Пенообразователи для пожаротушения

Пенообразователь для пожаротушения — это концентрированный водный раствор поверхностно-активных веществ (ПАВ) и стабилизирующих добавок, предназначенный для получения воздушно-механической пены или растворов смачивателей при смешивании с водой и последующем аэрировании. Пенообразователи являются основным компонентом для тушения пожаров классов А (горение твёрдых веществ) и В (горение жидких веществ), а также для защиты объектов и создания изолирующих слоёв.

История

Первые попытки использовать пену для тушения пожаров относятся к концу XIX века. В 1877 году русский инженер-химик Александр Лоран предложил способ тушения нефтепродуктов с помощью химической пены, образующейся при реакции бикарбоната натрия и серной кислоты. В 1904 году он запатентовал «огнетушитель Лорана», ставший прототипом современных устройств.

В 1930-х годах в СССР и за рубежом начались разработки синтетических пенообразователей на основе алкилсульфатов. В 1940-х годах были созданы протеиновые пенообразователи из гидролизованных белков животного происхождения, которые обеспечивали более стабильную пену. В 1960-х годах появились фторсодержащие пенообразователи (фторпротеиновые и плёнкообразующие), значительно повысившие эффективность тушения полярных жидкостей.

В России основные исследования в области пенообразователей проводились во Всероссийском научно-исследовательском институте противопожарной обороны (ВНИИПО) МЧС России. К 2020-м годам разработаны и серийно выпускаются десятки марок пенообразователей, в том числе биоразлагаемые и морозостойкие составы.

Классификация

Пенообразователи классифицируются по нескольким признакам.

По химической основе

• Синтетические (S) — на основе алкилсульфатов, алкилбензолсульфонатов и других синтетических ПАВ. Обладают высокой пенообразующей способностью, но меньшей устойчивостью пены по сравнению с протеиновыми.
• Протеиновые (P) — изготавливаются из гидролизованных белков (кровь, рога, копыта животных). Образуют устойчивую пену, но менее текучи, чем синтетические.
• Фторпротеиновые (FP) — протеиновые с добавлением фторсодержащих ПАВ. Улучшают растекаемость и устойчивость к повторному воспламенению.
• Плёнкообразующие фторсинтетические (AFFF, AFFF/AR) — на основе фторированных ПАВ. Образуют на поверхности горючей жидкости тонкую водную плёнку, предотвращающую повторное воспламенение.
• Фторпротеиновые плёнкообразующие (FFFP) — комбинация протеиновой основы и фторсодержащих ПАВ.

По кратности пены

Кратность пены — отношение объёма полученной пены к объёму раствора пенообразователя:

• Низкой кратности (до 20) — для тушения объёмным способом и подачи на большие площади.
• Средней кратности (20–200) — для тушения пожаров классов А и В, в том числе в резервуарах.
• Высокой кратности (свыше 200) — для заполнения объёмов (помещений, трюмов, туннелей) и тушения в труднодоступных местах.

По назначению

• Общего назначения — для тушения пожаров классов А и В (неполярные жидкости).
• Целевого назначения — для тушения полярных жидкостей (спирты, кетоны, эфиры) — обозначаются индексом AR (Alcohol Resistant).
• Специальные — для тушения металлов, щелочных металлов, радиоактивных веществ.

По условиям применения

• Биоразлагаемые — на основе ПАВ, разлагаемых микроорганизмами (не менее 80% за 28 суток).
• Морозостойкие — сохраняющие работоспособность при температурах до -30 °C и ниже.
• Пищевые — допущенные к применению на объектах пищевой промышленности (не содержат токсичных компонентов).

Состав и свойства

Основные компоненты пенообразователя:

• Поверхностно-активные вещества (ПАВ) — снижают поверхностное натяжение воды, обеспечивая образование пузырьков. В синтетических пенообразователях используются анионные ПАВ (алкилсульфаты, алкилбензолсульфонаты), в протеиновых — амфотерные ПАВ белковой природы.
• Стабилизаторы пены — увеличивают время жизни пены (например, карбоксиметилцеллюлоза, поливиниловый спирт).
• Антифризы — для снижения температуры замерзания (этиленгликоль, пропиленгликоль).
• Ингибиторы коррозии — защищают оборудование от коррозии (нитриты, бензоаты).
• Регуляторы pH — поддержание оптимальной кислотности (обычно pH 6,0–8,5).

Ключевые свойства пенообразователя:

• Кратность пены — определяется конструкцией пеногенератора и концентрацией раствора.
• Устойчивость пены — время, в течение которого пена не разрушается (от нескольких минут до нескольких часов).
• Растекаемость — способность пены покрывать поверхность горючего вещества.
• Изолирующая способность — способность пены предотвращать доступ кислорода к очагу горения.
• Температура застывания — обычно от -5 до -30 °C в зависимости от марки.

