CC BY
229
ПЕНЫ ДЛЯ ТУШЕНИЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ
А.Н. Гусаков, старший преподаватель, Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж
Для хранения нефти и нефтепродуктов во всем мире чаще всего применяют стальные вертикальные резервуары (РВС) конструктивно они подразделяют на резервуары со стационарной крышей и с плавающей крышей. Возникновение пожара в резервуаре, как правило, начинается с взрыва паровоздушной смеси в объеме резервуара, не занятом жидкостью, также возможно возникновение факельного горения в местах выхода из емкости в атмосферу паров хранимых в ней жидкостей. Автоматические установки пожаротушения часто не выполняют возложенных на них функций, так как оказываются поврежденными в начальной стадии в результате взрыва паровоздушной смеси.
Пожары в резервуарах требует больших расходов огнетушащих веществ, для тушения и защиты горящего и соседних резервуаров, большого количества личного состава и техники. Эти пожары трудно тушимы, носят затяжной характер, приводят к значительному экономическому и экологическому ущербу.
Поэтому повышение эффективности тушения пожаров на предприятиях по хранению нефти и нефтепродуктов продолжает оставаться одной из важнейших составных частей обеспечения защищенности населения и окружающей среды от угроз техногенного характера.
Основным средством тушения пожаров на объектах по хранению нефти и нефтепродуктов является пена средней и низкой кратности, подача которой возможна различными приборами на поверхность горючей жидкости через борт резервуара или непосредственно в слой горючего, так называемый подслойный метод тушения, так же возможен и комбинированный способ подачи пены в горящий резервуар. Для получения воздушно-механической пены применяются отечественные и зарубежные пенообразователи, выбор которых в настоящее время огромен. При выборе пенообразователей в масштабах гарнизона пожарной охраны с учетом специфики объектов, наличия пожарной техники и пенообразующего оборудования целесообразней использовать принцип унификации пенообразователя например: используемые пенообразователи должны образовывать пену низкой, средней и высокой кратности при этом обеспечивать тушение как углеводородных, так и полярных горючих жидкостей и могут быть совместимы при совместном использовании в ходе тушения пожара.
Огнетушащее действие воздушно-механической пены в настоящее время хорошо известно оно заключается в изоляции поверхности горючего от факела пламени, снижении вследствие этого скорости испарения жидкости и сокращении количества горючих паров, поступающих в зону горения, а также в охлаждении горящей жидкости. Роль каждого из этих факторов в процессе тушения изменяется в зависимости от свойств горящей жидкости, качества пены и способа ее подачи [1].
При подаче пены одновременно происходит разрушение пены от факела
пламени и нагретой поверхности горючего.
Скорость разрушения пены [2] в частном случае можно выразить формулой:
а х Т
и = —- (1)
г х дь (1)
При этом скорость разрушения пропорциональна величине теплового потока и снижается в процессе тушения.
В нашей стране нормативное время тушения пожара в резервуарах типа РВС при нормативной интенсивности подачи раствора пенообразователя принято считать 15 мин при подаче пены через борт резервуара и 10 мин при подаче под слой горючего. Это время необходимо принимать в качестве расчетного при определении запаса пенообразователя для тушения нефти и нефтепродуктов воздушно-механической пеной.
Время тушения пожара и количество воздушно-механической пены [2] может быть определено формулами
р{х к
ь = (2) ° ° кр
Оуд = ^ х (3)
Нормативный запас пенообразователя принимают из условия обеспечения трехкратного расхода раствора пенообразователя на один пожар [1].
При подслойном способе тушения пожара (подача пены непосредственно в слой горючей жидкости), используются пены низкой кратности, которые получают из фторсодержащих пленкообразующих пенообразователей. Применение фторсодержащих пенообразователей является необходимым условием, поскольку пена на их основе инертна к воздействию углеводородов в процессе длительного подъема пены на поверхность нефтепродукта. Применение пены, получаемой на основе обычных пенообразователей для подачи под слой горючей жидкости, недопустимо, так как при прохождении через слой горючей жидкости она насыщается парами углеводородов и теряет огнетушащую способность.
Быстрой изоляции горящей поверхности пеной способствуют саморастекающаяся из пены водная пленка раствора пенообразователя, имеющая поверхностное натяжение ниже натяжения горючей жидкости, а также конвективные потоки, которые направлены от места выхода пены к стенкам резервуара. В результате конвективного тепломассообмена снижается температура жидкости в прогретом слое до среднеобъемной. Вместе с тем интенсивные восходящие потоки жидкости приводят к образованию на поверхности локальных участков горения, в которых скорость движения жидкости достигает максимальных значений. Эти участки, приподнятые над остальной поверхностью и называемые «бурунами», играют важную роль в процессе тушения. Чем выше «бурун», тем больше пены необходимо накопить для покрытия всей поверхности горящей жидкости. Для снижения высоты «буруна» пена подается через пенные насадки с минимальной скоростью. Пена, всплывающая на поверхность через слой горючего, способна обтекать
затонувшие конструкции и растекаться по всей поверхности горючего. Значительное снижение интенсивности горения достигается через 90-120 секунд с момента появления пены на поверхности. В дальнейшем, в течение 120-180 секунд происходит полное прекращение горения.
В 2014 году ООО «Научно производственное объединение. Современные пожарные технологии» (ООО «НПО СОПОТ») было предложено использования «твердой пены». Эта пена представляет собой двухкомпонентный состав, состоящий из самого обычного раствора пенообразователя который отвечает за образование пены, плюс композиция на основе наночастиц кремнезема (оксида кремния). Частицы оксида кремния вводятся инжекционно, непосредственно перед подачей на горящую поверхность, и заставляют пену затвердевать, переводя ее в керамическую фазу, это происходит в пределах от 5 до 30 с. Эксперименты показали, что «твердая пена» способна закрепляться на различных поверхностях превращаясь в нечто вроде пористой керамической губки, которая надежно изолирует поверхность от огня и высоких температур. В отличие от обычных пен, которые под действием температуры факела пламени и нагретой поверхности разрушаются, вспененный кремнезем не разрушается и способен выдерживать температуру до 1000 0С. При испарении воды кристаллизация аморфных частиц кремнезема лишь усиливается, кристаллический каркас уплотняется - и пена становится лишь прочнее. Хотя мы говорим о затвердевании, полимеризованная пена не является твердой в бытовом понимании этого слова. Скорее, она напоминает гель, который обладает мощной способностью адсорбировать воду, поэтому, впитав ее, она размягчается и легко подвергается механическому разрушению [3].
С развитием выпуска технических средств, для получения и подачи «твердой пены» она займет достойную ячейку в большом выборе огнетушащих составов. Проводимая работа по систематизации данных о выпускаемых пенообразователях, а также определение возможностей совместного применения пенообразователей различных композиций на параметры пены, позволит повысить уровень защищенности объектов по хранению нефти и нефтепродуктов.
Список использованной литературы
1. Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках. - М.: ГУГПС-ВНИИПО-МИПБ, 1999.
2. Шароварников А.Ф., Молчанов В.П., Воевода С.С., Шароварников С.А. Тушение пожаров нефти и нефтепродуктов - М.: Издательский дом «Калан», 2002. - 448 с.
3. Интернет ресурс http://www.sopot.ru [режим доступа 10.02.2016].
