Глава 9. ТУШЕНИЕ ПОЖАРОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

9.4. Тушение водой

Вода является наиболее широко применяемым огнетушащим средством тушения пожаров веществ в различных агрегатных состояниях. Факторами, обусловливающими достоинства воды как огнетушащего средства, помимо доступности и дешевизны являются значительная теплоемкость, высокая скрытая теплота испарения, подвижность, химическая нейтральность и отсутствие ядовитости. Такие свойства воды обеспечивают эффективное охлаждение не только горящих объектов, но и объектов, расположенных вблизи очага горения, что позволяет предотвратить разрушение, взрыв и загорание последних. Хорошая подвижность обеспечивает легкость транспортировки воды и доставки ее (в виде сплошных струй) в удаленные и труднодоступные места.

Пары воды при весьма высоких температурах способны разлагаться с образованием водорода. Как видно из приведенных ниже данных, заметное разложение воды наблюдается лишь при температурах выше 2000 К, т. е. значительно выше температур, развиваемых при пожаре:

Огнетушащая способность воды обусловливается охлаждающим действием, разбавлением горючей среды образующимися при испарении парами и механическим воздействием на горящее вещество, т. е. срывом пламени. Разбавляющее действие, приводящее к снижению содержания кислорода в окружающем воздухе, объясняется тем, что объем пара в 1700 раз превышает объем испарившейся воды.

Объем водяного пара, образуемого при пламенном горении, невелик, поскольку вода не контактирует продолжительное время с горящим материалом, и поэтому роль пара в прекращении горения незначительна. При горении твердых материалов основную роль в пожаротушении играет охлаждение твердой поверхности.

Из приведенных в табл. 9.2 данных следует, что удельный расход воды на тушение твердых материалов составляет примерно от 40 до 400 л/м².

Таблица 9.2. Интенсивность подачи воды, необходимой для тушения различных твердых материалов

Известны два способа подачи воды в очаг горения — в виде сплошных и распыленных струй. Сплошные струи представляют собой неразрывный поток воды, имеющий большую скорость и сравнительно небольшое сечение. Эти струи характеризуются определенной ударной силой и большой дальностью полета; при этом значительные объемы воды воздействуют на малую площадь.

Распыленные струи - это поток воды, состоящий из мелких капель. Эти струи характеризуются небольшими ударной силой и дальностью действия, но орошают большую поверхность. При подаче воды распыленными струями создаются наиболее благоприятные условия для ее испарения и тем самым повышения охлаждающего эффекта и разбавления горючей среды.

Сплошными струями тушат пожары в тех случаях, когда требуется подать воду на большое расстояние или придать ей значительную ударную силу (например, при тушении пожаров газовых фонтанов, при большом очаге пожара, когда невозможно доставить близко к очагу горения ствол для подачи воды, при необходимости с большого расстояния охлаждать соседние с горящим объектом металлоконструкции, резервуары и т.п.). Этот способ тушения является наиболее простым и распространенным.

Тушение распыленными струями имеет ряд преимуществ (в первую очередь сокращается расход воды) и поэтому в последние годы находит все большее применение.

В работе [4] рассмотрено поведение капель воды в пламени, в горючей жидкости и на твердых поверхностях, окружающих очаг горения. Установлено, что оптимальный диаметр капель для тушения бензина составляет 0,1 мм, для керосина и спирта — 0,3 мм, для трансформаторного масла и нефтепродуктов с высокой температурой вспышки — 0,5 мм. Отношение времени испарения капли воды ко времени ее нагрева не зависит от размеров капли и составляет около 13,5. Установлено также, что время испарения капли диаметром 0,1 мм не превышает 0,04 с. За это время капли с указанной степенью дисперсности успевают полностью испариться в пламени и обеспечить высокий коэффициент использования воды и соответствующий эффект тушения. Более крупные капли испаряются неполностью и не дают подобного эффекта, который определяется преимущественно интенсивностью испарения, приводящего к снижению температуры и разбавлению горючей системы.

