«ГИБРИДНАЯ ПЕНА» – ПЕРЕХОД
К НЕФТОРИРОВАННОМУ ПОЖАРОТУШЕНИЮ

Изобретение системы пенного тушения в начале XX века русским инженером Александром Лораном обеспечило мощный прорыв в области пожарной защиты особо пожаровзрывоопасных объектов. Более чем за 100 лет в этой области разработано, испытано и внедрено несколько сотен предложений, значительная часть которых относится к разработке огнетушащих веществ и пенообразователей для получения воздушно-механических пен различной дисперсности и кратности. В основном это химические пены или пены на основе углеводородных синтетических, протеиновых или пленкообразующих фторированных пенообразователей.

Специализированный каталог «Пожарная безопасность - 2020»

Наиболее эффективным за последние почти 50 лет признаны фторсодержащие пленкообразующие пенообразователи и пены на их основе, получившие название Aqueous Film Forming Foam (AFFF). Эти пенообразователи были достаточно быстро внедрены практически во все сферы хозяйственной деятельности человека во всем мире.

Однако в последние десятилетия (особенно в начале XXI века) специалисты ряда стран обратили внимание на их существенный недостаток – высокую токсичность компонентов и продуктов их разложения и достаточно долгий период биораспада (50% за 50 лет). Из-за токсичности составляющих элементов, как в технологическом процессе производства вещества типа AFFF, так и особенно при взаимодействии пен на их основе с пламенем при пожарах, было принято решение о закрытии производства пен типа AFFF вплоть до полного запрета использования фторсодержащих продуктов, в частности для тушения пожаров. В настоящее время в большинстве стран мира, в том числе и в Европе, идет интенсивный поиск альтернативных огнетушащих веществ (пенообразователей и пен), не содержащих токсичные элементы.

Технология «гибридной пены»

В августе 2019 года на полигоне нефтеперерабатывающего завода «Киришинефтеоргсинтез» (Ленинградская область, г. Кириши) ООО НПО «СОПОТ» проведены натурные огневые испытания новейших образцов лафетных стволов для получения и подачи огнетушащей пены с повышенными характеристиками скорости пожаротушения, обладающей хорошим коэффициентом биоразлагаемости, пониженной токсичностью и низкой стоимостью.

Горение топлива в резервуаре площадью 1250 кв. м на учебно-тренировочном полигоне нефтеперерабатывающего завода "Киришинефтеоргсинтез"
Тушение пожара в резервуаре площадью 1250 кв. м "гибридной пеной" модернизированными лафетными стволами УКТП "Пурга"

В основу разработок положена технология комбинированной подачи пен низкой и средней кратности. Эта технология уже хорошо известна и имеет торговую марку «Пурга». За последние 5-10 лет произведена их коренная модернизация, с помощью чего по запатентованной технологии получен новый вид воздушно-механической пены, отличающийся по своей структуре, вязкости, дисперсности, реологическим, тиксотропным  и другим свойствам от всех ранее известных пен на основе углеводородных пенообразователей. Данная пена получила название «гибридная пена».

Структура «гибридной пены» состоит из равномерно перемешанных пузырьков пены низкой кратности и пузырьков пены повышенной кратности с более утолщенными каналами Гиббса-Плато. Как оказалось, такая структура за счет смешения разнородных пузырьков пены позволяет сдерживать высокую температуру пламени без существенных разрушений объема самой пены. В данной ситуации проявляется эффект синергизма за счет одновременного воздействия нескольких факторов – охлаждения, разбавления парами воды зоны горения, теплопередачи (теплоизоляции), резкого снижения концентрации паров газа (топлива) в зоне горения вплоть до снижения скорости химической реакции и последующего уменьшения температуры пламени до температуры потухания. Этому способствует высокая дисперсность «гибридной пены».

Именно оценке огнетушащей эффективности лафетных стволов, подающих такую пену, были посвящены данные натурные огневые испытания.

Условия проведения испытаний

Испытания проходили в защищенной зоне на резервуарах для сбора и очистки сточных вод от нефтепродуктов. В резервуар размером 50×25 м на водяную подушку было вылито топливо в количестве около 22 тыс. литров. Таким образом, толщина слоя топлива на площади 1250 м2 составила чуть менее 20 мм.

Демонстрация стационарной УКТП "Пурга-250" с дистанционным радио- управлением для наращивания пенного слоя после завершения тушения.
УКТП «Пурга-120-150» с ручным управлением стационарного базирования
УКТП "Пурга-300"

Для тушения пожара и в процессе демонстрационных испытаний использовалось следующее оборудование:

  • установка комбинированного тушения пожаров УКТП «Пурга-120-150» с ручным управлением стационарного базирования;
  • стационарная установка комбинированного тушения пожаров УКТП «Пурга-250» с дистанционным радиоуправлением;
  • мобильная установка комбинированного тушения пожаров УКТП «Пурга-200» на прицепе с дистанционным управлением;
  • стационарная установка комбинированного тушения пожаров УКТП «Пурга-300» с дистанционным управлением, установленная на автономном пожарном модуле контейнерного типа.

Суммарный расход раствора пенообразователя при применении вышеуказанного оборудования для непосредственного тушения составил около 10 000 л/мин, что обеспечило среднюю интенсивность подачи пены примерно 0,133  л·с/м2.

В демонстрационных целях были также использованы робототехнический комплекс взрывопожаропредотвращения и химзащиты  РКВХ «Пурга» и многофункциональный комплекс на базе вездехода «ШЕРП» с УКТП «Пурга».

Первоначальная атака была проведена в течение первых 15-20 секунд с использованием РКВХ «Пурга» производительностью 1800 л/мин, затем в работу была включена УКТП «Пурга-200» мобильная на прицепе производительностью 12000 л/мин. Таким образом, максимальный расход пенного раствора, направленного на тушение пожара, составил 14 400 л/мин. Остальное оборудование оставалось в режиме ожидания, но было приведено в действие для демонстрации и дальнейшего увеличения пенного слоя после тушения пожара.

Время с момента начала подачи пены до полного тушения пожара составило порядка 50 секунд. Примерно на 40 секунде огонь был полностью взят под контролем, и только небольшая часть пламени все еще присутствовала.

Впечатляющие результаты

Первоначальная атака была проведена в течение первых 15-20 секунд с использованием РКВХ «Пурга» производительностью 1800 л/мин, затем в работу была включена УКТП «Пурга-200» мобильная на прицепе производительностью 12000 л/мин. Таким образом, максимальный расход пенного раствора, направленного на тушение пожара, составил 14 400 л/мин. Остальное оборудование оставалось в режиме ожидания, но было приведено в действие для демонстрации и дальнейшего увеличения пенного слоя после тушения пожара.

Время с момента начала подачи пены до полного тушения пожара составило порядка 50 секунд. Примерно на 40 секунде огонь был полностью взят под контролем, и только небольшая часть пламени все еще присутствовала.

Как показали результаты испытаний, применяемые для тушения пожара установки УКТП «Пурга» модернизированные, обеспечивают подачу «гибридной пены», которая способна наноситься мягко и плавно на поверхность горючего, при этом верхний слой горючего практически не перемешивается с пенным слоем.

Кратность полученной пены от установок УКТП «Пурга» составила порядка 20-40. Для тушения пожара использовался синтетический углеводородный экологически чистый пенообразователь типа ПО-6ТС российского производства. Дальность полученных струй «гибридной пены» составила более 100 м. Испытания показали, что «гибридная пена» обладает значительно большей огнетушащей эффективностью по сравнению с оборудованием, подающим отдельно пены низкой и средней кратности.

Присутствующие на испытаниях специалисты, в том числе представители известной фирмы из Великобритании LASTFIRE, занимающейся проблемами пожарной безопасности резервуаров для хранения нефтепродуктов, пришли к выводу, что оборудование для «гибридной пены» производства ООО НПО «СОПОТ» может стать эффективным вариантом для применения пенообразователей (пен) нового поколения, не содержащих фтор.

Струя "гибридной пены" от УКТП "Пурга-300". Кратность пены – 30

Высокая экспертная оценка

Присутствующие на испытаниях специалисты, в том числе представители известной фирмы из Великобритании LASTFIRE, занимающейся проблемами пожарной безопасности резервуаров для хранения нефтепродуктов, пришли к выводу, что оборудование для «гибридной пены» производства ООО НПО «СОПОТ» может стать эффективным вариантом для применения пенообразователей (пен) нового поколения, не содержащих фтор.

ГЕННАДИЙ КУПРИН
Генеральный директор ООО НПО «СОПОТ», к.т.н., действительный член НАНПБ