Пожаротушение парами легкоиспаряющихся жидкостей

Системы пожаротушения парами легкоиспаряющихся жидкостей называют системами жидкостного пожаротушения. Тушащей средой в них является пар испаряющейся жидкости, подаваемый к очагу пожара. В семидесятые годы прошлого века на морских судах стали применять смесь 73% бромистого этила (С₂Н₅Вr₂) и 23% фреона R114В2 (тетрафтордибромэтан – С₂Вr₂F₄), или чистый фреон. Смесь условно называемая «Х» представляет собой бесцветную жидкость с резким характерным запахом, обладающую хорошей летучестью. Следует отметить, что применявшиеся ранее четырехлористый углерод (CCl₄), бромистый этил (C₂H₅Br₂) и их смеси исключены из применения в связи с их повышенной токсичностью.

Под воздействием пламени, фреон может быть токсичен, однако при быстрой ликвидации огня образуется лишь минимальное количество токсических веществ. Скорость разложения существенно зависит от температуры. Например, при температуре +400 ^оС разлагается 7% фреона 114В2, а при температуре 800 ^оС происходит его полное разложение [4].

Пары хладона неэлектропроводны, поэтому хладон применяется для тушения горящих электрокабелей и электрооборудования, находящихся под напряжением. По эффективности тушения намного превосходит углекислоту. Эффективность этого огнетушащего средства является результатом его способности прерывать процесс горения. Так, при наличии в помещении 10 %(по объему) паров этой жидкости горение любых нефтепродуктов полностью прекращается (обычно в течение 10 минут).

Небольшая объемная доля смеси «Х» в воздухе значительно удешевляет систему и позволяет иметь резерв огнегасящей жидкости на судне, что особенно важно при нахождении его в длительном рейсе.

Ликвидация пожаров парами легкоиспаряющихся жидкостей осуществляется методом объемного тушения, поэтому перед выпуском жидкости следует герметизировать охраняемые помещения. Эти жидкости применяют для тушения пожаров в тех же судовых помещениях, где углекислоту. Легко испаряющаяся жидкость хранится на судах в закрытых резервуарах при низких давлениях (около 0,5…0,8 МПа).

Упругость её паров даже при значительных температурах воздуха мала. Системы выгодно отличаются от углекислотных меньшей металлоемкостью и высокой экономичностью, надежностью и эффективностью, а также простотой при обслуживании. Стационарные судовые хладоновые системы, работающие по принципу ингибирования реакции горения, могут защищать машинные помещения, грузовые трюма, а также некоторые вспомогательные помещения на судне.

Принцип действия всех хладоновых систем и их конструктивные схемы мало отличаются друг от друга. В состав всех систем входят резервуары для огнегасящей жидкости, воздушные баллоны, магистральные и распределительные трубопроводы с арматурой, распылительные приборы. Все оборудование размещается в отдельном помещении на станции, к которой предъявляются те же требования безопасности, что и при размещении углекислотных систем.

Количество жидкости (кг), необходимое для прекращения горения в закрытом помещении, определяется по формуле:

 

Q ж. = q • V, (39)

где q- удельный расход жидкости на единицу объема, принимается

равным 0,23…0,26 кг/м³;

V - полный объём защищаемого помещения без вычета объема оборудования и груза, м³.

Расчет производится из условия защиты наибольшего помещения на судне. Емкость резервуаров (м³) рассчитывают из условия обеспечения ликвидации пожара в нибольшем из защищаемых помещений [4]:

 

Vр = α*Qж /ρ,

 

где α = 0,75…0,85 – коэффициент заполнения резервуара;

ρ – плотность огнегасящей жидкости, кг/м³;

Qж – количество огнетушащей жидкости для наибольшего по объему защищаемого помещения, кг.

По условиям обеспечения живучести системы на станции должно быть не менее двух резервуаров для хранения огнегасящей жидкости. Вместимость каждого из них должна быть достаточной дляразмещения всего необходимого количества жидкости. Как правило, станции тушения легкоиспаряющимися жидкостями имеют два баллона со сжатым воздухом. Объем и давление воздуха в каждом из них (~2…3МПа) должны обеспечить однократный пуск расчетного количества жидкости с помощью одного баллона. Причем остаточное давление в баллоне после пуска должно быть не менее 0,5 МПа (~ 5 кгс/см²).Жидкость подается через распылительные головки, которые размещены в верхней части помещения. Распыленные пары жидкости, будучи тяжелее воздуха, опускаются вниз и, обволакивая горящие вещества, гасят очаг пожара.

