Газовое пожаротушение: механизмы и сферы применения

Тушение газовыми огнетушащими составами применяется там, где использование других типов огнетушащих веществ (ОТВ) невозможно, неэффективно или нецелесообразно ввиду требований по сохранению функциональности технологического и электронного оборудования защищаемого объекта или неприемлемости нанесения ущерба имуществу, который неизбежен при использовании других типов ОТВ.

Качественным отличием систем автоматических установок газового пожаротушения (АУГПТ) являются следующие их характеристики:

• не повреждают защищаемое имущество и инженерную инфраструктуру;
• имеют 100%-ную проникающую способность, отсутствие теневых зон;
• позволяют проводить тушение оборудования под напряжением без необходимости обесточивания;
• имеют большой срок службы;
• требуют минимального регламентного обслуживания на объекте;
• несут низкие эксплуатационные затраты.

Все эти факторы являются решающими при выборе типа системы пожаротушения на объекте.

Газовые огнетушащие вещества

Применение газовых огнетушащих веществ (ГОТВ) для пожаротушения началось в 40-х гг. XX века. Основным применяемым ГОТВ был диоксид углерода – CO2. Для своего времени это было прорывным решением, не лишенным недостатков, которые ограничили применение углекислоты в узком секторе. Упоминание диоксида углерода подводит к необходимости общей классификации газовых огнетушащих веществ по основным физико-химическим и эксплуатационным характеристикам.

Классификация ГОТВ

Применяемые для пожаротушения газы делятся по двум основным группам – сжижаемые и сжимаемые.

К сжижаемым газам относятся диоксид углерода CO2 и химические газы – хладоны и фторированный кетон. К сжимаемым газам относятся чистые инертные газы – аргон, азот и смесь этих газов с CO2 – инерген. Сжижаемые газы также делятся на две подгруппы: имеющие давление собственных паров (например, CO2 и Хладон 23) и без давления паров. Наличие давления собственных паров накладывает на эту группу дополнительные требования в части контроля массы вещества, который возможен только взвешиванием.

Механизмы тушения

Другим классификатором для ГОТВ является механизм тушения:

1. CO2 (объемное тушение) и инертные газы вытесняют кислород до порогового значения, при котором невозможно поддержание реакции горения.
2. Хладоны разрушают реакцию горения химическим ингибированием.
3. Фторкетон прекращает горение интенсивным отбором тепловой энергии от источника и, в незначительной доле, ингибированием.

Области применения газовых огнетушащих веществ

Инертные газы и CO₂

Имея неоспоримые достоинства, эти огнетушащие вещества обладают также рядом недостатков, которые в балансе совокупных характеристик перевешивают в пользу выбора других типов ГОТВ, а именно:

• ввиду высокого рабочего давления модуля от 150 до 300 бар (15–30 МПа) обязательна постановка баллонов на учет в органах Ростехнадзора и допуск к обслуживанию системы только сотрудников, имеющих специальную аттестацию;
• количество модулей, требуемых для защиты одного и того же объема, в сравнении с химическими газами, больше в четыре–пять раз;
• кратное увеличение удельной нагрузки на конструкционные элементы и перекрытия здания требует дополнительных прочностных расчетов и согласований;
• ввиду очень высокой концентрации инертных газов и CO₂, когда при пуске установки в объем помещения добавляется 40 и более процентов газа, критично применение клапанов сброса избыточного давления (КСИД). Ошибки в расчетах КСИД приводят к частичному разрушению защищаемого помещения;
• летальная концентрация CO₂ составляет 5% об., тогда как эффективная огнетушащая начинается от 34,9% об. (СП 485.1311500.2020, приложение Г, таблица Г.3, Н-гептан);
• инертные газы вызывают асфиксию при снижении концентрации кислорода ниже порогового значения, при котором невозможна реакция горения.

Инертные газы и CO₂ нашли себя в эффективной защите газоперекачивающих агрегатов (ГПА), топливных емкостей и технологического оборудования, где их эксплуатационные ограничения не влияют на эффективность. Необходимо отметить, что CO₂ демонстрирует непревзойденную эффективность в установках локального тушения, где углекислоте нет равных.

Хладоны и фторкетон

Наиболее широкое распространение получили химические газы хладоны и фторкетон, которые в основной массе лишены вышеперечисленных недостатков. Они применяются повсеместно, во всех отраслях промышленного, энергетического и нефтехимического производства, на объектах специального и общепромышленного (гражданского) назначения.

Химические газы – огнетушащие хладоны прошли через эволюционное развитие, первому поколению пришло на смену второе поколение. Хлорфторуглероды и бромфторуглероды уступили место озонобезопасным хладонам второго поколения. Однако и их время истекает, поскольку, будучи гидрофторуглеродами – парниковыми газами, хладоны второго поколения попали под экологическое регулирование на законодательном уровне и плановое сокращение производства и потребления. Ситуация на рынке газовых огнетушащих веществ претерпела значительные изменения и выглядит на сегодня следующим образом:

• уже сейчас на рынке испытывается дефицит огнетушащих хладонов, поскольку квоты выбираются оборотом газов для нужд охлаждения;
• единственным ГОТВ из химических газов, не подпадающим под ограничения, является Фторкетон ФК-5-1-12;
• текущая ситуация требует суверенизации нашей экономики и замыкания производственного цикла внутри страны или выхода на поставщиков, входящих в ограниченный перечень безрисковых;
• газовые огнетушащие вещества, за исключением CO₂, азота, аргона и инергена, не производятся в России. все химические газы импортируются из КНР.

Некоторые ключевые моменты

1. Зафиксирована неразрывная связь между параметрами оборудования и минимальной объемной огнетушащей концентрацией (МООК), получаемой при подтверждении соответствия ТР ЕАЭС 043/2017 при сертификационных или контрольных испытаниях.
2. Определение минимальной нормативной объемной огнетушащей концентрации (НООК) 4,2% об. более не является константой, что предъявляет к проектировщику повышенные требования в части выбора технического решения и марки применяемого ГОТВ.

Таким образом, выкристаллизовалось понимание, что на всем цикле применения установок АУГПТ нет незначительных или несущественных моментов, которыми можно пренебречь, начиная с проектирования и заканчивая эксплуатацией оборудования, включая два цикла переосвидетельствования баллонов и поверки средств измерения.

Источник текста и фото: www.firepro.ru