Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Нормативное обеспечение пенного пожаротушения, или где же мы остановились?

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Нормативное обеспечение пенного пожаротушения, или где же мы остановились?

И.Ф. Безродный
Научный консультант ООО "Завод "Спецхимпродукт",
к.т.н., с.н.с, академик ВАНКБ, федеральный эксперт
научно-технической сферы

Современный алгоритм принятия решений и определения параметров пенного пожаротушения довольно примитивен и заключается в следующей последовательности действий:

  • Шаг 1: проверка соответствия пенообразователей требованиям ГОСТ Р 50088-2012 "Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний", ГОСТ Р 53280.2-2010 "Установки пожаротушения автоматические. Огнетушащие вещества. Часть 2. Пенообразователи для подслойного тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах. Общие технические требования и методы испытаний" и ГОСТ Р 53280.1-2010 "Установки пожаротушения автоматические. Огнетушащие вещества. Часть 1. Пенообразователи для тушения пожаров водорастворимых горючих жидкостей подачей сверху. Общие технические требования и методы испытаний".
  • Шаг 2: Получение пены на реальном пожарном оборудовании - генераторах, водо-пенных стволах, мониторах, генераторах пены средней и высокой кратности.
  • Шаг 3: Выбор (обоснование) значения нормативной интенсивности подачи, расчетного времени тушения и, как следствие, запаса пенообразователя, воды,количества пожарной техники либо параметров установки пожаротушения.
  • Шаг4: Практическая реализация принятых решений и результатов расчетов.

Следует отметить, что основным, конечно, является ГОСТ Р 50088-2012, а приведенная последовательность шагов характерна как для подразделений МЧС, так и для служб пожарной безопасности всех предприятий нефтегазовой отрасли.

Теперь возникают закономерные вопросы:

  • Если мы убедились (или нас убедили) на первом шаге, что пенообразователь соответствует требованиям ГОСТ Р, то какие параметры этого пенообразователя позволяют нам обосновать выбор пеногенерирующих устройств на втором шаге?
  • Или какие параметры пенообразователя и пеногенератора (ствола) позволяют обоснованно выбрать или рассчитать нормативную интенсивность, время тушения и производные от значений этих параметров - количество техники и запас огнетушащих веществ на третьем шаге?

Ответ известен всем: никакие параметры, указанные в ГОСТах, не дают ответа на эти вопросы. Насамом деле, такая ситуация характерна не только для России - все производители пенообразователей ограничиваются выполнением требований только первого шага, отдавая решение задач последующих шагов пожарной охране или проектировщикам систем пожаротушения. Это кажется справедливым, поскольку условий применения на реальном пожаре производитель пенообразователя не знает.

Может быть, ответы на эти вопросы содержатся в нормативных документах, регламентирующих вопросы пенного пожаротушения? Таких документов на сегодняшний день разработано большое количество: это различные ведомственные нормы, "привязанные" к конкретным предприятиям или даже отдельным объектам предприятий, нормативные документы крупных компаний, таких как АК "Транснефть". Есть большое количество различных "Рекомендаций по применению пенообразователей...", согласованных с ВНИИПО или Академией ГПС. Но основным и единственным общероссийским документом остается "Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках". Действительно, формальные ответы в руководстве есть, но они устарели. Есть только генераторы типа ГПС, но нет. например, генераторов "Пурга", пена из которых отличается по своим свойствам от пены из стандартного ГПС. Есть стволы пены низкой кратности, но не оговорено, что их целесообразно использовать только с пленкообразующими пенообразователями. Но самым большим "раритетом" является попытка идентификации горючего в зоне пожара с целью определения таких величин, как линейная скорость выгорания и линейная скорость прогрева (табл. 1), а также нормативных интенсивностей в соответствии с информационным письмом ГУГПС МВД РФ от 19.05.2000 г. № 20/2.3/1863 (табл. 2, 3) исключительно по обиходному названию!


