Пена какой кратности обладает большей изолирующей способностью
Перейти к содержимому

Пена какой кратности обладает большей изолирующей способностью

  • автор:

От чего зависит кратность пены. Пеной низкой и средней кратности

Вопрос № 1. Основы пенного тушения: пены, пенообразователи, смачиватели, их назначение, виды, состав, физико-химические свойства и область применения. Меры безопасности при работе с пенообразователями.

Виды пены, их состав, физико-химические и огнетушащие свойства,

Порядок получения и область применения.

Пена — дисперсная система, состоящая из ячеек — пузырьков воздуха (газа), разделенных пленками жидкости, содержащей стабилизатор пены.

Виды пены по способу получения:

химическая пена – получают в результате химической реакции щелочной и химической составляющих (выделяющийся углекислый газ вспенивает водный щелочной раствор);

воздушно-механическая пена – получают механическим перемешиванием пенообразующего раствора с воздухом.

Физико-химические свойства пены:

устойчивость – способность пены сохранять первоначальные свойства (противостоять разрушению в течение определенного времени);

кратность — отношение объема пены к объему раствора пенообразователя, содержащегося в пене;

вязкость — способность пены к растеканию по поверхности;

дисперсность — степень измельчения пузырьков (размеры пузырьков);

электропроводность – способность проводить электрический ток.

Огнетушащие свойства пены:

изолирующее действие (пена препятствует поступлению в зону горения горючих паров и газов, в результате чего горение прекращается);

охлаждающее действие (в значительной степени присуще пене низкой кратности, содержащим большое количество жидкости).

Виды пены по кратности:

пены низкой кратности — кратность пены от 4 до 20 (получают стволами СВП, пеносливными устройствами);

пены средней кратности — кратность пены от 21 до 200 (получают генераторами ГПС);

пены высокой кратности — кратность пены более 200 (получают путем принудительного нагнетания воздуха).

Область применения.

Пена широко применяется для тушения пожаров твердых (пожары класса А) и жидких веществ (пожары класса В), не вступающих во взаимодействие с водой, и в первую очередь — для тушения пожаров нефтепродуктов.

Достоинства пены как средства тушения:

Существенное сокращение расхода воды;

Возможность тушения пожаров больших площадей;

Возможность объемного тушения;

Возможность подслойного тушения нефтепродуктов в резервуарах;

Повышенная (по сравнению с водой) смачивающая способность.

При тушении пеной не требуется одновременное перекрытие всего зеркала горения, поскольку пена способна растекаться по поверхности горящего материала.

Пенообразователи: назначение, классификация, виды, состав,

Свойства, правила хранения и проверка качества.

Пенообразователь (пенный концентрат) — концентрированный водный раствор стабилизатора пены (поверхностно-активного вещества), образующий при смешивании с водой рабочий раствор пенообразователя.

Пенообразователи предназначены для получения с помощью пожарной техники воздушно-механической пены или растворов смачивателей, используемых для тушения пожаров классов А (горение твердых веществ) и В (горение жидких веществ).

Пенообразователи в зависимости от химического состава (поверхностно-активной основы) подразделяются на: синтетические (с), фторсинтетические (фс), протеиновые (п), фторпротеиновые (фп ).

Виды пенообразователей в зависимости от способности образовывать огнетушащую пену на стандартном пожарном оборудовании:

Пенообразователи для тушения пожаров пеной низкой кратности (кратность пены от 4 до 20);

Пенообразователи для тушения пожаров пеной средней кратности (кратность пены от 21 до 200);

Пенообразователи для тушения пожаров пеной высокой кратности (кратность пены более 200).

Пенообразователи в зависимости от применимости для тушения пожаров различных классов по ГОСТ 27331 подразделяются на:

Пенообразователи для тушения пожаров класса А;

Пенообразователи для тушения пожаров класса В.

Пенообразователи в зависимости от возможности использования воды с различным содержанием неорганических солей подразделяются на типы:

Пенообразователи для получения огнетушащей пены с использованием питьевой воды;

Пенообразователи для получения огнетушащей пены с использованием жесткой воды;

Пенообразователи для получения огнетушащей пены с использованием морской воды.

Пенообразователи в зависимости от способности разлагаться под действием микрофлоры водоемов и почв согласно ГОСТ Р 50595 подразделяются на: быстроразлагаемые, умеренноразлагаемые, медленноразлагаемые, чрезвычайно медленноразлагаемые .

Классы пенообразователей для тушения пожаров по совокупности показателей назначения:

1 — пленкообразующие пенообразователи, предназначенные для тушения пожаров водонерастворимых горючих жидкостей подачей пены низкой кратности на поверхность и в слой нефтепродукта;

2 — пенообразователи, предназначенные для тушения пожаров водонерастворимых горючих жидкостей мягкой подачей пены низкой кратности;

3 — пенообразователи целевого назначения, предназначенные для тушения пожаров водонерастворимых горючих жидкостей подачей пены средней кратности;

4 — пенообразователи общего назначения, предназначенные для тушения пожаров водонерастворимых горючих жидкостей пеной средней кратности и тушения пожаров твердых горючих материалов пеной низкой кратности и водным раствором смачивателя;

5 — пенообразователи, предназначенные для тушения пожаров водонерастворимых горючих жидкостей подачей пены высокой кратности;

6 — пенообразователи, предназначенные для тушения пожаров водонерастворимых и водорастворимых горючих жидкостей.

Пенообразователи имеют условное обозначение, в котором указываются:

Значение концентрации пенообразователя в рабочем растворе;

Химическая природа пенообразователя.

Пенообразователи класса 1, 2, 3, 4, 5 и 6 в условном обозначении имеют индекс соответственно 1Н, 2Н, 3С, 4С, 5В и 6.

Пенообразователи класса 1 и 2,образующие огнетушащую пену средней и высокой кратности, в условном обозначении имеют индекс соответственно 1НСВи 2НСВ.

Пенообразователи класса 1 и 2, образующие огнетушащую пену средней кратности, в условном обозначении имеют индекс соответственно 1НСи 2НС.

Пенообразователи класса 1 и 2, образующие огнетушащую пену высокой кратности, в условном обозначении имеют индекс соответственно 1НВи 2НВ.

Пенообразователи класса 3, образующие огнетушащую пену высокой кратности, в условном обозначении имеют индекс 3СВ.

При способности пенообразователя класса 6 образовывать огнетушащую пену низкой, средней и высокой кратности в его условном обозначении указывается соответствующий индекс Н, С, В. Отсутствие соответствующего индекса означает, что пенообразователь не рекомендуется использовать для тушения пожаров пеной данной кратности.

При рекомендациях производителя использовать пенообразователь класса 6 при тушении водонерастворимых и водорастворимых горючих жидкостей с различной концентрацией в его условном обозначении указывается значение концентрации пенообразователя в рабочем растворе при тушении водонерастворимых и водорастворимых горючих жидкостей.

Пример условного обозначения пенообразователя 2 НСВ — 6 фс

Проверка качества пенообразователей и определение кратности пены.

Для определения кратности пены в стеклянный градуированный цилиндр вместимостью 1000см 3 наливают 2-6 %-ный раствор пенообразователя, закрывают его пробкой и, удерживая двумя руками в горизонтальном положении, встряхивают в направлении продольной оси в течение 30 с. После встряхивания цилиндр ставят на стол, снимают пробку и отсчитывают объем образовавшейся пены. Отношение полученного объема пены к объему раствора выражает кратность пены. Устойчивость пены зависит от времени, в течение которого пена, полученная по методу определения кратности, разрушается на 2/5 первоначального объема.

Показатели качества пенообразователей при хранении их в подразделениях пожарной охраны и на охраняемых объектах, оборудованных системами пожаротушения, проверяют после истечения гарантийного срока, а затем не реже 1 раза в 6 месяцев (ПО-3НП, Форэтол, «Универсальный» – не реже 1 раза в 12 месяцев). Анализ показателей осуществляется в аккредитованных организациях согласно ГОСТ Р 50588-93 «Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний». Снижение величины показателей ниже установленных норм на 20 % является основанием для списания или регенерации (восстановления первоначальных свойств) пенообразователя.

Тема Назначение виды и устройство оборудования для получения воздушно-механической пены

Вид занятия : классно-групповое

Отводимое время : 1 учебный час.

Литература: учебник «Пожарная техника»

Развернутый план занятий.

Пенообразователи общего назначения изготовляются на основе дешевого и доступного сырья. Используются для получения пены и растворов смачивателей.

