Пенное пожаротушение

Пенное пожаротушение на складе со стеллажами
рис. Пенное пожаротушение на складе со стеллажами

Пенное пожаротушение – способ пожаротушения, при котором для тушения возгораний используется пена.  Является одним из наиболее востребованных методов борьбы с огнем и используется для быстрой локализации и устранения воспламенения в помещениях. Вся площадь объекта покрывается объемным слоем пены, которая перекрывает огню доступ к кислороду, не позволяя ему распространяться. Эффективность пожаротушения при этом зависят от особенностей агрегата пожаротушения, его технических параметров и типа используемой пены.

Преимущества и недостатки пенного пожаротушения

Основные преимущества пенного пожаротушения:

  • Высокая смачивающая способность состава, что позволяет более эффективно бороться с возгоранием пористых веществ по сравнению с водой;
  • Низкая электропроводность пены, что позволяет устранить очаг возгорания в помещениях с работающим оборудованием;
  • Меньший расход расхода воды в больших помещениях без применения дополнительных оросителей;
  • Эффективное использование при возгорании нефтепродуктов с возможностью подслойного тушения;
  • Благодаря свойству пены растекаться по всей поверхности горящего материала, не требуется перекрывать все зеркало горения;
  • Быстрое восстановление работоспособности объекта тушения, благодаря простоте удаления огнетушащего вещества.

К недостаткам автоматического пенного пожаротушения можно отнести необходимость обесточивания места тушения, непригодность для тушения пожаров газов, металлов, материалов, реагирующих с водой, веществ, тлеющих и горящих без доступа воздуха.

Сфера применения

Системы пенного пожаротушения имеет широкий диапазон применения - используется для ликвидации локальных и крупных пожаров, возгораний на большой площади, горения горюче-смазочных материалов, легковоспламеняющихся материалов, нефтепродуктов, а также водорастворимых горючих жидкостей. Пена существенно сокращает расход огнетушащего вещества, способствует эффективной ликвидации горения и позволяет относительно легко устранить последствия ее применения.

Автоматические установки пенного пожаротушения широко применяются на самых различных объектах:

  • Резервуары с ЛВЖ и ГЖ
  • Морские причальные комплексы (сливо-наливные причалы)
  • Железнодорожные сливо-наливные эстакады.
  • Здания и помещения с обращением ЛВЖ и ГЖ.
  • Автоналивные станции.
  • Вертолетные площадки (вертодромы).
  • Складские здания и помещения.
  • Наружные (технологические) установки.
  • Ангары хранения авиационной техники
  • Системы пенного пожаротушения нельзя применять в помещениях с электротехническим оборудованием из-за высокого риска короткого замыкания, а также для тушения некоторых химических веществ.

Классификация установок пенного пожаротушения

По конструктивному исполнению системы пенного пожаротушения подразделяют на:

1. Спринклерная установка пожаротушения.
Автоматическая установка пожаротушения, оборудованная нормально закрытыми спринклерными оросителями, вскрывающимися при достижении определенной температуры. Установка срабатывает при определенной температуре, в большинстве случаев не требуется внешний сигнал управления, происходит избирательное вскрытие оросителей - непосредственно над местом возгорания.

2. Дренчерная установка пожаротушения.

Установка пожаротушения, оборудованная нормально открытыми дренчерными оросителями. Оросители имеют открытое исполнение, поэтому изначально установка водонезаполнена, при запуске покрывает всю защищаемую площадь, независимо от размера очага пожара. К преимуществам можно отнести отсутствие необходимости замены оросителей после каждой активации установки и возможность работы при низких температурах. Дренчерные установки по виду привода подразделяют на:

  • электрические;
  • гидравлические;
  • пневматические;
  • механические;
  • комбинированные.
Работа системы пенного пожаротушения
рис. Работа системы пенного пожаротушения

Помимо этих двух типов установок существуют спринклерно-дренчерные, роботизированные и АУП с принудительным пуском.

Кроме того, в зависимости от типа ликвидации пожара, автоматические установки пенного пожаротушения подразделяются на:

  • поверхностные – предполагается тушение огня во всем помещении;
  • локально-поверхностные – применяются для локализации очага возгорания на конкретном участке или в отдельном помещении;
  • общеобъемные – все пространство, где установлены такие системы, заполняются пеной;
  • комбинированные – можно заполнить пеной как помещения в полном объеме, так и отдельные его части.

