СПОСОБ ТУШЕНИЯ ГОРЮЧИХ ЖИДКОСТЕЙ
METHOD OF FLAMMABLE FLUID EXTINGUISHMENT

Предлагаемое изобретение относится к способам поверхностного пожаротушения горючих жидких веществ пенами, включает стадии специальной подготовки пенообразователя, его применения для тушения очагов пожара и предназначено для использования в пожарной технике и системах противопожарной защиты различных объектов.
Известно множество традиционных способов пожаротушения, основанных на подаче на поверхность очага горения жидких горючих различных воздушно-механических пен, которые образуются в пеногенераторах при введении в водные растворы пенообразователя воздуха (Баратов А.Н., Иванов Е.Н. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. - М.: Химия, 1979. - 368 с.). Вместе с тем все эти простейшие способы обладают низкой огнетушащей эффективностью, требуют больших расходов воды и пенообразователей, а для тушения полярных горючих жидкостей вообще не применяются.
Известны также способы пенного пожаротушения, основанные на получении и подаче на поверхность очага пожара различных пен, наполненных различными огнетушащими газами: выхлопным, углекислым газом, азотом и др. (Патент США №3402771, 1966; Патент №3609074, США, 1971; Патент ФРГ №1559679, кл. 61а, 16.04.1970; Патент №1312625, Англия, 1973; Патент №1312626, Англия, 1973; Патент №3609074, Франция, 1971 и др.). В этих способах пожаротушения водно-газовая пена получается и подается посредством пеногенератора для тушения после введении в поток водного раствора пенообразователя газов, обладающих определенной огнетушащей способностью. При совместимости газов с пенообразующими свойствами пенообразователя огнетушащая эффективность пены определяется, в первую очередь, огнетушащей способностью непосредственно применяемых газов.
Одним из наиболее эффективных известных способов пенного тушения пожаров является способ, принятый за прототип, который включает получение и подачу газонаполненной пены на поверхность очага пожара горючей жидкости, при этом в качестве газа, вводимого в раствор пенообразователя, используются хладон, например, бромтрифторметан - хладон 13 В1 и другие бром- и хлорсодержащие хладоны (а.c. №198923, СССР, кл. 61в от 28.06.1967 /Кучер В.М. и др./ Бюллетень №14, 1967).
Однако в настоящее время известно, что все бромхладоны обладают также недостаточно высокой огнетушащей способностью, а с 1994 г. в соответствии с Монреальским протоколом и дальнейшими решениями международного сообщества ввиду их озоноразрушающих свойств запрещены к производству и применению. Современные экологически безопасные хладоны и их альтернативные огнетушащие составы обладают весьма высокой стоимостью и низкой огнетушащей способностью. В связи с этим при пенном способе пожаротушении требуются повышенные расходы воды, пенообразователя и газов, а устройства и установки пожаротушения обладают высокой материалоемкостью (газовые баллоны, устройства для получения выхлопных газов, многочисленные трубопроводы, запорно-пусковая аппаратура и др.), сложностью, трудоемкостью, высокой стоимостью монтажа и эксплуатации и др.
Целью настоящего изобретения является повышение эффективности пенного пожаротушения горючих жидкостей.
Сущность заявляемого способа заключается в том, что в способе тушения горючих жидкостей, включающем в себя подготовку раствора пенообразователя с насыщением его газами и подачу в очаг пожара образуемой газонаполненной пены, при подготовке раствор пенообразователя дополнительно под давлением насыщают огнетушащими микронных размеров твердыми частицами соединений щелочных и/или щелочно-земельных металлов, например калия, натрия, кальция, бария, образуемых при сгорании специальных твердотопливных аэрозолеобразующих составов, и в виде наполненной огнетушащим аэрозолем пены подают по всей поверхности очага пожара.
Технический эффект, реализуемый заявляемым способом, заключается в снижении расхода пенообразователя, времени тушения пожара и обуславливается следующим. При подготовке и подаче для тушения пенообразователь под давлением насыщают смесью инертных газов и микронных размеров твердых частиц соединений щелочных и/или щелочно-земельных металлов (аэрозолем), выделяемых при сгорании твердотопливных аэрозолеобразующих составов, что существенно повышает огнетушащую способность образуемой и подаваемой на поверхность очага пожара аэрозоленаполненной пены. При этом применяются экологически безопасные огнетушащие аэрозоли.
Для подтверждения преимущества и эффективности заявляемого способа тушения горючих жидкостей проведены испытания на специальной установке по типовой стендовой методике (см., например, ГОСТ Ρ 50588-2012. Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний) по тушению модельного очага бензина А-76 (металлический противень диаметром 300 мм и высотой 100 мм). В качестве пенообразующего состава использовали 6% водный раствор серийного пенообразователя ПО-1, который заливали в металлическую емкость (газовый баллон). Емкость с рабочим раствором пенообразователя оснащена манометром, герметизируемыми узлами залива и слива пенообразователя, узлами присоединения газовых баллонов с азотом, углекислотой, хладоном и т.п., генератора огнетушащего аэрозоля и трубопроводом с регулировочным краном для подачи газо-(аэрозоле)наполненного пенообразователя в пенообразующее устройство (лабораторного пеногенератор типа ГПЛ-1 для стендовых испытаний по ГОСТ Ρ 50588-2012) и далее на очаг пожара.