Предназначены для тушения пожаров нефтепродуктов, дерева, ткани, бумаги, торфа, хлопка, каучука, пластмасс и т.д. Служат для получения пены низкой, средней кратности и высокой.

К ним относятся:

  • ТЭАС – А

Преобразователи целевого назначенияПенообразователи целевого назначения используются для получения пены, при тушении пожаров нефтепродуктов и различных классов горючих жидкостей наиболее пожароопасных объектов, а также для применения с морской водой, при низкой температуре и других особых условиях. Некоторые из них изготавливаются на основе дефицитного дорогостоящего сырья. К ним относятся:

    Пленкообразующий
  • Универсальный

Физико-химические и огнетушащие свойства пен. Огнетушащие пены разделяются на химическую и воздушно — механическую. Химическая пена (кратность до 6)получают в результате химической реакции между кислой и щелочной частями: Fe2(S04)3+6NaHC03-)-3Na2S04+2Fe(OH)3+6C02H2S04+2NaHC03->Na2S04+2C02+2H20 Воздушно — механическая пена получается путем механического перемещения трех компонентов: воды, пенообразователя и воздуха. Согласно ГОСТ12.1.114-82ВМП подразделяется на три вида:

    ВМП низкой кратности К 200 (для расчетов К=1000)

Физико-химические и огнетушащие свойства пен и область их применения.Огнетушащие пены представляют собой совокупность пузырьков,состоящих из жидкостной оболочки, заполненной воздухом или газами, т.е. пена — это концентрированная эмульсия газа и в жидкости. Химическая пена состоит на 80% С02 (углекислого газа) , 19,7% водного раствора и 0,3% пенообразующих веществ. ВМП состоит из 83-99,6% воздуха и 0,4-17% водного раствора ПО. Основными свойствами пен независимо от способа их получения являются следующие: 1. Кратность пены — это отношение объема пены к объему пенообразующей жидкости. Кратность зависит от типа, качества и концентрации ПО в воде, от конструкции пенного прибора, от напора перед распылителем и от температуры подсасываемого воздуха. 2. Стойкость пены — это способность противостоять разрушению в течении определенного времени. Стойкость пены — это время в течении которого пена разрушается на 50% первоначального объема. Стойкость зависит: от вида ПО, свойств и температуры веществ, с которыми она взаимодействует, способа подачи, высоты пенного слоя. т=3,8-18мин (САМПО — несколько часов) 3. Высокая теплоемкость — пена, разрушаясь, охлаждает горящие вещества (строительные конструкции, ЛВЖ и ГЖ) за счет имеющегося в ее структуре водного раствора пенообразователя. 4. Небольшая плотность 4-170 кг/м 3 . Плотность зависит от кратности пены, Пена плавает на поверхности жидкостей, не создает чрезмерной нагрузки на покрытия, исключает потерю устойчивости судна при тушении пожаров. 5. Низкая теплопроводность — она близка к теплопроводности неподвижных газов. Это позволяет использовать пену в качестве теплоизоляционного экрана от действия лучистой энергии. 6.Изолирующая способность — при тушении пеной, слой пены препятствует проникновению паров в зону горения и тепла из зоны горения к поверхности вещества. 7. Вязкост ь — способность пены к растеканию. 8. Дисперстность — степень измельчения т.е. размеры пузырьков. С увеличением дисперстности пены, растет время ее существования, вязкость и парогазонепроницаемость. Способ получения пен и предназначение для пожаротушения:

    Пена низкой кратности – стволы СВЭ; СВПЭ; ОРТ-50 с насадкой – тушение хлопка и родственных веществ, так же применяется для тушения резина образных изделий и паралона. Пена средней кратности – ГПС-600; ГПС-800; ГПС – 2000 – тушение ЛВЖ. Пена высокой кратности — получается ТОЛЬКО при помощи пожарного дымососа. Тушение объемных пожаров (подвалы). В этой пене можно дышать .

Схемы боевого развертывания с подачей ВМПВоздушно-механическая пена, полученная из современных пеноконцентратов, является эффективным огнетушащим веществом. Пенный слой, сформированный на поверхности горящего вещества, одновременно обеспечивает его изоляцию от поступления новых порций кислорода, выступающего в качестве окислителя, и производит охлаждающий эффект за счёт большой теплоёмкости воды, входящей в . Процесс пенообразования происходит на специальных пеногенерирующих устройствах, при подаче на них под давлением рабочего раствора пенообразователя, полученного из пеноконцентратов с различными объёмными долями применения, при смешении его с воздухом. Пены, применяемые для целей пожаротушения, должны обладать высокой структурно-механической стойкостью к неблагоприятному воздействию на них разнообразных внешних факторов, присутствующих в зоне пожара. Пены различной кратности позволяют решать задачи пожаротушения объектов различной природы происхождения путём выбора наиболее оптимального огнетушащего вещества. ООО «Завод Спецхимпродукт» выпускает продукцию в ассортименте, разнообразные модификации которой позволяют полностью перекрыть все возникающие потребности при ликвидации пожаров классов А и В.

Общие определения

для тушения пожаров – концентрированный водный раствор стабилизатора пены (поверхностно-активного вещества), образующий при смешении с водой рабочий раствор пенообразователя или смачивателя. Плёнкообразующий пенообразователь – пенообразователь, огнетушащая способность и устойчивость к повторному воспламенению которого определяется образованием на поверхности углеводородной горючей жидкости водной плёнки. Партия пенообразователя – любое количество единовременно изготовленного пенообразователя, однородного по показателям качества, сопровождаемого одним документом о качестве. Пена — дисперсная система, состоящая из ячеек – пузырьков воздуха (газа), разделённых плёнками жидкости, содержащей пенообразователь. Огнетушащая воздушно-механическая пена – пена, получаемая с помощью специальной аппаратуры за счёт эжекции или принудительной подачи воздуха или другого газа, предназначенная для тушения пожаров.

Объёмные доли применения, раствор пенообразователя

  • К 5-ти частям воды добавить 1-у часть пеноконцентрата 1%
  • К 1-ой части воды добавить 1-у часть пеноконцентрата 3%

2. Для получения пеноконцентрата 3%:

  • К 2-ум частям воды добавить 1-у часть пеноконцентрата 1%.

Пример: Из 1 т ПО (6%) можно получить 16,6 т рабочего раствора. Такое же количество рабочего раствора можно получить из 0,17 т ПО (1%)

Преимущества при использовании пеноконцентрата с высокими концентрациями ПАВ (объёмная доля применения 1% и ниже):

1. Осуществляется экономия площадей для и снижение транспортных издержек при его перевозке

2. Увеличивается запас возимого объёма огнетушащего вещества при доставке к месту пожара в штатном пенобаке пожарного автомобиля (при наличии соответствующих систем дозирования)

3. Обеспечивается возможность оперативного приготовления 6% -го и 3%-го пеноконцентрата непосредственно на месте при отсутствии соответствующих систем дозирования (пеносмешения)

Раствор пенообразователя

Рабочий раствор пенообразователя (смачивателя) – водный раствор с регламентированной рабочей объёмной концентрацией пенообразователя (смачивателя). Рабочая концентрация пенообразователя составляет от 0,5% до 6%, смачивателя – от 0,1% до 3%.

Интенсивность подачи рабочего раствора – количество водного раствора пенообразователя, подаваемого в единицу времени на единицу поверхности горючей жидкости.

Методика получения рабочего раствора пенообразователя из пеноконцентрата с различными объёмными долями применения состоит в строгом выдерживании процентного соотношения воды и соответствующего пеноконцентрата при их перемешивании.

Генераторы пены

Установка пенного пожаротушения — установка пожаротушения, в которой в качестве огнетушащего вещества используют воздушно-механическую пену, получаемую из водного раствора пенообразователя

Пеногенераторы для тушения подачей сверху – специальные устройства для получения огнетушащей воздушно-механической пены из рабочего раствора пенообразователя путём эжекции или принудительной подачи воздуха

Система подслойного тушения пожара в резервуаре — комплекс устройств, оборудования и фторсодержащего пленкообразующего пенообразователя, предназначенного для подслойного тушения пожара нефти и нефте-продуктов в резервуаре.

Высоконапорный пеногенератор — устройство для получения из водного раствора 1%, 3% или 6% — го пенообразователя воздушно-механической пены низкой кратности и ее подачи в слой нефти или нефтепродуктов в условиях противодавления, создаваемого столбом жидкости в установках подслойного пожаротушения резервуаров.

