Применение смачивателя в автоматических установках водяного пожаротушения

ПРИМЕНЕНИЕ СМАЧИВАТЕЛЯ В АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ ВОДЯНОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ

При ликвидации пожаров во всем мире активно применяется вода, как одно из самых распространенных веществ на планете Земля. Она не представляет опасности для человека и окружающей среды, обладает отличной теплопроводностью, может существовать в различных агрегатных состояниях. Область применения воды зачастую ограничена классом пожара и рядом других существенных для процесса горения факторов, которыми сопровождается его развитие (Рис. 1). В отдельных случаях применение воды для целей пожаротушения категорически недопустимо по соображениям безопасности (горение электрооборудования под напряжением, горение металлов) или недостаточно эффективно из-за ограниченности ресурсов данного огнетушащего вещества в месте ликвидации пожара (горение леса, торфа).

Рис. 1. Тушение лесного пожара традиционной водой

 

 

При условии допустимости использования воды для решения поставленных задач (тушение пожара, охлаждение объектов, осаждение взвешенных в воздухе частиц и т.п.) неизбежно возникает вопрос о повышении эффективности всех указанных и сопутствующих процессов. В первую очередь следует упомянуть рациональный расход воды, которая может привести к косвенному ущербу от пожара, причиняя при непосредственном контакте вред материальным объектам, пока еще не затронутым огнем (протечки, разливы, коррозия и т.п.).

Решение проблемы заключается в применении жидких или твердых смачивателей, предварительно добавленных в воду (вода со смачивателями), что значительно расширяет диапазон применения воды и повышает эффективность ее практического применения. В частности, тушение лесных пожаров в этом случае может успешно происходить с существенно меньшими затратами времени и усилий по привлечению людских ресурсов и задействованию материально-технических средств (Рис. 2).

Рис. 2. Тушение лесного пожара водой с твердым смачивателем

    

 

Так что же такое смачиватель? В терминах ГОСТ Р 50588-2012 “ПЕНООБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ” под смачивателями (WA) подразумеваются синтетические пенообразователи (S), не содержащие фторированные поверхностно-активные вещества, используемые для тушения пожаров в качестве смачивателя. Рабочая концентрация смачивателей составляет, как правило, от 0,1 % до 3 %.

Иными словами, это поверхностно-активное вещество (ПАВ), водные растворы которого обладают пониженным поверхностным натяжением. Применение смачивателя позволяет успешно бороться, в первую очередь, с пожарами плохо смачивающихся водой (гидрофобных) твердых горючих веществ и материалов. Необходимо отметить, что распыленная вода (Рис. 3) в сочетании с жидким смачивателем отлично подходит для тушения твердых тлеющих веществ, смачиваемых (древесина), твердых не тлеющих (пластмассы) веществ, а также горючих не тлеющих резинотехнических изделий. Кроме того, данное ОТВ хорошо подходит для борьбы с пожарами твердых не смачиваемых (хлопок, торф) водой веществ. Все упомянутое относится к пожарам класса А. Следует отметить, тушение ЛВЖ и ГЖ с температурами вспышки более 90 °С также отлично реализуется на практике при условии борьбы с кислотами ограниченно водорастворимыми и водорастворимыми, простыми и сложными эфирами, альдегидами и кетонами. Также, распыленная вода со смачивателями подходит, но не рекомендуется для тушения ряда ЛВЖ и ГЖ с температурами вспышки менее 90 °С (гептан, бензин, водорастворимые и водонерастворимые спирты), то есть пожаров класса В. Что касается пожаров класса С, то упомянутое ОТВ совершенное не подходит, а вот тушение пожаров класса Е носит избирательный характер: подходит отлично для борьбы с пожарами в кабельных сооружениях, хорошо подходит для тушения телефонных узлов и трансформаторных подстанций и подходит, но не рекомендуется для тушения горящей электроники.

 

Рис. 3. Сравнение размера капель обычной и распыленной воды

 

В чем же заключается преимущество использования воды со смачивателем? Поверхностное натяжение воды при обычных условиях стремится придать ее капле форму шара. Свою лепту в искажение шарообразной формы капли воды, находящейся на твердой поверхности, вносит сила гравитации (Рис. 4).

 

Рис. 4. Форма капли воды на поверхности твердого вещества

 

Применение смачивателя позволяет снизить поверхностное натяжение воды, улучшая ее смачивающую способность. Молекулы смачивателя адсорбируются на поверхности воды и концентрируются с образованием мономолекулярного слоя. Трудносмачиваемые вещества притягиваются гидрофобной частью молекулы. Гидрофильная часть направлена в воду, поэтому смачиватель становится “посредником” контакта между молекулами воды и молекулами трудносмачиваемого вещества (Рис. 5).

Рис. 5. Форма капли воды со смачивателем на поверхности твердого вещества и эффективность смачивания

 

 

Вышеуказанные положительные свойства смачивателя находят свое применение в автоматических установках водяного пожаротушения – спринклерных (АУП-С), дренчерных (АУП-Д) и спринклерно-дренчерных (АУП-СД). В качестве ОТВ в данных установках с применением стандартных водяных оросителей (Рис. 6) может выступать вода или вода со смачивателем.

 

Рис. 6. Спринклерные и дренчерные традиционные оросители

 

На практике нашло применение растворов ПАВ (смачивателей), поверхностное натяжение которых в два раза меньше, чем у воды. Данное обстоятельство способствует тому, что значительно увеличивается площадь ликвидации пожара, при этом ощутимо сокращается расход ОТВ. Оптимальное время смачивания составляет от 7 до 9 секунд. Соответствующие этому времени концентрации смачивателей в воде считают оптимальным и рекомендуются для целей пожаротушения.

Применение тонкораспыленной воды (ТРВ) для целей пожаротушения в совокупности с применением смачивателей еще больше увеличивает эффективность процесса. Для этих целей применяются специальные оконечные устройства – распылители (Рис. 7). Данные оросители весьма эффективно снижают температуру в зоне пожара, осаждают продукты горения, сводят к минимуму негативные последствия от возможных проливов ОТВ.

 

Рис. 7. Спринклерные и дренчерные оросители для ТРВ тушения

 

Согласно положениям СП 485.1311500.2020 “СИСТЕМЫ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ. УСТАНОВКИ ПОЖАРОТУШЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИЕ. НОРМЫ И ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ” для установок пожаротушения, в которых используется вода с добавкой смачивателя на основе пенообразователя общего назначения, интенсивность орошения и расход принимаются в 1,5 раза меньше, чем для водяных. Данное обстоятельство может оказаться критически важным при проектировании и последующей эксплуатации систем противопожарной защиты для объектов с доступом к водоисточникам с ограниченным запасом воды. Помимо всего прочего снижается вероятность нежелательных проливов ОТВ, экономится ресурс дорогостоящего оборудования, увеличивается его жизненный цикл работы. Как следствие, снижается стоимость насосной группы, уменьшается площадь насосной станции, уменьшается объем резервуаров. В случае использования смачивателя отпадает потребность в формировании и поддержании в режиме готовности 100%-го запаса пенообразователя, поскольку данный тип установок относится к водяным, а не пенным. Немаловажно отметить, что упомянутые факторы объективно снижают конечную себестоимость установки АУВПТ для целевого потребителя.

Следует конкретизировать, что нормативные документы не предусматривают применение смачивателей для защиты помещений групп 4.2 и 7. К помещениям группы 4.2 относятся машинные залы компрессорных станций, станций регенерации, гидрирования, экстракции и помещения других производств, перерабатывающих горючие газы, бензин, спирты, эфиры и другие ЛВЖ и ГЖ, помещения категории В1 (горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть). К помещениям группы 7 относятся склады лаков, красок, ЛВЖ, ГЖ. В данном случае эффективным будет пенное тушение.

Системы хранения и дозирования смачивателей могут использовать самые разнообразные инженерные решения в своей конструкции. Наиболее распространенным решением для дозирования смачивателя является бак-дозатор (Рис. 9)

 

Рис. 8. Бак-дозатор (слева) и принцип его действия (справа)

 

Применение бака-дозатора не требует для его работы дополнительных внешних источников энергии. За счет давления протекающей через него воды часть хранящегося в нем смачивателя с помощью конструктивно встроенного в бак дозатора в необходимой концентрации поступает в водяную линию, где смешивается с водой и подается к оконечным устройствам. Смачиватели могут храниться в баках-дозаторах значительное количество времени без потери своей огнетушащей эффективности. Следует отметить, что конструктивные особенности баков-дозаторов (различная вместимость, горизонтальное или вертикальное исполнение, одинарные или сдвоенные) позволяют реализовать на практике огромное количество вариантов, исходя из возможностей и пожеланий потребителя. Таким образом, использование баков-дозаторов в АУВПТ существенно расширяет диапазон их применения для целей пожаротушения и предоставляет существенные технические и финансовые преимущества заказчику оборудования.

Описанные технические средства являются составной частью системы водяного пожаротушения и не являются единственной базой для анализа ее разработки, монтажа, наладки, эксплуатации и поддержания текущей работоспособности. В каждом конкретном случае важен комплексный подход к решению всех вопросов еще на стадии проектирования, исходя из специфики защищаемого объекта и выработка оптимального алгоритма решения проблемы. Опорной точкой служит приемлемость и доступность ОТВ для достижения планируемых целей пожаротушения. В случае допустимости применения воды и составов на ее основе следует определиться с совместимыми с данным ОТВ техническими устройствами (резервуары хранения ОТВ, насосное оборудование, трубопроводные коммуникации, оконечные исполнительные устройства, приборы контроля (управления) и многое другое).  Немаловажным аспектом являются также климатические особенности размещения данного объекта, которые обязательно необходимо принять во внимание.

Представляется целесообразным доверить эту сложную многоступенчатую работу опытным профессионалам, которые могут предложить оптимальное решение. Особенно ценным является получение “из одних рук” оборудования и ОТВ, которые могут быть смонтированы и опробованы на месте потенциальной эксплуатации системы пожаротушения. В этом случае можно быть уверенным, что в случае возникновения нештатной ситуации система пожаротушения эффективно справится с поставленной перед ней задачей. Специалисты ООО «ИПК ПРОМО-КОНСАЛТИНГ» готовы оказать все необходимые консультации всем заинтересованным лицам и осуществить профессиональное практическое содействие по возникающим вопросам, связанным со всеми стадиями проектирования и эксплуатации систем пожаротушения.