"Гибридная пена" – переход к нефторированному пожаротушению

Изобретение системы пенного тушения в начале ХХ века русским инженером Александром Лораном обеспечило мощный прорыв в области пожарной защиты особо пожаровзрывоопасных объектов. Более чем за 100 лет в этой области разработано, испытано и внедрено несколько сотен предложений, значительная часть которых относится к разработке огнетушащих веществ и пенообразователей для получения воздушно-механических пен различной дисперсности и кратности. Но в основном это химические пены или пены на основе углеводородных синтетических, протеиновых или пленкообразующих фторированных пенообразователей.

Наиболее эффективными за последние почти 50 лет признаны фторсодержащие пленкообразующие пенообразователи и пены на их основе, получившие название Aqueous Film Forming Foam (AFFF). Эти пенообразователи были достаточно быстро внедрены практически во все сферы хозяйственной деятельности человека во всем мире.

Однако в последние десятилетия (особенно в начале ХХI века) специалисты ряда стран обратили внимание на их существенный недостаток – высокую токсичность компонентов и продуктов их разложения и довольно долгий период биораспада (50% за 50 лет). Из-за токсичности составляющих элементов, как вещества типа AFFF в технологическом процессе производства, так и при взаимодействии пен на их основе с пламенем при пожарах, было принято решение о закрытии производства пен типа AFFF вплоть до полного запрета использования фторсодержащих продуктов, в частности для тушения пожаров. В настоящее время в большинстве стран мира, в том числе и в Европе, идет интенсивный поиск альтернативных огнетушащих веществ (пенообразователей и пен), не содержащих токсичные элементы.

Технология "гибридной пены"

В августе 2019 г. на полигоне нефтеперерабатывающего завода "Киришинефтеоргсинтез" (Ленинградская область, г. Кириши) ООО НПО "СОПОТ" проведены натурные огневые испытания новейших образцов лафетных стволов для получения и подачи огнетушащей пены с повышенными характеристиками скорости пожаротушения, обладающей хорошим коэффициентом биоразлагаемости, пониженной токсичностью и низкой стоимостью.

В основу разработок положена технология комбинированной подачи пен низкой и средней кратности. Эта технология уже хорошо известна и имеет торговую марку "Пурга". За последние 5–10 лет произведена их коренная модернизация, с помощью чего по запатентованной технологии получен новый вид воздушно-механической пены, отличающийся по своей структуре, вязкости, дисперсности, реологическим, тиксотропным и другим свойствам от всех ранее известных пен на основе углеводородных пенообразователей. Данная пена получила название "гибридная пена".

Струя "гибридной пены" от УКТП "Пурга-300". Кратность пены – 30

Структура "гибридной пены" состоит из равномерно перемешанных пузырьков пены низкой кратности и пузырьков пены повышенной кратности с более утолщенными каналами Гиббса-Плато. Как оказалось, такая структура за счет смешения разнородных пузырьков позволяет сдерживать высокую температуру пламени без существенных разрушений объема самой пены. В данной ситуации проявляется эффект синергизма за счет одновременного воздействия нескольких факторов: охлаждения, разбавления парами воды зоны горения, теплопередачи (теплоизоляции), резкого снижения концентрации паров газа (топлива) в зоне горения вплоть до снижения скорости химической реакции и последующего уменьшения температуры пламени до температуры потухания. Этому способствует высокая дисперсность "гибридной пены".

Данные натурные огневые испытания проводились именно для оценки эффективности лафетных стволов, подающих такую пену.

"Порядок применения нормативных документов по антитеррористической защищенности при проектировании объектов ТЭК" читать >>>

Условия проведения испытаний

Испытания проходили в защищенной зоне на резервуарах для сбора и очистки сточных вод от нефтепродуктов. В резервуар размером 50х25 м на водяную подушку было вылито топливо в количестве около 22 тыс. л. Таким образом, толщина слоя топлива на площади 1250 кв. м составила чуть менее 20 мм.

Для тушения пожара и в процессе демонстрационных испытаний использовалось следующее оборудование:

• установка комбинированного тушения пожаров УКТП "Пурга-120-150" с ручным управлением стационарного базирования;
• стационарная установка комбинированного тушения пожаров УКТП "Пурга-250" с дистанционным радиоуправлением;
• мобильная установка комбинированного тушения пожаров УКТП "Пурга-200" на прицепе с дистанционным управлением;
• стационарная установка комбинированного тушения пожаров УКТП "Пурга-300" с дистанционным управлением, установленная на автономном пожарном модуле контейнерного типа.

Демонстрация стационарной УКТП "Пурга-250" с дистанционным радиоуправлением для наращивания пенного слоя после завершения тушения

Суммарный расход раствора пенообразователя при применении вышеуказанного оборудования для непосредственного тушения составил около 10 000 л/мин, что обеспечило среднюю интенсивность подачи пены примерно 0,133 л·с/кв. м.

В демонстрационных целях были также использованы робототехнический комплекс взрывопожаропредотвращения и химзащиты РКВХ "Пурга" и многофункциональный комплекс на базе вездехода "ШЕРП" с УКТП "Пурга". Первоначальная атака была проведена в течение первых 15–20 с с использованием РКВХ "Пурга" производительностью 1800 л/мин, затем в работу была включена УКТП "Пурга-200" мобильная на прицепе производительностью 12 000 л/мин.

УКТП "Пурга-120-150"

УКТП "Пурга-300"

Таким образом, максимальный расход пенного раствора, направленного на тушение пожара, составил 14 400 л/мин. Остальное оборудование оставалось в режиме ожидания, но было приведено в действие для демонстрации и дальнейшего увеличения пенного слоя после тушения пожара.

Время с момента начала подачи пены до полного тушения пожара составило порядка 50 с. Примерно на 40-й секунде огонь был полностью взят под контроль, и только небольшая часть пламени все еще присутствовала.

Впечатляющие результаты

Как показали результаты испытаний, применяемые для тушения пожара модернизированные установки УКТП "Пурга" обеспечивают подачу "гибридной пены", которая способна наноситься мягко и плавно на поверхность горючего, при этом верхний слой горючего практически не перемешивается с пенным слоем.

Кратность полученной от установок УКТП "Пурга"пены составила порядка 20–40.

Для тушения пожара использовался синтетический углеводородный экологически чистый пенообразователь типа ПО-6ТС российского производства. Дальность полученных струй "гибридной пены" составила более 100 м. Испытания показали, что "гибридная пена" обладает значительно большей огнетушащей эффективностью по сравнению с оборудованием, подающим отдельно пены низкой и средней кратности.

Высокая экспертная оценка

Присутствующие на испытаниях специалисты, в том числе представители известной фирмы из Великобритании LASTFIRE, занимающейся проблемами пожарной безопасности резервуаров для хранения нефтепродуктов, пришли к выводу, что оборудование для "гибридной пены" производства ООО НПО "СОПОТ" может стать эффективным вариантом для применения пенообразователей (пен) нового поколения, не содержащих фтор.

Иллюстрации предоставлены автором.

Иллюстрация к статье сгенерирована нейросетью Kandinsky 

Опубликовано в каталоге "Пожарная безопасность" - 2020