Поскольку раствор пенообразователя может быть получен из пеноконцентратов с различными объёмными долями применения, то изначально необходимо руководствоваться техническими особенностями индивидуальной системы дозирования, конструктивно рассчитанной на конкретную концентрацию пенообразователя. Это обстоятельство необходимо обязательно учитывать при оформлении заявки на приобретение пенообразователя. Следует также принимать во внимание, что чем насыщеннее применяемый пеноконцентрат, тем ниже вероятность получения оптимального раствора пенообразователя, поскольку не всегда возможно обеспечить на практике равномерное перемешивание воды и высококонцентрированного пенообразователя в процессе дозирования. Полученный таким образом рабочий раствор пенообразователя в последующем позволит получить огнетушащую пену, но, как минимум, будет иметь место перерасход дорогостоящего пеноконцентрата.

Кратность пены пенообразователя – безразмерная величина, равная отношению объёмов пены и раствора, содержащегося в пене.

  • Пена низкой кратности (до 20)
  • Пена средней кратности (от 21 до 200)
  • Пена высокой кратности (свыше 200)

Кратность пенообразователя

Кратность пенообразователя (полученной воздушно-механической пены) в равной мере зависит как от физико-химических свойств исходного пеноконцентрата общего или целевого назначения, так и от технических особенностей генераторов пены, имеющих специфические конструктивные ограничения. В настоящее время в мире сформировалась тенденция применения на практике пены только низкой или только высокой кратности. Это обусловлено повсеместным применением фторсодержащих пенообразователей, которые за счёт эффекта образования саморастекаемой водной плёнки (локальное пожаротушение на поверхности горючей жидкости) позволяют ограничиться пеной низкой кратности для быстрого достижения целей пожаротушения. В случаях вынужденного объёмного пожаротушения (авиационные ангары, трюмы речных (морских) судов и т.д.) тандем совместимых пеноконцентратов и пеногенераторов позволяют получить высокую кратность пены, заполняющую защищаемый объект и оперативно ликвидирующую пожар. На территории России получение и применение пены средней кратности, тем не менее, продолжает сохранять свою актуальность из-за массового применения на практике генераторов пены средней кратности.

Устойчивость пены – способность пены сохранять первоначальные свойства.

Воздушно-механическая пена предназначена для тушения пожаров жидких (класс пожара В) и твердых (класс пожара А) горючих веществ. Пена представляет собой ячеисто-пленочную дисперсную систему, состоящую из массы пузырьков газа или воздуха, разделенных тонкими пленками жидкости.

Получают воздушно-механическую пену механическим перемешиванием пенообразующего раствора с воздухом. Основным огнетушащим свойством пены является ее способность препятствовать поступлению
в зону горения горючих паров и газов, в результате чего горение прекращается. Существенную роль играет также охлаждающее действие огнетушащих пен, которое в значительной степени присуще пенам низкой кратности, содержащим большое количество жидкости.

Важной характеристикой огнетушащей пены является ее кратность – отношение объема пены к объему раствора пенообразователя, содержащегося в пене. Различают пены низкой (до 10), средней (от 10 до 200) и высокой (свыше 200) кратности. Пенные стволы классифицируются в зависимости от кратности получаемой пены (рис. 2.36).

Рис. 2.36. Классификация пенных пожарных стволов

Пенный ствол – устройство для формирования из водного раствора пенообразователя струй воздушно-механической пены различной кратности, устанавливаемое на конце напорной линии.

Для получения пены низкой кратности применяются ручные воздушно-пенные стволы (СВП) и стволы воздушно-пенные с эжектируемым устройством (СВПЭ). Они имеют одинаковое устройство и отличаются только размерами, а также эжектирующим устройством, предназначенным для подсасывания пенообразователя из емкости.

Ствол СВПЭ (рис. 2.37) состоит из корпуса 8 , с одной стороны которого навернута цапковая соединительная головка 7 для присоединения ствола
к рукавной напорной линии соответствующего диаметра, а с другой – на винтах присоединена направляющая труба 5 , изготовленная из алюминиевого сплава и предназначенная для формирования воздушно-механической пены и направления ее на очаг пожара. В корпусе ствола имеются три камеры: приемная 6 , вакуумная 3 и выходная 4 . На вакуумной камере расположен ниппель 2 диаметром 16 мм для присоединения шланга 1 , имеющего длину 1,5 м, через который всасывается пенообразователь. При рабочем давлении воды 0,6 МПа создается разрежение в камере корпуса ствола
не менее 600 мм рт. ст. (0,08 МПа).

Рис. 2.37. Ствол воздушно-пенный с эжектирующим устройством типа СВПЭ:

1 – шланг; 2 – ниппель; 3 – вакуумная камера; 4 – выходная камера;
5 – направляющая труба; 6 – приемная камера;

7 – соединительная головка; 8 – корпус

Принцип образования пены в стволе СВП (рис. 2.38) заключается
в следующем. Пенообразующий раствор, проходя через отверстие 2 в корпусе ствола 1 , создает в конусной камере 3 разрежение, благодаря которому воздух подсасывается через восемь отверстий, равномерно расположенных в направляющей трубе 4 ствола. Поступающий в трубу воздух интенсивно перемешивается с пенообразующим раствором и образует на выходе из ствола струю воздушно-механической пены.

Рис. 2.38. Ствол воздушно-пенный (СВП):

1 – корпус ствола; 2 – отверстие; 3 – конусная камера; 4 – направляющая труба

Принцип образования пены в стволе СВПЭ отличается от СВП тем, что в приемную камеру поступает не пенообразующий раствор, а вода, которая, проходя по центральному отверстию, создает разрежение в вакуумной камере. Через ниппель в вакуумную камеру по шлангу из ранцевого бачка или другой емкости подсасывается пенообразователь. Технические характеристики пожарных стволов для получения пены низкой кратности представлены в табл. 2.24.

Показатели Размерность Тип ствола
СВП СВПЭ-2 СВПЭ-4 СВПЭ-8
Производительность по пене м 3 /мин
Рабочее давление перед стволом МПа 0,4–0,6 0,6 0,6 0,6
Расход воды л/с 4,0 7,9 16,0
Расход 4–6 % раствора пенообразователя л/с 5–6
Кратность пены на выходе из ствола 7,0 (не менее) 8,0 (не менее)
Дальность подачи пены м
Соединительная головка ГЦ-70 ГЦ-50 ГЦ-70 ГЦ-80

Для получения из водного раствора пенообразователя воздушно-механической пены средней кратности и подачи ее в очаг пожара используются генераторы пены средней кратности (ГПС).

В зависимости от производительности по пене выпускаются следующие типоразмеры генераторов: ГПС-200; ГПС-600; ГПС-2000. Их технические характеристики представлены в табл. 2.25.

Генераторы пены ГПС-200 и ГПС-600 по конструкции идентичны
и отличаются только геометрическими размерами распылителя и корпуса. Генератор представляет собой водоструйный эжекторный аппарат переносного типа и состоит из следующих основных частей (рис. 2.39): насадка 1 , пакета сеток 2 ,корпуса генератора 3 с направляющим устройством, коллектора 4 и распылителя центробежного 5 . К коллектору генератора при помощи трех стоек крепится корпус распылителя, в который вмонтированы распылитель 3 и муфтовая головка ГМ-70. Пакет сеток 2 представляет собой кольцо, обтянутое по торцевым плоскостям металлической сеткой (размер ячейки 0,8 мм). Распылитель центробежный 3 имеет шесть окон, расположенных под углом 12°, что вызывает закручивание потока рабочей жидкости и обеспечивает получение на выходе распыленной струи. Насадок 4 предназначен для формирования пенного потока после пакета сеток в компактную струю и увеличения дальности полета пены. Воздушно-механическая пена получается в результате смешения в генераторе в определенной пропорции трех компонентов: воды, пенообразователя и воздуха. Поток раствора пенообразователя под давлением подается в распылитель. В результате эжекции при входе распыленной струи в коллектор происходит подсос воздуха и перемешивание его с раствором. Смесь капель пенообразующего раствора и воздуха попадает на пакет сеток.

Рис. 2.39. Генератор пены средней кратности ГПС-600:

1 – насадок; 2 – пакет сеток; 3 – корпус генератора;

4 – коллектор; 5 – распылитель центробежный

На сетках деформированные капли образуют систему растянутых пленок, которые, замыкаясь в ограниченных объемах, составляют сначала элементарную (отдельные пузырьки), а затем массовую пену. Энергией вновь поступающих капель и воздуха масса пены выталкивается из пеногенератора.

Контрольные вопросы

1. Назначение и классификация пожарных рукавов.

2. Особенности конструкции всасывающих и напорно-всасывающих рукавов. Их функции. Область применения.