В случае тушения веществ с высокой температурой вспышки решающее значение имеет охлаждение горючего вещества ниже температуры вспышки. В этом случае эффект достигается и при диаметре капли более 0,1 мм.

В указанной работе сформулированы основные требования для тушения пожаров жидкостей распыленной водой:

·         обеспечение дисперсности от 0,1 мм для тушения легковоспламеняющихся жидкостей и до 0,5 мм для тушения жидкостей с температурой вспышки выше 60 ⁰С;

·         распыленная вода должна покрывать всю горящую поверхность и орошать окружающие твердые поверхности;

·         интенсивность подачи воды должна быть не менее 0,2 л/(см²·с).

В работе [5] рассмотрены условия проникания распыленных струй воды в пламя и механизм тушения пламени. Проникающая способность распыленных струй определяется их напором, сопротивлением пламени и горючих газов, размером и скоростью движения капель. Напор пламени характеризуется подъемной силой воздуха и газообразных продуктов сгорания, которая пропорциональна высоте пламени и обусловливается тепловой конвекцией. Опыты показали, что напор пламени не зависит от природы горючего вещества. Напор струи определяется скоростью движения капель и увлекаемого ими потока воздуха; он оценивается экспериментально по реакции насадка, из которого выбрасывается струя. Проникающая способность струи убывает с уменьшением напора струи и размера капель. При диаметре капель выше 0,8 мм проникающая способность струи не зависит от ее напора. В то же время по мере уменьшения размера капель коэффициент полезного использования воды повышается. Оптимальный размер капель составляет 0,08—0,33 мм при давлении струи 0,6—2,6 кПа.

Наиболее существенным недостатком воды, ограничивающим область и условия ее применения в качестве огнетушащего средства, является сравнительно высокая температура замерзания. Для понижения температуры замерзания применяют специальные добавки (антифризы): минеральные соли (К₂СО₃, MgCl₂, СаСl₂), некоторые спирты (гликоли). Однако соли повышают коррозионную способность воды, поэтому их практически не применяют. Применение же гликолей существенно повышает стоимость тушения.

В зависимости от источника вода содержит различные природные соли, обусловливающие повышение ее коррозионной способности и электропроводности. Пенообразователи, соли против замерзания и другие добавки также усиливают эти свойства. Предотвратить коррозию контактирующих с водой металлических изделий (корпусов огнетушителей, трубопроводов и др.) можно либо

нанесением на них специальных покрытий, либо добавлением к воде ингибиторов коррозии. В качестве последних применяют неорганические соединения (кислые фосфаты, карбонаты, силикаты щелочных металлов, окислители типа хроматов натрия, калия или нитрита натрия, образующие на поверхности защитный слой), органические соединения (алифатические амины и другие вещества, способные абсорбировать кислород). Наиболее эффективный из них — хромат натрия, но он токсичен. Для защиты от коррозии пожарного оборудования обычно применяют покрытия.

Вода, обладающая и без добавок значительной электропроводностью, в присутствии примесей (особенно диссоциируемых солей) способна усиливать электропроводность на 2—3 порядка. Например, при использовании чистой водопроводной воды электрический ток на расстоянии 1,5 м от электрооборудования практически равен нулю, а при добавке соды (0,5 %) возрастает до 50 мА. Поэтому при тушении пожаров водой электрооборудование обесточивают. Вместе с тем известны примеры применения воды для защиты высоковольтного кабельного хозяйства. В этом случае применяют дистиллированную воду.

Воду нельзя применять для тушения веществ, бурно реагирующих с ней с выделением горючих газов. К таким веществам относятся металлы (особенно опасны щелочные металлы, которые реагируют со взрывом), многие металлоорганические соединения (концентрированные алюминий-, литийорганические соединения и др.), карбиды металлов, многие гидриды металлов и т.д. В обычных условиях, как отмечалось выше, опасность разложения воды с образованием гремучей смеси маловероятна. Но эта опасность становится реальной при попадании воды на раскаленные уголь, железо.

