МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ ПРИ РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОЖАРОТУШАЩИХ СОСТАВОВ НА ОСНОВЕ ВОДЫ
ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОЖАРОТУШАЩИХ СОСТАВОВ НА ОСНОВЕ ВОДЫ ЗА СЧЁТ ДОБАВОК РАЗЛИЧНЫХ РЕАГЕНТОВ И СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ИХ ХИМИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Сидоренко Ольга Владимировна, к.т.н., доцент Харьковский национальный педагогический университет имени Г.С. Сковороды Калугин Владимир Дмитриевич, д.х.н., профессор Кустов Максим Владимирович, к.т.н., старший преподаватель Национальный университет гражданской защиты Украины, г. Харьков Как показал анализ чрезвычайных ситуаций (ЧС) в мире, за последнее время аварии, связанные с разливом и возгоранием химически опасных веществ, вызывают наибольшие трудности с ликвидацией их последствий. Наиболее эффективным способом ликвидации таких ЧС является изоляция восстановителей – горючего материала от окислительных компонентов окружающей среды путём использования воздушно-механических пен, основным недостатком которых является малая дальность их подачи. В результате затрудняется технология процесса ликвидации последствий пожара, так как аварийно-спасательные подразделения не могут обеспечить эффективную доставку пены в зону активного горения из-за, например, высокой температуры пламени, высокого уровня химической опасности выделяющихся газообразных продуктов. Целью работы является рассмотрение методических подходов в решении проблем обеспечения максимального действия механизмов прекращения горения при тушении пожаров многокомпонентными составами и снижения уровня их химической опасности для окружающей среды. Экспериментальные исследования проведены с использованием стандартных методик тушения модельных очагов пожара, классов 2А и 13В (ДСТУ 3675-98). Методика расчётов затрат огнетушащего материала по определённым механизмам тушения базируется на данных расхода огнетушащего материала, содержащего только отдельные различные компоненты, и смеси на основе нескольких компонентов, включая высокодисперсную фазу пропеллентов. Приготовление растворов пожаротушения, определение расхода растворов на тушение (с учетом неиспользованной массы) выполнено с использованием метода гравиметрии. Наш методологический подход заключается в том, что при подавлении процесса горения в очаге пожара различными огнетушащими составами должны быть задействованы практически все механизмы тушения, при этом доминирующая роль зачастую может принадлежать лишь одному механизму, а вклад остальных механизмов может оставаться незначительным. При рассмотрении механизмов тушения с малым долевым вкладом в суммарный эффект тушения, последними, как правило, пренебрегают. На основе результатов анализа различных способов повышения огнетушащей способности воды и результатов системного, методически обоснованного изучения основных факторов, способствующих подавлению процесса горения, нами построена блок-схема различных механизмов пожаротушения. На схеме дугами показана взаимосвязь механизмов тушения. Комплексный механизм пожаротушения Охлаждение Изоляция Ингибирование Флегматизация 1– увеличение дисперсности потока; 2 – изменение физико- химическиих свойств; 3 – введение низкокипящих веществ Образование на поверхности горючего материала: 1 – пен, 2 – плёнок, 3 – корок. 1 – добавки электролитов (солей); 2 – добавки галоген- содержащих веществ (хладонов) 1 – введение инертных газов; 2 – образование инертных газообразных продуктов реакций: – горения, – разложения – испарения. Для подтверждения практической реализации механизмов тушения выполнены экспериментальные исследования огнетушащей эффективности различных жидких систем на очагах пожара классов 2А и 13В. Обработка результатов экспериментов позволила установить влияние отдельных компонент пожаротушащих систем (СхНуГz, ПАВ, ВМС, электролиты) на отдельные составляющие общего механизма пожаротушения (в % по отношению к воде без добавок). На основе результатов анализа составляющих материального баланса однозначно установлено, что в изученных системах тушения превалируют механизмы охлаждения (20-60%) и ингибирования (40-80%). Методологический подход включает анализ различных факторов на механизмы пожаротушения. В результате установлено, что с увеличением дисперсности потока эффективность тушения повышается за счёт увеличения интенсивности отвода тепла. Задача увеличения дисперсности потока на сегодняшний день осуществляется с помощью технических средств. Однако в практике пожаротушения сталкиваются с другими проблемами: нехваткой дорогостоящего оборудования для подачи жидкости под большим давлением; с существенным уменьшением дальности подачи диспергированных огнетушащих веществ; с выносом мелких капель мощными конвективными потоками на подлёте их к очагу горения. Для устранения этих недостатков предлагается методический акцент: использовать эмульсии пропеллентов (нерастворимых в воде углеводородов (УВ) или галогенуглеводородов (ГУВ) с низкой температурой кипения) в воде. В этом случае дополнительное увеличение дисперсности потока жидкости происходит за счёт изменения физико-химических свойств, а именно – за счёт уменьшения поверхностного натяжения и дополнительного дробления капель воды при испарении микрокапель пропеллента в высокотемпературном поле. Для эффективного задействования таких систем в процессе тушения по механизму ингибирования, в качестве пропеллентов должны использоваться галогенсодержащие углеводороды. При выборе пропеллентов необходимо учесть методологические требования - предельное снижение уровня химической опасности используемых компонент – ГУВ для окружающей среды в зоне пожара, которая уже может иметь высокий уровень канцерогенных газообразных продуктов горения. В связи с этим предлагается использовать в качестве пропеллента менее химически опасный йодистый метил. Механизм флегматизации присутствует во всех случаях использования огнетушащих систем на основе воды за счёт образования в очаге пожара водяного пара и других неактивных газообразных продуктов. При тушении горючих жидкостей (ГЖ) основным механизмом прекращения горения является изоляция, за счёт нанесения на поверхность ГЖ пен. Механизм изоляции также является основным при оперативной ликвидации чрезвычайных ситуаций, связанных с разливом и возгоранием химически опасных веществ. При использовании изолирующих пен возникает проблема очень малой дальности подачи ее (за счёт низкой плотности), которая часто значительно меньше минимально безопасной дальности нахождения личного состава и техники от очага горения. В методическом отношении проблема решается путём использования эмульсии пропеллента в пенообразующем растворе, в результате чего пенообразование происходит непосредственно в зоне горения. Концепция методологического подхода в решении фундаментальной проблемы пожаротушения реализована путём структурирования факторов, влияющих на эффективность тушения пожара, по основным механизмам прекращения горения. Установлено, что в качестве наиболее подходящих веществ, которые могут объединять все механизмы пожаротушения в одном составе на основе воды, являются эмульсии пропеллентов в воде с добавками ПАВ, ВМС и электролитов. Все компоненты эмульсии выбраны с учётом минимизации их негативного химического воздействия на окружающую среду и организм человека. Высказано представление о высокой эффективности использования огнетушащих эмульсий предложенного состава при ликвидации выбросов опасных для окружающей среды и человека высокотоксичных химических реагентов. Першоджерело - Збірник тез доповідей Міжнародної науково-практичної конференції - (PDF, 2,54 Мб) | |
|
| |
| Переглядів: 1543 | |
| Всього коментарів: 0 | |