (направленное) воздействие на очаг горения, с целью его подавления. При объемной инертизации осуществляется замещение воздуха инертным газом во всем объеме выработок аварийного участка, включающего очаг пожара. При локальной инертизации предусматривается направленная подача инертной парогазовой смеси непосредственно в зону горения. Во время тушения пожара парогазовой смесью (инертизации атмосферы) должен осуществляться контроль содержания кислорода, метана и других газов в струе, исходящей из аварийного участка. Опасность взрыва горючих газов исключается при снижении концентрации кислорода менее 10 %, пламенное горение в газовой фазе прекращается, когда концентрация кислорода снижается до 8 % и менее. Полностью горение, в том числе тление, прекращается при концентрации кислорода менее 2 %.
Технические характеристики
ГИГ-4
- Производительность (без пара), м³/с 3,33
- Напор, м 1,2
- Объемная доля кислорода, %, не более 1
- Температура инертных газов, 0С 80-85
- Максимальный расход, кг/с:
- воды 7,5
- топлива 0,23
- Напряжение автономного питания, В 24
- Габаритные размеры, м:
- в собранном виде 6,5×0,8×0,9
- отдельной секции, не более 1,8×0,8×0,9
- Масса с комплектом вспомогательного оборудования, кг 1140
ГИГ-1500
- Производительность (без пара), м³/с 8-15
- Напор, м 1,2
- Объемная доля кислорода, %, не более 2
- Температура парогаза, °С 80-85
- Объемная доля пара, % 55-60
- Максимальный расход, кг/с:
- воды 14
- топлива 0,66
- Напряжение автономного питания, В 24
- Габаритные размеры, м:
- в собранном виде 12×1,2×1,2
- отдельной секции, не более . 2×1,2×1,2
- Масса с комплектом вспомогательного оборудования, кг 3000
Трагедия на «Актасской»
Созданный для ликвидации последствий аварий, генератор инертных газов однажды сам стал причиной трагедии. 16 марта 1994 года во время ликвидации аварии на шахте «Актасской» (Казахстан) было принято решение применить ГИГ-1500. Как определили впоследствии специалисты, решение было неверным. От воздействия высокой температуры погибло 11 человек, 4 респираторщика 1 ВГСО, 7 респираторщиков 2 ВГСО. Причиной гибили людей стало попадание парогазаовой смеси в выработки где находились люди.
