Пожары горючих и легковоспламеняющихся жидкостей относятся к числу наиболее сложных для тушения. Бензин, нефтепродукты, растворители, масла и многие химические жидкости продолжают выделять горючие пары даже тогда, когда открытое пламя удалось временно сбить. Обычная подача воды в таких ситуациях часто оказывается недостаточной, а в отдельных случаях способна привести к растеканию горящей жидкости и увеличению площади пожара. Для подобных задач применяют воздушно-механическую пену, получаемую из специального концентрата.
Основой такой системы является пенообразователь для пожаротушения — жидкий концентрированный состав, который смешивается с водой в установленной пропорции, а затем при помощи пожарного оборудования насыщается воздухом. Получившаяся пена формирует на поверхности горючего устойчивый слой, препятствующий поступлению кислорода к зоне горения и уменьшающий выделение горючих паров.
Свойства пенообразователя определяют не только скорость прекращения горения, но и вероятность повторного воспламенения, расход огнетушащего вещества, дальность подачи пены и эффективность всей системы пожаротушения. Поэтому выбор состава выполняется с учетом типа защищаемого объекта, характера горючего вещества, используемого оборудования и расчетного сценария пожара.
Что представляет собой пенообразователь
Пенообразователь — это многокомпонентный водный концентрат поверхностно-активных веществ и функциональных добавок. Сам по себе концентрат обычно не используется для непосредственного тушения. Перед подачей его смешивают с водой, получая рабочий раствор заданной концентрации, например 1, 3 или 6%.
После прохождения раствора через пеногенератор, пожарный ствол или другое устройство происходит его смешивание с воздухом. Образуется масса пузырьков, заполненных воздухом и разделенных тонкими пленками жидкости.
Главная особенность пены заключается в том, что она имеет значительно меньшую плотность, чем большинство жидких нефтепродуктов. Благодаря этому пенный слой располагается поверх горючей жидкости и изолирует ее от окружающей среды.
Эффективный пенообразователь должен обеспечивать сразу несколько характеристик:
- быстрое образование пены;
- достаточную устойчивость пузырьковой структуры;
- хорошую растекаемость по поверхности;
- способность подавлять выделение горючих паров;
- сопротивляемость воздействию высокой температуры;
- совместимость с пожарным оборудованием;
- сохранение рабочих свойств при хранении.
При этом универсального состава, одинаково эффективного при любых пожарах, не существует. Конкретный пенообразователь подбирают в зависимости от того, какое вещество предполагается тушить и каким способом будет подаваться пена.
Как пена прекращает горение
Пенное пожаротушение основано на сочетании нескольких физических механизмов.
Изоляция горючего вещества от воздуха
Горение невозможно без достаточного количества кислорода. Пенный слой закрывает поверхность топлива и ограничивает непосредственный контакт горючего вещества с воздухом.
Особенно важен этот эффект при пожарах резервуаров с нефтепродуктами, когда площадь горения может составлять десятки или сотни квадратных метров.
Снижение выхода горючих паров
Жидкое топливо горит фактически не непосредственно в жидкой фазе: воспламеняются пары, образующиеся над его поверхностью. Пена уменьшает скорость их поступления в зону горения.
Чем устойчивее и равномернее пенная пленка, тем меньше вероятность повторного образования воспламеняющейся концентрации паров.
Охлаждение
Основную массу рабочего раствора составляет вода. При нагревании и испарении она поглощает значительное количество тепла.
Охлаждение поверхности и расположенных рядом конструкций снижает интенсивность испарения горючего вещества и уменьшает вероятность повторного возгорания.
Экранирование теплового излучения
Толстый пенный слой частично защищает поверхность топлива от теплового излучения пламени.
Это особенно важно при крупных пожарах, где высокая температура сама поддерживает интенсивное испарение горючей жидкости.
Из чего состоит пожарный пенообразователь
Рецептура зависит от назначения продукта, однако обычно в состав входят несколько групп компонентов.
Основой являются поверхностно-активные вещества. Они уменьшают поверхностное натяжение воды и позволяют формировать устойчивые пузырьки.
Дополнительно могут применяться:
- стабилизаторы пены;
- растворители;
- ингибиторы коррозии;
- вещества, повышающие морозостойкость;
- регуляторы вязкости;
- консерванты;
- функциональные пленкообразующие компоненты.
Соотношение веществ подбирают таким образом, чтобы состав сохранял требуемые свойства при хранении и одновременно обеспечивал необходимую интенсивность пенообразования после смешивания с водой.