На рис. 41 представлена схема системы жидкостного пожаротушения на универсальном современном сухогрузном судне отечественной постройки.

 

а - схема размещения трубопроводов в станции тушения парами легкоиспаряющихся жидкостей: 1 - резервуары с огнегасительной жидкостью; 2 — разобщительная

арматура; 3 - наливная втулка; 4 - редукционные клапаны; 5 - баллоны со сжатым воздухом;

б - схема размещения трубопроводов в машинном отделении и трюме: 6 - шлюпочная палуба; 7 - верхняя палуба; 8 –машинное

отделение; 9 - твиндек; 10 – трюм; 11 - магистральные трубопроводы; 12 - кольцевые трубопроводы; 13 – распылители.

 

Рис.41 Схемы системы пожаротушения парами легкоиспаряющихся жидкостей на универсальном судне

 

Система предназначена для защиты машинного отделения, четырех грузовых трюмов и помещения аварийного дизель-генератора. В качестве огнегасящей жидкости применен хладон с температурой кипения +47°С. Запас жидкости хранится в двух резервуарах, расположенных на станции. Количество жидкости позволяет произвести двукратное тушение в наибольшем судовом отсеке. Пуск системы в действие осуществляется вручную из помещения станции.

Система состоит из одной станции, расположенной на шлюпочной палубе. В помещении находятся: два резервуара 1 с огнегасящей жидкостью вместимостью 500 л каждый под давлением 0,5 МПа, два баллона 5 со сжатым воздухом вместимостью по 250 л. с рабочим давлением 3,0 МПа (~30 кгс/см²), сеть магистральных 11 и кольцевых 12 трубопроводов с разобщительной арматурой и измерительными приборами. Из станции в каждое охраняемое помещение проложены независимые трубопроводы. Фреон из резервуаров выталкивается сжатым воздухом, который поступает к ним из баллонов, и, проходя редукционные клапаны 4, редуцируется до давления порядка 0,8 МПа (~8 кгс/см²).

При тушении пожара в машинном отделении находящиеся в нем люди оповещаются с помощью звуковой и световой сигнализации. Включение сигнализации происходит автоматически при открытии клапана пуска хладона в машинном отделении. До пуска системы в действие необходимо герметизировать горящий отсек, предварительно убедившись в отсутствии в нем людей. После прекращения действия системы следует продуть трубопроводы, по которым подавалась жидкость в горящий отсек и закрыть всю запорную арматуру. Помещение, в, котором производилось тушение пожара, должно быть тщательно провентилировано. Входить в помещение, заполненное парами огнегасительной жидкости, до его тщательной вентиляции без фильтрующих противогазов запрещается. Заполнение резервуаров хладоном производится через наливную втулку 3, находящуюся на палубе, и клапан 2. Заполнение баллонов сжатым воздухом производится от трубопровода сжатого воздуха энергетической установки. Систему необходимо поддерживать в состоянии постоянной готовности.

При работе с огнегасителъной жидкостью необходимо надевать спецодежду, резиновые перчатки и противогаз. Курить и пользоваться открытым огнём в помещении станции, а также вблизи ее при открытой двери категорически запрещается. Если на одежду или открытые части тела попадает жидкость, необходимо сменить одежду и принять горячий душ. При работе людей на станции двери её должны быть постоянно открыты. По окончании работ станцию закрывают на ключ, который должен храниться у двери станции на видном месте.

Следует отметить, что в связи с наметившейся в последние годы тенденцией на сокращение и даже запрет применения в технике веществ типа фреонов, способствующих разрушению озонового слоя Земли, (Ограничение Монреальского протокола от 1987 г. регламентирующего производство и применение озоноразрушающих веществ), вновь строящиеся суда не оборудуются СЖБ.

Однако, несмотря на то, что международным сообществом запрещено с 2000 г. оборудование морских судов хладоновыми системами пожаротушения, на судах старой постройки допускается использование этих систем, при условии, что они находятся в исправном состоянии и нормально работают. Какая бы система не была установлена на борту судна, экипаж должен хорошо знать особенности ее использования. Регулярные и плановые учения позволяют приобрести необходимые навыки и исключить возможность ошибок в случае возникновенияλ пожара.