Ниже дана краткая сводка веществ, для тушения которых нельзя применять воду и водопенные средства:

Отрицательными явлениями,  препятствующими применению воды для пожаротушения, являются хлопки, вспышки, разбрызгивание горящих материалов, дополнительное разгорание, увеличение объема пламени, вспенивание, выброс горящего продукта и др. Однако эти, явления могут иметь различные характер и масштабы, в том числе сугубо ограниченные (локальные). В последнем случае водные средства могут быть допущены для пожаротушения. Но отсутствие количественных критериев обусловливает получение субъективных выводов и, как следствие, не лучших технических решений. Для ориентировочной оценки применимости водных средств можно воспользоваться двумя лабораторными методами. Первый метод заключается в визуальном наблюдении за характером взаимодействия воды или пены с горящим в небольшом сосуде исследуемым продуктом. Второй метод предусматривает измерение объема выделяющего газа, а также степени разогрева при взаимодействии продукта с водой.

Весьма существенным недостатком воды является ее плохая смачивающая способность и малая вязкость, затрудняющие тушение волокнистых, пылевидных и особенно тлеюших материалов. Тлению подвержены материалы с большой удельной поверхностью, в порах которых содержится воздух, необходимый для горения. Такие материалы могут гореть при сильно сниженном содержании кислорода в окружающей среде. Проникание огнетушащих средств в поры тлеющих материалов, как правило, довольно затруднительно.

Для повышения огнетушащей эффективности воды, в нее вводят добавки, повышающие смачивающую способность, вязкость и т. п.

Равнодействующая сил, действующих на молекулу, находящуюся на поверхности жидкости, направлена внутрь жидкости, и поэтому молекулы жидкости стремятся опуститься в нижележащие слои. Работа перевода молекул на поверхность жидкости требует затрат энергии, характерной для каждого вещества и называемой поверхностным натяжением. Чем выше поверхностное натяжение, тем хуже смачивающая способность жидкости и тем больше ее подвижность и растекаемость. Это объясняется стремлением капли принять сферическую форму и противодействовать изменению ее формы тем в большей степени, чем выше поверхностное натяжение. В результате капля соприкасается со смачиваемым материалом очень малой поверхностью и легко с него стекает, не проникая в поры материала. Ниже приведены значения поверхностного натяжения различных жидкостей, Дж/см²·10^-7:

Из этих данных видно, что вода обладает довольно большим поверхностным натяжением, что и обусловливает ее плохую смачивающую способность. Известен, например, случай, когда сброшенная в реку горящая кипа хлопка продолжала изнутри тлеть после извлечения ее из реки через несколько месяцев. Большие трудности вызывает обеспечение надежного тушения загораний теплоизоляционных конструктивных элементов (например, для крупных холодильников). Нередко в подобных случаях приходится прибегать к полной разборке таких конструктивных элементов.

Смачиватели, применяемые для уменьшения поверхностного натяжения воды, являются поверхностно-активными веществами, т.е. веществами, способными адсорбироваться на границе раздела вода—воздух и располагаться определенным образом. Все поверхностно-активные вещества можно разделить на две основные группы: ионогенные и неионогенные. В первую группу входят вещества, способные в воде диссоциировать на противоположно заряженные части. Большая часть, состоящая из углеводородного иона, и играет роль поверхностно-активного агента. Эта группа делится на две подгруппы — анионоактивные, т. е. углеводородная часть является анионом, и катионоактивные, в которых роль поверхностно-активного агента играет катион. В качестве смачивателей при пожаротушении катионоактивные соединения не применяют.

Во вторую группу входят растворимые в воде, но не диссоциирующие и не образующие ионов вещества. Растворение таких соединений обусловлено созданием между кислородными атомами этих соединений и молекулами воды водородной связи и образованием гидратов. Входящая в соединения углеродная часть предопределяет их гидрофобные свойства.