Особое значение имеет устойчивость рецептуры к перепадам температуры. Пенообразователь может годами находиться в резервуаре автоматической системы пожаротушения, поэтому выпадение осадка, расслоение или значительное изменение вязкости недопустимы.
Основные виды пенообразователей
Классифицировать составы можно по нескольким признакам: химической основе, назначению, концентрации рабочего раствора и способности работать с определенными видами горючего.
Синтетические углеводородные составы
Это одна из наиболее распространенных категорий. Такие пенообразователи изготавливаются преимущественно на основе синтетических поверхностно-активных веществ.
Они могут использоваться для тушения:
- нефтепродуктов;
- бензина;
- дизельного топлива;
- масел;
- ряда твердых горючих материалов.
Преимуществами являются доступность, стабильные эксплуатационные характеристики и возможность получения пены различной кратности.
Пленкообразующие пенообразователи
Некоторые составы способны формировать на поверхности углеводородного топлива тонкую водную пленку. Она растекается быстрее основной массы пены и способствует подавлению выделения паров.
Такие решения особенно эффективны там, где критична скорость тушения разливов горючего: на нефтебазах, аэродромах, объектах топливной инфраструктуры и технологических площадках.
Спиртоустойчивые пенообразователи
Обычная пожарная пена может быстро разрушаться при контакте с полярными жидкостями, хорошо смешивающимися с водой. К ним относятся некоторые спирты, кетоны, эфиры и другие химические продукты.
Для таких веществ используют спиртоустойчивые составы. Они способны формировать защитный барьер между горючей жидкостью и пенной массой.
Это один из принципиально важных моментов при проектировании пожарной защиты химического производства. Пенообразователь, хорошо работающий с бензином, вовсе не обязательно будет эффективен при пожаре водорастворимого растворителя.
Пенообразователи общего назначения
Такие продукты предназначены для достаточно широкого спектра стандартных задач и могут использоваться подразделениями пожарной охраны, промышленными предприятиями и различными стационарными установками.
Их преимущество — универсальность эксплуатации, однако для особо сложных химических или технологических рисков зачастую требуется специализированный состав.
Концентрация рабочего раствора
На канистрах, бочках и технической документации пенообразователей часто встречаются обозначения 1%, 3% или 6%.
Эти значения указывают долю концентрата в рабочем растворе.
Например, для получения 1000 литров трехпроцентного раствора теоретически требуется около 30 литров пенообразователя и 970 литров воды.
Состав с меньшей рабочей концентрацией позволяет при одинаковом объеме хранения приготовить больше готового раствора. Однако сравнивать продукты исключительно по процентному содержанию неправильно.
На практическую эффективность влияют:
- огнетушащая способность;
- необходимая интенсивность подачи;
- совместимость с дозирующим оборудованием;
- тип защищаемого топлива;
- кратность образующейся пены;
- условия эксплуатации.
Кроме того, оборудование должно обеспечивать достаточно точное дозирование концентрата. Если установка рассчитана на один диапазон концентраций, переход на другой продукт может потребовать проверки или перенастройки дозирующих устройств.
Что означает кратность пены
Кратность показывает, во сколько раз объем полученной пены превышает объем исходного раствора.
Условно выделяют пену низкой, средней и высокой кратности.
Пена низкой кратности
Содержит сравнительно большое количество раствора и обладает высокой плотностью.
Она хорошо подходит для тушения разливов и пожаров жидкого топлива, особенно на открытых площадках, где пена подвергается воздействию ветра и высокой температуры.
Пена средней кратности
Обладает большим объемом при меньшем расходе рабочего раствора. Используется при тушении жидкостей и заполнении отдельных технологических зон.
Пена высокой кратности
Представляет собой очень объемную и сравнительно легкую массу.
Ее преимущество проявляется в закрытых помещениях, где можно заполнить пеной значительный объем: склад, технологическое помещение, трюм, тоннель или другой ограниченный объект.
Высокократная пена позволяет воздействовать не только на непосредственно видимый очаг, но и на участки помещения, доступ к которым затруднен.
Где применяется пенное пожаротушение
Наиболее очевидная область использования — объекты, где хранятся или перерабатываются большие объемы горючих жидкостей.
К ним относятся:
- нефтебазы;
- нефтеперерабатывающие предприятия;
- резервуарные парки;
- терминалы хранения нефтепродуктов;
- склады топлива;
- автозаправочные комплексы;
- химические предприятия;
- лакокрасочные производства;
- аэропорты;
- ангары;
- морские и речные объекты;
- промышленные склады;
- энергетические предприятия.
Пенное пожаротушение может использоваться как пожарными подразделениями с мобильным оборудованием, так и в составе стационарных автоматических установок.
На крупных промышленных объектах запас концентрата может храниться в специальных емкостях. При срабатывании системы дозирующее оборудование смешивает пенообразователь с водой, после чего раствор поступает к пенным камерам, генераторам или оросителям.
Особенности тушения резервуаров с нефтепродуктами
Пожар резервуара считается одним из наиболее тяжелых сценариев для промышленной пожарной безопасности.
При горении крупного резервуара возникают мощные конвективные потоки, интенсивное тепловое излучение и высокая температура поверхности продукта. Пена должна не только попасть в резервуар, но и распространиться по поверхности топлива, сохранив свою структуру.
Слишком жесткая подача способна погружать пену в горючую жидкость и снижать эффективность тушения. Поэтому используются специальные методы и устройства, обеспечивающие максимально щадящее распределение пенного слоя.
После прекращения видимого горения подачу зачастую нельзя прекращать немедленно. На поверхности требуется сформировать достаточно устойчивый защитный покров, который уменьшит вероятность повторного воспламенения.
Этот фактор отличает профессиональное пенное пожаротушение от простого принципа «сбить пламя». Критерием эффективности становится не только прекращение горения, но и устойчивость достигнутого результата.
Почему вода подходит не для каждого пожара
Вода остается одним из наиболее распространенных и эффективных огнетушащих веществ, однако область ее применения ограничена физическими свойствами горючего материала.
Если горящая жидкость легче воды и не смешивается с ней, вода может опуститься ниже слоя топлива. При неправильной подаче горючий продукт начинает перемещаться и растекаться.
Еще опаснее ситуации, связанные с сильно нагретыми нефтепродуктами. Интенсивное парообразование способно нарушить слой жидкости и привести к опасным выбросам.
Пена действует иначе. Благодаря меньшей плотности она располагается над поверхностью топлива, одновременно обеспечивая изоляцию и охлаждение.
Это является ее основным преимуществом при тушении значительного количества жидких нефтепродуктов.
Пена и порошковое пожаротушение: в чем различие
Порошковые составы способны очень быстро подавлять пламя и широко используются в переносных и стационарных системах.
Однако у порошка и пены различаются механизмы воздействия.
Огнетушащий порошок прежде всего вмешивается в процесс горения и позволяет быстро ликвидировать пламя. При этом поверхность жидкости может оставаться горячей и продолжать выделять горючие пары.
Пенный слой сохраняется на поверхности значительно дольше и препятствует повторному контакту топлива с воздухом.
Поэтому при крупных разливах жидкого топлива пена часто имеет существенное эксплуатационное преимущество — она обеспечивает не только тушение, но и последующую изоляцию поверхности.
В некоторых сценариях используются комбинированные методы: порошок обеспечивает быстрое подавление интенсивного пламени, а затем пена формирует защитный слой.
Пена и газовые системы
Газовое пожаротушение особенно эффективно в закрытых помещениях, где можно обеспечить необходимую концентрацию огнетушащего газа.
Оно применяется для защиты серверных, электротехнических помещений, архивов, оборудования и других объектов, где нежелательно использование воды.
Однако для открытого резервуара с нефтепродуктами или крупного наружного разлива газа потребуется огромное количество, причем удержать необходимую концентрацию в открытой атмосфере практически невозможно.
Пена в таких условиях значительно рациональнее: огнетушащее вещество остается непосредственно на поверхности горючей жидкости.
Таким образом, сравнивать технологии следует не по принципу абсолютного превосходства, а применительно к конкретному пожарному риску.
Какие варианты пенообразователя можно считать лучшими
Лучшим является не самый дорогой и не самый высококонцентрированный продукт, а состав, соответствующий конкретной системе пожаротушения и классу защищаемых веществ.
Для резервуаров с обычными нефтепродуктами важны высокая скорость растекания, термическая устойчивость пенного слоя и способность предотвращать повторное воспламенение.
Для химических предприятий, где обращаются водорастворимые горючие жидкости, предпочтительными становятся спиртоустойчивые пенообразователи.
Для закрытых складов и объемного тушения могут быть эффективны составы, предназначенные для получения пены средней или высокой кратности.
Для мобильных пожарных подразделений важными характеристиками являются универсальность, стабильность при различном качестве воды и возможность применения с распространенными видами пеногенерирующего оборудования.
Поэтому при выборе следует рассматривать одновременно несколько параметров:
- вид потенциального горючего вещества;
- способ подачи пены;
- необходимую кратность;
- рабочую концентрацию;
- интенсивность подачи;
- температурный диапазон эксплуатации;
- совместимость с имеющимся оборудованием;
- требования к хранению;
- способность предотвращать повторное воспламенение;
- экологические и эксплуатационные характеристики состава.
Выбор только по цене литра концентрата способен дать ошибочный результат. Экономически выгодный состав определяется расходом на расчетный пожар, необходимым запасом, стоимостью оборудования и реальной эффективностью тушения.
Почему качество пены зависит не только от концентрата
Даже качественный пенообразователь не обеспечит расчетного результата при неправильной работе системы.
Большое значение имеют дозирование, давление, состояние пеногенератора, температура раствора, качество воды и способ подачи.
Недостаточная концентрация может привести к получению нестабильной пены. Чрезмерная концентрация также не означает автоматического повышения эффективности и лишь увеличивает расход продукта.
Определяющим является соблюдение режима, для которого предназначен конкретный состав.
Не менее важен воздух. Для образования воздушно-механической пены раствор должен смешаться с определенным объемом воздуха. Геометрия пеногенератора и режим движения потока непосредственно влияют на структуру пузырьков и кратность.
Влияет ли качество воды на результат
Да. Вода является основным компонентом рабочего раствора, поэтому ее свойства способны влиять на пенообразование.
Значение могут иметь:
- минерализация;
- жесткость;
- температура;
- солевой состав;
- наличие механических загрязнений.
Если объект предполагает использование морской воды, это необходимо учитывать заранее. Не каждый концентрат одинаково работает с пресной и морской водой.
Для морских терминалов, судов, портовых сооружений и некоторых береговых объектов способность сохранять характеристики в соленой воде может быть одним из основных критериев выбора.
Хранение пенообразователя
Пожарный пенообразователь относится к продуктам длительного хранения, но его свойства должны периодически контролироваться.
Для хранения обычно используют закрытые емкости из совместимых материалов. Необходимо предотвращать загрязнение концентрата, попадание посторонних жидкостей и воздействие условий, выходящих за допустимый температурный диапазон.
С течением времени контролируют физические и функциональные показатели продукта. Проверка особенно важна на объектах, где пенообразователь хранится много лет без практического использования.
Внешне нормальный состав не всегда гарантирует соответствие первоначальным параметрам. Изменение вязкости, кислотности, способности образовывать устойчивую пену или других характеристик способно существенно повлиять на работу системы.
Можно ли смешивать разные пенообразователи
Произвольное смешивание разных марок и типов концентрата нежелательно.
Даже если два продукта рассчитаны на одинаковую рабочую концентрацию, их химические системы могут отличаться. При смешивании возможно изменение вязкости, образование осадка, ухудшение пенообразования или снижение устойчивости пены.
Особенно внимательно следует относиться к замене одного типа концентрата другим в стационарных установках.
Перед заменой проверяют совместимость нового продукта с:
- материалом резервуара;
- трубопроводами;
- насосами;
- дозирующим оборудованием;
- пеногенераторами;
- уплотнительными материалами.
При необходимости систему очищают от остатков ранее использованного состава.
Расход пенообразователя и расчет запаса
Запас концентрата на объекте нельзя определять приблизительно.
Расчет связан с площадью возможного пожара, нормативной интенсивностью подачи рабочего раствора, продолжительностью работы системы и концентрацией конкретного пенообразователя.
Упрощенно логика выглядит так: сначала определяется необходимый объем рабочего раствора, после чего рассчитывается количество концентрата в соответствии с его процентной концентрацией.
Если установка должна подать 100 000 литров трехпроцентного раствора, расчетное количество концентрата составит примерно 3000 литров без учета дополнительных резервов и особенностей конкретной системы.
На крупных нефтехранилищах необходимый запас может измеряться уже не канистрами и бочками, а кубическими метрами.
Почему скорость растекания имеет большое значение
Пожар считается локализованным не в тот момент, когда небольшая часть поверхности покрылась пеной, а когда огнетушащий слой распространился по необходимой площади.
Поэтому способность пены быстро растекаться особенно важна при больших разливах.
Если состав образует очень стойкую, но плохо подвижную массу, отдельные участки топлива могут долго оставаться открытыми. Напротив, слишком жидкая и быстро разрушающаяся пена не сможет обеспечить продолжительную защиту.
Эффективный продукт должен сочетать растекаемость с устойчивостью — характеристики, которые в определенной степени противоречат друг другу. Именно баланс этих свойств является одной из сложных задач разработки пенообразователей.
Почему после исчезновения пламени пожар еще нельзя считать полностью ликвидированным
Одна из наиболее опасных ошибок при работе с горючими жидкостями — ориентироваться только на наличие открытого огня.
После прекращения горения поверхность топлива может сохранять высокую температуру. Горючие пары продолжают поступать в пространство над жидкостью, а находящийся рядом горячий металл способен стать источником повторного воспламенения.
Пенный покров играет роль временного защитного барьера. Пока поверхность охлаждается, он ограничивает выход паров и контакт топлива с кислородом.
По этой причине для профессионального пожаротушения важна характеристика, которую можно условно назвать устойчивостью к повторному воспламенению. Быстро погасить огонь недостаточно — необходимо обеспечить сохранение контролируемого состояния после прекращения видимого горения.
Экологические требования к современным составам
Свойства пожарной пены оцениваются уже не только по скорости тушения.
Большие объемы рабочего раствора после применения могут попадать на грунт, в систему водоотведения или в водоемы. Поэтому химический состав и дальнейшая утилизация становятся существенной частью оценки технологии.
Производители совершенствуют рецептуры, стремясь одновременно сохранить огнетушащую эффективность и уменьшить потенциальную экологическую нагрузку.
При выборе продукта для промышленного объекта имеет смысл учитывать не только параметры тушения, но и весь жизненный цикл вещества: хранение, применение, сбор загрязненного раствора и последующую утилизацию.
Несколько важных особенностей пенного пожаротушения
Практическая эффективность пены определяется рядом обстоятельств, которые не всегда очевидны.
Во-первых, большое количество пены само по себе не гарантирует успешного тушения. Неправильно выбранный состав может разрушаться значительно быстрее, чем образуется новый защитный слой.
Во-вторых, высокая кратность не является универсальным преимуществом. Для открытого резервуара под воздействием ветра тяжелая низкократная пена может оказаться значительно надежнее чрезвычайно объемной высокократной.
В-третьих, тип горючей жидкости способен полностью изменить требования к составу. Особенно велико различие между углеводородами и полярными растворителями.
В-четвертых, пена чувствительна к механическому разрушению. Струя, падающая с большой высоты непосредственно на поверхность топлива, может оказаться менее эффективной, чем аккуратная подача через специальное устройство.
В-пятых, пожаротушение резервуара и ликвидация небольшого разлива одного и того же нефтепродукта могут потребовать различной тактики, несмотря на одинаковую химическую природу горючего.
Что учитывать при выборе пенообразователя для предприятия
Для объекта с реальной пожарной нагрузкой выбор следует начинать не с конкретной марки, а с анализа защищаемых веществ и сценариев аварии.
Необходимо определить, какие жидкости находятся на территории, каковы их физико-химические свойства, максимальная площадь возможного разлива и конфигурация оборудования.
После этого оцениваются характеристики системы подачи: производительность насосов, тип дозатора, характеристики генераторов, доступный запас воды и способы подвода пены к очагу.
Отдельно анализируются условия хранения самого концентрата.
Для объекта с отрицательными температурами имеет значение морозостойкость. Для морского объекта — работа с соленой водой. Для химического предприятия — совместимость с конкретными полярными растворителями. Для резервуарного парка — устойчивость пенного слоя при интенсивном тепловом воздействии.
Такой подход позволяет рассматривать пенообразователь не как отдельный расходный материал, а как компонент общей инженерной системы пожарной защиты.
Роль пенообразователя в системе промышленной безопасности
Пенное пожаротушение сохраняет особое значение именно потому, что решает задачу, которую трудно выполнить одним охлаждением или кратковременным подавлением пламени. Оно создает физический барьер непосредственно на поверхности горючего вещества и продолжает действовать после прекращения открытого горения.
На объектах нефтяной, химической, транспортной и складской инфраструктуры свойства концентрата непосредственно связаны с надежностью всей противопожарной системы. Ошибка при выборе типа пенообразователя, рабочей концентрации или оборудования может обнаружиться только в момент аварии, когда возможности для корректировки уже крайне ограничены.
Поэтому профессионально спроектированная система учитывает тип топлива, способ подачи, требуемую кратность, характеристики воды, температурные условия и способность сформированного слоя длительно защищать поверхность от повторного воспламенения. Именно сочетание правильно подобранного состава и технически исправного оборудования превращает пожарную пену из обычной смеси воды, воздуха и поверхностно-активных веществ в эффективный инструмент борьбы с наиболее сложными пожарами горючих жидкостей.