В связи с высокой эффективностью галоидопроизводных углеводородов R114В2, R12В1 и других бромзамещенных углеводородов и их смесей, постоянно идут поиски новых огнетушащих составов, равноценных углекислотным системам и СЖБ, где применялась огнегасящая смесь «Х».

В частности, в настоящее время получено разрешение на применение огнегасящего состава HCFC12, отвечающего требованиям международного стандарта ISO/DIS 14520-7, который был разработан в 1998 г. техническим комитетом ISO/TC2 «Оборудование для защиты от огня и борьбы с огнем» совместно с техническим комитетом CEN/TC191.

Порошковое пожаротушение

Порошки находят применение для тушения таких горючих веществ (щелочных и щелочноземельных металлов, сжиженных газов и т.д.), которые нельзя погасить водой или другими тушащими средствами. Кроме того, порошковыми составами П-1, ПФ и другими можно успешно тушить горючие жидкости, а также углеродистые тлеющие материалы (уголь, древесину, резину, горение животных жиров и растительных масел и пр.). Использование порошков в установках пожаротушения является прогрессивным направлением в развитии средств пожаротушения. Системы тушения порошковыми составами в последние годы стали широко применяться на специализированных судах - газовозах и химовозах.

На судах, оборудованных системами пожаротушения, могут использоваться только огнетушащие порошки, совместимые с пеной.

Огнетушащие порошки бывают двух видов: общего назначения и специального назначения.

Порошки общего назначения изготавливаются на основе бикарбоната натрия, бикарбоната калия, хлорида калия, фосфата аммония и т.д.

Порошки марки П/С изготовленные на основе бикарбоната натрия с добавлением графита и стеарата какого-либо металла (алюминия, железа, магния, цинка) является самым экономичным из всех известных порошков. Для тушения горящих нефтепродуктов наиболее эффективны порошки, изготовленные на основе бикарбоната калия.

Наиболее универсальными являются порошки, изготовленные на основе фосфата аммония. Порошок обладает сильным ингибирующим воздействием на реакцию горения. При высоких температурах фосфат превращается в метафосфорную кислоту, стекловидное плавкое вещество, покрывающее очаг пожара изолирующим слоем.

Порошок марки СИ состоит из мелкозернистого силикагеля, насыщенного азотом.

Порошки специального назначения используются для тушения горючих металлов (магния, калия, натрия, и их сплавов, титана, циркония, порошкообразного алюминия и др.). Порошки специального назначения создают в основном эффект объёмного тушения, хотя некоторые из них являются ингибиторами и обеспечивают также охлаждение.

Большинство порошков специального назначения предназначено для тушения либо одного, либо небольшой группы металлов. Для тушения других веществ эти порошки применять нельзя.

Порошки не тушат горящие вещества и материалы, в состав которыхвходит кислород, так как порошки не обладают большим охлаждающим эффектом. Поэтому для тушения нефтепродуктов, газов и горючих металлов рекомендуется применять некоторые виды порошков совместно с водой или воздушно-механической пеной.

Огнегасительные порошки образуют над горящей поверхностью облако, уменьшающее концентрацию кислорода, и, расплавляясь, препятствуют притоку воздуха к очагу пожара. За счет нагревания и разложения веществ, входящих в состав порошка, снижается температура горящей поверхности, и горение прекращается. Порошок выполняет антиокислительную роль замедлителя в реакции горения. Поэтому при тушении жидких и газообразных веществ горение прекращается, как только зона горения покрывается облаком порошка.

Порошки используются как в системах порошкового тушения, так и в огнетушителях (ОПС-10 и др.). Они не токсичны, практически не электропроводны и поэтому безопасны для людей. Однако при вдыхании они могут вызвать раздражение дыхательных путей. Поэтому, также как и в случаях углекислотного тушения в помещениях, которые могут заполняться огнетушащим порошком, необходимо предусмотреть предупредительные сигналы. Запас порошка (кг.) па судне определяют в зависимости от назначения судна и площади его палубы над грузовыми цистернами [4]:

 

Q пор = a • S, (40)

где a - коэффициент, равный 1,5 кг/м² для танкеров, перевозящих

химические грузы, и 1,25 кг/м² для газовозов;

S - площадь палубы над грузовыми отсеками, м².