К анионоактивным соединениям относятся алкилсульфаты первичных (например, моющее средство «Новость») и вторичных (жидкость «Прогресс») спиртов, алкиларилсульфонаты (сульфонаты НП-1 и НП-5, смачиватель НБ), алкилсульфонаты, а также пенообразователь ПО-1, смачиватель ДС-РАС.

К ионогенным веществам, испытанным в качестве смачивателей при пожаротушении, относятся смачиватель ДБ, эмульгатор ОП-4, вспомогательные вещества ОП-7 и ОП-10, являющиеся продуктами присоединения 7—10 молекул этиленоксида к моно- и диалкилфенолам, алкильный радикал которых содержит 8—10 атомов углерода. Следует отметить, что многие из перечисленных соединений применяют также в качестве пенообразователей для получения воздушно-механической пены, огнетушащие свойства которой рассмотрены ниже. При пожаротушении наиболее целесообразно применять в качестве смачивателей сульфонаты (табл. 9.3), сульфонолы, смачиватели ДБ и НБ.

Таблица 9.3. Эффективность применения воды с добавкой 0,2 %-ного раствора сульфоната и без нее для пожаротушения

Из этих данных видно, что расход воды на тушение снижается в четыре раза, а время тушения - в два раза при введении добавки.

В опытах по тушению ряда других материалов применение смачивателей также приводило к существенному снижению расхода воды и времени тушения. Например, при тушении 1 т текстолита расход воды с добавкой около 3,5 % ПО-1 снижается примерно в 1,5—2 раза. Тушение автомобильных шин с загрузкой 100 кг/м² с применением смачивателя ДБ (2 %) происходило в 1,7 раза быстрее.

специальном лабораторном исследовании эффективности воды и раствора смачивателя при тушении резины и штабеля пиломатериалов, результаты которого приведены в табл. 9.4, было установлено, что применение смачивателей заметно сокращает время тушения и расход жидкости в опытах с резиной. В опытах же с пиломатериалами расход жидкости со смачивателем даже был больше, чем при его отсутствии. Этот неожиданный результат можно объяснить тем, что затраты жидкости на тушение резины (в данном случае автомобильная шина) значительно меньше, чем при тушении древесины. Причем при горении резина подвергается спеканию и частичному плавлению, что ведет к снижению пористости, а древесина при горении обугливается и ее пористость увеличивается. Однако эти результаты не означают, что при тушении древесины применение смачивателей нецелесообразно. Дело в том, что наличие смачивателей улучшает увлажнение горючего и предупреждает его повторное воспламенение или развитие пожара от неподавленных очажков тления. Анализ данных табл. 9.4 показывает, что для тушения 1 кг резины в начальный момент пожара требуется около 2,5 кг воды и 1,6 кг воды со смачивателем, для рушения 1 кг штабеля пиломатериалов — около 0,6 кг воды и 0,8 кг воды со смачивателем.

В реальных условиях продолжительность свободного горения и его интенсивность значительно выше, а условия равномерной по площади подачи огнетушащих веществ значительно хуже. С учетом этих обстоятельств можно считать, что полученные в исследовании данные по расходу воды и раствора смачивателя удовлетворительно согласуются с многочисленными результатами крупномасштабных испытаний.

Из табл. 9.4 также следует, что в случае тушения древесины потери воды на стекание составляют около 13 %, а потери раствора смачивателя — около 5 %.

Для практического применения рекомендуются 0,75 %-ные растворы смачивателей. Сульфонат следует хранить в сухих помещениях в полиэтиленовых мешках, помещенных в, крафтцеллюлозные мешки. Пасту ДБ хранят в металлических бочках. Порошки НП-1 и НП-5 содержат в крафтцеллюлозных мешках, не допуская их сильного увлажнения. Смачиватель ДБ хранят в деревянных бочках.