Пена для пожаротушения

Пена – это скопление пузырьков, которое способствует ликвидации пожара, главным образом, за счет эффекта поверхностного тушения. Пузырьки появляются в процессе аэрирования - насыщения воздухом пенного раствора для создания пузырьков и получения пены, готовой к применению. Пена легче самого легкого воспламеняющегося нефтепродукта, поэтому при подаче на горящий нефтепродукт она остается на его поверхности.

Пена широко применяется для тушения пожаров твердых (пожары класса А) и жидких веществ (пожары класса В), не вступающих во взаимодействие с водой, и в первую очередь – для тушения пожаров нефтепродуктов и водорастворимых жидкостей.

Пенное пожаротушение в производственном помещении
рис. Пенное пожаротушение в производственном помещении

Типы пены

Существует 2 основных типа пены: химическая и воздушно механическая:

Химическая пена

Образуется смешиванием щелочи (обычно бикарбоната натрия) с кислотой (как правило, сульфата алюминия) в воде. В настоящее время химическая пена практически не применяется (даже в огнетушителях) из-за малой эффективности и трудностей, возникающих при эксплуатации.

Воздушно-механическая пена

Образуется из рабочего раствора пенообразователя, получаемого при смешивании в необходимых пропорциях пенообразователя с водой. Пузырьки возникают при аэрации рабочего раствора воздухом. Как следует из самого названия пены, ее пузырьки заполнены воздухом. Качество пены зависит от точности перемешивания, а также от исполнения и эффективности используемого оборудования, а ее количество – от типа пенообразователя и конструкции пеногенерирующего оборудования.

Что такое пенообразователь

Пенообразователи (пенные концентраты) предназначены для получения с помощью пожарной техники воздушно-механической пены, используемых для тушения пожаров классов А и В. Представляют собой концентрированный водный раствор стабилизатора пены - поверхностно-активнонр вещества, которое изменяет поверхностные свойства воды. При смешивании пенного концентрата с водой образуется рабочий раствор пенообразователя.

Пенообразователи могут быть общего и целевого назначения. Пенообразователи общего назначения - пенообразователи, используемые для получения пены различной кратности и растворов смачивателей при тушении горючих жидкостей, твердых горючих материалов, волокнистых и тлеющих веществ, для защиты строительных конструкций, технологических аппаратов и хранящихся материалов от воздействия тепловых потоков. По химическому составу пенообразователи общего назначения классифицируются как синтетические углеводородные типа S.

Таблица1. Пеноконцентраты целевого назначения

Тип пенообразователя

Описание пенообразователя

Область применения пенообразователя

Углеводородные не содержащие фторированные поверхностно-активные вещества для тушения пожаров

Предназначены для получения пены низкой, средней и высокой кратности, имеют повышенную огнетушащую способность и применяются при тушении нефтепродуктов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей и пожароопасных объектов

Спиртоустойчивые пенообразователи целевого назначения без содержания фторированного поверхностно-активного вещества для тушения водорастворимых и водонерастворимых горючих жидкостей. Углеводородные пенообразователи, которые образуют пленку только на полярных жидкостях и таким образом разделяет пену и полярную жидкость.

Эффективны при объемном тушении; могут применяться при тушении водорастворимых органических жидкостей, предварительно разбавленных водой или рабочим раствором пенообразователя 

Фторсодержащие пленкообразующие пенообразователи целевого назначения для тушения горючих жидкостей AFFF (Водный пленкообразующий пенообразователь): Пеноконцентрат, который содержит комбинацию фтористых ПАВ и углеводородных ПАВ, которые влияют на физические свойства воды таким образом, чтобы (за счет снижения силы поверхностного натяжения) позволить ей быстро распространяться и оставаться на поверхности углеводородной жидкости, образуя водную пленку.

Предназначены для получения пены низкой, средней и высокой кратности на стандартном оборудовании с использованием морской и пресной воды; применяются для тушения пожаров классов А и В; можно использовать с морской водой при тушении пожаров на морских и речных судах, нефтегазодобывающих установках, расположенных в акватории моря, а также на прибрежных объектах, в зоне размещения которых существует дефицит пресной воды, в районах с повышенным содержанием в воде солей кальция и магния

Фторсодержащие пленкообразующие спиртоустойчивые пенообразователи целевого назначения для тушения водорастворимых и водонерастворимых горючих жидкостей Пеноконцентрат AFFF, который образует пленку только на полярных жидкостях и таким образом разделяет пену и полярную жидкость.