3. Классификация пожарных рукавов. Особенности их конструкций.

4. Проанализировать потери напора в напорных рукавах. Определение потери напора в рукавных линиях.

5. Классификация гидравлического оборудования. Его назначение. Устройство.

6. Классификация пожарных стволов. Назначение. Особенности подачи огнетушащих веществ.

7. Изложите особенности конструкции стволов РС-70 и КБ-Р.

8. Назначение стволов лафетных комбинированных. Классификация. Дальность подачи водяных и пенных струй.

9. Изложите различие принципов образования пены при подаче воздушно-пенными стволами СВПЭ и СВП.

10. Устройство генераторов пены средней кратности. Основные показатели их технических характеристик.

Определение площади тушения ЛВЖ и ГЖ от заправочных емкостей пожарных машин.

Объем воздушно-механической пены, получаемой от заправочных емкостей пожарной машины.

Определяется по трем параметрам:

а) По кратности пены

V п = V р-ра · К, л; м 3 (18)

где: К – кратность пены;

V р-ра – объем водного раствора пенообразователя, получаемого от заправочных емкостей пожарной машины, л.

б) По расходу воды

Для пены низкой кратности

V п = V ц /94, л, м 3 (19)

94 – количество воды, расходуемой для получения 1м 3 пены низкой кратности, л.

Для пены средней кратности

V п = (V ц / 94) ·10, л, м 3 20)

где: V ц – объем воды в емкости цистерны, л;

94 – количество воды, расходуемой для получения 10 м 3 пены средней кратности, л.

в) По расходу пенообразователя

Для пены низкой кратности

V п = V по /6, л, м 3 (21)

6 – количество пенообразователя, расходуемого для получения 1м 3 пены низкой кратности (при 6% водном растворе пенообразователя), л.

Для пены средней кратности

V п = (V по /6) 10, л, м 3 (22)

где: V по – объем пенообразователя в пенобаке пожарной машины, л;

6 – количество пенообразователя, расходуемого для получения 10м 3 пены средней кратности (при 6% водном растворе пенообразователя), л.

S т = V р-ра / (I тр · τ раб · 60), м 2 (23)

где: V р-ра – объем водного раствора пенообразователя, получаемого от заправочных емкостей пожарной машины;

I тр – требуемая интенсивность подачи водного раствора на тушение пожара, л/(м 2 ·с);

τ раб – время работы прибора подачи пены от пожарной машины, мин.

V т = V п / К з, м 3 (24)

где: V т – объем тушения пожара;

V п – объем пены, который можно получить от заправочных емкостей пожарной машины, м 3;

К з – коэффициент запаса пены, учитывающий ее разрушение и потери (К з = 2,5-3,5).

Вывод: основная обязанность лиц среднего и старшего начальствующего состава – знать тактические возможности пожарных подразделений и уметь определять их основные показатели без этого не возможно руководство тушением пожара и выполнение функций РТП.

Заключительная часть

Преподаватель выдает задание на практическое занятие, отвечает на возникшие у обучаемых вопросы. Выборочно проверяет конспекты.

VI. Задание на самостоятельную работу

Изучить: классификацию подразделений пожарной охраны. Понятие о тактических возможностях пожарных подразделений. Факторы, определяющие тактические возможности подразделений по видам действий по тушению пожара и проведению АСР. Ос­новные показатели, характеризующие тактические возможности под­разделений (продолжительность подачи огнетушащих веществ, предельные расстояния подачи средств тушения и специального оборудования), и их расчет.

Назначение, использование отделений на основ­ных и специальных пожарных машинах при работе на пожарах. Схемы развертывания на основных и специальных автомобилях.

VII. Задание на самостоятельную подготовку

Пена и пенообразователи: назначение, виды, состав и свойства

Виды пен, их физические и огнетушащие свойства.

Пена – это скопление пузырьков, которое способствует ликвидации пожара, главным образом, за счет эффекта поверхностного тушения. Пузырьки возникают при смешивании воды с пенообразователем. Пена легче самого легкого воспламеняющегося нефтепродукта, поэтому при подаче на горящий нефтепродукт она остается на его поверхности.

Дополнительно читаете еще один материал по теме тут.

Тушение горящего автомобиля пеной

Физико-химические свойства пены

Огнетушащие свойства пеныВиды пены по кратности:

  • пены низкой кратности – кратность пены от 4 до 20 (получают стволами СВП, пеносливными устройствами);
  • пены средней кратности – кратность пены от 21 до 200 (получают генераторами ГПС);
  • пены высокой кратности – кратность пены более 200 (получают путем принудительного нагнетания воздуха).

Тушение пеной

Область применения. Достоинства и недостатки

Пена широко применяется для тушения пожаров твердых (пожары класса А) жидких веществ (пожары класса В), не вступающих во взаимодействие с водой, и в первую очередь – для тушения пожаров нефтепродуктов.

Примеры тушения пеной.1

Примеры тушения пеной.2

Достоинства пены

типы пены

Огнетушители воздушно-пенные.

тушение пеной 3

Химическая пена образуется смешиванием щелочи (обычно бикарбоната натрия) с кислотой (как правило, сульфата алюминия) в воде. Эти вещества содержатся в одном герметичном контейнере. Чтобы сделать пену более прочной и продлить срок ее службы, к ней добавляется стабилизатор.

Применение пены

При взаимодействии указанных химических веществ образуются пузырьки, наполненные углекислым газом, который в данном случае практически не обладает никакой огнетушащей способностью; его назначение – заставить пузырьки всплывать.

Порошок может храниться в емкостях и вводиться в воду в процессе борьбы с пожаром через специальную воронку или каждое из двух химических веществ может быть предварительно перемешано с водой, в результате чего образуется раствор сульфата алюминия и раствор бикарбоната натрия.

Воздушно-механическая пена. Эта пена образуется из пенного раствора, получаемого при смешивании пенообразователя с водой. Пузырьки возникают при турбулентном перемешивании воздуха с пенным раствором. Как следует из самого названия пены, ее пузырьки заполнены воздухом. Качество пены зависит от степени перемешивания, а также от исполнения и эффективности используемого оборудования, а ее количество – от конструкции этого оборудования.

Воздушно-механическая пена

Существует несколько типов воздушно-механической пены, одинаковых по природе, но имеющих разную огнетушащую эффективность. Ее пенообразователи производят на основе протеина и поверхностно-активных веществ. Поверхностно-активные вещества – это большая группа веществ, включающая моющие средства, смачиватели и жидкое мыло.

тушение пеной

НЕ ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ПЕНЫ:

Ограничения в применении пены

При правильном использовании пена – эффективное огнетушащее вещество. Тем не менее существуют определенные ограничения в ее применении, которые перечислены далее.

ограничения в применении пены

  1. Поскольку пена представляет собой водный раствор, она проводит электричество, поэтому ее нельзя подавать на электрооборудование, находящееся под напряжением.
  2. Пену, так же как и воду, нельзя применять для тушения горючих металлов.
  3. Многие типы пены нельзя употреблять с огнетушащими порошками. Исключение из этого правила составляет «легкая вода», которая может использоваться с огнетушащим порошком
  4. Пена не годится для тушения пожаров, связанных с горением газов и криогенных жидкостей. Но высоко-кратная пена применяется при тушении растекающихся криогенных жидкостей для быстрого подогрева паров и уменьшения опасности, сопутствующих такому растеканию

Положительные качества пены.

  1. Несмотря на существующие ограничения в применении, пена очень эффективна при борьбе с пожарами классов А и В.
  2. Пена — очень эффективное огнетушащее вещество, которое, кроме того, обладает и охлаждающим эффектом.
  3. Пена создает паровой барьер, препятствующий выходу воспла­меняющихся паров наружу. Поверхность цистерны может быть покрыта пеной для защиты ее от пожара в соседней цистерне.

Положительные качества пены

4. Пена может быть использована для тушения пожаров класса А в связи с наличием в ней воды. Особенно эффективна «легкая вода».

5. Пена – эффективное огнетушащее вещество для покрытия расте­кающихся нефтепродуктов. Если нефтепродукт вытекает, нужно попытаться закрыть клапан и таким образом прервать поток. Если это невозможно сделать, надо преградить путь потоку при помощи пены, которую следует подавать в район пожара для его тушения и затем для создания защитного слоя, покрывающего просачивающуюся жидкость.

6. Пена – наиболее эффективное огнетушащее вещество для тушения пожаров в больших емкостях с воспламеняющимися жидкостями.

7. Для получения пены может использоваться пресная или жесткая или мягкая вода.