Вот это использование обиходных названий веществ, без конкретизации численных значений параметров, характеризующих их свойства, присуще, к сожалению, абсолютно всем нормативным документам и рекомендациям.


Не только специалисты-нефтехимики, но и работники пожарной охраны знают, что свойства добываемых жидкостей зависят от конкретного месторождения, продолжительности его эксплуатации. Для нефтепродуктов влияние на состав, а значит на свойства, оказывают технологические особенности производства. Достаточно часто встречается такой продукт, как смесь нефти и газового конденсата, но он вообще исключен из таблицы интенсивностей.


Таким образом, наша попытка логически обоснованно выполнить всю процедуру шагов 1-3 и перейти к практической реализации принятых решений потерпела крах.

Логично было бы начать рассуждения от самого объекта пожара, то есть от свойств горючего, и уже исходя из этой информации, выбирать пенообразователь, аппаратуру и параметры пожаротушения. Но мы не будем и пытаться что-нибудь подобное сделать, ибо не можем сегодня детализировать сочетание слов "нефть + пожар + пена" в виде конкретных численных значений тех или иных параметров.

Пора начинать сначала

Не стоит думать, что все начинается с чистого листа. Просто многое из того, что сделано до сегодняшнего дня, забыто современными специалистами. Мы не обеспечили процесс преемственности поколений и вынуждены теперь восполнять этот пробел. Кроме того, некоторым руководителям ошибочно кажется, что некое "правильное" управление, "правильный" менеджмент способны заменить научные и инженерно-технические знания.

Для того чтобы специалисты правильно решали задачу определения параметров пожаротушения, вовсе не требуется стандартизация системы менеджмента и ее соответствие требованиям международных (а на самом деле, иностранных) стандартов. Более того, в случае принятия решений по тушению пожара неизбежная ограниченность стандартами и правилами, придуманными специалистами-управленцами, игнорирующими предметную часть задачи, может привести к ошибочным решениям и трагическим последствиям.

Итак, свойства, прописанные в ГОСТах на пенообразователи, мы никак не можем применить для выбора пеногенератора. Исключение составляют пленкообразующие пенообразователи, для которых величина кратности при поверхностном тушении жидкостей или подслойной подаче в резервуар не важна.

Вопрос о пене средней кратности и соответствующих пеногенераторах (шаг 2) обсуждался ранее в этом издании. Следует только разъяснить возможность обоснования нормативной интенсивности пены низкой кратности из углеводородных пенообразователей (S).

Появление на российском рынке фторированных пленкообразующих пенообразователей, обладающих существенно более высокой (по сравнению с углеводородными) огнетушащей эффективностью для пены низкой кратности, является причиной того, что в "Руководстве..." не предусмотрено использование низкократной пены на основе углеводородных пенообразователей и отсутствуют соответствующие значения нормативной интенсивности. Использование такой пены требует в несколько раз большего количества воды, концентрата пенообразователя, более мощных насосно-рукавных систем и установок пожаротушения.

Вместе с тем до введения в действие "Руководства...", в России с 1991 г. действовал другой документ: рекомендации "Тушение пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах". Рекомендации были утверждены ГИПН МВД РСФСР 15апреля 1991 г. Вэтом документе на стр. 11 в табл. 2.1 для углеводородных пенообразователей предусмотрено использование пены низкой кратности, приведена более полная дифференциация по видам горючего, а в приложении 5 даны значения интенсивности с учетом теплового режима в зоне пожара. В табл. 4 приводится выдержка из таблицы в части применения углеводородных пенообразователей.


Таким образом, поскольку в действующих документах отсутствуют значения нормативной интенсивности для применения низкократной пены из углеводородного пенообразователя, а на реальном пожаре может потребоваться такая информация, рекомендуем воспользоваться обоснованными данными, приведенными в табл. 4.

