Колегаев Иванов Басанец НБЖС

181

- высокой кратности – около 1000 : 1,

В состав системы пенотушения входят:

-цистерны для хранения пенообразователя;

-насосы;

-воздушно – пенные и лафетные стволы;

-генераторы средне- и высокократной пены;

-трубопроводы;

-контрольно - измерительные приборы.

Для получения воздушно-механической пены используют воздушно – пенные стволы, лафетные стволы и генераторы пены.

Пена средней и высокой кратности вырабатывается стационарными и переносными генераторами пены.

По способу получения пены системы пенотушения могут быть с внутренним и внешним пенообразованием. В первом случае пена вырабатывается непосредственно на станции тушения и по трубопроводам подается в охраняемые помещения (например, в грузовые танки танкеров). Во втором случае образование пены осуществляется в специальных аппаратах – воздушно - пенных стволах и генераторах пены.

Воздушно-механическая пена безопасна в обращении, не портит грузы и оборудование, имеет малую массу. Благодаря высокой эффективности, постоянной готовности и удобству обслуживания системы воздушно-механического пенотушения широко применяются на современных судах для тушения нефтепродуктов и других горючих веществ. Пена является наиболее эффективным средством тушения пожаров в больших емкостях с воспламеняющимися жидкостями. Пена, полученная на пресной воде, может быть использована при тушении горящих кабелей и электрооборудования, находящихся под напряжением не выше 500В, при условии соблюдения мер электробезопасности. Однако, при более высоких напряжениях применение пены сопряжено с опасностью для жизней людей. Не рекомендуется также применять пену для тушения горящих металлов (калия, кальция, натрия, цинка и др.).

Пену нельзя применять для тушения горящих газов и криогенных жидкостей, а также совместно с некоторыми видами огнетушащих порошков. Хотя считается, что пена нетоксична, нельзя оставаться в помещении, заполненном пеной. Перед тем, как войти в такое помещение, необходимо надеть шланговый противогаз или автономный дыхательный аппарат и использовать страховочный трос.

Если в систему пенопроводов подается готовая эмульсия, являющаяся смесью пенообразователя с водой, то в качестве пенных стволов используют безэжекторные воздушно-пенные стволы.

При подаче к стволу отдельно воды и пены применяют эжекторный воздушно-пенный ствол, поставляемый обычно в комплекте с ранцем для пенообразователя (рис. 34). На центральном сопле 2 воздушно-пенного ствола смонтирован водоструйный эжектор с рабочей камерой 4 и распылителем 5. Рабочая камера через резиновый шланг 6 сообщается с емкостью для пенообразования.

182

Рис. 34. Эжекторный воздушно-пенный ствол

Вода, поступая в ствол и проходя через три боковых сопла 3 и центральное сопло 5, создает в рабочей камере разрежение, за счет которого пенообразователь подсасывается в ствол. Струи воды и пенообразователя с большой скоростью выходящие из сопел, подсасывают атмосферный воздух. Потоки воды, пенообразователя и воздуха, сталкиваясь между собой в кожухе эжектора 10, образуют воздушно-механическую пену. Качество получаемой пены регулируется дозирующим краном 8.

Ваппаратах с внутренним пенообразованием пена начинает образовываться на выходе из емкости для хранения смеси воды и пенообразователя. Заканчивается же пенообразование при выходе пены из специальных насадок.

Всостав аппаратуры с внутренним пенообразованием (рис. 35) входит металлический резервуар с предохранительным клапаном и контрольным манометром.

Рис. 35. Схема аппарата с внутренним пенообразованием

1 – баллон сжатого воздуха; 2, 3 и 8 – трубопроводы сжатого воздуха; 4 – редукционный клапан; 5 – запорный клапан; 6 – предохранительный клапан;

7 - резервуар; 9 – пенопровод; 10 - отверстия; 11 – горловина; 12 – рукав; 13 – кран; 14 – насадка.