Отдельного внимания заслуживает и компрессионная пена, которая очень хорошо себя зарекомендовала при тушении пожаров.

Компрессионная пена (compressed air foam system, CAFS) – технология, используемая в пожаротушении для доставки огнетушащей пены с целью тушения возгорания или защиты зоны, где отсутствует горение, от воспламенения.

Компрессионная пена получается из стандартной насосной установки, которая имеет точку ввода сжатого воздуха в пенообразователь для формирования пены. Кроме того, сжатый воздух также добавляет энергию в струю, которая позволяет увеличить дальность доставки ОТВ по сравнению со стандартными пеногенераторами или стволами.

При использовании компрессионной пены, эффективность огнетушащего вещества составляет порядка 80%. Такой показатель возможен благодаря особым физическим свойствам компрессионной пены, а именно адгезивности. При тушении пожара, ствольщик получает в свой арсенал новые возможности. При нанесении на потолок и стены, пена изолирует смежные помещения от воздействия высоких температур, при этом пена долго держится даже на вертикальных поверхностях: от одного часа на металлической до двух-трех часов на деревянной. Каждый пузырь компрессионной пены имеет стойкую связь с соседними, что обуславливает высокую стойкость пены. В результате получается тонкое (около 1-2 сантиметров) и прочное «одеяло», которое буквально «укрывает» горящую поверхность, прекращая доступ кислорода в очаг возгорания.

Готовая компрессионная пена подаётся по напорным пожарным рукавам диаметром 38 или 51 мм под рабочим давлением 7 ÷ 10 кгс/см 2 .

Физические параметры компрессионной пены и, соответственно, огнетушащие свойства пены – изменяются посредством изменения соотношения ингредиентов. Может вырабатываться «сырая» (тяжёлая) пена с соотношением от 1 : 5 (вода : воздух) и «сухая» (лёгкая) пена с соотношением до 1 : 20 (вода : воздух).

подача компрессионной пены

Подача компрессионной пены с соотношением 1 : 10 (вода : воздух) на вертикальные поверхности

(металлическую дверь, кирпичную стену).

Вместе с тем, пена обладает и лучшими свойствами воды – она охлаждает очаг, а благодаря смачивателям, включенным в ее состав – проникает в поры и трещины поверхности, предотвращая тление материала и его повторное возгорание.

Главные преимущества компрессионной пены: быстрый сбив пламени и снижение температуры, сокращение времени тушения в 5 ÷ 7 раз (на 500 ÷ 700 % . ), снижение расхода воды в 5 ÷ 15 раз (на 500 ÷ 1500 %).

Пенобразователи

Пенообразователь (пенный концентрат) -концентрированный водный раствор стабилизатора пены (поверхностно-активного вещества), образующий при смешивании с водой рабочий раствор пенообразователя.

Пенообразователи предназначены для получения с помощью пожарной техники воздушно-механической пены или растворов смачивателей, используемых для тушения пожаров классов А (горение твердых веществ) и В (горение жидких веществ).

Пенообразователи в зависимости от химического состава (поверхностно-активной основы) подразделяются на:

Пенообразователи в зависимости от способности образовывать огнетушащую пену на стандартном пожарном оборудовании подразделяются на:

  • пенообразователи для тушения пожаров пеной низкой кратности (кратность пены от 4 до 20);
  • пенообразователи для тушения пожаров пеной средней кратности (кратность пены от 21 до 200);
  • пенообразователи для тушения пожаров пеной высокой кратности (кратность пены более 200).

пенообразователи

Самыми популярными и недорогими, и в то же время эффективными, на сегодняшний день считаются пенообразователи с маркировкой ПО-6 и ПО-3. Цифры на маркировке говорят об уровне концентрации пенообразователя в рабочем растворе (6 или 3 литра на определенный объем воды). Хранить такую продукцию следует в отапливаемых помещениях. Замерзая, пенообразователь не теряет своих свойств и вновь готов к эксплуатации после размораживания, но в условиях возникшего пожара времени на приведение его в нужную консистенцию может просто не быть. Оба вида относятся к числу биоразлагаемых и абсолютно безопасны при хранении и транспортировке.

ХАРАКТЕРИСТИКА НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЁННЫХ ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Пенообразователи целевого применения.

ТЭАС-НТ – синтетический, биологически разлагаем. Предназначен для получения огнетушащей пены низкой и средней кратности в условиях низких температур.

Хранение пенообразователей

Хранение пенообразователей

ПО-6НП – синтетический, биологически разлагаем. Предназначен для тушения пожаров нефтепродуктов, ГЖ, для применения с морской водой. «Морпен» – синтетический, биологически разлагаем. Предназначен для получения огнетушащей пены низкой, средней и высокой кратности с использованием как пресной, так и морской воды.

Хранение пенообразователя

ПО-6МТ – синтетический, морозоустойчивый, биологически разлагаем. Предназначен для получения огнетушащей пены низкой, средней и высокой кратности.

Интересное видео по компрессионной пене

Объемное пожаротушение пеной высокой кратности. Обзор генераторов пены высокой кратности (ГПВК) динамического и эжекционного типов.

Объемное пожаротушение, то есть создание в зоне пожара среды, не поддерживающей горение, основывается на формировании устойчивого изолирующего слоя, препятствующего контакту паров горючего вещества с окислителем (кислородом в составе атмосферного воздуха). Это обстоятельство способствует прекращению цепной реакции окисления веществ, в ней участвующих, а, следовательно, и прекращению процесса горения.

Установки объемного тушения пожара пеной высокой кратности активно используются для защиты объектов, на которых осуществляются грузоналивные технологии, связанные с процессом хранения, отгрузки и транспортировки продуктов нефтепереработки. Установки такого типа применяются также для защиты от пожара машинных отделений, компрессоров, генераторов, трюмов и иных технологических помещений и агрегатов.

Пожаротушение пеной высокой кратности нашло широкое применение на следующих объектах:

● морские и речные суда разнообразных типов, особенно специализирующихся на перевозке нефтепродуктов;

● технические помещения, в которых размещаются источники генерации электроэнергии при условии соблюдения обязательных требований электробезопасности;

● объекты хранения легковоспламеняющихся веществ и горючих материалов;

● помещения с насосными и дополнительными агрегатами;

● технологические установки, в составе которых имеется нефтеперекачивающее оборудование.

Огнетушащая пена

Согласно положениям ГОСТ Р 50588-2012 «Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний» данный тип ОТВ может выпускаться в виде пенообразователей общего и целевого назначения различной кратности.

Огнетушащая пена высокой кратности (более 200) может применяться при ликвидации пожаров горючих жидкостей (класс пожара В) на промышленных объектах, территориях складских помещений, морских и речных судах, предназначенных для перевозки нефтепродуктов и иных горючих материалов. Возможно также практическое применение в авиационных ангарах, на предприятиях химической промышленности и т.п., для тушения твердых горючих веществ (пожаров класса А), не вступающих в химическую реакцию с водой.

При способности пенообразователя образовывать огнетушащую пену высокой кратности в его условном обозначении указывается соответствующий индекс «В». Отсутствие соответствующего индекса означает, что пенообразователь не рекомендуется использовать для тушения пожаров пеной данной кратности, поскольку его исходный химический состав этого не предполагает.

При выборе пенообразователя необходимо ориентироваться на рекомендации производителя. При способности пенообразователя образовывать огнетушащую пену низкой, средней и высокой кратности в его условном обозначении указывается соответствующие индексы «Н», «С», «В», а в условном обозначении пенообразователя также указывается значение его концентрации, что является важным фактором для последующего корректного дозирования в водяную линию при тушении водонерастворимых (подкласс В1) и водорастворимых (подкласс В2) горючих жидкостей, как наиболее предпочтительного объекта применения.

При проектировании автоматических установок пенного тушения пеной высокой кратности, среди прочего, следует руководствоваться положениями СП 485.1311500.2020 «Свод правил. Системы противопожарной защиты. Установки пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования». Основные опорные данные следующие:

● в установках следует использовать только специальные пенообразователи, предназначенные для получения пены высокой кратности;

● установки должны обеспечивать заполнение защищаемого объема пеной до высоты, превышающей самую высокую точку оборудования не менее чем на 1 м, в течение не более 600 с;

● оборудование, длину и диаметр трубопроводов необходимо выбирать из условия, что инерционность установки не превышает 180 с;

● при применении установок для локального пожаротушения по объему защищаемые агрегаты или оборудование ограждаются металлической сеткой с размером ячейки не более 1,4 мм. Высота ограждающей конструкции должна быть на 1 м больше высоты защищаемого агрегата или оборудования и располагаться на расстоянии не менее 0,5 м от данного агрегата или оборудования;

● расчетный объем локального пожаротушения определяется произведением площади основания ограждающей конструкции агрегата или оборудования на ее высоту. Время заполнения защищаемого объема при локальном тушении не должно превышать 180 с;

● в установках кроме расчетного количества должен быть 100%-ный резерв пенообразователя;

● производительность установок и количество раствора пенообразователя определяются в соответствии с приложением Б свода правил СП 485.1311500.2020, исходя из расчетного объема защищаемых помещений.

