Пресса о нас

Применение полимерных добавок для повышения эффективности пожаротушения

Журнал «ЭКОС» № 3, 2005

Вода является наиболее широко применяемым огнетушащим средст­вом тушения пожаров веществ в раз­личных агрегатных состояниях. Факто­рами, обуславливающими достоинства воды как огнетушащего средства, поми­мо доступности и дешевизны являются значительная теплоемкость, высокая скрытая теплота испарения, подвиж­ность, химическая нейтральность и от­сутствие ядовитости. Недостатками во­ды являются ее плохая смачивающая способность и малая вязкость, затруд­няющие тушение волокнистых, пыле­видных и, особенно, тлеющих материа­лов. Для повышения огнетушащей эф­фективности воды в нее вводят добав­ки, повышающие смачивающую способ­ность, вязкость и т. п.

Одним из способов повышения эф­фективности пожаротушения с исполь­зованием воды является применение различных полимерных добавок, таких как полиакриламиды. Проведенные ВНИИПО МЧС России исследования по­казали, что при добавлении их в воду повышается ее эффективность при ту­шении твердых горючих материалов, снижается коэффициент трения вод­ных растворов при прохождении по трубопроводам, увеличивается даль­ность подачи водяных струй.

В настоящее время исследования были продолжены с использованием геля "Фаерсорб®" (далее - вещество, гель) или "связанная вода", разработанного немецкими химиками и адоптированного к условиям нашей страны - российскими. "Фаерсорб®" - огнетушащая добавка к воде, пред­назначенная для тушения пожаров класса "А".

Концентрат вещества "Фаерсорб®" представляет собой дисперсный рас­твор полиакрила натрия со стабилизи­рующими добавками. Продукт соответ­ствует международным стандартам и сертифицирован в России.

Гель "Фаерсорб®" используется в виде водного раствора, который представляет собой вязкое вещест­во, обладающее высокой адгезией к твердым материалам. Благодаря этим свойствам применение "Фаер­сорб®" позволяет:

  • - увеличить коэффициент ис­пользования воды при тушении твердых горючих материалов;
  • - создать на наклонных поверхнос­тях твердых горючих материалов и технологических аппаратов теплоизоли­рующее покрытие, которое не вызыва­ет коррозии металлов и после ликвида­ции горения легко смывается водой.

Концентрат "Фаерсорб®" состоит из:

  • -28% суперабсорбирующего поли­мера;
  • -43% воды;
  • -23% биоразлагаемого масла;
  • -6% поверхностно-активных веществ (ПАВ)

ris001


При смешивании с водой поли­мер мгновенно ее адсорбирует, в результате капли воды увеличивают­ся в размере и разрываются (рис. 1). При содействии особых активаторов это приводит к очень быстрой фазо­вой инверсии эмульсии, которая ос­вобождает активное вещество - су­перабсорбирующий полимер. Под воздействием большого количества воды полимер анионной природы "набухает" до своей полной сорбционной способности и поглощает до 100 величин собственного веса воды (рис. 2).

ris002

Процесс длится несколько секунд, в результате вязкость воды сильно увеличивается в зависимости от кон­центрации "Фаерсорб®". Рекомен­дуемая концентрация геля в водных растворах от 0,5 до 2%.

На рис. 3 видно, что вязкость ве­щества "Фаерсорб®" линейно не за­висит от концентрации. При кон­центрации ниже 1,0% вязкость геля остается низкой, поэтому водный раствор "Фаерсорб®" может прони­кать в глубокие структуры материа­лов с множеством пор и пустот.

ris003

При увеличении вязкости ско­рость проникновения снижается, од­нако благодаря наличию эмульгато­ров гель хорошо смачивает поверх­ности. 1,0%-ый гель обладает хоро­шей смачивающей способностью, в том числе гидрофобных поверхнос­тей различных объектов, являясь эф­фективным средством пожаротуше­ния, особенно при горении продук­тов, выделяющих большое количест­во энергии (пластиковые материа­лы, резинотехнические изделия и т.п.).