Резервуар заполняется смесью, состоящей из 4% пенообразователя и 96% пресной

183

воды. Резервуар снабжен сифонной трубкой, проходящей по всей его длине и оканчивающейся у самого дна косым срезом. К резервуару подсоединен баллон со сжатым воздухом. При подаче воздуха в резервуар эмульсия выталкивается в сифонную трубку и идет по ней в рукав, оканчивающийся насадкой. В верхней части над поверхностью эмульсии сифонная трубка имеет отверстия, через которые поступает воздух и смешивается с потоком жидкости. При выходе из насадки сжатая смесь резко расширяется, образуя воздушно-механическую пену. Аппаратура проста, надежна в эксплуатации и всегда готова к действию. Поэтому такие установки широко применяются на морских судах для тушения местных очагов пожаров.

Всю аппаратуру для получения воздушно-механической пены в зависимости от способа пенообразования можно разделить на общесудовые системы и установки местного назначения.

Системы пенотушения обеспечивают образование и подачу воздушно-механической пены в больших количествах, поэтому они широко используются на крупнотоннажных судах. Система воздушно-механического пенотушения благодаря эффективности тушения нефтепродуктов, быстродействию и надежности устанавливается на современных танкерах в качестве основной системы пожаротушения. Для обеспечения работы таких систем применяются специальные водяные насосы, а также стационарные насосы водяного пожаротушения.

Установки пенотушения (местные) служат для образования подачи пены в небольших количествах и действуют автономно.

Рис. 36. Принципиальная схема системы воздушно-механического пенотушения

1 – ѐмкость для хранения топлива; 2 – грузовые трюмы; 3 – машинное отделение; 4 – кингстонный клинкет; 5 – центробежный насос; 6 – дозирующий клапан;

7 – цистерна для хранения пенообразователя; 8 – запорные клапаны с дистанционным управлением; 9 – магистральный пенопровод; 10 – воздушно-пенные стволы;

11 – пенопроводы; 12 – пенослив; 13 – пенорожок.

На рис. 36. представлена принципиальная схема одной из простейших систем пенотушения, построенных по централизованному принципу. При такой конструкции системы пенопровод протягивается по всей длине судна. Охраняемые объекты 2, 3 обеспечиваются воздушно-пенными стволами 10, пенорожками 13 и пеносливами 12, сообщающимися с магистральным пенопроводом 9 с помощью пенопроводов 11 с запорной аппаратурой. В систему входят также: цистерна с пенообразователем 7,

184

центробежный насос 5, дозирующий клапан 6, позволяющий регулировать расход пенообразователя, поступающего к насосу.

Для запуска системы необходимо открыть запорные клапаны 8 и пустить центробежный насос 5. В насосе происходит механическое перемешивание поступающего из цистерны 7 пенообразователя и засасываемой через кингстонный клапан 4 воды. В результате этого образуется эмульсия – смесь воды и пенообразователя. Дозирующий клапан 6 позволяет регулировать количество пенообразователя, поступающего к насосу. Эмульсия нагнетается насосом в магистральный пенопровод 9, от него поступает к воздушно-пенным стволам 10, пенорожкам 13, к которым подсоединяются ручные воздушно-пенные стволы.

Пена образуется в стационарных и ручных (переносных) воздушно-пенных стволах, являющихся основным конструктивным узлом аппаратуры с внешним образованием пены.

Рис. 37. Схема системы пожаротушения пеной средней кратности.

1 – трубопровод от станции пенного пожаротушения; 2 – трубопровод от пожарных насосов; 3 – пожарные краны для подсоединения генераторов пены средней кратности;

4 –— трубопровод водяного пожаротушения; 5 – лафетный пено-водяной ствол; 6 – трубопровод пенного пожаротушения; 7 – запорный клапан для отключения

поврежденного участка трубопровода.

Недостатком генераторов пены средней кратности (рис. 37) является небольшой радиус их действия (длина пенной струи не превышает 6-10 м).

Для ликвидации пожаров в машинно-котельных отделениях судов, в грузовых танках и насосных отделениях танкеров и газовозов применяют генераторы, позволяющие получать 1000-кратную пену на основе отечественных пенообразователей (рис. 36).

Высокократную пену получают в генераторах с принудительной подачей воздуха на пенообразующую сетку 7, смачиваемую раствором пенообразователя. Для нанесения эмульсии на сетку предусмотрены центробежные распылители 6 с вихревой камерой. Интенсивность подачи эмульсии рассчитывается в зависимости от площади охраняемого помещения. Очень важно, чтобы нужное количество пены было подано в течение первых 3-х минут.

Насосы, трубопроводы, выходные отверстия рассчитываются с учетом этого условия. Для обеспечения интенсивности подачи пенного раствора на судне должен быть

предусмотрен необходимый запас пенообразователя. Общий запас пенообразователя (Vпо, м3) должен быть достаточен для помещения, требующего наибольшего количества пены. Учет необходимого количества пенообразователя для палубной системы пенотушения, которая должна подавать его в течение не менее 20 мин., безусловно, удовлетворит потребности судна в целом. Наибольшее распространение на флоте получили генераторы высокократной пены марок ГПС-600. Пирамидальное

185

расположение пенообразующих сеток принято из условий обеспечения равномерного и интенсивного вихревого потока, необходимого для получения пены высокой кратности.

Для получения высокократной пены используются отечественные пенообразователи, а также пенообразователи иностранных фирм при объемной доле в воде 4…6 %. Подачу системы пенотушения (л/с) по требованиям Регистра можно подсчитать по формуле

Qп= i . S

где i - рекомендуемая интенсивность подачи раствора;

S – площадь наибольшего горизонтального сечения защищаемого помещения, м2. При расчетах интенсивности подачи пены на судах необходимо принимать:

0,06л . с/м2 по раствору (вода+ПО) для жилых, служебных, производственных и складских помещений; 0,08 л . с/м2 – для нефтепродуктов с температурой вспышки ниже 22 0С; 0,05 л . с/м2 для остальных нефтепродуктов.

Рис. 38. Генератор высократной пены

1 – коллектор с предохранительной решеткой; 2 – осевой электровентилятор; 3 – корпус; 4 – направляющие обечайки; 5 – патрубок для подвода раствора

пенообразователя; 6 – центробежный распылитель; 7 – пенообразующая сетка пирамидальной формы; 8 – фундаментная рама.

Запасы пенообразователя и пресной воды должны обеспечить получение расчетного количества пены, равного пятикратному объему защищаемого помещения.

Объем вырабатываемой генераторами пены (м3) рассчитывается по формуле:

Vп=60kQпτ*10-3

Где: k ≈ 1000 – кратность пены;

Qп – подача системы, л/с, вычисляемая по вышеприведенной формуле. τ –продолжительность непрерывной работы системы, мин. Продолжительность работы системы расчѐтной подачи (мин.)

τ=5Vпом/(60*k*Qп*10-3)=83,3Vпом*(k*Qп)-1

Формулы 32-34 позволяют определить запас пенообразователя (м3)

186

Vп.о.=0,05*с*Vпом*k-1

и запас пресной воды (м3)

Vводы=0,05*(100-с)*Vпом*k-1,

где Vпом – объѐм защищаемого помещения, м3;

с – концентрация пенообразователя в растворе, % по объѐму; k – кратность пены.

Используемые в системе пеногенераторы, насосы для подачи раствора пенообразователя и другое оборудование, необходимые для получения и подачи пены, должны располагаться за пределами защищаемых помещений, на станции пенного пожаротушения.

Рис. 39. Схема системы пожаротушения высокократной пеной в машинном отделении

1 – направление вытесняемых продуктов горения; 2 – вентиляционное отверстие для отвода продуктов горения в атмосферу: 3 – канал для выхода пены на палубу; 4 – втулка наливная; 5 – бак-дозатор; 6 – насос для пресной воды; 7 – наливная труба: 8 – запас пресной воды; 9 – спускная труба; 10 – трубопровод пресной воды; 11 – генератор высокократной пены: 12 – переключающее устройство; 13 – крышка канала; 14 – отверстие в платформах; 15 – направление потока высокократной пены

На рис. 39. изображена схема системы пожаротушения высокократной пеной в машинном отделении судна. Пена подается в МКО непосредственно из выходного патрубка генератора высокократной пены 11. Выходной патрубок генератора защищен от проникновения дыма и пламени на станцию пенотушения специальными крышками 13, которыми управляют дистанционно. В верхней части помещения обязательно

187

предусматривается устройство вентиляционных отверстий 2 для отвода продуктов горения, вытесняемых пеной. Через отверстия 14 в платформах пена может заполнять нижние этажи МКО и проникать под его плиты. В рассматриваемой системе пенотушения предусматривается установка переключающего устройства 12, позволяющего выпускать пену на палубу через специальный канал 3. Благодаря такой конструкции системы можно осуществлять плановые проверки исправности генераторов в действии и проводить тренировочные пожарные тревоги. Трубопроводы всех установок и систем пенотушения окрашивают в цвета помещений, через которые они проложены. Трубы маркируют нанесением двух колец красного и зелѐного цветов. Ширина каждого кольца 25 мм, расстояние между кольцами 25 мм, между двумя смежными марками – не более 6 м.

7.6.4. Системы углекислотного пожаротушения

Углекислый газ (СО2) – широко распространенное средство пожаротушения на судах. Углекислота или диоксид углерода стали широко распространенным средством пожаротушения только в 50-е годы прошедшего века. Ликвидация пожаров в судовых помещениях углекислотой осуществляется методом объемного тушения. Для повышения эффективности тушения рекомендуется герметизация помещений, в которых применяется углекислота.

При нормальных атмосферных условиях углекислота представляет собой сухой нейтральный газ без цвета и запаха. Поэтому при небольших концентрациях в воздухе (до 5%) он безопасен для человека. Углекислый газ неэлектропроводен, химически неагрессивен к металлам, нефтепродуктам и другим легковоспламеняющимся жидкостям, не портит грузы и судовое оборудование. Будучи в 1,5 раза тяжелее воздуха, углекислота может проникать в места, трудно доступные для других средств пожаротушения: под плиты машинных отделений и котельных отделений, в ограниченные пространства грузовых трюмов, танков, топливных цистерн, специальных судовых кладовых и т.д.

На судах углекислота хранится обычно в стальных баллонах вместимостью 30…40 л, в которых она находится в жидком состоянии при температуре -560 и при распылении переходит из жидкого состояния в газообразное. Для судовых систем углекислотного пожаротушения, работающих при давлении порядка 12,5…20,0 МПа (≈125…200 кгс/см2), принято использовать стандартные 40-литровые баллоны, содержащие по 25 кг углекислоты. Баллоны размещают группами по 8…16 штук в вертикальном положении головками вверх. Они должны быть надежно закреплены в местах, расположенных вдали от жилых и служебных помещений, так как углекислота относится к удушающим газам и при высокой концентрации в воздухе (22% и выше) опасна для жизни.

По выходе из баллонов при внезапном расширении углекислота испаряется, превращаясь в газ. При этом объем ее увеличивается более чем в 500 раз. Часть углекислоты в результате переохлаждения переходит в твердое состояние - снежные хлопья, которые, попадая в очаг горения, мгновенно превращаются в газ. Углекислый газ, опускаясь к очагу пожара и обволакивая горящие вещества и предметы, вытесняет воздух и снижает таким образом содержание кислорода в зоне горения. В связи с этим горение прекращается. Эффективность пожаротушения достигается при достаточно высокой концентрации углекислоты в атмосфере помещения (22…23%).

В соответствии с требованиями Регистра количество углекислоты для тушения пожара на судне определяется исходя из необходимости защиты наибольшего по объему помещения

QCO2 =1,79* φ*V,

где: QCO2 – количество углекислоты, кг;

188

φ – безразмерный коэффициент, равный 0,3…0,4;

V – полный объем наибольшего на судне помещения, м3.

Большее значение φ выбирается для помещений, представляющих наибольшую пожарную опасность. Углекислота применяется для тушения пожаров в машинных, котельных и насосных отделениях, грузовых трюмах и танках, топливных цистернах, картерах главных двигателей, глушителях, дымоходах котлов. Применение углекислого газа особенно эффективно при тушении горящих электрического и электронного оборудования, средств навигации и связи, а также ценных грузов (точные механизмы, пищевые продукты, произведения искусства и пр.). Он не оставляет осадка, который нужно счищать с оборудования и палубы после его применения.

Необходимо помнить, что эту систему для тушения пожара в машинно-котельном отделении можно применять только в качестве последней меры, после того как все способы тушения пожара были испробованы и не принесли желаемого результата.

Запрещается использовать углекислый газ в жилых, общественных и служебных помещениях, размещенных в надстройках. Неэффективен он и при тушении горящих волокнистых, пирофорных веществ (хлопка, джута, угля, сажи и др.), а также горючих металлов (калий, натрий, магний, цирконий).

Для ликвидации местных очагов пожаров применяются углекислотные огнетушители. Для тушения пожаров в картерах двигателей внутреннего сгорания и в отдельных пожароопасных помещениях применяются автономные углекислотные установки, состоящие из небольшого числа баллонов с углекислотой и соответствующего оборудования. Обычно они располагаются на судне в местах, приближенных к вероятным очагам пожаров.

Углекислотная система высокого давления, предназначенная для тушения пожара в больших судовых помещениях (рис. 40), состоит из баллонов для хранения углекислоты (3), сборного (7) и распределительного (11) коллекторов с невозвратными клапанами (9), трубопроводов, связывающих систему с охраняемыми помещениями, предупредительной сигнализацией.

Рис. 40. Установка СО2-пожаротушения: 1 — центральная станция; 2 — детектор газа; 3 — баллон с углекислотой; 4 — головки подачи газа.

Совокупность батарей баллонов, соответствующего оборудования и трубопроводов называют станцией углекислотного пожаротушения. В зависимости от размеров и назначения судна его углекислотная система может состоять из одной или нескольких станций. Для безопасности людей станции размещают в надстройках, имеющих непосредственный выход на открытую палубу, вдали от жилых и служебных помещений. Станции пожаротушения ограничивают отдельными газонепроницаемыми переборками и палубами с тепловой изоляцией, а также оборудуют отопительными приборами и вентиляцией. Температура в помещении станции должна быть умеренной и не превышать +40оС, так как при дальнейшем ее увеличении возможно усиленное испарение углекислоты и опасное повышение давления в баллонах.

Для предотвращения утечки углекислоты предусматривается установка на каждом

189

баллоне быстродействующего запорного клапана 4 с предохранительной мембраной, которая при определенном давлении разрушается, а углекислота через предохранительный трубопровод 2 стравливается в атмосферу. Для контроля за плотностью закрытия баллонных клапанов на сборных коллекторах установлены манометры, реагирующие на утечку газа из каждого баллона. В охраняемых помещениях выпускные трубопроводы системы оканчиваются соплами или перфорированными трубами (в глушителях, котлах, дымовых трубах), направляющими выходную струю углекислого газа к возможным очагам пожара. В невысоких помещениях сопла располагают у подволока в один ряд. В помещениях, имеющих высоту более 5 м, сопла устанавливают, как правило, в два яруса. Система включается вручную с помощью рычажного механизма 20 и дистанционно с помощью устройства 1 как из помещения самой станции, так и с постов управления, расположенных на мостике, в центральном посту управления энергетической установкой и в других местах. Дистанционное управление осуществляется с помощью гидро-, пневмоили электропередач. Ручное управление являются резервным.

В соответствии с Правилами Регистра судовые помещения и ѐмкости в случае возникновения в них пожара должны быть заполнены углекислотой на 30% их объѐма в течение 10 мин. В машинное отделение и помещение, в котором находится жидкое топливо или подобные воспламеняющиеся жидкости, 85% расчѐтного количества углекислоты должно быть подано в течение не более 2 минут. На выпускных трубопроводах проходные краны сблокированы с датчиками предупредительной звуковой и световой сигнализацией 12, подающей сигналы опасности при открывании крана и поступлении углекислоты в охраняемое помещение. Продолжительность сигнала должна быть не менее 20 с, предшествующих впуску углекислого газа в аварийное помещение.

По сигналу опасности люди должны покинуть помещение, вентиляция помещения должна быть прекращена и приняты меры по его герметизации. Выдержка времени после подачи СО2 должна быть не менее 2-х часов, если отсутствует возможность убедиться в прекращении горения. Грузовые помещения (трюмы) рекомендуется держать закрытыми до прихода судна в порт выгрузки или убежища. На переходе морем, особенно при сильном ветре, может возникнуть необходимость подачи дополнительного количества СО2 для компенсации возможных утечек.

На время выдержки рекомендуется по внешнему периметру организовать температурный контроль за прогревом палуб и переборок. В местах значительного повышения температуры необходимо обеспечить охлаждение (орошение).

После ликвидации пожара трубопроводы углекислотной системы продуваются сжатым воздухом через клапаны 10 , затем закрываются быстродействующие клапаны на баллонах и проходные краны на распределительном коллекторе. В быстродействующих клапанах заменяют деформированные мембраны и отмечают использованные баллоны специальным ярлыком или надписью "пустой".

В качестве недостатков систем углекислотного пожаротушения следует отметить следующее: опасность большой концентрации углекислого газа для жизни людей; неэффективность применения систем для тушеная пожаров на открытых палубах, а также при горении веществ содержащих кислород (окислителей); значительные утечки газа из баллонов (особенно летом) и невозможность пополнять его запасы в рейсе; большие габариты, масса и стоимость углекислотных систем, возможность повторного возгорания, т.к. углекислый газ не обладает охлаждающим эффектом.

СО2 не производит желаемого действия при тушении горючих металлов, таких как натрий, калий, магний, цирконий и др. Например, при использовании углекислого газа для тушения горящего магния, он вступает с магнием в химическую реакцию, образуя углерод, кислород и окись магния, в результате чего пожар усиливается вследствие

190

поступления дополнительного количества кислорода и горючего углерода.

С появлением специализированных судов повышенного водоизмещения с большими объемами машинных отделений и грузовых помещений (супертанкеры, суда типа «роро»), углекислотные системы с обычными, стандартными баллонами стали весьма громоздкими и дорогими. В связи с этим на таких судах с конца 60-х годов прошлого века стали применять углекислотные системы низкого давления, около 2,0 МПа (≈ 20 кгс/см2 ) в резервуарах с охлаждением до минус 18° С. При таком давлении охлажденную углекислоту в количестве до 50 т и более стало возможным хранить в одном или двух больших стальных баллонах, покрытых слоем теплоизоляции и металлической оболочкой. В верхней части резервуара обычно размещаются змеевики системы охлаждения. Отрицательная температура в резервуаре поддерживается с помощью автоматизированных рефрижераторных установок. Каждая из рефрижераторных установок способна длительное время поддерживать давление углекислоты в резервуаре при температуре окружающего воздуха. Если же еѐ холодопроизводительности окажется недостаточно и давление внутри резервуара повысится, то автоматически включается вторая, резервная установка, которая будет работать до тех пор, пока давление в резервуаре не снизится до нормальной величины. При включении второй рефрижераторной установки срабатывает сигнализация, свидетельствующая о неисправности первой

Контроль количества жидкой углекислоты в резервуаре осуществляется с помощью ѐмкостного уровнемера.

Такая конструкция позволяет намного снизить металлоемкость и стоимость углекислотных систем.

Количество углекислоты, необходимое для систем низкого давления, рассчитывается по обычной схеме, рекомендованной Регистром (см. приведенную в тексте формулу).

На рис. 41. представлена принципиальная схема системы углекислотного тушения низкого давления.

Углекислота для пожаротушения находится в баке емкостью 10 т под давлением 2,1 МПа и температуре -18°С.

Для поддержания С02 в жидком состоянии служит сдвоенный компрессор 22, работающий в автоматическом режиме. Команда на включение компрессора поступает от реле тревожной сигнализации 8, которое получает сигнал от датчика уровня жидкости 9. Пополнение запаса С02 производится по специальному трубопроводу с берега.

Рис. 41. Принципиальная схема системы углекислотного тушения низкого