Рекомендуем также ознакомиться с материалами по ссылке: https://p-con.ru/pennoe_pozharotushenie/

Пеногенераторы

Генерирование пены высокой кратности – аэрация/насыщение раствора воздухом происходит с помощью специальных устройств генераторов пены высокой кратности (ГПВК). В данной статье мы рассмотрим два наиболее распространенных типа ГПВК (Рис. 1):

● ГПВК эжекционного типа (Вентури);

● ГПВК динамического типа.

Рис. 1. ГПВК эжекционного (слева) и динамического (справа) типов

Сравнительный анализ генераторов пены высокой кратности

Наибольшее распространение получили генераторы типа Вентури — именно они являются основным типом ГПВК, представленным на российском рынке противопожарных систем.

Для распыления раствора пенообразователя используется система инжекторов (форсунок). Возникающий при этом эффект Вентури обеспечивает циркулярное всасывание (эжекцию) воздуха из окружающей атмосферы в корпус генератора, где он смешивается с распыленным рабочим раствором. Перфорированная сетка обеспечивает образование воздушных пузырьков, формируемых растворенным в воде пенообразователем (Рис. 2). Качество получаемой пены зависит от ряда параметров: от расходно-напорной характеристики системы форсунок, геометрии сетки, размеров капли.

Рис. 2. Принципиальное устройство ГПВК эжекторного типа

Поскольку для формирования распыленной струи раствора пенообразователя в таких ГПВК применяются механические инжекторы (форсунки) с выходным отверстием и рассеивателем струи относительно малого диаметра, в реальных условиях эксплуатации это является проблемным местом данной системы, т.к. коррозионный и прочий мусор из питающего трубопровода, а также грязь и пыль, находящиеся в воздухе, могут легко закупорить такую форсунку, снизив эффективность пожаротушения. И даже применение фильтров, и их периодическое обслуживание, обязательное в подобных системах, далеко не всегда способно решить данную проблему.

Отдельно стоит отметить, что на качественные характеристики получаемой пены влияет температура эжектируемого воздуха. Сильно нагретый воздух, содержащий большое количество твердых и/или газообразных примесей – это уже нештатный режим работы ГПВК (конечно, если это не предусмотрено при проектировании). На объектах, где возможен поздний пуск системы пожаротушения, рекомендуется обеспечить подвод воздуха извне и/или систему дымоудаления для получения требуемых значений пены по кратности, устойчивости и т.д.

Вывод: высокотемпературная загрязненная воздушная среда может провоцировать закупоривание форсунок ГПВК эжекционного типа, что ведет к нештатной работе системы или полному ее отказу.

Основным элементом ГПВК динамического типа является реактивная турбина, на лопатках которой расположены форсунки с равным углом наклона к оси вращения. При выходе рабочего раствора пенообразователя через форсунку возникает реактивная сила, которая обеспечивает крутящий момент на валу турбины. Так как форсунок несколько, и расположены они равномерно, турбине передается плавное вращательное движение. Для улучшения притока воздуха на валу турбины установлена крыльчатка, нагнетающая воздух в зону смешения (Рис. 3). Полученная таким образом воздушно-капельная система проходит через сетчатую корзину, образуя пену высокой кратности с оптимальным размером пузырька.

1 – турбина с форсунками
2 – ножка крепления
3 – болт
4 – корпус
5 – воздуховод
6 – гайка/болт

Рис. 3. Принципиальное устройство ГПВК динамического типа

Такая конструкция призвана нивелировать недостатки ГПВК эжекционного типа:

  • форсунки в динамическом ГПВК имеют больший диаметр сопла и не имеют распылителя, что практически исключает их закупорку как мусором из питающего трубопровода, так и закупорку вследствие воздействия окружающей среды;
  • увеличенный размер сопла форсунки также позволяет снизить сопротивление потоку рабочего раствора пенообразователя;
  • принудительное нагнетание воздуха в зону смешения гарантирует достаточное его количество для качественного пенообразования;
  • допускается как горизонтальная, так и вертикальная установка;
  • массогабаритные характеристики ГПВК динамического типа ниже аналогичного по расходу генератора эжекционного типа, благодаря чему корпус такого генератора пены не требует дополнительных креплений к элементам конструкции — достаточно монтажа на фланец.

Вывод: учитывая всё вышеизложенное, можно смело утверждать, что генераторы пены высокой кратности динамического типа превосходят по своим параметрам аналогичные эжекционные генераторы, так как гарантируют более стабильное и качественное пенообразование, в гораздо меньшей степени зависящее от условий их эксплуатации. Кроме того, их конструкция предполагает более простое техническое обслуживание. И что немаловажно, они обладают меньшими размерами и массой, что создает гораздо меньше проблем при их монтаже.

Генераторы пены высокой кратности ГПВК PROFIREX

Единственными представленными на отечественном рынке ГПВК динамического типа (Рис. 4) является семейство генераторов пены высокой кратности ГПВК PROFIREX, выпускаемых нашей компанией.

Рис. 4. ГПВК PROFIREX 1 (слева) и ГПВК PROFIREX 2, 4 (справа)

Выходные отверстия форсунок ГПВК PROFIREX соосны друг с другом и расположены под углом к центральной оси корпуса генератора пены. Перфорированный насадок имеет ячеистую структуру с отверстиями нормированной величины. Задний торец корпуса имеет сетчатую структуру, через которую осуществляется подача воздуха при работе генератора.

При поступлении рабочего раствора пенообразователя через входной патрубок на распределительное устройство, а далее на форсунки, под действием истекающих из них струй создается реактивный момент, который приводит в движение ротор с закрепленными нем крыльчаткой и распределительной системой. Таким образом, при прохождении раствора пенообразователя поддерживается постоянное вращение системы и обеспечивается постоянное нагнетание воздуха в зону выхода раствора пенообразователя, позволяя получать устойчивую воздушно-механическую пену высокой кратности.

Сравнительные технические характеристики ГПВК PROFIREX приведены в Таблице 1.

Пена какой кратности обладает большей изолирующей способностью

МЧС РОССИИ
АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ

СЛУЖБЫ
УТВЕРЖДАЮ
Начальник кафедры
2006 г.
Фондовая лекция по дисциплине
«Физико-химические основы развития и тушения пожаров»
ТЕМА: ПЕНЫ КАК ОГНЕТУШАЩИЕ ВЕЩЕСТВА

План лекции
1)Назначение пен, область их применения.

  1. Что представляет собой пена.
  2. Механизм прекращения горения.
  3. Виды разрушения пен.
  4. Параметры пен.
  5. Классификация пенообразователей по составу и назначению.
  6. Параметры тушения пенами.
  7. Особенности тушения нефти и нефтепродуктов при подслойном способе подачи пены.
  8. Методы оценки эффективности пенных средств тушения

10) Критерии оценки эффективности тушения пожаров в резервуарах.

ПЕНЫ КАК ОГНЕТУШАЩИЕ ВЕЩЕСТВА
Назначение пен, область их применения.
Пена, как огнетушащее вещество широко используется при тушении пожаров на объектах химической и нефтеперерабатывающей промышлен­ности, а также используется для тушения твёрдых и жидких веществ, не вступающих во взаимодействие с водой.
Применение пены для тушения пожаров было предложено в 1904 го­ду русским инженером А. Г. Лораном. Им получена химическая пена на основе водного раствора сернокислого алюминия и бикарбоната натрия с добавками в качестве пенообразователя солодкового экстракта. А. Г. Ло­ран высказал идею получения воздушно — механической пены и примене­ния её для тушения пожаров, однако реализовалась эта идея значительно позже.
Что представляет собой пена.
По своей структуре пена представляет собой дисперсную двухфазную систему, состоящую из пузырьков газа, окружённых плёнками жидкости. Структура пены определяется отношением объёмов газовой и жидкой фаз в единице объёма пены и характеризует её свойства. Если объём газовой фазы превышает объём жидкости не более чем в 10-20 раз, ячейки пены, заполненные газом, имеют сферическую форму. В таких пенах газовые пу­зыри окружены оболочками жидкости относительно большой толщины. С увеличением отношения Vr/VK толщина плёнки жидкости, разделяющая газовые объёмы, уменьшается, а газовая полость утрачивает сферическую форму. Пены, у которых отношение V/V* составляет несколько десятков или даже сотен, имеют многогранную форму. Причём форма многогран­ников может быть различной — треугольные призмы, тетраэдры, непра­вильной формы параллелепипеды. В процессе старения пены шарообраз­ная форма ячеек переходит в многогранную.
Механизм прекращения горения.
При тушении цену подают на отдельные участки горящей поверхно­сти, и растекаясь по поверхности горючего, пена создаёт слой определён­ной толщины. Огнетушащая способность пены обусловлена, прежде всего, её изолирующим действием, т. е. способностью препятствовать прохожде­ние в зону пламени горючих паров. Изолирующее действие пены зависит от её физико-химических свойств и структуры, от толщины слоя, а также от природы горючего вещества и температуры на его поверхности. При тушении твёрдых материалов, существенное значение имеет охлаждающее действие.