Применение высокократной пены для тушения пожаров в помещениях заслуживает отдельного внимания. Начать можно стого, что заложенный в ГОСТ Р 50088-2012 метод оценки огнетушащей эффективности вообще не соответствует ни условиям применения высокократной пены в помещениях, ни механизму ее воздействия на зону пожара. Применение высокократной пены на открытом пространстве нецелесообразно из-за очень малой ее плотности и интенсивного уноса из зоны пожара ветром и конвективными потоками продуктов горения. В то же время генерирование такой пены в горящем помещении сопровождается поглощением пузырьками газообразных продуктов горения, в первую очередь углекислого газа. Далеко не каждая пара изделий "пеногенератор + пенообразователь" способны генерировать пену высокой кратности в атмосфере продуктов горения. К сожалению, именно эта способность не проверяется при испытаниях на соответствие требованиям ГОСТ Р.


Конечно, если к генераторам в помещении обеспечен приток свежего воздуха извне, то вопрос снимается. Однако такие технические решения сложны, дороги и практически нигде не реализуются.

Забегая вперед на шаг 3 в вопросе объемного тушения высокократной пеной, следует отметить возможные проблемы с пено-генерированием в случае присутствия среди горючих материалов хлорсодержащих веществ, например поливинилхлорида. Таблица 5 иллюстрирует результаты экспериментальных исследований и не нуждается в дополнительных комментариях.

Если в выборе пеногенераторов (стволов) мы установили частичную ясность, то обоснование нормативной интенсивности и расчетного времени тушения (шаг 3) потребует от нас серьезных усилий. Мы должны установить характеристики горючего в зоне пожара, исходя из механизма огнетушащего воздействия пены, то есть охлаждающего и изолирующего воздействия. Такими характеристиками являются: температура вспышки (воспламенения), температура кипения, компонентный состав, текущая температура различных слоев (прогрев) и масса горючего в этих слоях, вязкость, площадь горения и еще ряд величин, которые могут понадобиться для оценки ситуации, например количество растворенной на молекулярном уровне воды. Большинство параметров, очевидно, определяется компонентным составом и температурой горючего. Очень важным фактором при определении нормативной интенсивности является масштаб пожара. Именно поэтому не могут быть использованы в качестве нормативных интенсивности подачи, приведенные в ГОСТ Р 50088-2012. Поскольку пена разрушается и расходуется в зоне пожара, а основные причины этого - нагретое горючее, тепловое воздействие факела пламени и продуктов горения, в эксперименте важно создать условия, соответствующие условиям реального пожара. Такие условия известны и подробно описаны в "Методике определения огнетушащей эффективности воздушно-механической пены" (М.: ВНИИПО, 1974. - 18 с). Методика согласована с ГУПО МВД СССР и никем до настоящего времени не отменена! Затраты на экспериментальную часть в соответствии с этой методикой по современным оценкам просто огромны: потребуются модельные резервуары площадью до 100 кв. м, для заполнения которых потребуются десятки тонн горючего. Плюс к этому большое количество испытываемого пенообразователя, насосно-рукавное, измерительное и вспомогательное оборудование, обученный персонал.

Каждому ясно, что создание таких экспериментальных условий возможно сегодня только в случае возникновения острой необходимости, то есть при ухудшении обстановки с пожарами на предприятиях нефтегазовой отрасли до критической ситуации. Такая ситуация вряд ли реализуется в ближайшее время, несмотря на прогнозы некоторых специалистов об увеличении числа техногенных катастроф. Такой прогноз уже звучал в 1990-1992 гг., но он не оправдался, так как не смог предсказать, а значит, и учесть, появление новых технологий, технических решений и технологического оборудования не только в России, но и за ее пределами. Вопросы и сомнения в правильности современного нормативного обеспечения пенного пожаротушения остаются. Ответом на это может и должно стать грамотное моделирование процесса пенного пожаротушения.

