Виды и составы пенообразователей для пожаротушения

Пена представляет собой структуру, состоящую из пузырьков воздуха или другого газа и пленок водного раствора. Основной характеристикой противопожарной пены является кратность, то есть отношение объема пены к объему водного раствора, из которого она получена. Различают пену низкой (до 20), средней (от 21 до 200) и высокой (свыше 200) кратности. Для генерирования каждого вида пены существуют «свои» типа стволивгенераторив. Пену низкой кратности применяют преимущественно для тушения поверхностным способом. Пена средней кратности пригодна для тушения поверхностным и объемным способом. Пена высокой кратности применяется для тушения только объемным способом. Гашения пламени пеной происходит преимущественно за счет охлаждения горящей поверхности и ее изоляции от кислорода воздуха.

Принцип действия любого пенообразователя для тушения пожаров основан на изоляции горящей поверхности от доступа кислорода за счёт растекания пены.

Пенообразователи изготавливают на основе синтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ) или ЮАР природного происхождения. Они представляют собой концентрированные водные растворы, для генерирования пены разводят водой в заданном соотношении. Как правило, в состав пенообразователей входят те или иные добавки, которые придают им желаемых и / или нормированных параметров. Теперь подробнее.

Что такое пенообразователь для тушения пожара

ПО – составляющая пены. ПО представлены в виде насыщенной смеси поверхностно-активных элементов (ПАВ), способных выдавать рабочий пенообразующий раствор.

Пенообразователь, применяемый при борьбе с пожарами, называют концентратом. Состоит концентрат из воды, ПАВ и добавок, благодаря которым на выходе пена становится морозостойкой, гидростатичной, антикоррозийной, термоустойчивой.

Пеногенератором образуют воздушно-механическую пену, либо раствор смачивателей, в дальнейшем используемый для локализации очагов возгораний.

Способность пожарной пены взаимодействовать с горючими веществами зависит от химстроения и состава ПАВ.

Для каких пожаров применяют пенообразователи

В зависимости от области применения пенный концентрат разделяют на ПО:

1. для целевого предназначения:
   • Целевая направленность образователя пены имеет больше возможностей и используется при тушении возгораний нефтепродуктов и ГСМ. При добавлении в концентрат морской соли получается морозоустойчивая смесь, способная бороться с объемными возгораниями при сильных морозах.
2. общей направленности:
   • Пенообразователи общего назначения обычно применяют для тушения пожаров плавящихся материалов, твердых и жидких материалов, ГСМ.
3. пленкообразующий:
   • Пленкообразующий ПО используют при горении углеводородного топлива или пожарах в резервуарах.

Типы и химический состав пенообразователей

ПО условно можно разбить на группы с учетом их назначения, способа образования и структуры.

В зависимости от имеющейся основы ПАВ образователь пены разделяют на группы:

1. протеиновую (белковый) (П);
2. синтетическую (углеводородного типа) (С);
3. фторпротеиновую (ФП);
4. фторсинтетическую пленкообразующую (ФС).

В зависимости от природы ПАВ:

1. статистически углеводородный;
2. белковый;
3. фторсодержащий.

В зависимости от способа образования образователь пены делят на типы:

1. воздушно-механического;
2. барботажного;
3. струйного;
4. химического (конденсационный).

Противопожарный пенообразователь состоит из специализированных ПАВ и добавок. После применения ПО должен разложиться. По скорости процесса разложения делят на:

• быстро разлагаемые;
• умеренно разлагаемые;
• медленно разлагаемые;
• очень медленно разлагаемые.

Структура пены разделяется на:

1. грубодисперсную;
2. высокодисперсную.

По кратности пену делят на:

1. высокократную;
2. пеноэмульсионную;
3. среднекратную;
4. низкократную.

При пожарах используют все типы кратности пены. Изменить или получить нужную кратность можно за счет пеногенерирующих установок или приборов.

Обозначение типов ПО:

Используются для тушения горючих (оксигенированных) жидкостей (плотность ПО – от 1000 до 1200).

Дополнительные характеристики

Оптимальный вариант – использование фторированного ПАВ для создания низкократной пены. Такая пена будет обладать отменными способностями, которые не дадут ей смешаться с горючими материалами, а помогут растечься по поверхности нефтепродуктов и создать тонкую водяную пленку, благодаря которой будет закрыт доступ кислорода к очагу возгорания и его быстрое тушение.

В связи с тем, что пеной можно потушить пожары определенных классов, то пенообразователи можно разделить на:

• ПО, применяемые при гашении очагов возгорания, отнесенных к категории А;
• ПО, которыми тушатся пожары класса В.

Как указывалось ранее, состав пенного концентрата практически полностью состоит из воды, поэтому существует такое его разделение:

• пенные концентраты, в которых для образования пены используется питьевая вода;
• пенные концентраты, огнетушащая пена в которых получается при помощи жесткой воды;
• пенообразователи, пена в которых образовывается благодаря морской воде.

Пенообразователи после их применения должны разлагаться, поэтому в зависимости от скорости этого процесса, согласно ГОСТам, их разделяют:

• на быстроразлагаемого действия;
• умеренноразлагаемого действия;
• медленноразлагаемого действия;
• очень медленноразлагаемого действия.

Какой запас пенообразователя должен быть в пожарной части

• В пожарной части необходимо иметь запас ПО в количестве не менее 10 м³. Расчет ведется исходя из фактически потраченного времени тушения на один пожар.
• Следует считать по наибольшим значениям. Наличие раствора в гарнизоне должно рассчитываться из трехкратного применения его на одно тушение возгорания.
• Для хранения пенообразователя в пожарной части должно быть два резервуара по 10 м³. Запас должен быть доступным для оперативной доставки к очагу возгорания.
• Если взять автоцистерну на базе ЗИЛ, объемом 150 л., то ее хватит лишь на семь минут, тогда как установленное время подачи – не менее 10 мин.

Следует учитывать и запас воды, так как ее расход зависит от интенсивности подачи раствора при свободном развитии пожара.

Характеристика

Влияние состава пенообразователя на свойства пены

Основные показатели, которые необходимо учитывать пожарным во время пожаротушения являются: назначение пенообразователя (общее, целевое или пленкообразующее) и кратность.

Порядок применения пенообразователей при тушении пожаров

Инструкция о порядке применения разработана ВНИИПО МЧС РФ. В ней представлены технические требования, классификация и назначение ПО:

1. Растворы готовятся заранее, либо получают их при помощи пеносмесителей.
2. Для получения низкократного пенного состава используют стволы или оросители.
3. Среднекратный пенный растворитель используют и при объемных пожарах.
4. Низкократный пенный состав используется при возгорании ГСМ и нефтепродуктов. Им же охлаждают оборудование.
5. Забракованные ПО и образователи пены общей направленности используются как смачиватели при борьбе с возгораниями горюче-смазочных продуктов.
6. Образователи пены целевого предназначения используются при возгораниях углеводородных жидких материалов.
7. Высокократный пенный состав подходит для тушения объемных площадей.
8. Норма положенности пенообразователя зависит от горючих веществ и вида пенного концентрата.
9. ПО с повышенной способностью огнетушения используют при возгорании легковоспламеняющихся и пожароопасных предметов и объектов.

Расчет расхода пенообразователя

Расход ПО зависит от интенсивности выдачи раствора на один м² площади возгорания и времени, затрачиваемого на тушение. Объем пенообразующего раствора – от объема воды и ПО в емкости.

Vр = Vв + Vп

• Vр – объем раствора;
• Vв – количество (объем) воды;
• Vп – объем ПО.

Чтобы рассчитать расход, учитывают процент концентрации образователя пены. Так на один литр пенообразователя воды потребуется:

1. При 4% – 24 литра;
2. При 6% – 15,7.

Данные значения будут представлять коэффициент соответствия норме (Кв(N)).

При расчетах необходимо знать, что при тушении пожара закончится в емкости первым: вода или пенообразователь. Для определения коэффициента (Кв) берется формула для расчета:

Кв = Vв / Vп

Если рассчитанная Кв будет больше Кв(N), то раньше закончится пена и расчет необходимо вести по ней. Если же Кв будет меньше Кв(N), то расчет ведется по воде, так как она первой закончится.

Vр = Vп * Кв + Vп (если Кв > Кв(N)) (I) Vр = Vв / Кв + Vв (если Кв < Кв(N)) (II)

Когда коэффициенты равны Кв = Кв(N), расчет можно проводить по любой формуле.

Если используется пожарный гидрант при тушении пожара, то рассчитывать следует по формуле (I).

Пример 1:

• Концентрация ПО (%) – 6;
• Объем цистерны (л) для воды – 2000;
• Объем емкости для ПО (л) – 120.

Рассчитаем Кв = 2000 / 120 = 16,6. Данное значение больше Кв(N) / 16,6 >15,7, значит ПО при тушении закончится раньше. Следовательно, расчет ведется по формуле (I).

Vр = Vп * Кв + Vп = 120 * 15,7 + 120 = 2004 литра

Пример 2:

• Концентрация ПО (%) – 4;
• Объем цистерны (л) для воды – 7000;
• Объем емкости для ПО (л) – 500.

Рассчитываем Кв = 7000 / 500 = 14. Так как 14 <24, то расчет ведем по формуле (II):

Vр = Vв / Кв + Vв = 7000 / 24 + 7000 = 7292 литра

Составы

В связи с тем, что все пенообразователи обладают различным составом, а, следовательно, и направлениями использования, их разделили на такие виды:

• ПО, которые образовывают пленку, в связи с чем их применяют при тушении горючих жидкостей, нерастворимых в воде, путем подачи низкократной пены либо сверху нефти и нефтепродуктов, либо непосредственно в слой горящего вещества;
• пенные концентраты, которыми гасится возгорание жидкостей, обладающих горючестью и которые в воде не растворяются. Для такого тушения происходит мягкая подача пены низкократной;
• пенные концентраты целевого назначения, которыми ликвидируется возгорание горючих жидкостей посредством подачи среднекратной пены;
• пенные концентраты общего назначения, которыми тушатся горючие материалы, причем для этих целей используется среднекратная пена, а так же твердые горючие материалы с применением низкократной пены или водного раствора смачивателя;
• пенообразователи, которые используются как основа для тушения жидкостей горючего плана при помощи высокократной пены;
• ПО, которые предназначены для пожаротушения горючих жидкостей, которые либо растворяются в воде, либо не растворяются.

Учет и списание пенообразователя в пожарных частях

При приемке образователя пены на склад проводится проверка качества продукции и состояние емкости, в которой доставлен состав.

Противопожарное пенообразующее вещество хранится в закрытых тарах при температуре не ниже -5 и не выше +40°C. Соблюдение температурного режима позволяет сохранить продукт в целостности и при необходимости незамедлительно использовать.

Оптимальные условия для сохранения эксплуатационных качеств: +20°C.

• Разрешено хранить ПО в стальной таре, но при коррозии металла качество образователя пены ухудшается, а сроки хранения сокращаются.
• Просроченные пенообразователи подлежат регенерации. Их используют в дальнейшем как смачиватель или моющее средство для очистки и обезжиривания металлических плоскостей и загрязненных поверхностей, таких как железнодорожные цистерны.
• Биологические пенообразующие вещества разрешено утилизировать и сбрасывать в водные источники, предварительно разбавив их большим количеством воды.
• «Жесткие» ПО и фторсодержащие сжигаются в специальных печах на химзаводах, либо вывозятся на полигоны химотходов.

Проверка качества

Контроль проводится как на самом предприятии, так и конечным потребителем. После проверки документов по качеству и состоянию принятого на склад продукта по специальной технологии берется проба. Испытания проводятся в пожарной лабора-тории аккредитованной организации.

Только после получения результатов соответствия образцов нужным критериям, партию (не более 200 тонн) переводят в пожарное подразделение. Когда в ходе испытания выявлены нарушения, акт и рекламация отправляются на адрес завода-изготовителя, где купили продукцию.

Нормы хранения пенообразователя

Сроки годности и качество образователя пены зависят от производства ПО.

1. Хранят пенообразующее вещество в закрытых тарных емкостях из полимера или нержавейки. Подойдет и стальная тара (углеродистая сталь).
2. Фторированные пенные составы хранят исключительно в закрытой полимерной емкости или в таре из нержавейки. При отсутствии таковой, проводят стабилизацию раствора и раз в год проверяют качество.
   • Сохранить эксплуатационные свойства можно путем добавления в пенный раствор специальных химкомпонентов.
3. Запрещено использовать железобетонные емкости, если они без полимерного покрытия. Не допускается хранение растворов больше месяца в стальной таре, если в составе ПО нет стабилизатора.
4. Водные растворы в стеклянной или пластмассовой емкости хранятся не более трех лет.

Технология приготовления

Работа проводится в два этапа. Сначала готовится основа – канифольное мыло. Для пеноконцентрата на приготовление 1 м³ ячеистого бетона потребуются: едкий натр (каустическая сода) – 0,016 кг, и живичная канифоль – 0,06 кг. Потом в состав для повышения вязкости и стойкости вводят столярный костный клей – 0,063 кг.

Сода разводится водой до плотности раствора 1,2 кг/дм³. Эту смесь кипятят и добавляют туда постепенно измельченную (не более 5 мм) канифоль. На 1 л раствора соды потребуется 1,5 кг канифоли. На кипящей водяной бане смесь выдерживают от 1,5 до 2 часов, постоянно помешивая до полного растворения компонентов.

Столярный клей (плиточный) готовится заранее. Его предварительно измельчают и заливают на сутки водой (1:10). Подогревая состав до 60 °C, помешиванием добиваются полного растворения частиц. После готовности компонентов охлажденный мыльный раствор вливают в клей небольшими порциями и перемешивают. Соотношение растворов клея и «мыла» – 6:1.

Области использования и преимущества

Пена считается одним из самых действенных способов тушения огня. Но есть некоторые ограничения и об этом необходимо знать:

• Так как пена – это водный раствор, то ее нельзя использовать для тушения возгорания на электрооборудовании, подключенном в электрическую сеть.
• Ею не тушат горючие материалы.
• Есть категория пены, которая не может применяться совместно с огнетушащими порошками.
• Когда горят газы и криогенные жидкости, пена неэффективна.

Преимущества пенных концентратов заключается в следующем:

• это самое эффективное средство пожаротушения при возникновении пожаров класса А и В;
• благодаря этому средству происходит не только тушение пожара, но и охлаждение очага возгорания;
• при помощи пены создается паровое препятствие, чтобы воспламенившиеся пары не вырвались за пределы охраняемого объекта. Например, поверхность цистерн покрывается такой пеной на случай, если произойдет возгорание рядом находящейся цистерны, огонь не перекинулся на соседнюю емкость;
• благодаря пене быстро и качественно тушатся разлившиеся нефтепродукты. Оптимальный вариант – устранить течь нефтепродуктов посредством закрывающегося клапана. Если это невозможно, поток преграждается пеной, которая подается на место возгорания и создает защитную пленку на поверхности легковоспламеняющейся жидкости;
• пенные устройства применяются для локализации огня в емкостях большого размера, в которых находятся воспламеняющиеся жидкости;
• чтобы получилась пена, качество воды значение не имеет. Можно использовать жесткую, пресную или мягкую воду.

Это интересно: Автономные системы пожаротушения: виды и требования к ним

Группы пенных концентратов

Определенный вид пенообразователя необходимо применять при возникновении различных пожаров, поэтому они разнятся своим назначением:

• Пенные концентраты углеводородные синтетические с общим назначением.
• Пенообразователи с целевым назначением.
• Пленкообразующие фторсодержащие синтетические с целевым назначением.
• Пленкообразующие фторсодержащие синтетические, используемые при тушении легковоспламеняющихся жидкостей, которые растворяются в воде.
• Протеинового плана.

Первая группа пенообразователей применяется для образования пены для пожаротушения и растворов – смачивателей. Это самая распространенная группа, благодаря своей ценовой и сырьевой доступности, хорошей работоспособности, современной технологии. Они менее эффективны, чем целевые пенообразователи. В состав таких концентратов входят углеводородные анионные ПАВ с добавкой в виде антикоррозийной составляющей.

Чем тушат нефтепродукты

Пеной, произведенной из различных по составу смесей веществ, получивших общее понятийное название – пожарные пенообразователи. Почему они эффективней воды? Все объясняется просто:

• Легкие фракции нефти, другие органические вещества на основе углеводородов, производимые на промышленных предприятиях – спирты, масла, растворители и их смеси значительно легче воды.
• Во время пожара они горят на ее поверхности, растекаясь тонким слоем по максимально большой площади, чаще всего ограниченной лишь строительными конструкциями, технологическими емкостями, естественными преградами, а также объемом розлива нефтепродуктов.
• Пена, поданная на тушение очага пожара в отличие от воды, в силу своего низкого удельного веса и физических свойств не опускается, как вода, под слой горящей жидкой органики.
• Напротив, пена быстро растекается, распространяется по поверхности пылающих нефтепродуктов, прерывая контакт с кислородом воздуха, необходимым для продолжения процесса горения.

Тушение нефтепродуктов часто удивляет очевидцев. Неукротимое пламя, поднимающееся над розливом углеводородных продуктов, технологической емкостью, горящей техникой от легкового автомобиля до железнодорожной цистерны, бессильно против поданной сотрудниками пожарных подразделений такой простой, на первый взгляд, вещи – пены. О том, как впервые был открыт пенный огнетушитель, читайте в этой статье.