Тушение пожаров пеной

Огнетушащая пена применяется в стационарных и передвижных ус­тановках для борьбы с пожарами класса А и В. Огнетушащее действие пены заключается главным образом в изоляции горючего вещества от кислорода воздуха. При тушении горючих и легковоспламеняющихся жид­костей пена, кроме того, препятствует испарению жидкости и образо­ванию горючей смеси. Определенный эффект тушения создается также за счет охлаждения поверхности горящего вещества пенообразующей жидкостью.

Основными параметрами, определяющими огнетушащие свойства пены, являются кратность, стойкость, изолирующая способность и дисперс­ность пены.

Кратность пены К = V_n /V_ж - отношение объема пены к объему содержащейся в ней жидкости. Значения кратностей пен, при­меняемых для целей пожаротушения: низкократной 5 … 20, средней кратности 20 … 300 и высократной - свыше 300 (верхнее значение мо­жет достигать 800 ...1000 и более). Пена низкой и средней кратности используется при поверхностном тушении (например, тушение жидкос­тей в резервуарах или проливах на землю), а высокократная пена - при тушении методом объемного заполнения (кабельные тоннели, подва­лы, ангары, склады лакокрасочных материалов, испытательные боксы и т.п.).

Стойкость пены характеризует ее способность противо­стоять самопроизвольному разрушению и разрушающему действию огня. Самопроизвольное разрушение пены связано со стеканием жидкости в меж­пузырьковых каналах и постепенным утоньшением пленок, которое при­водит к их разрыву. Количественно стойкость пены определяется временем, в течение которого из пены выделяется 50% начального коли­чества жидкости. Стойкость пены зависит от вида пенообразователя, его концентрации в растворе, способа и скорости образования пены и может составлять от 4 … 5 до десятков минут.

Изолирующая способность определяется по стандартной методике в лабораторных условиях и характеризуется временем, в течение которого происходит прорыв паров нагретой го­рючей жидкости через слой пены определенной толщины. Это время со­ставляет, как правило, 1-2 мин.

Диcneрсность пены характеризует средний размер ячеек (пузырьков) пены и численно определяется как величина обратная их среднему диаметру. Многочисленными исследованиями установлено, что от размера пузырьков пены существенно зависит стойкость и изолирующая способность пены, а, следовательно, и огнетушащие свойства. Оптимальный размер пузырьков пены при тушении горючих жидкостей составляет 1,2 … 1,8 мм.

Различают два основных вида пен: химическую и механическую.

Химическая пена образуется при взаимодействии растворов щелоч­ного и кислотного составов в присутствии пенообразующего вещества и относится к газонаполненным пенам, так как ее дисперсная (газо­вая) фаза образована выделяющимся в результате реакции углекислым газом.

В последние годы применение химической пены для тушения пожаров неуклонно сокращается, что связано с целым рядом существенных не­достатков, присущих как самой пене, так и аппаратуре для ее получе­ния.

Значительно более широкое применение при тушении пожаров по сравнению с химической имеет механическая пена, которая получается с помощью специальных устройств из водных растворов пенообразователей (ПО). Для получения огнетушащей пены применяются ПО на осно­ве белков натриевых солей сульфокислот, поверхностноактивных ве­ществ (ПАВ) с добавками стабилизаторов и антисептиков. Концентрация ПО в воде невелика и составляет 3-6% по объему. Ряд показателей наиболее широко используемых ПО приведен в табл.16.2.

Таблица 16.2. Характеристики пенообразователей общего назначения [4]

Показатель	Марка пенообразователя
	ПО-1	ПО-1Д	ПО-3А	ПО-6К	Expyrol	Meteor	Light Water
Внешний вид	Жидкость темного цвета без осадка и посторонних включений
Плотность, кг/м3	1100	1110	1040	1100	1120		1033
Кратность пены по ГОСТ 6948-81, не менее	6	6	6	6	6,5	6	6,5
Стойкость пены по ГОСТ 6948-70, мин., не менее	4,5	4	4	4	18	18	9
Кратность пены из штатного пеногенератора ГПС-600	70	70	70	70	60	50	-
Изолирующая способность, с.	60	60	100	60	340	240	525
Концентрация в растворе, % об.	6	6	3	6	2-6	2-6	6
Оптимальная интенсивность подачи (по раствору) пены средней кратности для тушения бензина, л/(м2С)	0,08	0,08	0,08	0,08	0,06	0,06	0,06

Для получения механической пены используются воздушно-пенные стволы, пенные оросители, барботажные аппараты и различные типы сеточных пеногенераторов. Воздушно-пенные стволы и пенные оросите­ли создают воздушно-механическую пену низкой кратности, а для по­лучения пены средней и высокой кратности используются сеточные генера­торы.