Предназначены для тушения пожаров классов А и В с применением пены низкой, средней и высокой кратности, включая тушение углеводородных топлив и водорастворимых (полярных) жидкостей (пожары класса В); способны образовывать на поверхности водорастворимых (полярных) горючих жидкостей полимерную пленку.

Химическая пленка или слой, который возникает при контакте с полярной жидкостью, как, например, этанол. Этот слой является барьером для защиты водной пленки и пены от гидрофильного растворителя. Этот тип пленки не образуется, когда пенный раствор контактирует с углеводородами (неполярными жидкостями), такими как бензин, за исключением случаев, когда углеводородная жидкость содержит большое количество добавок, обладающих полярными свойствами. Пленка ускоряет тушение полярных жидкостей и препятствует повторному возгоранию.

Протеиновые фторсодержащие пленкообразующие пенообразователи целевого назначения для тушения горючих жидкостей

Пеноконцентрат, основанный на продуктах гидролиза белков с добавлением фторуглеродных ПАВ. Используются для получения пены при тушении нефтепродуктов и других горючих жидкостей. Отличаются повышенной жаростойкостью полученной пены.

Протеиновые фторсодержащие пленкообразующие спиртоустойчивые пенообразователи целевого назначения для тушения водорастворимых и водонерастворимых горючих жидкостей Пеноконцентрат FFFP, который образует пленку только на полярных жидкостях и таким образом разделяет пену и полярную жидкость.

Пеноконцентрат, основанный на продуктах гидролиза белков с добавлением фторуглеродных ПАВ. Отличаются повышенной огнетушащей эффективностью, используются для тушения полярных горючих жидкостей, способны образовывать на поверхности водорастворимых (полярных) горючих жидкостей полимерную пленку.

Химическая пленка или слой, который возникает при контакте с полярной жидкостью, как, например, этанол. Этот слой является барьером для защиты водной пленки и пены от гидрофильного растворителя. Этот тип пленки не образуется, когда пенный раствор контактирует с углеводородами (неполярными жидкостями), такими как бензин, за исключением случаев, когда углеводородная жидкость содержит большое количество добавок, обладающих полярными свойствами. Пленка ускоряет тушение полярных жидкостей и препятствует повторному возгоранию. Отличаются повышенной жаростойкостью полученной пены.

Каждая концентрация пенообразователя имеет свои плюсы и минусы. Исторически сложилось так, что оборудование пожаротушения в основном ориентировалось на концентрацию пенообразователя, равную 6%, поскольку она некритична к наличию оборудования для высокоточного дозирования и традиционно применяется в пожарных автомобилях.

 

Что такое концентрация и кратность пенообразователя

Концентрация пенообразователя – это количество пеноконцентрата в определенном объеме пенного раствора. Например, 1% пеноконцентрат смешивается до получения 1% раствора (99 % воды и 1% концентрата), 3% пеноконцентрат смешивается до получения 3% раствора (97 % воды и 3% концентрата), 6% пеноконцентрат смешивается до получения 6% раствора (94 процента воды и 6 % концентрата). При этом рабочий раствор, полученный из модификаций одного типа пенообразователя с различным объёмным содержанием концентрата пенообразователя (1, 3, 6%) обладает одинаковыми огнетушащими свойствами.

Кратность (коэффициент расширения) – это отношение объема полученной пены к объему первоначального раствора пенообразователя. Например, соотношение расширения 8:1 означает, что 800 литров готовой пены было получено из 100 литров раствора.

Пенообразователи в зависимости от способности образовывать огнетушащую пену на стандартном пожарном оборудовании подразделяются на:

  • пенообразователи для тушения пожаров пеной низкой кратности (кратность пены от 4 до 20);
  • пенообразователи для тушения пожаров пеной средней кратности (кратность пены от 21 до 200);
  • пенообразователи для тушения пожаров пеной высокой кратности (кратность пены более 200).

Показатели качества пены

При выборе пенообразователя нужно обратить внимание на следующие физические характеристики:

Кинематическая и динамическая вязкость

У разных типов пенообразователей различная динамическая и кинематическая вязкость. Это необходимо учитывать при выборе дозирующей системы. Например, если в проекте применен вязкий пенообразователь AFFF/AR, то дозирующая система должна обеспечивать точное дозирование вязких пенообразователей.

Показатель рН

Водородный показатель рН пенообразователь - показатель щелочности-кислотности по шкале от 1 до 14. Нейтральная деионизированная вода имеет pH 7. Кислотные растворы имеют показатель pH меньше 7, щелочные больше 7. Важный параметр, напрямую влияющий на состояние емкостей, трубопроводов, пеногенерирующих оконечных устройств. Значения за пределами нормы вызывают интенсивную коррозию этого оборудования. Согласно требованиям ГОСТ 50588-2012 «ПЕНООБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ Общие технические требования и методы испытаний» показатель должен быть в пределах значений 6,5-8,5.

Температура застывания

Определяется по ГОСТ 18995.5 ПРОДУКТЫ ХИМИЧЕСКИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ Методы определения температуры кристаллизации. Температура, при которой пеноконцентрат затвердевает. Является важным параметром при выборе концентрата пенообразователя для использования на объектах Крайнего Севера и в целом параметром стабильности пенообразователя при хранении (Способность пеноконцентрата к длительному хранению при различных окружающих условиях). Важный параметр при хранении 100% запаса пенообразователя на неотапливаемом складе. При этом необходимо учитывать, что температура на складе должна быть не ниже температуры текучести пенообразователя. В противном случае оперативное использование запаса пенообразователя будет невозможно. Стандартная температура застывания синтетических углеводородных пенообразователей – минус 3°, фторсинтетических пенообразователей – минус 15°. Устойчивость пенообразователей к низким температурам достигается за счет добавления в состав пенообразователя дополнительного ингридиента – этиленгликоля. У производителей пенообразователей доступны более дорогостоящие модификации пенообразователей с более низкой температурой застывания вплоть до минус 50°. Как правило это модификации с концентрацией 3 и 6%. При этом все производители рекомендуют хранить пенообразователь при температуре не выше +40° С и не ниже +5° С.

Кратность пены из рабочего раствора с использованием различных типов воды

Данный параметр подтверждает параметры кратности пенообразователя с различными типами воды, в том числе питьевой, жесткой и морской воды. При выборе пенообразователя необходимо, чтобы производитель подтвердил, что изготавливаемый пенообразователь дает необходимую кратность с тем типом воды, который есть на защищаемом объекте.

Еще один важный нюанс, на который необходимо обратить внимание при использовании пенообразователей, дающих низкую, среднюю и высокую кратность – это значение высокой кратности, которое подтверждает производитель. Для некоторых пенообразователей – это не более 200, т.е. минимально допустимое значение по высокой кратности. Устройства генерации высокократной пены могут обеспечивать кратность пены >500 и проектировщик при выборе пенообразователя должен учитывать его совместимость по этому параметру с пеногенерирующим устройством

Устойчивость пены с использованием питьевой, жесткой и морской воды

Устойчивость пены – способность пены сохранять первоначальные свойства в течение определённого времени.

Согласно требованиям ГОСТ 50588-2012 «ПЕНООБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ Общие технические требования и методы испытаний» показатель устойчивости пены низкой, средней и высокой кратности должен быть указан в нормативном или техническом документе на конкретный пенообразователь. В связи с тем, что устойчивость пенного покрывала является одним из главных характеристик, позволяющих оценить качество пенообразователя для целей пожаротушения, необходимо произвести сравнительную оценку данного показателя среди нескольких марок пенообразователей различных производителей.

Время тушения н-гептана при установленной интенсивности подачи рабочего раствора с использованием различных типов воды

ППоказатель жестко нормируется ГОСТ 50588-2012 «ПЕНООБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ Общие технические требования и методы испытаний». При выборе пенообразователя достаточно проверить наличие сертификата соответствия требованиям Технического регламента Евразийского экономического союза "О требованиях к средствам обеспечения пожарной безопасности и пожаротушения" (ТР ЕАЭС 043/2017) и протокол испытаний к сертификату.

Время повторного воспламенения модельного очага после тушения пеной с использованием различных типов воды

Время воспламенения 100%-ной поверхности горючей жидкости, покрытой пеной в модельном очаге после тушения, от внесенного в модельный очаг горящего тигля. Фиксируют время с момента установки тигля в противень до момента, когда вся площадь противня будет охвачена пламенем. Данный критерий позволяет оценить качество пенообразователя, устойчивость пенного одеяла и способность пены не допускать прохождение паров горючего, выделяющихся с разогретых слоёв после ликвидации горения, чем выше значение этого параметра, тем качественнее пенообразователь.

Поверхностное натяжение рабочего раствора.

Натяжение на границах раздела пенного раствора и воздуха. Единица измерения – мН/м [миллиньютон на метр]. Важный параметр для определения пленкообразующих свойств фторированных пенообразователей. Также этот параметр вместе с показателем межфазного натяжения на границе раздела с н-гептаном водного раствора пенообразователя и коэффициентом растекания по поверхности н-гептана водного раствора пенообразователя являются основными показателями качества пенообразователей по ГОСТ Р 53280.2-2010 «Установки пожаротушения автоматические. Огнетушащие вещества Часть 2 ПЕНООБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ПОДСЛОЙНОГО ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ В РЕЗЕРВУАРАХ Общие технические требования и методы испытаний».

Срок хранения

Время, в течение которого пенообразователь сохраняет свои первоначальные свойства, при условии, что он хранится согласно рекомендациям производителя. Поставка и хранение пенообразователя осуществляется в IBC контейнер – это емкость для жидкости из пластика с металлической защитой объемом 1000 литров. Производители как правило в паспорте на пенообразователь указывают гарантированный срок хранения пенообразователя только в таре заводе изготовителя и этот срок не распространяется на объем пенообразователя, который храниться в системе хранения и дозирования пенообразователя. Рекомендуется согласовать характеристики емкости, в которой планируется хранить рабочий объем пенообразователя с производителем ПО.

Проектирование установок пенного пожаротушения

В проектно-конструкторском отделе ООО «ИПК ПРОМО-КОНСАЛТИНГ» работают высококвалифицированные специалисты, имеющие большой опыт проектирования автоматических установок пожаротушения на опасных производственных объектах. ООО «ИПК ПРОМО-КОНСАЛТИНГ» разрабатывает проекты установок пенного пожаротушения для объектов нефтегазовой отрасли, химической промышленности и энергетики. К числу наших партнеров можно отнести ПАО «Транснефть», ПАО «Газпром-нефть», ПАО «НМТП», ПАО «ГАЗПРОМ», ПАО «СИБУР» и другие крупные российские компании.

В ассортименте компании имеются готовые типовые проектные решения по защите сливо-наливных эстакад, резервуаров для хранения ЛВЖ и ГЖ, а также Узлы приготовления раствора пенообразователя (УПРП), успешно воплощенные на многих промышленных объектах страны. В зависимости от целей, поставленных заказчиком, выделенного бюджета и сроков ввода в эксплуатацию системы пенного пожаротушения специалисты ООО «ИПК ПРОМО-КОНСАЛТИНГ» предложат оптимальный вариант решения задачи.

Приглашаем к сотрудничеству

ООО «ИПК ПРОМО-КОНСАЛТИНГ» в своей деятельности руководствуется индивидуальным подходом к запросам и пожеланиям своих многочисленных клиентов, заказчиков и партнеров. Ассортимент продукции позволяет реализовать на практике оптимальные сценарии защиты от огня на самых различных объектах. Если по нормативным требованиям автоматическая установка пенного пожаротушения не может быть применена на объекте защиты, специалисты компании готовы предложить иные решения, такие как, системы газового пожаротушения инертными газами, которые имеют свои неоспоримые преимущества.

Сотрудники компании готовы оказать всем обратившимся заинтересованным лицам профессиональные консультации по вопросам, связанным с выбором, особенностями функционирования, совместимостью и особенностями эксплуатации, как оборудования пенного пожаротушения, так и по иным вопросам, связанным с выбором и приобретением современного оборудования для эффективной борьбы с огнем.

Базовые нормативные требования к пенному пожаротушению опираются на положения ряда основных актуальных документов:

  • ГОСТ 12.3.046-9 ССБТ. Установки пожаротушения автоматические. Общие технические требования

  • ГОСТ 12.2.047-86 ССБТ. Пожарная техника. Термины и определения

  • ГОСТ 12.1.033-81 ССБТ. Пожарная безопасность. Термины и определения

  • ГОСТ 12.4.009-83 ССБТ. Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание

  • ГОСТ 9544-2015 Арматура трубопроводная. Нормы герметичности затворов

  • ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования

  • ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

  • ГОСТ 12.1.012-2004 ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования

  • ГОСТ 12.2.003-91 ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности

  • ГОСТ 356-80 Арматура и детали трубопроводов. Давления условные, пробные и рабочие. Ряды

  • ГОСТ 12.2.007.0-75 ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности

  • ГОСТ 12.1.019-2017 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

  • ГОСТ Р 51052-2002 Установки водяного и пенного пожаротушения автоматические. Узлы управления. Общие технические требования. Методы испытаний

  • ГОСТ Р 50588-2012 Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний

  • ГОСТ Р 50800-95 Установки пенного пожаротушения автоматические. Общие технические требования. Методы испытаний