Между концентрациями 1,0 и 1,5% вязкость геля сильно увеличи­вается, снижается текучесть, чем до­стигается максимальная толщина слоя, что, соответственно, позволяет более эффективно охлаждать горя­щие поверхности и тушить пожары, исключая возможность повторных возгорании, а также способствует более глубокому проникновению "связанной воды" вглубь горящих веществ.

При концентрации 2% и выше гель становится очень вязким и мо­жет использоваться для долговре­менной защиты конструктивных эле­ментов от воздействия огня (высо­ких температур, конвективных пото­ков), а также для тушения горящих поверхностных слоев материалов.

Вязкость водного раствора "Фаерсорб®" ("связанной воды") зави­сит не только от концентрации геля, но и от механической нагрузки (на­пряжения), которая возникает при течении геля по трубопроводам и пожарным рукавам.

При течении по трубопроводам и пожарным рукавам его вязкость значительно снижается благодаря чему "связанная вода" может легко транспортироваться по трубопрово­дам, пожарным рукавам и истекать через спринклерные и дренчерные головки, а также всевозможные на­садки, пожарные стволы и другое оборудование. После транспорти­ровки, истечения и попадания геля на поверхность материалов, конст­рукций и объектов его вязкость мо­ментально восстанавливается.

При ликвидации пожаров класса "А" для охлаждения горящих мате­риалов применяются жидкости, об­ладающие большой теплоемкостью. В большинстве случаев использует­ся вода. В зоне горения вода отни­мает от горящих материалов и про­дуктов горения большое количество теплоты, при этом происходит ее частичное испарение и разбавление реагирующих веществ, что способст­вует прекращению горения, а также вытеснению воздуха из зоны очага пожара. Например, поданная на ту­шение горящей древесины вода бы­стро снижает температуру в верх­нем слое угля, горение на этом уча­стке прекращается, но при переносе струи воды на другие участки вода быстро высыхает, продолжается разложение древесины и горение может возобновиться.

При тушении пожаров класса "А" с применением "связанной во­ды" создается защитный слой геля "Фаерсорб®" на горящих поверх­ностях и соседних объектах, кото­рый увеличивает охлаждающую способность, т. к. полимерный суперабсорбент дополнительно за­держивает молекулы воды, чем значительно снижает ее испарение. Учитывая то, что толщина слоя геля "Фаерсорб®" равна нескольким миллиметрам (а это значительно больше, чем пленка воды на по­верхности горящих материалов), способность поглощения тепла ге­лем "Фаерсорб®" будет в несколь­ко раз (~5 раз) выше, чем у воды. Исследования показали, что охлаж­дающая способность геля "Фаер­сорб®" на 20-25% выше по сравне­нию с водой.

Гель "Фаерсорб®" обладает вы­сокими температуропонижающими свойствами. Повышение темпера­туры защищаемых гелем "Фаер­сорб®" горящих объектов происхо­дит только тогда, когда охлаждаю­щая способность слоя геля исчерпа­на, то есть когда вода, находящаяся в связанном состоянии, полностью испарилась. Испарение происходит с поверхности геля, обращенной к огню. Только близко расположен­ные к огню части слоя геля "Фаер­сорб®" будут прогреваться максимально (до 100°С), более глубокие слои останутся холодными. В геле возникает температурный гради­ент, обеспечивающий защиту кон­струкций от возгорания.

Снижение температуры горения при помощи "связанной воды" да­ет возможность пожарным быстрее подойти к очагу пожара и ликвиди­ровать его.

Относительная эффективность (по удельному расходу водных рас­творов вещества Фаерсорб по сравнению с водой) в зависимости от условий применения составляет 1,2-4 раза.