Прогретый слой ГЖ

Взаимодействие пены с ГЖ с момента её подачи на горящую поверх­ность и до образования сплошного слоя пены представляет собой комплекс явлений (рис 1):
Рис. 1 Схема прекращения горения жидкости воздушно механической пеной. 1 — участок свободного горения, 2- участок активного воздействия пены на про­цесс горения, 3- участок, на котором горение прекращено.

  1. При интенсивности подачи пены, превышающей интенсивность её раз­рушения, на поверхности ГЖ образуется сразу локальный слой пены, ко­торый охлаждает ГЖ, выделяющимся из пены, отсеком. Охлаждение про­гретого слоя ГЖ отсеком пены приводит к тому, что уменьшается скорость испарения ГЖ, вследствие этого уменьшается концентрация паров горюче­го в зоне горения, скорость химической реакции и скорость тепловыделе­ния, и, как конечный результат, — температура горения.
  2. Как только образуется локальный слой пены на поверхности ГЖ, он эк­ранирует часть ГЖ от лучистого потока пламени и охлаждает верхний прогретый слой. Уменьшается концентрация паров горючего в зоне горе­ния, снижается скорость окисления, и снижается температура горения.
  3. При достижении на поверхности жидкости слоя пены определённой тол­щины, прекращается поступление выделяющихся паров ГЖ в зону горе­ния. Следовательно, пена изолирует горючую жидкость от зоны горения, и горение прекращается.

Виды разрушения пен.
Результат тушения достигается постепенно. В процессе тушения пена разрушается. Обычно рассматривают следующие виды разрушения пен: термическое — под действием тепловых потоков от факела пламени и на-

гретой жидкости; контактное — в результате проникновения жидкости в структуру пены и гидростатическое (синерезис). При термическом разру­шении происходит разрыв стенок пузырьков из-за расширения, заключён­ного в них нагретого газа. Причинами контактного разрушения являются взаимная растворимость компонентов пенообразующего раствора и горю­чей жидкости, а также втягивание жидкости в каналы Плато — Гиббса за счёт пониженного давления в них. Гидростатическое разрушение происхо­дит за счёт истечения раствора из пенной структуры под действием силы тяжести
Параметры пен.
Из одного и того же пенообразователя можно получить пену, обладающую различной огнетушащей эффективностью. Это зависит главным образом от её параметров, таких как кратность, дисперсность, стойкость, вязкость и др.
Кратностью пены К„ называется отношение объёма пены V„ к объёму раствора пенообразователя, из которого она образована Vpacm По
*„ = ^~; v
‘ раст.ПО
Так пена низкой кратности несёт в себе больше жидкости, обладает большими термической стойкостью и текучестью, чем пена средней и вы­сокой кратности.
Дисперсность пены Д, обратно пропорциональна среднему диаметру пузырьков dcp:
D=±-
Чем выше дисперсность, тем выше стойкость пены и огнетушащая эффективность. С повышением дисперсности пены её кратность уменьша­ется. Степень дисперсности пены во многом зависит от условий её получе­ния, в том числе и от характеристики аппаратуры.
Стойкость пены S- характеризуется её сопротивляемостью процессу разрушения и оценивается продолжительностью выделения из пены 50% жидкой среды, называемой отсеком.
Экспериментально установлено, что стойкость пены зависит в основ­ном от температуры окружающей среды, дисперсности и толщины стенок пузырьков, т.е.
S = f(j-;Dn;dcp)
окр

Пены с большей кратностью менее стойки. С повышением вязкости пены стойкость её возрастает, но ухудшается растекаемость по горящей поверхности.
Классификация пенообразователей по составу и назначению.
Пенообразователи и пены различаются: по назначению, по структуре, по химической природе поверхностно — активного вещества (ПАВ), по способу образования и по кратности.
По назначению пенообразователи различают: общего назначения, це­левого назначения. Пенообразователи общего назначения предназначены для широкого использования при тушении, как правило, неполярных жид­костей и твёрдых материалов. К ним относится пенообразователь ПО — 6К Пенообразователи целевого назначения отличаются определённой направ­ленностью состава. Например, образующие очень устойчивую пену, дли­тельно не разрушающуюся на открытом воздухе. Такие пены хорошо со­храняются на поверхности потушенного бензина и нефти, препятствуя по­вторному воспламенению горючего. К ним относятся пенообразователи «Сампо» (для тушения бензина, нефти), «Форэтол», «Универсалный» (для тушения метанола, этилового спирта) К пенообразователям целевого на­значения также относятся морозоустойчивые пенообразователи. Плёнко­образующие пенообразователи способны самопроизвольно формировать на поверхности углеводородов водную плёнку, которая предотвращает по­ступление паров горючей жидкости в зону горения.
По природе основного поверхностно — активного вещества пенообра­зователи делятся на протеиновые (белковые), синтетические углеводород­ные и фторсодержащие. Протеиновые пенообразователи в своей основе содержат природный белок. Благодаря сложной форме белковых молекул, полученные из таких пенообразователей пены имеют очень высокую гид­ростатическую и термическую устойчивость, что позволяет ей успешно противостоять повторному возгоранию. Пена из протеиновых составов не боится горячих металлических поверхностей (например, стенок резервуа­ров). Существенным недостатком белковых соединений является неспо­собность обеспечить получение средне — и высокократных пен, что сужает диапазон их применения.
Синтетические углеводородные пенообразователи обладают высокой пенообразующей способностью и обеспечивают получение среднекратных и высокократных пен. Такие пенообразователи применяются в основном для тушения пожаров в помещениях и небольших пожаров в самых раз­личных местах. Тушение углеводородными пенообразователями сопрово­ждается контактным и гидростатическим разрушением пены с образовани­ем отсека. Отсек в виде капель воды охлаждает поверхность горючей жид­кости и разбавляет зону горения парами воды. Но в целом разрушение пе-

ны на основе углеводородного пенообразователя является отрицательным фактором, так как замедляет создание изолирующего слоя пены. Кроме то­го, при тушении высококипящих жидкостей, образующих гомотермиче-ский слой, капли отсека могут вызвать вскипание и выброс. Углеводород­ные пенообразователи не пригодны для тушения водорастворимых, поляр­ных жидкостей, так как интенсивность разрушения пен в этих случаях на­много больше реально достижимой интенсивности подачи.
При тушении пенами на основе фторированных пенообразователей из отсека на поверхности горючей жидкости образуется плёнка раствора. Она хорошо растекается по поверхности и защищает пену от разрушающего действия жидкости. Образующаяся плёнка водного раствора при контакте с нагретой жидкостью частично разрушается за счёт испарения, выпадения капель воды и углеродной части на дно резервуара. Тем самым она охлаж­дает поверхностный слой жидкости и уменьшает интенсивность разруше­ния пены.
По способу образования пены подразделяют на химические, воздушно — механические, струйные. Химическая пена образуется при взаимодейст­вии растворов кислот и щелочей в присутствии пенообразующего вещест­ва и представляет собой концентрированную эмульсию диоксида углерода в водном растворе минеральных солей.
Воздушно-механическую пену получают при одновременной подаче на металлическую сетку 2 — 6%-ного водного раствора пенообразователя и эжектируемого потоком этого раствора воздуха.
По кратности Подразделяют воздушно-механическую пену на низко­кратную (кратность до 30), среднекратную (кратность 30 — 200), высоко­кратную (кратность выше 200). Пены низкой кратности рекомендуется в основном для тушения высококипящих горючих жидкостей и для тушения пожаров жидкостей в резервуарах, оборудованных установками подачи пены через слой горючего, так как их изолирующая способность невелика, а в механизме прекращения горения большую роль играет охлаждение. Пенами средней кратности, обладающими меньшими термической стойко­стью и текучестью, но более высокими изолирующими способностями, можно осуществлять тушение легковоспламеняющихся горючих жидко­стей (ЛВЖ) с низкой температурой кипения. Для объёмного тушения в подвалах, кабельных каналах и т. п., как правило, используется пена высо­кой кратности.
Параметры тушения пенами.
Процесс тушения характеризуется следующими параметрами. Время тушения тт — время от момента подачи пены на поверхность жидкости, до

