Что легче вода или пенообразователь

Компрессионная пена для пожаротушения: химический состав и принцип действия вещества

Во время тушения пожаров традиционным способом при помощи воды наблюдается ряд негативных моментов.

В первую очередь, это очень затратное мероприятие. Пожарные бригады используют дорогостоящее оборудование, объемы расхода жидкости и топлива исчисляются тоннами.

Во-вторых, имеет место такое явление как вторичный ущерб. Вызывается этот ущерб тем, что вода, попадая на предметы и технику, приводит их в негодность.

Использование компрессионной пены позволяет значительно снизить эти факторы.

Пена, получаемая компрессионным методом, относится к так называемому воздушно-механическому типу. Вырабатывают этот компонент на специальных установках пожаротушения.

Какими особенностями обладает компрессионная пена

В соответствии с нормами ГОСТа, компрессионную пену допустимо применять для борьбы с пожарами, класс которых имеет индексы A и B.

В эту категорию входит горение легковоспламеняющихся жидкостей, которые могут быть разлиты на любых поверхностях, в том числе и сложной конфигурации, в многоуровневых и одноуровневых зонах.

Основными особенностями компрессионной пенистой массы можно считать:

1. Структура компонента имеет высокую однородность, в отличие от других видов пены;
2. В ней отсутствует пенообразователь в остаточной фазе жидкого вида, то есть, здесь наблюдается большая его экономия;
3. Образованный слой покрытия имеет большую плотность и незначительную электропроводность, что обусловлено малым содержанием воды в объеме;
4. Вспенивание образуется за счет воздействия на раствор пенообразователя воздуха под давлением.

На чем основан принцип работы

Как упоминалось выше, пенный покров имеет большую плотность. Подача массы компонента из компрессионной установки на открытое пламя происходит в считанные секунды.

Поэтому после обработки таким способом, как правило, участок, подверженный горению, блокируется – к нему перестает поступать кислород.

При нехватке кислорода при большой концентрации продуктов горения под пенным покровом огонь постепенно угасает.

Другой эффект, который получают при использовании компрессионного компонента – это перекрытие тепловой энергии, идущей из эпицентра очага, к нетронутым площадям помещений. В момент прохода через установку из одной капли жидкости может образоваться 15-5 пузырьков.

Объем каждого пузырька содержит достаточное количество воздуха. Образуется своеобразная тепловая подушка. Например, при большой толщине самого слоя пены эта подушка полностью блокирует выход тепла наружу.

Процессы горения тормозятся еще за счет того, что происходит охлаждение пространства под толстым слоем. Во-первых, происходит теплообмен между пузырьками, равномерно распределяя тепло по всему объему заполнения, во-вторых, пузырьки состоят из микроскопических частиц воды – затраты тепловой энергии идут на разогрев этой воды и доведение ее до парообразного состояния.

Что включает химический состав

На вид компрессионная пена для пожаротушения имеет структурированный характер однородного плотного состава белого цвета. Пузырьки в большинстве своем обладают одинаковым размером ячеек.

Бывает два вида пены:

• Тяжелая мокрая субстанция – этот тип компонента характеризуется соотношением воды к воздуху в пропорции 1:5;
• Пена легкого сухого состава – в ней соотношение тех же компонентов имеет другую пропорцию и лежит в пределах 1:20.

Если рассмотреть химический состав огнетушащей массы, то здесь можно выделить такие элементы:

1. Газообразная среда под давлением, в роли которой выступает обычный воздух;
2. Жидкая составляющая или наполнитель – это обычная водопроводная вода;
3. Пенообразующий элемент (в компрессионной пене NATISK это вещество способно образовывать пленку, оно имеет фторирующие добавки).

Сравнительный анализ воды и компрессионной пены

Работа компрессионной пеной во много удобней, чем обычной водой.

В этом можно убедиться, проведя сравнительный анализ этих двух компонентов:

• Самой слабой стороной воды является то, что она легко стекает с предметов, поэтому, чтобы заглушить пламя, ее нужно много;
• Пена компрессионного типа имеет свойство прилипать к поверхности, и при сравнительно небольшом слое в 2 см она уже полностью перекрывает доступ кислорода;
• Масса воды больше, чем масса пены от 5 до 20 раз – с последней работать легче, не нужно привлечение большого количества пожарных;
• Электропроводность пены практически равна нулю, в то время как электропроводность воды велика;
• Из одного кубометра жидкости может получиться до 20 кубов пены. Куб воды всегда неизменен;
• Вода имеет высокую степень промерзания, и в зимнее время ее нужно тщательно удалять из пожарных рукавов;
• Пенистая масса имеет низкую степень промерзания, которая составляет не более 10 мм от внутреннего диаметра рукава.

В чем сильные и слабые стороны компрессионной пены для пожаротушения

Преимущества компрессионной пены рассмотрены более чем достаточно.

Можно перечислить главные из них:

1. Высокая плотность покрывала, эффективно перекрывающего доступ кислорода к огню;
2. Маленький вес, позволяющий более оперативно и маневренно выполнять операции тушения;
3. Низкая электропроводность, позволяющая проводить спасательные работы без отключения энергопитания в помещении;
4. Ярко выраженный экранирующий эффект, предотвращающий перегрев конструкций, материалов и получение ожогов людьми;
5. Экономия воды.

К недостаткам использования оборудования можно считать его высокую закупочную стоимость. Пена малоэффективна при тушении торфяников.

Заключение

Тушение пожаров при помощи компрессионной пены НАТИСК позволяет значительно снизить затраты на выполнение операций, а также обеспечивает более комфортные и безопасные условия труда для пожарных подразделений.

Техника, оборудованная компрессионными установками, более мобильна и способна решать задачи в несколько раз быстрее традиционных передвижных противопожарных комплексов.

Доказана на практике высокая эффективность применения метода при ликвидации низовых лесных пожаров.

Благодаря отличным защитным свойствам пены, из нее возводят практически непроходимые заградительные стены на пути движения огневого фронта.

Видео: NATISK – российская технология пожаротушения с использованием компрессионной пены

Источник

Специальная обработка воды, используемой при тушении пожаров

«Мокрая» вода — вода, обработанная химическим веществом в целях снижения поверхностного натяжения. Обработанная таким образом вода проникает в пористые материалы (например, в перевозимый в кипах хлопок и рулоны ткани) гораздо лучше, чем обычная, и может потушить пожар, который распространился в глубину.

«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 палубам.

«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 и
— 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. Такая пена используется для тушения пожаров в машинном отделении и других машинных помещениях, так как она может затекать под механизмы, настил и другие препятствия или обтекать их.

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 на судах и на берегу 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. Кроме того, она может разрушиться на ходу судна при качке, особенно на сильном волнении.

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.

Для получения «легкой воды» может быть использована пресная или забортная вода. Как было указано ранее, «легкая вода» может применяться до или после огнетушащих порошков. 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.

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 отсеки, 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 высокократная 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.

Источник