Наиболее распространение получили генераторы пены средней кратности типа ГПС (генератор пены струйный). В этих генераторах рабочий процесс осуществляется за счет кинетической энергии распылен­ной струи пенообразующей жидкости (рис.16.1З).

Поток жидкости, состоящий из отдельных быстролетящих капель, увлекает (эжектирует) воздух из окружающей среды, создавая тем са­мым в корпусе генератора спутный двухфазный газо-капельный поток. Этот поток направлен на пакет сеток, на котором и происходит соб­ственно пенообразование. Пена вытекает из выходного сопла непрерыв­ной струёй со скоростью 5-6 м/с. Кратность образуемой воздушно-ме­ханической пены в эжекционных генераторах составляет, как правило, 70-100.

Высокократная пена по сравнению с пеной средней кратности име­ет ряд преимуществ:

быстро заполняет весь объем помещения, вытесняя дым и препятс­твуя доступу воздуха к очагу пожара;

оказывает отрицательное минимальное воздействие на защищаемое оборудование и материалы;

имеет низкую электропроводность и не вызывает повреждения эле­ктрооборудования.

Однако, с ростом кратности воздушно-механической пены ее огнетушащая способность ухудшается вследствие снижения стойкости в ус­ловиях пожара и уменьшения охлаждающего действия. Для повышения огнетушащих свойств высокократных пен воздух в ячейках пены должен быть частично или полностью заменен на газы, флегматизирующие или ингибирующие процесс горения (рис.16.14). Для получения таких видов пен (газовоздушной или газонаполненной) применяются генераторы с независимой подачей компонентов и эжекторные.

В пеногенераторах с независимой подачей компонентов (раствора и флегматизирующего или ингибирующего горение газа) газ вводится от автономной системы либо в воздушный поток, создаваемый любым источником энергии (при этом образуется газовоэдушная пена), либо непосредственно в корпус пеногенератора (при этом образуется газона­полненная пена).

В эжекторных пенопроизводящих устройствах поступление (эжектирование) воздуха из окружающей среды в пеногенератор осуществляется за счет энергии высокоскоростной газовой или газожидкостной струи (рис.16.15).

Для успешного тушения пожара пена. должна подаваться с определен­ной интенсивностью, обеспечивающей тушение пожара при минимальном суммарном расходе пены. Если интенсивность подачи пены мала, то вре­мя тушения оказывается очень большим и в результате этого резко воз­растает суммарный расход пены. С увеличением интенсивности подачи пены время тушения сокращается, а вместе с тем сокращается и суммар­ный расход пены. Однако, при дальнейшем увеличении интенсивности подачи пены время тушения сокращается незначительно, а расход пены увеличивается (рис.1б.9). Таким образом, для каждого вида пены су­ществует такое значение интенсивности ее подачи, при которой суммар­ный расход пены будет минимальным. Такая интенсивность подачи пены называется нормативной и определяется на основных модельных и полно­размерных опытов.

Тушение пожаров пеной производится передвижными (носимыми и во­зимыми) средствами (огнетушители, пенные стволы, пеногенераторы), полустационарными и стационарными установками, оснащенными пенными оросителями или пеногенераторами. Пенные оросители применяются в установках, сходных по устройству со спринклерными и дренчерными установками водяного тушения. Отличие заключается в дополнительном устройстве, обеспечивающем автоматическое введение в поток воды не­обходимого количества пенообразователя.

Такие установки применяют для защиты производств, содержащих значительные количества легковоспламеняющихся или горючих жидкос­тей (топливные резервуары, склады ГСМ, боксы испытаний топливных систем и т.д.).