Макаров С.А., Фещенко А.Н., Рахманин О.К., Жанатаев Д.Х.

Условием успешного тушения спиртосодержащих бензинов является полное покрытие поверхности горючей жидкости слоем пены. Это обусловлено тем, что для предотвращения доступа горючих паров и газов в зону горения необходимо полностью покрыть поверхность горючей жидкости слоем пены [1]. Проблема покрытия пеной поверхности возникает при тушении оксигенированных водорастворимых горючих жидкостей по причине отсутствия пленкообразующего действия пены, полученной на основе раствора пенообразователей типа AFFF. Cвязано это с процессами экстракционного взаимодействия горючей жидкости с рабочим раствором пенообразователя пенных каналов противопожарной пены [2].При прохождении пены через слой горючей жидкости, спирт, находящийся в топливе по закону распределения Нернста распределяется между двумя несмешивающимися фазами, одной из которых является само топливо, а другой – рабочий раствор пенообразователя. Коэффициент распределения в основном зависит от природы жидкостей и температуры. В стандартных условиях растворимость изопропилового спирта в рабочем растворе пенообразователя выше не более чем в четыре раза растворимости спирта в углеводородном бензине. Возникает ситуация при которой для успешного тушения требуется применять пенообразователи, сохраняющие свою поверхностную активность в водно-спиртовой среде. Экспериментальным путем установлено, что коэффициент распределения изопропилового спирта между фазами спиртосодержащий бензин – рабочий раствор пенообразователя при температуре 22±2 °С составляет величину 3,6±0,2 единиц. Таким образом, появляется возможность оценить максимально-возможную концентрацию спирта в пенных каналах после прохождения пены через слой топлива с определенной концентрацией спирта. В работе [3], выполняемой под руководством Шароварникова А.Ф., установлено, что причиной разрушения водных пен, полученных на основе углеводородных пенообразователей при контакте с низкомолекулярными спиртами, является потеря молекулами пенообразователя собственной поверхностной активности. Это происходит при превышении некоторой предельной концентрации. Наиболее простым способом оценки поверхностной активности пенообразователя является определение его пенообразующей способности в присутствии низкомолекулярных спиртов.

Так, для модельного топлива с 10% об. содержанием изопропилового спирта концентрация спирта в рабочем растворе может достигать величину до 35%. Возникает вопрос: если рабочий раствор пенообразователя, с содержанием спирта, не дает требуемую кратность пены, то пригоден ли он для тушения спиртосодержащего топлива? Для ответа на поставленный вопрос, был проведен эксперимент по определению пенообразующей способности пенообразователей, с различным процентным содержанием изопропилового спирта в рабочем растворе. Исследовались три образца пенообразователя типа AFFF. Выбор в пользу фторсодержащих пенообразователей обусловлен их огнетушащей эффективностью по ряду показателей над углеводородными [4]. Для оценки взаимосвязи между пенообразующей способностью и процессом прекращения пламенного горения проведены испытания по тушению спиртосодержащих модельных топлив подслойным способом.

Исследования по определению пенообразующей способности проводятся в следующей последовательности. Приготавливается рабочий раствор пенообразователя заданной рабочей концентрации, на основе пенообразователя, воды и изопропилового спирта. Полученный раствор заливают в электромеханическое устройство, и в течение 30 с получают пену. Фиксируется объем полученной пены. Определяется кратность. Результаты эксперимента представлены на рисунке 1.

Рисунок   1  – Влияние концентрации спирта в рабочем растворе пенообразователя на кратность пены

Как видно из графика, при содержании спирта в рабочем растворе до 20% показатель кратности снижается не значительно. Однако, как только содержание спирта увеличивается и превышает 30%, заметны существенные различия в пенообразовании. Так, при 40% процентном содержании спирта в рабочем растворе, кратность образца №1 на ~2 единицы выше кратности образца №1 и составляет около 4 единиц.

Результаты экспериментальных исследований по тушению спиртосодержащих топлив показали, что прекращение горения модельного топлива с содержанием спирта 10% об. происходит только при использовании пены на основе образца пенообразователя №1. Пена на основе образцов пенообразователей №2 и №3 ликвидировала горение спиртосодержащих топлив с максимальной концентрацией спирта 7,5% об. Полученные результаты, позволяют сделать вывод, что для подслойного тушения спиртосодержащих топлив требуется использование пенообразователя, на основе которого, в присутствии в рабочем растворе спирта, образуется пена кратностью не менее 4 единиц устойчивая к контакту с органическими растворителями.

Предлагаемая методика позволяет, до проведения полигонных испытаний, оценить пригодность пенообразователя для подслойного пожаротушения спиртосодержащих нефтепродуктов. Данная методика позволила сделать выбор пенообразователей, для проведения исследований по изучению влияния кратности пены при подслойном пожаротушении спиртосодержащих моторных топлив.

Литература

1. Шароварников А.Ф., Воевода С.А., Молчанов В.П., Шароварников С.А. Тушение пожаров нефти и нефтепродуктов / – М.: Калан, 2002. – 448 с.

2. Саутиев М.И., Макаров С.А., Битуев Б.Ж., Молчанов В.П. О механизме разрушения пены для тушения пожара экстракционно-разделяемых спиртосодержащих топлив // Технологии техносферной безопасности. – 2015. – № 5 (63). – С. 7.

3. Шароварников А.Ф., Астапов А.Н. / Пенообразование из водно-органических растворов // Пожаротушение. Сб. научн. тр. М.: ВНИИПО, 1985, С. 76-91.

4. Хиль Е.И., Саутиев М.И., Шароварников А.Ф., Бастриков Д.Л. Сравнительная огнетушащая эффективность углеводородных и фторсодержащих пенообразователей // Пожаровзрывобезопасность. – 2015. – № 2. – С. 71–75.