Потери воды, связанные с растекаемостью, можно уменьшить, как уже говорилось, повышением ее вязкости. Установлено, что повышение вязкости до 1,0— 1,5 Па·с позволяет сократить время тушения примерно в 5 раз. Наилучшими добавками для этого являются растворы альгината натрия и натрийкарбоксиметилцеллюлозы. Многочисленными лабораторными и натурными опытами показано, что 0,05%-ный раствор натрийкарбоксиметилцеллюлозы обеспечивает существенное сокращение расхода воды на пожаротушение. Если при тушении обычной водой ее расход составляет от 40 до 400 л/м², то при использовании «вязкой» воды — от 5 до 85 л/м². Средний ущерб от пожара (в том числе в результате воздействия воды на материал) снижался на 20 %.

Таблица 9.4. Данные по тушению водой и растворами смачивателей

Отрицательного влияния на работу пожарной техники и тушимые материалы, а также повторных загораний материалов при применении раствора не наблюдалось.

Хорошие перспективы сулит использование в качестве загустителей некоторых высокомолекулярных соединений типа сополимеров акриловых кислот и сшивающих веществ. Эти соединения, названные карбонолами, обладают уникальными свойствами, обеспечивающими повышение вязкости воды на несколько порядков при незначительной добавке. Причем отрицательное влияние температуры на действие этих загустителей не столь заметно, как в случае растворов натрийкарбоксиметилцеллюлозы.

Огнетушащую способность воды можно также повысить добавками до 5 % карбонатов или бикарбонатов щелочных металлов. Этот факт связан с выделением при испарении воды свободных солей, интенсивно тормозящих в мелкодисперсном состоянии процессы, идущие в пламени.

Интересные перспективы представляет также направление, связанное с повышением непрозрачности воды. При этом достигается увеличение теплоотражателей способности воды и тем самым повышение ее огнетушащей эффективности. Например, хорошие результаты получаются при добавлении к воде порошка алюминия. Для создания устойчивой суспензии алюминия в воде предложены специальные добавки.

9.5. Тушение пенами

Пена — огнетушащий состав, наиболее широко применяемый при пожаротушении на предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, представляет собой коллоидную систему, состоящую из пузырьков газа, окруженных пленками жидкости. Достаточно подробно физико-химические и огнетущащие свойства пены рассмотрены в работе [6]. Остановимся на некоторых основных свойствах огнетушащих пен.

Пены характеризуются агрегативной и термодинамической неустойчивостью. Поскольку вода имеет большое поверхностное натяжение, для получения пены в систему необходимо вводить добавки, понижающие поверхностное натяжение воды. В качестве этих добавок, называемых пенообразователями (ПО) и пенопорошками, применяют некоторые природные (содержащие белок) и синтетические (сульфокислоты, их соли и т. д.) поверхностно-активные вещества. Кроме того, для повышения устойчивости пен в них вводят также стабилизаторы (боли поливалентных металлов, глинозем и др.).

Пены применяют для тушения твердых и жидких веществ, не вступающих во взаимодействие с водой, и в первую очередь для тушения нефтепродуктов. При тушении пену сливают на отдельные участки горящей поверхности; растекаясь, пена полностью покрывает поверхность горючего, образуя слой определенной толщины. По поверхности холодного нефтепродукта пена движется с постоянной скоростью, равной 34 см/с. В случае же растекания по горящему продукту движение пены замедляется по мере удаления от места слива и может в некоторой точке стать равной нулю. Этот эффект связан с тем, что разрушение пены с повышением температуры ускоряется и может наступить момент, когда скорости поступления пены и ее разрушения станут равными. Таким образом, минимальный расход пены должен обеспечивать превышение скорости движения пены над скоростью ее разрушения в самых отдаленных от мест слива точках.