Конечной целью нашей деятельности являются нормативные параметры, в частности величина нормативной интенсивности. Известны два подхода к определению этой величины:

  • Проведение нескольких испытаний (экспериментов) по тушению модельного очага пожара с различной интенсивностью подачи пены (раствора пенообразователя) и последующий выбор наиболее приемлемого времени тушения и интенсивности без какого-либо четкого обоснования критериев этого выбора.
  • Проведение серии испытаний по тушению модельного очага пожара с целью определения минимально возможного значения интенсивности подачи (критической интенсивности) и последующий расчет нормативной интенсивности путем умножения критического значения на коэффициент запаса.

Первый способ характерен для иностранных испытательных лабораторий. Его результат применим только в пределах принципа "что знаю - то знаю". Все процессы в таких испытаниях являются нестационарными, и их моделирование, независимо от масштаба, практически невозможно.

При втором подходе, разработанном еще в Советском Союзе, испытатель неизбежно уходит в область малых интенсивностей. когда эффект тушения не достигается, но реализуется псевдостационарный режим горения очага, осложненный воздействием пенного слоя на поверхности. Сам пенный слой также ведет себя стационарно, то есть его координаты и температурный режим слоев горючего не изменяются во времени. Очевидно, что такая стационарность существенно облегчает задачу моделирования процесса пенного пожаротушения. Именно такой подход реализован в "Методике определения огнетушащей эффективности воздушно-механической пены".

Определив критическую интенсивность (Jk) в экспериментах по указанной методике, в модельных условиях или даже расчетным путем, определяется значение нормативной интенсивности (Jh) по формуле:

Jн = β - Jk,

где β - коэффициент запаса и β = 2,3. Коэффициент запаса определяет условия перехода от экспериментальных (модельных) испытаний или расчетов к практике пожаротушения. В общем случае он характеризует уровень развития технологий пенного пожаротушения с учетом имеющегося практического опыта. На сегодняшний день даже с учетом появления новой техники вряд ли имеет смысл корректировать значение коэффициента в сторону уменьшения.

Отметим, что, во-первых, те значения нормативных интенсивностей, которые используются сегодня, получены именно на основе данной методики, а во-вторых, физический и практический смысл критической интенсивности позволяет руководителю или штабу пожаротушения оценить реальные возможности имеющихся сил и средств для тушения пожара. Одновременно следует помнить, что ни один из представленных сегодня на российском рынке пенообразователей не проходил процедуру определения нормативной интенсивности по указанной методике. Это порождает определенные сомнения и, возможно, объясняет существующие претензии служб пожаротушения к эффективности современных пенообразователей.

Признавая сложность и трудоемкость проведения полного цикла испытаний всех пенообразователей по методике 1974 г., хочется напомнить об уже имеющемся в России опыте моделирования процесса пенного пожаротушения в режиме критической интенсивности. Речь не идет о лабораторных установках, описанных в ГОСТ Р 50088-2012 и ГОСТ Р 53280.2-2010. Впрочем, нельзя признать соответствующей практике пожаротушения и методику ГОСТ Р 53280.1 -2010 "Установки пожаротушения автоматические. Огнетушащие вещества. Часть 1. Пенообразователи для тушения пожаров водорастворимых горючих жидкостей подачей сверху. Общие технические требования и методы испытаний". Что же мы определяем, проводя эти испытания? А ничего не определяем. Это всего лишь сравнительные испытания по отношению к некоему гипотетическому пенообразователю, для которого соответствующие параметры записаны в ГОСТ Р. Никто не знает, существует ли такой пенообразователь где-нибудь на самом деле.

Как уже сказано выше, одно только моделирование не решает полностью задачу нормативного обеспечения. Для решения практической задачи необходимо создание базы данных по месторождениям нефти, газового конденсата и нефтепродуктам. Вероятно, в этом могут быть заинтересованы в первую очередь службы пожарной безопасности крупнейших нефтегазовых компаний, атакже подразделения МЧС, выполняющие свои функции на предприятиях этих компаний.


