Современные огнетушащие вещества и их применение в пожаротушении

"Вязкая" вода. Такая вода, обработанная в целях снижения способности растекания, образует пленку, которая прилипает к горящему материалу и удерживается дольше, чем обычная. Но вязкая вода не проникает вглубь так же легко, как "мокрая" или обычная, необработанная вода. Она образует скользкую поверхность и затрудняет хождение по мокрым поверхностям.

"Скользкая" вода - вода, к которой добавлено небольшое количество окиси полиэтилена для уменьшения ее вязкости и потери на трение в рукавах, в результате чего увеличивается дальность полета струи.

Пена

Пена - это скопление пузырьков, которое способствует ликвидации пожара, главным образом, за счет эффекта  поверхностного тушения. Пузырьки возникают  при смешивании воды с пенообразователем. Пена легче самого легкого воспламеняющегося  нефтепродукта, поэтому при подаче на горящий нефтепродукт она остается на его поверхности.

Огнетушащий эффект пены. Пена используется для создания слоя на поверхности воспламеняющихся жидкостей, включая нефтепродукты. Слой пены не дает возможности воспламеняющимся парам выходить за пределы поверхности, а кислороду проникать к горючему веществу. Вода, которая содержится в пенном растворе, имеет также и охлаждающий эффект, что позволяет успешно применять пену для тушения пожаров класса A.

Идеальная пена должна течь достаточно свободно и быстро покрывать поверхность, прочно соединяясь с ней для создания и поддержания паронепроницаемого слоя, и сохранять количество воды, необходимое для обеспечения  прочного слоя в течение продолжительного времени. При быстрой потере воды пена высыхает и разрушается под  воздействием высокой температуры, образующейся при пожаре. Пена должна быть достаточно легкой, чтобы плавать на поверхности воспламеняющихся жидкостей, и вместе с тем достаточно тяжелой, чтобы ее не сносило ветром.

Качество пены обычно определяется: 
- временем разрушения 25% ее объема, 
- относительным расширением  
- способностью выдерживать тепло (сопротивлением обратному удару пламени).

На эти качества влияют химический состав пенообразователя, температура  и давление воды, эффективность пенообразующего  устройства.

Пена, быстро теряющая воду, практически  представляет собой жидкость. Она  свободно обтекает препятствия и  быстро распространяется.

Существует два основных типа пены: химическая и воздушно-механическая.

Химическая пена. Такая пена образуется смешиванием щелочи (обычно бикарбоната натрия) с кислотой (как правило, сульфата алюминия) в воде. Эти вещества содержатся в одном герметичном контейнере. Чтобы сделать пену более прочной и продлить срок ее службы, к ней добавляется стабилизатор.

При взаимодействии указанных химических веществ образуются пузырьки, наполненные  углекислым газом, который в данном случае практически не обладает никакой  огнетушащей способностью; его назначение - заставить пузырьки всплывать. На один объем воды образуется 7-16 объемов  пены.

Порошок может храниться в емкостях и вводиться в воду в процессе борьбы с пожаром через специальную  воронку или каждое из двух химических веществ может быть предварительно перемешано с водой, в результате чего образуется раствор сульфата алюминия и раствор бикарбоната натрия. В последнем случае растворы хранятся в разных емкостях, пока не возникнет  необходимость в пене. Тогда растворы перемешивают и получают пену.

В настоящее время широко используют системы с химической пеной, но постепенно они заменяются на более новые  системы с воздушно-механической пеной.

Воздушно-механическая пена. Эта пена образуется из пенного раствора, получаемого при смешивании пенообразователя с водой. Пузырьки возникают при турбулентном перемешивании воздуха с пенным раствором. Как следует из самого названия пены, ее пузырьки заполнены воздухом. Качество пены зависит от степени перемешивания, а также от исполнения и эффективности используемого оборудования, а ее количество - от конструкции этого оборудования.

Существует несколько типов  воздушно-механической пены, одинаковых по природе, но имеющих разную огнетушащую  эффективность. Ее пенообразователи производят на основе протеина и поверхностно-активных веществ. Поверхностно-активные вещества - это большая группа веществ, включающая моющие средства, смачиватели и жидкое мыло.

Пена  на протеиновой основе

Пена на протеиновой основе была разработана еще во время второй мировой войны. Она получается из животных и растительных отходов, богатых  белками. Эти отходы подвергаются гидролизу - химической реакции с водой, в  результате которой образуется слабая кислота. Для увеличения сопротивления  разрушению, т.е. для предупреждения обратного удара пламени, добавляют  минеральные соли. Пена образуется при добавлении пенообразователя к  воде любого типа, кроме воды, загрязненной нефтепродуктами. При добавлении специальных  присадок пена может образовываться при температурах ниже температуры  замерзания (до -23°С). Пена на протеиновой  основе несовместима с огнетушащими порошками.

Пена  на фторпротеиновой основе

Такая пена аналогична пене на протеиновой  основе, но отличается тем, что в  нее добавлено фторированное  вещество. Эта пена может вводиться  в цистерну под поверхность жидкости и успешно применяться с огнетушащими порошками. Фторпротеин выпускается в 3 и 6%-й концентрации. Со специальными присадками пена может использоваться при температурах ниже температуры замерзания.

Пена  для тушения спиртов

Пена на протеиновой основе, стойкая  к спиртам, аналогична пене на протеиновой  основе, однако она смешивается с  нерастворимым мылом с целью  использования для тушения растворимых  в воде органических воспламеняющихся жидкостей (спиртов, кетонов, эфиров и  альдегидов), которые разрушают обычную  пену. На танкерах, перевозящих эти  жидкости, следует предусматривать  использование такой пены. Интенсивность  ее подачи зависит от конструктивных особенностей судна, перевозимых грузов и установленной системы пенотушения.

Синтетическая пена

Синтетическая пена на основе моющих средств получается из солей алкилсульфокислоты. Эта пена менее устойчива к обратному удару пламени, чем любая пена на протеиновой основе. Она образуется быстрее протеиновой и требует меньше воды, что очень важно в условиях, когда запас воды ограничен.

Пена "легкая вода"

Данная пена препятствует испарению  воспламеняющейся жидкости, образуя  пленку воды. Подобно пене других типов, она обладает охлаждающим эффектом и эффектом поверхностного тушения. Это двойное действие обеспечивает высокоэффективное быстродействующее  покрытие слоем пены растекающейся  горючей жидкости.

Такая пена изготавливается из поверхностно-активных веществ с помощью сложного химического  процесса, в результате которого получается огнетушащее вещество, обладающее высокой  эффективностью. Молекула поверхностно-активного  вещества на одном конце полярна (растворима в воде), а на другом нет (растворима в масле и нерастворима в воде). Именно вследствие этого моющие средства обладают способностью смывать жиры и масла, нерастворимые в воде. В процессе применения поверхностно-активные вещества смешиваются с водой до того, как они достигнут ствола. При смешивании с водой полярный конец молекулы растворяется, а неполярный остается незадействованным. Когда поверхностно-активное вещество достигает поверхности воспламеняющейся жидкости, неполярный конец молекулы растворяется в горючем веществе. Полярный конец увлекает за собой воду. Таким образом, на поверхности нерастворимой в воде жидкости, такой как бензин, керосин или реактивное топливо, плавает тонкая водяная пленка. Она удерживается на поверхности горящего топлива, несмотря на то, что тяжелее его, так как поверхностное натяжение превышает силу тяжести. Пленка очень тонкая - ее толщина менее 0,003 см. Остальная вода уходит под поверхность топлива на дно емкости.

Поскольку механизм действия "легкой воды" основан на поверхностном  натяжении, она покрывает тонким слоем значительно большую поверхность, чем обыкновенная вода. Тонкая пленка воды, распространяясь по воспламеняющейся жидкости, удерживает ее пары под своей поверхностью. Если они не доходят до пламени, горение прекращается. При перемешивании пленка может разрушиться

В некоторых отношениях пена "легкая вода" аналогична "мокрой воде". Она имеет низкую вязкость и быстро распространяется по горящему материалу. Вода, выделяющаяся из пены этого типа, имеет низкое поверхностное натяжение, поэтому "легкую воду" можно применять  для одновременного тушения пожаров  классов A и B. Отделяющаяся вода проникает  внутрь горящего материала и охлаждает  его, а пленка создает эффект объемного  тушения.

. Пенообразователи "легкой воды" не должны смешиваться с пенообразователями  пены других типов, хотя в  виде пены они могут успешно  использоваться для тушения одного  и того же пожара.

Низкотемпературная пена. Большинство пенообразователей может быть снабжено добавками, обеспечивающими их защиту до температуры - 6, 7°С во время хранения и использования, но температура воды, которая смешивается с пенообразователем, должна быть выше 0°С.

Кратность пены

Все пены характеризуются кратностью, под которой понимается отношение  объема пены к объему воды и пенообразователя. Согласно Правилам Регистра, пены имеют  низкую, среднюю и высокую кратность  с отношением 10:1, 50:1-150:1, 1000:1 соответственно.

Высокократная пена

Это пена с кратностью больше 1000:1. В отличие от обычной пены, которая  обеспечивает покрытие горящей поверхности  слоем толщиной несколько сантиметров, высокократная пена является объемной.

Высокократная пена предназначена для тушения пожаров в ограниченных помещениях. Будучи тяжелее воздуха, но легче воды или нефтепродуктов, она будет стекать через отверстия и заполнять пространство помещения и щели, вытесняя из них воздух. Таким образом, к пожару прекращается доступ кислорода. Поскольку пена содержит воду, она поглощает теплоту и охлаждает горящий материал. Если высоко кратная пена поглотила достаточное количество теплоты для того, чтобы содержащаяся в этой пене вода при 100°С превратилась в пар, то значит она поглотила максимально возможное количество теплоты. Выделяющийся пар продолжает вытеснять кислород и, таким образом, способствует ликвидации пожара.

Применение  высокократной пены

Высоко кратная пена может успешно использоваться для тушения пожаров классов A и B. При тушении пожаров класса A эффективность высоко кратной пены обеспечивается ее охлаждающей способностью, а при тушении пожаров класса B - возможностью создания эффекта объемного тушения. Пожар класса A может считаться взятым под контроль, когда пена покрывает горящий материал. Для полной ликвидации пожара подача пены должна продолжаться для пополнения воды, израсходованной на парообразование при поглощении выделяющейся теплоты. Здесь большое значение имеет содержащаяся в пене вода.

Охлаждение происходит также и  при тушении пожаров класса B, связанных с горением нефтепродуктов и жидкостей с высокой температурой вспышки, таких как смазочные  и пищевые масла.

Тушение пожаров класса B, связанных  с горением жидкостей с низкой температурой вспышки, таких как  бензин и лигроин, осуществляется высоко кратной пеной так же, как с помощью обычной пены. К пожару преграждается доступ кислорода (эффект объемного тушения) и тем самым предупреждается возможность соединения воспламеняющихся паров с кислородом, содержащимся в воздухе.

Получение высоко кратной пены

Для получения высоко кратной пены используется эжекторный ствол, в котором пенообразователь и вода распыляются на сетчатый экран. Воздух с большой скоростью засасывается в ствол и проходит через экран. На этом экране воздух перемешивается с раствором. На экране образуются пузырьки, и из ствола выходит высокократная пена. Если для получения пены берется нагревшийся или загрязнившийся при пожаре воздух, то она получается плохого качества. Кроме того, при этом возможно засорение сажей отверстий в экране, что отрицательно скажется на количестве и качестве получаемой пены. Воздух должен быть по возможности чистым и свежим. Высокократную пену получают также в генераторах с принудительной подачей воздуха на пенообразующую сетку, смачиваемую раствором пенообразователя. Источником воздуха служат, как правило, вентиляторы. Такие пеногенераторы называют генераторами вентиляторного типа. Отечественная промышленность выпускает пеногенераторы высоко-кратной пены вентиляторного типа ГВПВ-100, ГВПВ-160, ГВПВ-250, ГВПВ-400. Цифра означает производительность генератора в м³/мин.

Ограничения в применении пены

При правильном использовании пена - эффективное огнетушащее вещество. Тем не менее, существуют определенные ограничения в ее применении.

1. Поскольку пена представляет собой водный раствор, она проводит электричество, поэтому ее нельзя подавать на электрооборудование, находящееся под напряжением.
2. Пену, так же как и воду, нельзя применять для тушения горючих металлов.
3. Многие типы пены нельзя употреблять с огнетушащими порошками. Исключение из этого правила составляет "легкая вода", которая может использоваться с огнетушащим порошком.
4. Пена не годится для тушения пожаров, связанных с горением газов и криогенных жидкостей. Но высокократная пена применяется при тушении растекающихся криогенных жидкостей для быстрого подогрева паров и уменьшения опасностей, сопутствующих такому растеканию.
5. Если пена подается на горящие жидкости, температура которых превышает 100°С (например, асфальта), то вода, содержащаяся в пене, может вызвать их вспучивание, разбрызгивание и вскипание.
6. Запаса пенообразователя должно хватать для покрытия пеной всей поверхности горящего материала. Кроме того, его должно быть достаточно для замены той пены, которая выгорает, и заполнения разрывов, образующихся на ее поверхности.