Многочисленными исследованиями доказано, что огнетушащая способность пены обусловлена прежде всего ее изолирующим действием, т.е. способностью препятствовать прохождению в зону пламени горючих паров. Например, скорость испарения бензина под слоем пены толщиной 5 см уменьшается в 30—40 раз. Изолирующее действие пены зависит от ее физико-химических свойств и структуры, от толщины ее слоя, а также от природы горючего вещества и от температуры на его поверхности.

Вместе с тем, особенно при тушении твердых материалов, существенное значение может иметь также охлаждающее действие пены.

К достоинствам пены относится тот факт, что в отличие от ряда других огнетушащих составов для поверхностного тушения она не требует одновременного перекрытия всего зеркала (площади) горения. Применение пены, особенно многократной позволяет значительно сократить расходы воды. Кроме того, пена по сравнению с водой имеет повышенную смачивающую способность.

Огнетушащие свойства пены определяются также её кратностью, стойкостью, дисперсностью и вязкостью. Характеристики этих свойств зависят от природы горючего вещества, условий протекания пожара и подачи пены. Кратностью пены называется отношение объема пены к объему жидкой фазы (или к объему раствора, из которого она образована). С течением времени пена разрушается. Разрушение ее обусловливается старением, влиянием поверхности, на которую она нанесена, температурой и условиями подачи. Повышение температуры способствует разрушению пены. Роль горючего, на которое наносится пена, связана прежде всего с его электростатическими свойствами.

Разрушению пены способствует также механическое разбивание струи пены при ее подаче. Стойкость пены характеризуется ее сопротивляемостью процессу разрушения и оценивается продолжительностью выделения из пены 50% жидкой среды, называемой отсеком. Пены с большей кратностью менее стойки. Химическая пена, как правило, более стойка, чем воздушно-механическая.

Дисперсность пены обратно пропорциональна размерам пузырьков и во многом определяет ее качество. Чем выше дисперсность, тем лучше пена, тем больше ее стойкость, тем выше ее огнетушащая эффективность. С повышением кратности пены ее дисперсность уменьшается. Степень дисперсности пены во многом зависит от условий ее получения, в том числе и от характеристики аппаратуры. С повышением вязкости пены стойкость ее возрастает, но ухудшается растекаемость по горящей поверхности. Поэтому необходимо подбирать оптимальное значение вязкости пены.

В зависимости от способа и условий получения огнетушащие пены подразделяют на химическую и воздушно-химическую различной кратности.

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, содержащем пенообразующее вещество. В последнее время наметилась тенденция к сокращению применения химической пены, что связано со сравнительно высокой ее стоимостью и сложностью организации тушения пожаров.

Воздушно-механическая пена подразделяется на низкократную (кратность до 30), среднекратную (кратность 30—200), высокократную (кратность выше 200). Наиболее широкое применение находит пена средней кратности, для получения которой используют простую пеноге-нерирующую аппаратуру (типа ГВП-600), обеспечивающую одновременную подачу на металлическую сетку 2— 6 %-ного водного раствора пенообразователя и эжектируемого потоком этого раствора воздуха.

Хотя при очень высокой кратности (например, 500— 1000) расход воды еще больше сокращается, однако огнетушащая способность высокократной пены ухудшается, так как уменьшаются ее устойчивость и изолирующая способность. Оптимальная кратность пены составляет 70—150. Пена средней и высокой кратности имеет следующие преимущества перед низкократной пеной: она имеет меньшую плотность и поэтому менее вероятно ее погружение внутрь горючего; кроме того, пеной средней или высокой кратности можно осуществлять не только поверхностное, но и объемное тушение. Такой способ широко применяют при тушении пожаров в подвалах, кабельных каналах и т. п.

Пена низкой кратности имеет ограниченное применение и рекомендуется в основном для тушения пожаров жидкостей в резервуарах, оборудованных установками подачи пены через слой горючего, а также для охлаждения соседнего с горящим оборудования. Интенсивность подачи низкократной пены при тушении нефтепродуктов в резервуарах должна составлять 0,1— 0,15л/(с·м²).

