Пенное пожаротушение¶

Пенное пожаротушение — это способ тушения пожаров с использованием воздушно-механической пены, которая изолирует очаг горения от доступа кислорода, охлаждает поверхность и подавляет выделение горючих паров. Относится к объёмным и поверхностным методам пожаротушения, применяется для ликвидации возгораний классов A (твёрдые горючие вещества) и B (жидкие горючие вещества, включая нефтепродукты). Пена представляет собой дисперсную систему, состоящую из пузырьков газа (воздуха, углекислого газа или азота), разделённых плёнками жидкости (водного раствора пенообразователя).

¶История развития

Первые попытки использования пены для тушения пожаров относятся к началу XX века. В 1904 году русский инженер Александр Лоран предложил способ тушения нефтепродуктов с помощью химической пены, образующейся при реакции бикарбоната натрия и серной кислоты. В 1905 году он запатентовал устройство для получения пены и успешно потушил горящую нефть на промыслах в Баку.

В 1930-х годах в СССР и за рубежом начали разрабатывать воздушно-механические пены, которые получали смешиванием водного раствора пенообразователя с воздухом в специальных генераторах. В 1940–1950-х годах появились первые синтетические пенообразователи, что позволило значительно повысить эффективность тушения. В 1960-х годах в США и Великобритании были разработаны плёнкообразующие пенообразователи (AFFF), способные создавать на поверхности горючей жидкости тонкую водную плёнку, предотвращающую повторное воспламенение.

В России и странах бывшего СССР пенное пожаротушение получило широкое распространение в 1970–1980-х годах, особенно на объектах нефтегазовой промышленности, химических заводах и складах горюче-смазочных материалов. Современные технологии включают использование пен низкой, средней и высокой кратности, а также автоматических систем пожаротушения с дозированием пенообразователя.

¶Классификация пен

Пены классифицируются по нескольким признакам: кратности, химическому составу пенообразователя и способу получения.

¶По кратности

Кратность пены — это отношение объёма полученной пены к объёму исходного раствора пенообразователя.

• Пены низкой кратности (от 2 до 20). Имеют высокую плотность, хорошо удерживаются на поверхности, обладают высокой охлаждающей способностью. Используются для тушения горящих жидкостей в резервуарах, проливов нефтепродуктов, а также для защиты оборудования.
• Пены средней кратности (от 20 до 200). Наиболее распространённый тип. Обладают хорошей изолирующей способностью, могут подаваться на значительные расстояния. Применяются для тушения пожаров в помещениях, на открытых площадках, в ангарах и на складах.
• Пены высокой кратности (свыше 200). Имеют малую плотность, легко заполняют объёмы, проникают в труднодоступные места. Используются для объёмного тушения в трюмах кораблей, подвалах, тоннелях, кабельных коллекторах, а также для вытеснения воздуха из замкнутых пространств.

¶По типу пенообразователя

• Синтетические пенообразователи (на основе углеводородных поверхностно-активных веществ, ПАВ). Наиболее распространены, дешёвы, эффективны для тушения большинства горючих жидкостей. Примеры: ПО-6НП, ПО-3АИ, AFFF.
• Фторсинтетические пенообразователи (AFFF, AR-AFFF). Содержат фторированные ПАВ, образуют на поверхности горючей жидкости тонкую водную плёнку, предотвращающую повторное воспламенение. Устойчивы к воздействию спиртов и полярных растворителей. Используются на нефтехимических объектах.
• Протеиновые пенообразователи (на основе гидролизованных белков). Образуют стабильную пену, хорошо удерживаются на поверхности, но менее устойчивы к спиртам. Применяются для тушения пожаров класса B в резервуарных парках.
• Фторпротеиновые пенообразователи — комбинируют свойства протеиновых и фторсинтетических пен, обладают высокой устойчивостью к повторному воспламенению.

¶По способу получения

• Химическая пена — образуется в результате химической реакции между кислотой и щёлочью в присутствии стабилизатора. В настоящее время практически не применяется из-за сложности и высокой стоимости.
• Воздушно-механическая пена — получается механическим смешиванием водного раствора пенообразователя с воздухом в пеногенераторах. Является основным типом пены для пожаротушения.

¶Устройство и принцип действия

Система пенного пожаротушения включает следующие основные элементы:

• Ёмкость с пенообразователем (концентратом).
• Дозирующее устройство (насос-дозатор, эжектор, пропорциональный смеситель) — обеспечивает подачу пенообразователя в поток воды в заданной концентрации (обычно 1–6% объёма).
• Трубопроводы для подачи раствора.
• Пеногенераторы (пеносмесители, пенокамеры) — устройства, в которых раствор смешивается с воздухом и образуется пена. Различают генераторы низкой кратности (ГПС, ГПСС), средней кратности (ГПС-600, ГПС-2000) и высокой кратности (ГВП).
• Распылители (пеносливы, пеноподающие устройства) — направляют пену на очаг пожара.