Применение

Пенообразователи используются в следующих системах и устройствах:

• Стационарные системы пожаротушения — на нефтебазах, химических заводах, складах горючих материалов.
• Пожарные автомобили — для подачи пены через пеногенераторы (стволы-пеносмесители, пеногенераторы высокой кратности).
• Переносные огнетушители — воздушно-пенные огнетушители (ОВП) с зарядом пенообразователя.
• Пожарные гидранты и рукава — с использованием пеносмесителей и пеногенераторов.
• Противопожарные системы на судах и самолётах — для защиты топливных баков и грузовых отсеков.

Тушение пожаров классов А и В

• Класс А (твёрдые горючие вещества): пена низкой и средней кратности эффективно смачивает поверхность, снижая температуру и изолируя от кислорода.
• Класс В (жидкие горючие вещества): пена образует на поверхности жидкости слой, предотвращающий выделение горючих паров. Для полярных жидкостей (спирты, ацетон) используются AR-пенообразователи, образующие полимерную плёнку.

Тушение пожаров на объектах нефтегазовой отрасли

На нефтебазах и резервуарных парках применяются стационарные системы с подачей пены средней кратности (например, 6% раствор). Для тушения в резервуарах с нефтепродуктами используются плёнкообразующие фторсинтетические пенообразователи (AFFF), обеспечивающие быстрое покрытие поверхности.

Тушение в замкнутых объёмах

Пена высокой кратности (до 1000) используется для заполнения помещений, трюмов, туннелей. Она эффективно вытесняет кислород и снижает температуру, не повреждая оборудование.

Критерии выбора

При выборе пенообразователя учитываются:

• Класс пожара — для тушения полярных жидкостей обязателен AR-тип.
• Температура окружающей среды — для холодного климата необходимы морозостойкие составы.
• Экологические требования — на водоёмах и вблизи населённых пунктов предпочтительны биоразлагаемые пенообразователи.
• Совместимость с оборудованием — некоторые пенообразователи могут вызывать коррозию или засорение пеногенераторов.
• Срок хранения — обычно 3–5 лет, при соблюдении условий хранения (температура от -5 до +40 °C, герметичная тара).

Экологические аспекты

Традиционные фторсодержащие пенообразователи (AFFF) содержат перфторированные соединения (PFAS), которые обладают высокой стойкостью к разложению и могут накапливаться в окружающей среде. В 2020-х годах в ряде стран (США, страны ЕС) начался поэтапный отказ от PFAS-содержащих пенообразователей в пользу биоразлагаемых и фторсодержащих альтернатив с пониженным содержанием PFAS.

В России в соответствии с требованиями природоохранного законодательства при тушении пожаров вблизи водных объектов применяются пенообразователи с классом биоразлагаемости не ниже 80% (ГОСТ Р 50588-2012). Разработаны и сертифицированы биоразлагаемые пенообразователи на основе алкилполигликозидов и других «зелёных» ПАВ.

Нормативное регулирование в России

В Российской Федерации пенообразователи для пожаротушения подлежат обязательной сертификации в системе МЧС России. Основные нормативные документы:

• ГОСТ Р 50588-2012 «Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний».
• СП 485.1311500.2020 «Системы противопожарной защиты. Установки пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования».
• НПБ 304-2001 «Пенообразователи для тушения пожаров. Номенклатура показателей и методы их определения».

Пенообразователи должны иметь паспорт безопасности и сертификат соответствия требованиям пожарной безопасности.

Производители

Основные российские производители пенообразователей:

• АО «Пожтехника» (Москва) — выпускает марки «ПО-6», «ПО-12», «ПО-АР».
• ООО «НПП «Спецпожтехника» (Санкт-Петербург) — производит «ПО-6ТС», «ПО-6АР».
• ООО «Пожарный Центр» (Екатеринбург) — выпускает «ПО-6К», «ПО-12К».
• ООО «Полихим» (Казань) — производит биоразлагаемые пенообразователи «ПО-6Б».

Зарубежные производители (например, 3M, Angus Fire, Tyco) представлены на российском рынке, но их продукция может быть ограничена в связи с санкционными и регуляторными требованиями.

Интересные факты

• Первый в мире огнетушитель с химической пеной был запатентован в России в 1904 году.
• Пена высокой кратности (до 1000) может заполнять объём помещения со скоростью до 10 м³/мин.
• В 2023 году в России введён в действие ГОСТ Р 50588-2023, ужесточающий требования к биоразлагаемости пенообразователей.
• Пенообразователи на основе протеинов могут иметь неприятный запах из-за продуктов гидролиза белков.
• В авиации для тушения топливных баков используются специальные пенообразователи, не вызывающие коррозию алюминиевых сплавов.

Источники

• ГОСТ Р 50588-2012 «Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний».
• СП 485.1311500.2020 «Системы противопожарной защиты. Установки пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования».
• НПБ 304-2001 «Пенообразователи для тушения пожаров. Номенклатура показателей и методы их определения».
• Лоран А.Г. «Способы тушения нефтяных пожаров». — СПб., 1904.
• ВНИИПО МЧС России. «Средства пенного пожаротушения: справочное пособие». — М., 2018.
• Материалы научно-практических конференций по пожарной безопасности (2019–2023).