момента прекращения горения. Интенсивность подачи / — количество рас­твора пенообразователя, подаваемое на 1 м площади пожара в секунду.
V2

(л/м с)
Удельный расход дул — количество раствора пенообразователя, израсходо­ванного за время тушения на 1 м .
9уд = 4% (л/м2)
Время тушения зависит от соотношения интенсивностей подачи и разру­шение пены. Если они равны, то тушение не достигается, т. е. тт = °0. Такая интенсивность подачи называется критической /кр. Характерная зависи­мость времени тушения (кривая тушения) и удельного расхода от интен­сивности подачи показана на рис. 2.

T-ropt
Рис. 2 Зависимость времени тушения (тт) -1 и удельного расхода (ауп) -2 от интенсивности подачи раствора пенообразователя (/).
Интенсивность подачи, при которой удельный расход пенообразова­теля минимален, называется оптимальной /opt. Обычно /opt = (2-3) /кр в зави­симости от состава пенообразователя, вида горючей жидкости, параметров пены и др.

Эффективность применяемого пенообразователя, способа подачи пе­ны можно оценить с помощью показателя эффективности тушения Л*», Он равен:
1
п
Особенности тушения нефти и нефтепродуктов при подслойном способе подачи пены.
Тушение пожаров на складах нефти и нефтепродуктов имеет свои особенности:
1) при подаче пены через борт резервуара личный состав и техника находятся в обваловании, что очень опасно из-за возможности вскипания и выброса горючей жидкости;
резервуар с нефтью

/У///////
Рис. 3. Схема резервуара с обвалованием.

ровки пены в слое горючего, растекание её по поверхности ГЖ, степень «загрязнения» пены горючим и т.п. Пенообразователи, изготовленные из углеводородных поверхностно-активных веществ (ПАВ) типа ПО-1 и ПО-6К (пенообразователи общего назначения) не могут быть использова­ны при данном способе пожаротушении, так как при погружении в ГЖ пе­ны адсорбируют нефтепродукт своей развитой поверхностью, полностью выгорают и разрушаются под действием факела пламени, т.е. утрачивают свою изолирующую способность.
Разработанные фторсодержащие ПАВ (ФПАВ) послужили основой для создания принципиально новых плёнкообразующих пенообразовате­лей для тушения нефтепродуктов. Они сочетают в себе традиционные ка­чества: изолирующую и охлаждающую способность, хорошую растекае-мость, простоту применения с принципиально новым свойством — способ­ностью образовывать тонкую плёнку на поверхности углеводородных жидкостей и не адсорбировать ГЖ на поверхности пены при её прохожде­нии через слой горючего.
Подача пены в слой горючего возможна только при использовании специальных пенообразователей, обладающих инертностью к нефтепро­дуктам. За рубежом эти пенообразователи объединены под термином «Лёгкая вода», у нас это фторсодержащие ПО «Универсал» и «Форэтол». Пена низкой кратности подаётся непосредственно в слой нефтепродукта через технологические трубопроводы или пенопроводы системы пожаро­тушения, находящиеся в нижней части резервуара (рис. 4), с помощью пе­редвижной пожарной техники или специальных установок.

  1. в результате быстрой деформации верхних поясов резервуара вы­ходят из строя пенные камеры стационарной системы пожаротушения, вследствие чего для тушения пожара вынуждены привлекать передвижную пожарную технику. Автоматическая установка пожаротушения пеной средней кратности не обеспечивает тушение по следующим причинам: 50% случаев узлы ввода пены повреждаются взрывом, в 25% — огнем в об­валовании, и 25% — другие причины.
  2. при обрушении кровли возникают закрытые зоны — «карманы», в которые практически не поступает пена. Накоплению пены препятствуют ветер, конвективные потоки, разрушение пены при прохождении через вы­сокотемпературную зону и при контакте с горючей жидкостью (ГЖ).

Более надёжным и безопасным при использовании передвижной тех­ники является подслойный способ тушения.
Подслойный способ тушения пожаров в резервуарах в нашей стране сдерживался, так как не были достаточно изучены вопросы транспортп-

Рис. 4. Схема врезки независимого пеноввода .для подачи пены под слой продукта
1- резервуар, 2- диффузор, 3- задвижки, 4- обратный клапан (хлопуша), 5- пеногенератор для получения пены низкой кратности.

При пожаре в резервуаре практически исключается повреждение коммуникации и вводов систем подслойного тушения (СПТ) от взрывов и тепловых потоков.
Пена низкой кратности образуется в стволах эжекционного типа, на­ходящихся, как правило, за обвалованием, выталкивает из трубопроводов горючую жидкость и поступает в резервуар. Выходя из пенопровода и ин­тенсивно перемешиваясь со слоями горючего, пенные потоки разбиваются на отдельные капли. Степень загрязнения пенного потока значительно уменьшается при снижении его скорости до 0,6 — 1м/с, для чего использу­ются специальные насадки или диффузоры.
Время прохождения пены от стволов до поверхности резервуара, как правило, составляет 40 — 60с. Всплывая через слой горючего, она способна преодолевать затонувшие конструкции и растекаться по всей поверхности. Кроме того, в результате конвективного теплообмена разрушается прогре­тый слой и снижается температура на поверхности.
Значительное снижение интенсивности горения достигается через 90
— 120с с момента появления пены на поверхности. В это время наблюдает­
ся отдельные очаги горения у разогретых металлических конструкций ре­
зервуара. Через 120 — 180 с горение полностью прекращается.
После прекращения подачи пены на всей поверхности горючей жид­кости образуется устойчивый пенный слой толщиной до 5 см, в течении 2
— 3 часов защищающий её от повторного воспламенения.
Методы оценки эффективности пенных средств тушения
Серийно выпускается большое количество различных пенообразова­телей. Поэтому возникает вопрос об эффективности разных видов пенооб­разователей. Существуют экспериментальные методы её определения. На­пример, по германским стандартам DIM огнетушащая эффективность пен на основе синтетических пенообразователей проверяется в полигонных ус­ловиях в два этапа.
На первом этапе в цилиндрический металлический противень с тол­щиной стенки 2 мм, площадью зеркала жидкости 4 м на водяную подушку заливается 100 л бензина. Время свободного горения ограничивается в пределах 60 с. Величина подачи рабочего водяного раствора из пенного ствола при тушении пожара низкократной пеной составляет 0,38 л/с, пеной средней кратности 0,15 л/с. Время основного тушения пеной низкой крат­ности не должно превышать 90 с, а время полного тушения 150 с. Поту­шенный нефтепродукт не должен воспламеняться от горящего факела в те­чении 5 минут. При тушении пеной средней кратности время тушения не должно превышать 60 с.

На втором этапе в цилиндрический резервуар с площадью зеркала жидкости 40 м на водяную подушку заливается 1000 л реактивного авиа­ционного топлива. Время свободного горения 60 с. Время основного ту­шения загоревшегося продукта низкократной пеной не должно превышать 150 с, а время полного тушения 210 с. Через 5 минут после прекращения подачи пены в её слой на удалении 500 мм от борта резервуара вводится рамка с внешними размерами 400×400 мм. Пена из рамки удаляется. Топ­ливо в рамке зажигается, а сама рамка удаляется из резервуара. В течении последующих 5 мин горение не должно распространяться по всей поверх­ности резервуара. Время полного тушения пеной средней кратности на втором этапе не должно превышать 75 с.
Методы определения огнетушащей эффективности пен, получаемых из протеиновых и фторпротеиновых пенообразователей, аналогичны вы­шеописанным, только используют разные значения времени тушения.
Критерии оценки эффективности тушения пожаров в резервуа­рах.

  1. Огонь потушен с наличием значительного остатка несгоревшего про­дукта;
  2. пожар потушен в течении одного часа с начала пенной атаки;

стоимость спасённого продукта выше стоимости веществ, использован­ных для тушения,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *