У роботі отримані нові науково обґрунтовані результати, які в сукупності забезпечують рішення науково-практичної задачі стосовно оцінки пожежовибухонебезпеки систем зберігання і подання водню на основі сполук, що реагують з водою, та її зниження шляхом регулювання термодинамічних характеристик процесу генерації та використання схемотехнічних рішень. 1. З метою вияву впливу параметрів технологічного процесу газогенерації на рівень пожежної небезпеки СЗП, з використанням універсального термодинамічного методу, визначені основні термодинамічні параметри генерації водню. Зокрема показано, що найбільший вплив на вихід водню оказує коефіцієнт співвідношення компонентів, а початкова температура води практично не впливає на цю характеристику. Вплив тиску не є суттєвим та, приблизно, на порядок менший, ніж вплив співвідношення компонентів. 2. Встановлено, що продукти реакції гідролізу найбільш перспективних ГРС, наприклад, на основі алюмогідріда натрію (АГН) та композитної суміші алюмінію та гідриду натрію (АГНК), є пожежовибухобезпечними та можуть бути використані у СЗП у якості піноутворюючого компоненту. 3. Для отримання оцінок часу досягнення пожежовибухонебезпечної концентрації водню у приміщенні, а також вивчення поведінки газогенератора водню у аварійних режимах, експериментальним шляхом, з використанням теорії планування експерименту, отримані математичні моделі для швидкості генерації водню у СЗП для ГРС на основі АГН та АГНК в залежності від тиску в системі, а також від просторової орієнтації поверхонь, що реагують. Аналіз цих залежностей свідчить про те, що основний вплив на швидкість газогенерації оказує тиск в системі, при цьому для обох типів ГРС швидкість газовиділення для поверхні, що орієнтована вертикально, більше, ніж для горизонтальної верхньої поверхні. 4. Визначені умови виникнення в газогенераторі СЗП теплового вибуху. Показано, що в умовах експериментів, що проводилися, при тиску, який не перевищує 25 МПа, та різницею температур між зоною реакції та внутрішньою стінкою газогенератора не менш 10 градусів, тепловий вибух неможливий. 5. З використанням методів “нульмірної” балістики побудовані математичні моделі генераторів водню, які описують процеси у аварійних режимах, які зумовлені розгерметизацією СЗП або неконтрольованим потраплянням води у газогенератор. Показано, що у разі неконтрольованого потрапляння води, найбільша зміна відносного тиску в газогенераторі відбувається при прирості води за миттєвим законом. 6. Для визначення рівня пожежовибухонебезпеки системи зберігання та подання водню на основі гідрореагуючих сполук в залежності від режиму її експлуатації та параметрів технологічного процесу генерації обґрунтовано використання методу, особливістю якого є поєднання властивостей граф-схем алгоритмів та схем древа подій. 7. Показано, що мінімальний рівень пожежовибухонебезпеки СЗП на основі ГРС забезпечується при температурі в газогенераторі, величина якої не перевищує значення 523 К, а співвідношення компонентів, що реагують, дорівнює трьом. 8. Запропонований ряд схемотехнічних рішень, спрямованих на зниження у СЗП ймовірності виникнення ПВН ситуації, до числа яких відноситься введення нових конструктивних елементів, резервування ЕМК та контроль за станом елементів системи. Показано, що введення до складу СЗП патрону з інтерметалідом для зниження тиску водню в системі шляхом його поглинання (сорбції) з газогенератора приводить до зниження ймовірності виникнення ПВН ситуації у декілька разів, а забезпечення контролю за роботою ДТ та величиною струму споживання ЕМК, резервування пускового ЕМК, а також заземлення та встановлення антистатичних зйомників приводить до зниження рівня ПВН на два порядки. 9. Показано, що ефективний захист від виникнення ПВН ситуації в технологічному приміщенні забезпечується за рахунок моніторингу газового складу приміщення, різниці температур стінки газогенератора та поверхні ГРС, що реагує, а також вологості у порожнині газогенератора у режимі зберігання. 10. Розроблені рекомендації щодо синтезу систем технологічної та пожежної автоматики, які забезпечують мінімальний рівень ПВН у СЗП водню і в основі яких лежить врахування динамічних характеристик газогенератора, а також геометричних характеристик робочого тіла ГРС та приміщення, в якому знаходиться СЗП водню. 11. Моделі поведінки гідридних систем у аварійних режимах роботи, алгоритм визначення ймовірності виникнення пожежовибухонебезпечної ситуації у СЗП на основі ГРС, рекомендації стосовно зниження рівня ПВН СЗП такого типу (конструктивні та організаційно-технічні), а також розроблений перелік пожежно-профілактичних заходів впроваджені в навчальному процесі АЦЗУ, Інституті проблем машинобудування ім. А.Н. Подгорного НАН України та ЗАТ НТП «Котлоенергопром», що дозволило забезпечити необхідний рівень пожежовибухонебезпеки при експлуатації систем такого типу. |