Принцип действия пенного пожаротушения основан на нескольких механизмах:

1. Изоляция — слой пены перекрывает доступ кислорода к поверхности горючего вещества, прекращая процесс горения.
2. Охлаждение — вода, содержащаяся в плёнках пузырьков, испаряясь, отводит тепло от горящей поверхности.
3. Подавление паров — пена препятствует выделению горючих паров из жидкости, снижая концентрацию горючей смеси в воздухе.
4. Экранирование — пена защищает соседние объекты от теплового излучения.

¶Применение

Пенное пожаротушение применяется на объектах, где возможно возгорание горючих жидкостей (нефть, бензин, керосин, масла, спирты, растворители) и твёрдых горючих материалов (древесина, бумага, текстиль, резина). Основные области применения:

• Нефтегазовая промышленность — резервуарные парки, нефтебазы, автозаправочные станции, нефтехимические заводы, трубопроводы.
• Химическая промышленность — склады растворителей, производство спиртов, лаков, красок, пластмасс.
• Энергетика — трансформаторные подстанции, масляные выключатели, кабельные коллекторы, машинные залы электростанций.
• Транспорт — ангары, трюмы судов, железнодорожные цистерны, аэропорты (топливозаправочные комплексы).
• Складское хозяйство — склады горюче-смазочных материалов, лакокрасочной продукции, аэрозольных упаковок.
• Промышленные здания — цеха с наличием горючих жидкостей, окрасочные камеры, гальванические участки.

Пенное пожаротушение не применяется для тушения:

• Электроустановок под напряжением (пена проводит электрический ток, за исключением специальных диэлектрических пен).
• Щелочных металлов (натрий, калий, магний) — пена вступает с ними в реакцию с выделением водорода.
• Веществ, горящих без доступа кислорода (термит, порох, нитроцеллюлоза).
• Пожаров класса C (газы) — пена неэффективна для тушения газовых факелов.

¶Преимущества и недостатки

Преимущества:

• Высокая эффективность тушения горючих жидкостей (класс B) — пена быстро изолирует поверхность и предотвращает повторное воспламенение.
• Возможность объёмного тушения (пена высокой кратности заполняет помещения, вытесняя воздух).
• Относительно низкий расход воды по сравнению с водяным пожаротушением.
• Экологическая безопасность — современные пенообразователи (фторсинтетические, протеиновые) биоразлагаемы, не наносят вреда окружающей среде при соблюдении норм применения.
• Возможность использования в автоматических установках пожаротушения (спринклерные и дренчерные системы).

Недостатки:

• Высокая стоимость оборудования и пенообразователей.
• Необходимость регулярной замены пенообразователя (ограниченный срок хранения — от 3 до 10 лет в зависимости от типа).
• Сложность уборки после тушения — пена оставляет липкий налёт, требует смыва.
• Ограниченная эффективность при сильном ветре (на открытых площадках) и при тушении полярных растворителей (спирты, ацетон) — для них требуются специальные спиртоустойчивые пенообразователи.
• Коррозионная активность некоторых пенообразователей по отношению к металлическим конструкциям.

¶Нормативное регулирование в России

В Российской Федерации проектирование, монтаж и эксплуатация систем пенного пожаротушения регулируются следующими документами:

• Федеральный закон № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (2008) — устанавливает общие требования к системам пожаротушения, включая пенные.
• СП 5.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования» — содержит требования к выбору типа пены, размещению пеногенераторов, расчёту запаса пенообразователя.
• ГОСТ Р 50588-2012 «Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний» — устанавливает классификацию, требования к качеству и методам контроля пенообразователей.
• НПБ 105-03 (Нормы пожарной безопасности) — определяет категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, где требуется применение пенного пожаротушения.

Для объектов нефтегазового комплекса дополнительно действуют отраслевые нормы (например, РД 153-39.4-113-01 для резервуарных парков).

¶Интересные факты

• В 2019 году в России был разработан новый тип пенообразователя на основе наночастиц, который повышает кратность пены на 30% и снижает расход воды.
• В Японии пенное пожаротушение используется для защиты исторических деревянных зданий (храмов, замков) — пена высокой кратности заполняет внутренние объёмы, не повреждая конструкций.
• В США и Канаде пенные системы применяются для тушения пожаров на нефтяных платформах в море, где использование воды ограничено.
• Пена низкой кратности может подаваться на расстояние до 50 метров от пеногенератора, что позволяет тушить пожары в труднодоступных местах.
• В 2020 году в России введён запрет на использование пенообразователей, содержащих перфтороктановую кислоту (PFOA) — токсичное вещество, накапливающееся в окружающей среде.

¶Источники

1. Федеральный закон № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (2008).
2. СП 5.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования».
3. ГОСТ Р 50588-2012 «Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний».
4. НПБ 105-03 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».
5. Пожаровзрывозащита: учебник / под ред. В. А. Пучкова. — М.: Академия ГПС МЧС России, 2015.
6. Средства и способы пожаротушения: справочное пособие / В. И. Блинов, В. А. Грачёв. — М.: Стройиздат, 2010.
7. РД 153-39.4-113-01 «Нормы пожарной безопасности для объектов нефтепродуктообеспечения» (2001).