Гель "Фаерсорб®" положитель­но зарекомендовал себя при туше­нии пожаров класса "А". Связывая воду на молекулярном уровне, он в 15 раз повышает охлаждающую способность воды, образует плен­козащитное покрытие на поверхно­сти твердых горючих материалов, локализует и ликвидирует очаги го­рения.

Интенсивность подачи рабочего раствора "Фаерсорб®" для тушения указанных пожаров составляет 0,05-0,20 л/(с м2), нормативная ин­тенсивность подачи рабочего рас­твора "Фаерсорб®", используемого для охлаждения - 25-88% от интен­сивности подачи.

Использование взамен воды водных растворов геля "Фаер­сорб®" при тушении пожаров в жи­лом секторе, а так же в обществен­ных и производственных зданиях позволит уменьшить ущерб от из­лишне пролитой воды.

Это обусловлено увеличением смачивающей способности водного раствора "Фаерсорб®" и образова­ния пленки на горящей поверхнос­ти. Наибольшего эффекта при ту­шении древесины удается достичь при концентрации "Фаерсорб®" в воде 0,5-2,0%, что обусловлено взаимным влиянием различных фактов, таких, как эффект смачи­вания и образование устойчивого слоя геля на поверхности.

Проведенные испытания на практике доказали высокую огнетушащую способность и теплоизо­ляционные свойства водного рас­твора "Фаерсорб®", позволяющие применять полимерную добавку при недостатке воды для целей пожаротушения.

Добавка "Фаерсорб®" может ак­тивно применяться для охлажде­ния строительных конструкций, технологических аппаратов, созда­ния на горючих твердых материалах защитного теплоизолирующего покрытия.

В виде водных растворов добав­ка "Фаерсорб®" может использо­ваться: - в целях практической реализа­ции водяного тушения пожаров класса "А" с использованием "Фаерсорб®" проведены натур­ные испытания по тушению лес­ных пожаров в Анталии (Турция), Киржачском лесничестве, а также на объекте "Водоканал Санкт Петербурга".

Испытания геля "Фаерсорб®" проводились в лесном массиве площадью 900 м2 (40x50 м) с сосно­выми посадками высотой до 15 м, кустарником - до 3 м, а также за­груженном валежником, сосновы­ми иголками и сухой травой. Для остановки распространения огня была сделана заградительная по­лоса длинной 100 м и шириной 3,5 м, изогнутой формы, обработан­ная гелем "Фаерсорб®" в концент­рации 1,3% и в кол-ве 2 кг концен­трата на 1 м2.

ris004
1л концентрата "Фаерсорб®" обеспечивает площадь покрытия от 35 до 40 м2 при концентрации 1,3 и 25 м2 при концентрации 2,0%

С помощью пожарной техники гель был нанесен на деревья в виде заградительной полосы. После воз­горания огонь быстро распростра­нился и, достигнув заградительной полосы, обработанной водным рас­твором "Фаерсорб®", затух.

Испытания показали высокую эффективность геля при тушении лесных пожаров, в конкретном слу­чае подготовки заградительных по­лос путем обработки древесины, кустарников, травы, почвы и т. п. гелем "Фаерсорб®". Количество ге­ля "Фаерсорб®" - 2 кг на 1 м2, кон­центрация - от 1,0% до 2,0%, пло­щадь покрытия: 20 кг на 500 м2.

Благодаря вышеперечисленным свойствам геля "Фаерсорб®", его использование позволяет заблаго­временно готовить заградитель­ные полосы без удаления расти­тельности, опашки территории при ликвидации лесных пожаров.

Кроме того, возможны способы подачи растворов с использовани­ем импульсных методов, в частнос­ти ранцевых импульсных устано­вок, взрывного распыления с ис­пользованием авиационных средств пожаротушения с капсулированным зарядом, например, авиационное средство пожаротушения АСП-500, которое было раз­работано ФГУП ГНПП "Базальт". В ФГУП ГНПП "Базальт" проведен комплекс опытно-конструкторских работ по созданию АСП-500, снаря­жаемого как водой, так и водным раствором с "Фаерсорб®".

Практические испытания АСП- 500, с водным раствором "Фаер­сорб®" в 1,0% концентрации, при тушении лесных пожаров, прове­денные ВНИИПО МЧС РФ, ФГУП ГНПП "Базальт", ГУПР и ООС по Владимирской области на террито­рии Киржачского лесничества, да­ли высокую эффективность.

В лесной полосе шириной 10 м с посадками соснового молодняка были установлены заряды АСП- 500. После поджога вала (шириной 2 м и высотой 1 м), созданного из хвороста, веток, поленьев и ство­лов деревьев, при высоте пламени 1,5 м проводился подрыв устано­вок АСП-500. В результате их сра­батывания происходило тушение огня аэрозольным облаком, причем деревья и кустарник, покрытые раствором "Фаерсорб®" не загоре­лись.

Применение АСП-500 с водным раствором "Фа­ерсорб®", как средство "первого удара" по зо­нам интенсивного горе­ния позволяет подавлять наиболее опасные очаги лесных пожаров на об­ширных зонах.

Также, положитель­ные результаты дали ис­пытания вещества "Фаер­сорб®" при тушении рези­нотехнических изделий в закрытом помещении, имитирующее вариант пожара в кабельном хо­зяйстве, а также тушение ЛВЖ на открытой пло­щадке, имитирующее ва­риант разлитого турбин­ного масла системы ох­лаждения, проведенные на ССА в пос. Ольгино г. Санкт-Петербурга. Рези­нотехнические изделия были размещены в одно­этажном здании на пло­щади 4 м2, штабелем вы­сотой 1,5 м. После поджо­га, тушение осуществля­лось при помощи пожар­ного ствола "Б" от посто­ронней емкости. Горение ликвидировано 2,0% рас­твором "Фаерсорб®" за 2 мин. Для ликвидации горения понадобилось около 700 литров воды и 8 литров концентрата "Фаерсорб®".

На открытой асфаль­товой площадке (около 10 м) был подожжен бен­зин. Тушение проводилось по вышеуказанной схеме. Горение было лик­видировано через 20 сек. Повторного возгорания не произошло. На туше­ние этого очага горения ушло 2 л концентрата и около 200 литров воды.

Проведенные испыта­ния на практике показали высокую огнетушащую способность и теплоизо­ляционные свойства вод­ного раствора "Фаер­сорб®", позволяющие применять добавку "Фаерсорб®" в условиях силь­ной задымленности и при недостатке воды для це­лей пожаротушения.

В результате натурных испытаний добавка "Фа­ерсорб®" может активно применяться для охлаж­дения строительных кон­струкций, технологичес­ких аппаратов, для созда­ния на сгораемых твер­дых материалах защитно­го теплоизолирующего покрытия.

В виде водных раство­ров, добавка "Фаер­сорб®" может использо­ваться:

  • - для тушения пожа­ров твердых горючих ма­териалов;
  • - в жилом секторе, об­щественных зданиях, складских и производст­венных помещениях;
  • - для тушения лесных пожаров;
  • - для тушения розлитых нефтепродуктов.

Кроме того, добавку "Фаерсорб®" можно ис­пользовать в виде водно­го раствора в качестве ос­новы заряда водных ог­нетушителей.

Эффективно примене­ние водного раствора "Фаерсорб®" для охлаж­дения строительных кон­струкций, технологичес­ких аппаратов, при туше­нии пожаров на открытых технологических установ­ках, связанных с перера­боткой углеводородных газов, нефти и нефтепро­дуктов.

Продукт соответствует международным стандар­там, экологически безо­пасен, сертифицирован в России и рекомендован ВНИИПО МЧС России к применению.

Просмотреть статью в PDF

Печать Печать