Для получения огнетушащих пен применяют следующие пенообразователи:

·         ПО-1 (ГОСТ 6948—81), представляющий собой раствор нейтрализованного керосинового контакта Петрова (натриевые соли нефтяных сульфокислот) с добавками костяного клея этанола или этиленгликоля;

·         ПО-1Д (ТУ 38-10799-81), представляющий собой раствор алкиларилсульфоната, содержащий 26—29% активного вещества;

·         ПО-1С (ТУ 38-10767-83), представляющий собой ПО-1Д с добавлением 3,5 % альгината натрия и 1 % спиртов фракции С₁₀—С₁₂;

·         ПО-3АИ (ТУ 38-10923-75), представляющий собой раствор вторичных алкилсульфатов с содержанием до 18 атомов углерода;

·         ПО-6К (ТУ 38-10740-81), представляющий собой раствор смеси натриевых солей сульфокислот, полученных при нейтрализаци кислого гудрона;

·         ПО «ТЭАС» (ТУ 107127—82) обладает 100 %-ной биоразлагаемостью. Концентрация раствора для получения пены — 4 %, смачивателя— 2 %.

·         ПО «САМПО» (ТУ 10950—78) биологически разлагаем. Обладает повышенной огнетушащей способностью;

·         ПО «МОРОЗКО» (ТУ 38-10969-83) обладает морозоустойчивостью (температура замерзания концентрата минус 35—45 ⁰С). Биологически разлагаем;

·         ПО «ПОЛЮС» (ТУ 38-3026-83) обладает морозоустойчивостью до минус 40 ⁰С;

·         ПО «ФОРЭТОЛ» (ТУ 6-02-780-84) на основе фторированных ПАВ предназначен для тушения этанола и других полярных жидкостей. Повышенная устойчивость обеспечивается образованием полимерной пленки на горящей поверхности. Обладает высокой огнетушащей способностью;

·         ПО пленкообразующий (ТУ 6-02-2-749-83) (аналог форэтола), обладает повышенной огнетушащей способностью, рекомендуется для тушения особо пожароопасных веществ (преимущественно ЛВЖ).

Качество пены зависит от природы воды. Например, при применении морской воды условия ценообразования ухудшаются. В этом случае рекомендуется применять раствор пенообразователей с концентрацией, в два раза большей указанных выше.

Качество пенообразователей характеризуется внешним видом, вязкостью, минимальной температурой применения, температурой замерзания, коррозионной способностью. По внешнему виду пенообразователи должны представлять собой однородную жидкость без осадка и посторонних включений. Этот показатель оценивают визуально при наполнении стеклянного цилиндра (диаметром 3 см) испытуемым пенообразователем. Вязкость ПО не должна превышать 10^-4 м²/с. Ее определяют обычными методами. Под минимальной температурой применения пенообразователя понимают ту наинизшую температуру, при которой он еще сохраняет подвижность. Ее оценивают по резкому изменению характера зависимости вязкости от температуры.

Корродирующую способность пенообразователей определяют на зачищенных и обезжиренных образцах стали марки Ст3 по изменению массы образцов на единицу поверхности металла в единицу времени в г/(м²·ч). Измерения выполняют через 1,5 и 30 сут. Для снижения корродирующей способности пенообразователей в них добавляют специальные ингибиторы.

Огнетушащая эффективность пены характеризуется интенсивностью ее подачи и удельным расходом.

Согласно нормативным требованиям, интенсивность подачи водных растворов пенообразователей при тушении нефтепродуктов с температурой вспышки 28 ⁰С и ниже пеной средней кратности составляет 0,08 л/(м²·с)⁴, а при тушении нефтепродуктов с температурой вспышки более 28 ⁰С, то значение равно 0,5 л/( м²·с).

Выше отмечалось, что на кривой «расход пены-интенсивность подачи» имеется минимум (см. рис. 9.1). Это явление получило название «парадокс» пены.