Создание базы данных по свойствам горючих веществ невозможно без использования компьютерной техники. Мы замерли на уровне 1990 г., когда впервые появилась идея компьютеризации службы пожаротушения вплоть до каждого отдельного пожарного автомобиля. Прошло 23 года - сменилось практически целое поколение, - но по-прежнему даже штабы пожаротушения не располагают необходимым информационным обеспечением. Можно привести простые примеры, когда более подробные и точные сведения о зоне пожара, горючем и его свойствах позволят не только повысить эффективность действий, ной надежнее обеспечить безопасность личного состава.

Высокая температура вспышки - значит можно эффективно тушить продукт даже без пены,распыленной водой.

Высокая температура кипения и высокая скорость прогрева - реальная опасность выброса продукта при вскипании воды (и не только в резервуаре!).

Компонентный состав - определяет скорость прогрева слоя горючего, эффективность изолирующего воздействия пенного слоя и пленки раствора пенообразователя. При наличии большого количества легких фракций изолировать пары горючего труднее. И так далее...

Особо следует остановиться на технологии тушения пожаров в резервуарах подслойной подачей пены. В ГОСТ Р 53280.2-2010 выдвинуты специальные требования к величине межфазного натяжения водного раствора пенообразователя и к коэффициенту растекания. Означает ли это, что пена из раствора, не соответствующего требованиям, не сможет потушить пожар в резервуаре? Вовсе нет, все зависит от свойств горючего. Керосин, дизельное топливо или нефть с высокой температурой вспышки (например, выше 40-50 °С) будут легко и быстро потушены, поскольку при подслойной подаче фактически осуществляется барботирование горючего в резервуаре, и охлаждение верхнего прогретого слоя горючего происходит очень интенсивно не только и не столько раствором пенообразователя, сколько увлекаемым всплывающей пеной горючим из нижних холодных слоев. И коэффициент растекания, как и межфазное натяжение, здесь вообще не при чем!

Все большее распространение получает объемное пенное пожаротушение высокократной пеной. В отличие от газовых или порошковых средств, концентрация которых в воздушном пространстве защищаемого помещения быстро снижается из-за его негерметичности и уноса огнетушащего состава с продуктами горения, пена высокой кратности длительное время препятствует горению, что позволяет охладить зону пожара даже в режиме естественного остывания, если иное воздействие затруднено.

Для разработки нормативов, как это теперь принято, полномасштабные исследования в России не проводились. За исходную точку приняты результаты испытаний технологии Hot Foam на шведской фирме Svenskaskum. Норматив по скорости нарастания пенного слоя 2 м/мин при кратности пены 666 будет эквивалентен интенсивности подачи раствора по площади помещения примерно 0,05 л/м2с. В данном случае, как уже отмечено выше, важнее воздействие на величину кратности пены марки пенообразователя и состава продуктов горения. Однако этот фактор никак в нормативных документах не отражен. Справедливости ради следует признать, что механизм огнетушащего действия пены при объемном тушении существенно отличается от механизма поверхностного тушения (рис. 1). В процессе заполнения  объема  пена осуществляет"секционирование" помещения препятствуя притоку к очагу горения свежего воздуха, оттоку продуктов горения, что приводит к "самотушению" очага пожара.


Вопрос о совершенствовании нормативного обеспечения пенного пожаротушения и разработке руководящего документа по применению пенообразователей поднимается сегодня многими специалистами. Проблема состоит в том, что просто взять и переписать, оформить в виде единого документа разрозненные знания не составит труда. Но для создания действительно полезного документа необходимы не столько способность к компиляции, сколько серьезные исследования (которых нет) и большая инженерно-техническая работа.

Опубликовано: Каталог "Пожарная безопасность"-2013
Посещений: 6850


  Автор
Безродный И. Ф.

Безродный И. Ф.

Научный консультант ООО
«Завод Спецхимпродукт»,
к.т.н., с.н.с., академик ВАНКБ,
федеральный эксперт
научно-технической сферы

Всего статей:  3

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций