VIII. ТУШЕНИЕ СМЕСЕВЫХ ВЫСОКООКТАНОВЫХ ТОПЛИВ НИЗКОКЕАТНОЙ ФТОРСИНТЕТИЧЕСКОЙ

ПЕНОЙ

Применение менее опасных для окружающей среды автомобильных топлив, таких как бензин с добавками спиртов, делает актуальной проблему обеспечения пожарной безопасности резервуаров для хранения автомобильных топлив. ,

В зарубежной практике используются в основном смесевые топлива. Такое топливо, как правило, содержит бензин с добавками изоп-ропилового или метилового спиртов. Содержание спирта достигает 20%. Кроме спирта в смеси содержится метилизобутилкетон, который обеспечивает совместимость спирта с углеводородами.

В России аналогичные топлива пока производят в небольшом количестве, в основном на экспорт. В экологическом отношении смесевые топлива имеют явное преимущество перед бензином, поэтому следует предвидеть скорое увеличение объемов производства и потребления этого топлива в России. В связи с этим, обеспечение пожарной безопасности резервуаров со смесевыми топливами становится актуальной задачей.

Предварительные испытания процесса тушения смесевых топлив, проведенные с использованием традиционных углеводородных пенообразователей не дали положительного результата, поскольку такая пена, при контакте с горяшей смесью быстро разрушалась. Фторсодержащие пленкообразующие пенообразователи оказались более эффективными. В зависимости от вида пенообразователя критическая интенсивность подачи пены изменялась в широком диапазоне. Наибольшей эффективностью отличались пенообразователи, имеющие в своем составе полисахарид.

Проблемы, решаемые в данной работе появились сравнительно недавно, в начале семидесятых годов, но за этот период интенсивно развивались исследования в смежных областях, связанных с разработкой новых способов тушения нефтепродуктов [2-4], включая исследования «подслойного» способа тушения хюжаров нефти и нефтепродуктов [7, 10, 13] и применение специальных пенообразователей для тушения пожаров спиртов [41, 43].

Появились исследования, в которых рассмотрен механизм огнетушащего действия пены [73, 74, 76]. На базе этих исследований возникла идея применения нового способа тушения пожара - «подслойной» подачи пены для противопожарной защиты резервуаров с смесевыми топливами.

Решение этой проблемы в принципе возможно, если удастся выбрать особый тип пены и пенообразователей, а также научно обосновать технологический режим процесса тушения, при котором пены не разрушаются при длительном контакте с агрессивными растворителями.

.У. Тушение тжаров смесевых топлив низкократнъши пенами f Анализ литературных источников показывает, что требования экологического характера приводят постепенно к замене существующих топлив, которые используют только бензин с присадками, повышающими октановое число, на спирто-бензиновые смеси.

В качестве спиртовых компонентов используют метиловый, этиловый и изопропиловый спирт, а также компоненты, которые позволяют лучше совмещать спирты с бензином. Концентрация спирта в автомобильных топливах достигает 15-20% и в связи с этим возникает проблема, можно ли и как можно тушить пожары таких смесевых топлив.

В последнее время особое внимание уделяется внедрению системы подслойного тушения пожара, когда пена подается в основание резервуара, непосредственно в слой горючего. Поднимаясь на поверхность, пена увлекает холодный слой нефти и разрушает гомотермический нагретый слой, предотвращая возможность выброса нефти.

Проблемы тушения смесевых автомобильных топлив связаны с тем, что бензины, в состав которых входят спирты, не могут быть потушены по существующей методике «подслойного» тушения бензинов и других углеводородов, так как пена, подаваемая через слой смесевых топлив разрушается из-за присутствия спиртов.

Для успешного тушения смесевых топлив необходимо решить ряд вопросов:

• выявить механизм процесса тушения смесевых топлив подслойным методом и разработать модель тушения;

• исследовать возможность использования для подслойного тушения смесевых топлив существующих пенообразователей с no-j лимерными добавками;

• оптимизировать режим тушения смесевых топлив при различных временах свободного горения топлива, при различном содержании спирта в смеси, при различной концентрации пенообразователей;

Экспериментальные исследования проводятся в следующей нос- j ледовательности:

• влияния температуры смесевого топлива на процесс тушения; 1

• влияния концентрации спирта на поверхностную активность молекул пенообразователей;

• экспериментальное изучение зависимости толщины тушащего пенного слоя от концентрации полимерного компонента в рабочем j растворе;

• исследование термической устойчивости пены с пoлимepнымJ стабилизатором.

Основным способом исследования является определение зави- симости времени тушения от интенсивности подачи пены, а также непосредственное определение расхода пены, которая затрачивается на тушение единицы поверхности.

В экспериментальной установке одновременно с подачей пены подавали воздух, который приводил к непрерывному перемешиванию жидкости внутри горелки. Это позволяло постоянно обновлять поверхностный слой на фанице с пеной.

Определение наиболее агрессивного смесевого топлива

Для офаничения круга экспериментальных исследований предполагалось выявить наиболее афессивную смесь углеводородов со спиртом.

Были проведены выборочные эксперименты со смесями, в которых в качестве углеводородов использовали генган и изооктан в сочетании с различными низкомолекулярными спиртами: метанолом, этанолом и изопропанолом (ИПС).

Для иллюстрации, результатов исследований на рис. 8.1 показана диаграмма «время - интенсивность» на примере тушения смесей гептана с этанолом. Судя по результатам измерений, смеси углеводородов с изопропанолом оказались наиболее трудно поддающимися

тушению. Поэтому в дальнейшем основное внимание было сосредоточено на экспериментах со смесями углеводородов с изопропанолом.

Рис. 8.1. Зависимость времени тушения от интенсивности подачи пены из пенообразователя «Подслойный»

0,02 0,04 0.06 0,08 0,10 4тенсивность подачи пены, кг(м - с)

0,12

Влияние концентрации спирта в смеси на огнетушагцую эффективность низкократной пены

Экспериментальные огневые исследования показали, что во всех случаях увеличение содержания спирта в смесевом топливе ведет к снижению тушащей эффективности пенообразователей, один из примеров представлен на рис. 8.2.

о 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12

. Интенсивность подачи пены, кг(м с)

Рис. 8.2. Зависимость времени тушения метанола от интенсивности подачи пены из пенообразователя «МОУСОЛ»

Увеличение концентрации спирта ведет к повышению величины критической интенсивности и времени тушения. Для выявления индивидуального характера использованных пенообразователей были проведены измерения поверхностного и межфазного натяжения их растворов в широком диапазоне концентраций. Межфазное натяжение измеряли на границе с гептаном. Некоторые результаты измерений представлены на рис. 8.3.

Рис. 8.3. Зависимость поверхностного и межфазного натяжения с гептаном раствора из пенообразователя «Финиф-лам низкой вязкости 3x3

Данные по поверхностному и межфазному натяжению, а также величина критической концентрации угицеллообразования являются сравнительными характеристиками использованных пенообразователей, действие которых не может быть описано с точки зрения их химического состава.

Учитывая важную роль, которую играет контакт (пена - горючее), изучено влияние концентрации спирта в смеси на ход изотерм межфазного и поверхностного натяжения. Исследования проведены с использованием растворов пенообразователя FC-3017 и смесей гептана с изопропанолом.

С увеличением доли спирта в смеси поверхностная активность молекул пенообразователя резко снижается, на что указывает ход кривых изотерм поверхностного натяжения. При концентрации 10% ИПС в смеси наклон изотерм сохраняется, а при - 20% ИПС изотер- i ма становится практически горизонтальной.

Влияние температуры смесевого топлива на характер процесса подслойного тушения низкократной пеной

оказывает температура горючего. Экспериментальные измерения процесса тушения смесевых топлив при различных температурах смесевого топлива представлены на рис. 8.4.

g 200

f 150 I

HD-0

0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 Интенсивность подачи пены, кг(м-с)

Рис. 8.4. Влияние начальной температуры горючей смеси на зависимость времени тушения смесевого топлива (гептан + изопропиловый спирт 15%) от интенсивности подачи пены из пенообразователя «ФС-786»

Испытаны пены из пенообразователей «FC-786». При повышении температуры топлива, содержащего 15% ИПС с 25 до 45 "С время тушения увеличилось в 1,5-1,8 раза, а критическая интенсивность подачи пены возросла практически в два раза.

Аналогичные результаты получены в случае применения других пенообразователей (рис. 8.5).

Рис. 8.5. Зависимость времени тушения от интенсивности подачи пены из пенообразователя «Универсальный-П».

Пеной, приготовленной на дистиллированной воде - бензин АИ-95 пеной из морской воды - ж; :4 смесь 95% бензина АИ-95 с 5% ИПС пеной, приготовленной из дистиллированной воды - ; смесь 95% о 0,02 0.04 0,06 0.08 0,10 0,12 бснзина АИ-95 с 5% ИПС пеной,

Интенсиамость подачи пены, 1г(мс)

приготовленной из морской воды-о; смесь 90% бензина АИ-95 с 10% ИПС пеной, приготовленной из морской воды - о