Эффективные методы управления горением, взрывом и детонацией газов

Для обеспечения пожаро- взрывобезопасности газов в промышленности используются, в основном, следующие методы: разбавление горючей смеси газов инертными газами до безопасной концентрации, снижение температуры среды до уровня, при котором не происходит воспламенение и т.п. Эти методы далеко не всегда эффективны, имеют ограниченную применимость и служат в основном для прекращения горения, а не для его предупреждения.

Суть предложенного метода заключается в превентивном введении в защищаемый объем небольших количеств газофазных химически активных добавок (ингибиторов). Предлагаемые ингибиторы предотвращают не только развитие горения и взрыва, но также сильно затрудняют воспламенение.

Метод основан на развитии теории горения газов. Длительное время, было общепринятым считать, что горение газов обусловлено в основном прогрессирующим саморазогревом реакционной системы, т.е. тепловым воспламенением. Считалось также, что цепной механизм играет важную роль только при давлениях в десятки и сотни раз ниже атмосферного, фактически в отсутствии саморазогрева.

Сотрудниками Института структурной макрокинетикии и проблем материаловедения Российской академии наук (ИСМАН) было показано, что закономерности горения и взрыва смесей большинства газов, в том числе, водорода и метана с воздухом определяются цепным характером этих процессов не только при давлениях, в сотни раз ниже атмосферного, но также при любых более высоких давлениях. Соответственно, закономерности этих процессов определяются конкуренцией разветвления и обрыва реакционных цепей. Откуда следует, что с использованием законов химической кинетики, путем контролируемого воздействия на цепные реакции с помощью химически активных присадок (ингибиторов) - можно управлять горением, взрывом и детонацией.

Ингибиторы - специально подобранные вещества - эффективно реагируют с атомами и радикалами, приводя к образованию малоактивных продуктов. Экспериментами было показано, что путем ингибирования можно подавить горение и взрыв при любых начальных температурах, по крайне мере до 1500К и начальных давлениях до сотен атмосфер.

Химический состав ингибиторов и процедура их использования определяются характером горючих газов и конкретной задачей регулирования характеристик горения, взрыва и детонации, в том числе предотвращения этих процессов.

Учеными Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН и Объединенного института высоких температур РАН (ОИВТ РАН) при финансовой поддержке Группы компаний «Конти» разработаны методы химического управления горением, взрывом и детонацией газов, а также эффективные ингибиторы, позволяющие регулировать характеристики горения водорода, метана, синтез-газа и обеспечивающие взрывобезопасность.