Причинами, обусловливающими увеличение расхода пены на единицу площади очага пожара с увеличением интенсивности ее подачи, являются механические трудности распределения пены на площади очага пожара и специфические особенности растекания пены по поверхности горючего. При тушении очага пожара большой площади возможности равномерного распределения пены довольно ограничены. Поэтому возникает проблема равномерного распределения пены по всей поверхности без ее перерасхода. Вторая причина связана с тем, что пена при движении и в спокойном состоянии имеет различные физические свойства. Изолирующая способность пены, находящейся в движении, уменьшается. В спокойном статическом состоянии пена создает «уплотненный» слой. Переход к статическому состоянию составляет 20 с. С учетом изложенного выведено следующее выражение, связывающее время тушения или локализации пожара (мин) с интенсивностью подачи, л/(м²·мин):

,                                                                                      (9.19)

где I_кр - критическая интенсивность подачи пены; h - минимально необходимая толщина слоя пены, л/м²; τ_с - время «уплотнения» пены, мин.

Для критических условий тушения пеной выведено следующее уравнение:

,                                                                          (9.20)

где τ_кр - время тушения при критической интенсивности; S - устойчивость пены (сопротивляемость разрушению пены); К- кратность пены; h - толщина слоя пены.

Из (9.20) получается следующее выражение для критической интенсивности

,                                                                                           (9.21)

Таким образом, критическая интенсивность подачи раствора ПО определяется устойчивостью пены, ее кратностью и изолирующей способностью, характеризуемой значением h_кр. Предложено оптимальную (нормативную) интенсивность оценивать по уравнению

,                                                                                                 (9.22)

Для повышения качества пенообразователей, например с целью повышения устойчивых образуемых с их помощью пен, в раствор ПАВ вводят небольшие добавки, которые обеспечивают увеличение вязкости, облегчают создание поверхностных адсорбционных слоев и структурно укрепляют пленки пен. В качестве таких добавок используют метилцеллюлозу и натрийкарбоксиметилцеллюлозу, а также высшие спирты с содержанием 12—16 атомов углерода.

Одним из важнейших направлений в дальнейшем повышении эффективности пенного тушения является изыскание новых пенообразователей, обеспечивающих повышенную устойчивость пены, хорошую растекаемость и другие ее показатели при небольшом расходе пенообразователя.

Анализ патентного фонда показывает, что наиболее перспективными являются синтетические пенообразователи на основе алкилсульфатов, алкилсульфонатов и других анионоактивных соединений, а также галоидсодержащие ПАВ.

В частности, большой интерес представляют запатентованные за рубежом синтетические пенообразователи на основе фторсодержащих соединений.

Образуемая пенообразователем «лёгкая вода» (разработан в США) пена обеспечивает надежное тушение при ее толщине 15-25 мм. Такая пена обладает хорошей растекаемостью, что значительно облегчает покрытие горящей поверхности. Поскольку поверхностное натяжение этого пенообразователя очень низкое (почти в 10 раз меньше поверхностного натяжения обычных ПО), восстановление нарушенного где-либо слоя происходит очень быстро.

Оптимальная интенсивность подачи пены (по раствору) составляет 0,07 л/(м²·с).

В России разработан аналогичный ПО под названием «Форэтол». Его свойства изложены выше.

В нашей стране, особенно после создания простой и надежной аппаратуры для получения пены повышенной кратности, применение огнетушащих пен приобрело довольно широкий характер. В среднем свыше 12 % всех пожаров в городах тушат растворами ПАВ и пенами. При применении пен и растворов ПАВ время тушения пожаров по сравнению с результатами тушения водой уменьшается в три раза, а потери от пожара — в 1,5-1,6 раза.

ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
А.Н. БАРАТОВ, Р.А. АНДРИАНОВ, А.Я. КОРОЛЬЧЕНКО, Д.С. МИХАЙЛОВ, В.А. УШКОВ, Л. Г. ФИЛИН
Стройиздат, 1988