В качестве источников огнетушащего аэрозоля служили заряды твердотопливных аэрозолеобразующих огнетушащих составов (АОС) серийных образцов АОС модификаций СБК-2 и/или ПТ-4, сжигаемые в модельных генераторах огнетушащего аэрозоля (ГОА). Основные компоненты используемых рецептур АОС: СБК-2 - нитрат калия, дивинилстирольный каучук, фенолформальдегидная смола и технологические добавки; ПТ-4 - нитрат калия, пироксилиновый порох и технологические добавки. В результате сжигания в ГОА зарядов АОС образуется аэрозоль, состоящий, главным образом, из смеси газов (азота и углекислого газа) и микронных размеров соединений калия (карбонат, бикарбонат калия и др.). Газопроизводительность зарядов АОС (по холодному газу) составляет ~0,5-0,6 л/г. В результате сжигания зарядов АОС в раствор пенообразователя под давлением насыщают огнетушащими аэрозолями - смесью инертных газов и микронных размеров твердых частиц соединений калия, получаемых из АОС, и в виде наполненной огнетушащим аэрозолем пены посредством распылителей или пеногенераторов (в том числе с эжекторами) одновременно подают по всей поверхности очага пожара. Величина интенсивности подачи пены регулировалась изменением расхода пенообразователя (газо- и аэрозоленаполненного).
Испытания проводили в вытяжном шкафу в следующей последовательности. В рабочую емкость заливали 6% водный раствор пенообразователя в количестве не менее 5 л, присоединяли модельный ГОА с зарядом соответствующей модификации АОС и узлом пуска, далее - трубопровод с предварительно закрытым краном для подачи приготовленного раствора пенообразователя в пенообразующее устройство и очаг пожара. В противень заливали горючее и зажигали его. После этого производили подачу газа (воздуха) в емкость с раствором пенообразователя или пуск ГОА. Время свободного горения горючей жидкости составляло 180 с. Далее устанавливали пенообразующее устройство над очагом пожара, с определенным расходом с помощью регулировочного крана подавали раствор приготовленного пенообразователя и фиксировали время тушения очага.
На чертеже представлен график обобщенных типовых зависимостей времени тушения модельного очага пожара бензина А-76 от интенсивности подачи получаемых пен: 1 - воздушно-механическая; 2 - азотная; 3 - хладоновая (наполнитель - хладон 13В1); 4 - аэрозольная (АОС - СБК-2). Кратность пен в данных испытаниях составляла ~60-80.
Как следует из представленных на чертеже результатов сравнительных испытаний заявляемого способа тушения горючих жидкостей и способа, выбранного за прототип (хладоновая пена), а также других известных способов пожаротушения с использованием воздушной, азотной пен, заявляемый способ пожаротушения является более перспективным и существенно превосходит по эффективности характеристик тушения пожара горючих жидкостей, а также по массогабаритным и экономическим показателям требуемого оборудования и затрат на проведение работ на его монтаж и эксплуатацию.
Во-первых, при подготовке рабочего пенообразователя не требуется громоздкого оборудования и его постоянного тщательного обслуживания (газовых баллонов, запорно-пусковой арматуры, газовых линий, нагнетающих воздух насосов и др.). Генераторы огнетушащего аэрозоля по надежности работы, затрат на монтаж и эксплуатацию, а также по массогабаритным показателям и др. значительно превосходят все известное оборудование, используемое при тушении газонаполненными пенами (см., например, Агафонов В.В., Копылов Н.П. Установки аэрозольного пожаротушения. Элементы и характеристики, проектирование, монтаж и эксплуатация. - М.: ВНИИПО, 1999. - 232 с.).
2
Во-вторых, основные показатели эффективности пенного тушения, такие как время тушения и интенсивность подачи приготовленной пены по заявляемому способу пожаротушения при прочих равных условия, существенно меньше. Так, при значениях интенсивности подачи (по раствору) пены (~0,03-0,035 л/м с), близких к оптимальным, время тушения уменьшается не менее чем в 3 раза, а при заданном времени - ~40 с, близком к оптимальному, расход пенообразователя снижается ~1,3 раза.
Повышение эффективности объясняется тем, что при приготовлении раствора пенообразователя в результате сжигания зарядов АОС раствор пенообразователя под давлением насыщают огнетушащими аэрозолями - смесью инертных газов (азот, углекислый газ) и микронных размеров твердых частиц соединений калия, получаемых из АОС, и в виде наполненной огнетушащим аэрозолем пены подают по всей поверхности очага пожара. При этом соединения калия, обладающие высокой огнетушащей способностью (см., например, Агафонов В.В., Копылов Н.П. Установки аэрозольного пожаротушения. Элементы и характеристики, проектирование, монтаж и эксплуатация. - М.: ВНИИПО, 1999. - 232 с.), как показал анализ проб пены после тушения, присутствуют и в пузырьках образуемой пены (частично углекислый газ и соединения калия растворяются в водной части раствора пенообразователя) карбонатов калия (карбонатов и бикарбонатов). После разрушения пузырьков пены выявлено наличие компонентов газовой фазы и твердых частиц, образуемых из АОС. При этом размер твердых частиц карбонатов калия составляет ~3-14 мкм (до ~90%) и 14-30 мкм (до ~10%). Жидкую фазу пены исследовали с помощью методов газожидкостной хроматографии и флуоресцентной спектроскопии, твердую фазу - с помощью микроскопа МЕТАМ ЛВ-31 с увеличением 50-100Х, рентгенофлуоресцентной спектроскопии и ИК-спектроскопии.