 

Сухой порошок хранится в одном или нескольких резервуарах емкостью

 

V_р = β • Q _пор / ρ_н

 

где β≤ 0,95 – коэффициент заполнения резервуара;

Qпор – масса сухого порошка, кг;

ρ_н – насыпная плотность порошка кг/м³.

При правильном хранении огнегасительные порошки не теряют своих свойств в течение длительного времени. На судах порошок обычно хранится в одном или нескольких герметично закрывающихся резервуарах, размещаемых в станциях порошкового пожаротушения. Запас порошка может храниться также в полиэтиленовых мешках. Резервуары изготовляются из материала, химически инертного к используемому порошку. Емкость с порошком должна быть достаточной для обеспечения работы системы при всех включенных распылителях в течение не менее 45с.

Станции порошкового тушения обычно располагают в судовых надстройках вдали от грузовых цистерн или отсеков, со свободным выходом на открытую палубу. В состав станции входят резервуары для порошка, баллоны со сжатым газом - носителем (осушенным азотом, углекислым газом или сжатым воздухом), пусковые устройства, трубопроводы с насадками, размещенными в защищаемом помещении.

Газ-носитель используется для рыхления и вытеснения порошка из резервуара, а также для его транспортировки по порошковым трубопроводам. Для обеспечения равномерной подачи порошка к очагу пожара порошковые трубопроводы и вся арматура системы не должны иметь резких изменений проходимых сечений. Закругления трубопроводов должны быть плавными с радиусом изгиба, равным десяти их диаметрам.

Пост порошкового пожаротушения обычно представляет собой герметично закрываемый ящик, в котором размещаются упругий резиновый рукав со стволом-распылителем пистолетного типа и пусковой баллон со сжатым нейтральным газом. Пост пожаротушения соединяется со станцией порошкового тушения индивидуальным распределительным трубопроводом.

 

а - станция пожаротушения; б - трубопроводы на открытой палубе; в - пост порошкового пожаротушения.

1 - баллоны со сжатым азотом емкостью по 50 л каждый; 2 - механизм открытия головок баллонов; 3 — невозвратный клапан; 4, 17, 27, 29, 30 - запорные клапаны; 5 - манометр; 6 - запорный клапан, находящийся постоянно открытым; 7 - редукционный клапан; 8, 13 - трубопроводы сжатого азота; 9 - открытый конец трубы; 10 - резервуар для порошка; 11 - невозвратный клапан выпуска азота; 12 - предохранительный клапан; 14 - подпружиненный клапан, открывающийся при достижении рабочего давления в резервуаре; /5 - запорный клапан с пневмоприводом; 16 - запорный кран, находящийся постоянно открытым: 18, 28 - коллекторы: 19 - запорные краны с пневмоприводом; 20 - распределительный трубопровод для транспортировки порошка; 21 - трубопровод продувания системы азотом; 22 - трубопровод дистанционного пуска системы; 23 - пост порошкового пожаротушения; 24 - ствол - пистолет; 25 - рукав; 26 - баллон со сжатым азотом емкостью 3 л; 31 - кран.

 

Рис. 42Схема системы порошкового пожаротушения, использующей установку РL-750 фирмы "Тоталь"

 

На судне имеется несколько пожарных постов порошкового тушения. Максимальное расстояние, на которое может быть подан порошок от пожарного поста, определяется длиной резинового рукава и дальностью действия системы и составляет обычно 8…10 м.

В качестве примера на рис.42 приведена схема системы порошкового

пожаротушения фирмы «Тоталь», с резервуаром, рассчитанным на 790 кг. огнетушащего порошка и двумя баллонами для сжатого азота (газа - рыхлителя) давлением 17,0 МПа. Струя азота, проходя через порошок, вызывает его барботаж (взрыхление), чем значительно улучшает текучесть порошка и транспортировку его по трубопроводам к месту пожара. Для стволов – пистолетов подачей 3,5 кг/с, дальность действия струи равна 8-10м. Система позволяет одновременно использовать два ствола – пистолета.

Несмотря на сравнительно высокую стоимость систем порошкового тушения, применение их на специализированных судах оправдывается необходимостью обеспечения безопасности людей и сохранения грузов и судов.