Наука о системе пенного пожаротушения: понимание методов пожаротушения, не содержащих PFAS и фтора

В мире высоких ставок, связанных с промышленной безопасностью и реагированием на чрезвычайные ситуации, наука, лежащая в основе пожаротушения, претерпела колоссальный сдвиг. На протяжении десятилетий традиционные водные пленкообразующие пены (AFFF) были золотым стандартом для борьбы с летучими пожарами класса B, но открытие стойких пер- и полифторалкильных веществ (PFAS) вызвало глобальную нормативную трансформацию. Сегодня заинтересованные стороны B2B в нефтехимическом, авиационном и морском секторах все чаще обращают внимание на устойчивые альтернативы, в частности изучая возрождение технологии протеиновой пены и появление передовых решений для пожаротушения, не содержащих фтора.

Система пенного пожаротушения представляет собой комплексный метод противопожарной защиты, в котором для тушения возгорания легковоспламеняющихся жидкостей используется смесь воды, пенообразователя и воздуха путем охлаждения топлива, подавления подачи кислорода и подавления летучих паров. В современных системах часто используется биоразлагаемая белковая пена или синтетические альтернативы, не содержащие фтора, чтобы обеспечить высокоэффективное подавление без долгосрочной токсичности для окружающей среды, связанной с устаревшими химическими веществами, содержащими ПФАС.

Переход к современной стратегии подавления требует большего, чем просто замена концентратов; это требует глубокого понимания происходящих химических взаимодействий. Независимо от того, управляете ли вы авиационным ангаром или складом топлива, переход на протеиновую пену для пожаротушения представляет собой возврат к природной химии, усовершенствованной современной инженерией. Этот сдвиг гарантирует, что, хотя пожар быстро тушится, окружающая экосистема остается защищенной от «вечных химикатов», которые характеризовали предыдущие поколения противопожарных агентов.

В этом подробном руководстве мы рассмотрим механические и химические принципы подавления пенообразования, сравнивая традиционные синтетические пены с новой волной биоразлагаемой белковой пены . Мы изучим, как в различных отраслях применяются эти технологии, и предоставим техническую схему для выбора самой безопасной и эффективной противопожарной защиты для вашего объекта.

Оглавление

• Что такое система пенного пожаротушения?

• Как действует противопожарная пена?

• Виды пены для тушения пожара

• Применение огнегасящей пены

• Воздействие огнегасящих пен на окружающую среду

• Как применяются огнегасящие пены?

• Соображения безопасности при использовании огнегасящей пены

• Часто задаваемые вопросы

Что такое система пенного пожаротушения?

Система пенного пожаротушения — это специализированная противопожарная установка, предназначенная для устранения опасностей, связанных с легковоспламеняющимися жидкостями, путем выпуска стабильного слоя пены через стационарные трубопроводы, форсунки или передвижные устройства.

По своей сути система пеноподавления представляет собой чудо инженерной мысли, сочетающее в себе три отдельных компонента: воду, пенообразователь (например, протеиновую пену ) и воздух. В отличие от стандартных спринклеров на водной основе, которые фактически могут распространить возгорание жидкого топлива путем разбрызгивания топлива, пенная система предназначена для стабилизации опасности. В системе используется дозатор, который смешивает правильный процент концентрата с водой — обычно 1%, 3% или 6% — для создания «пенного раствора». Этот раствор затем аэрируется в точке выпуска для создания готовой пены.

Сложность этих систем варьируется в зависимости от защищаемой опасности. Например, системы с высокой степенью расширения предназначены для заполнения огромных объемов, таких как склады или ангары, за считанные секунды, по сути заглушая огонь в море пузырей. Системы с низким коэффициентом расширения, которые чаще используются для защиты топливных баков, производят более тяжелую и жидкую пену, которая течет по поверхности жидкости. Выбор концентрата, будь то синтетический агент или белковая противопожарная пена , определяет, насколько хорошо система может противостоять теплу огня и насколько она предотвращает повторное возгорание.

В среде B2B эти системы регулируются строгими международными стандартами, такими как NFPA 11. Современная система Protein Foam часто интегрируется в панель управления пожарной сигнализацией здания, что обеспечивает автоматическое обнаружение и развертывание. Эта автоматизация имеет решающее значение в средах, где легковоспламеняющиеся пары могут воспламеняться и распространяться быстрее, чем позволяет вмешательство человека. Используя стабильную биоразлагаемую белковую пену , компании могут гарантировать, что их система пожаротушения является одновременно инструментом безопасности жизни и экологически ответственным активом.

Как действует противопожарная пена?

Пена для пожаротушения действует за счет сочетания четырех важнейших механизмов: охлаждения топлива, отделения кислорода от источника тепла, тушения пламени и подавления выделения легковоспламеняющихся паров.

Основная наука, лежащая в основе пены, - это ее способность разрушать «огненный треугольник» (тепло, топливо и кислород). Когда протеиновую пену наносят на огонь, она образует толстый устойчивый слой, который физически отделяет топливо от воздуха. Этот эффект «одеяла» гораздо более эффективен, чем просто вода, поскольку пена имеет меньшую плотность, чем легковоспламеняющаяся жидкость (например, масло или бензин), что позволяет ей плавать сверху. Это предотвращает попадание кислорода на поверхность жидкости, эффективно тушая огонь.

Одновременно вода, содержащаяся в структуре пены, обеспечивает охлаждающий эффект. Когда пенопласт лежит на горячей жидкости, вода в стенках пузырьков поглощает тепло и испаряется, снижая температуру топлива ниже точки его вспышки. Здесь превосходит он обладает высокой термостойкостью, а это означает, что пузырьки не лопаются так легко, как синтетические пены, при воздействии интенсивного теплового излучения. Такая долговечность позволяет пене сохранять охлаждающие и удушающие свойства в течение длительного периода, что жизненно важно для предотвращения эффекта «обратного выгорания». противопожарная пена Protein ;

Кроме того, пенопласт действует как пароизоляция. При многих пожарах класса В горит не сама жидкость, а поднимающиеся от нее пары. Стабильный слой биоразлагаемой протеиновой пены удерживает эти пары под одеялом, предотвращая их смешивание с кислородом и воспламенение. Это комплексное «подавление паров» является причиной того, что пена является предпочтительным выбором для крупномасштабных промышленных разливов, поскольку ее можно использовать активно для предотвращения возникновения пожара еще до появления источника возгорания.

Виды пены для тушения пожара

Пены для пожаротушения подразделяются на две широкие категории — синтетические и на белковой основе — с подтипами, предназначенными для конкретных видов топлива, таких как углеводороды или полярные растворители.

Синтетические пены включают хорошо известные водные пленкообразующие пены (AFFF) и пены, не содержащие фтора (F3). Хотя AFFF когда-то был отраслевым стандартом для быстрого разрушения из-за его способности образовывать тонкую водную пленку, которая быстро распространяется по топливу, присутствие PFAS заставило многих перейти на F3. Тем не менее, протеиновая пена остается локомотивом отрасли. Эти пены, полученные из гидролизатов натуральных протеинов, создают прочное термостойкое покрытие, которое более стабильно и долговечно, чем многие синтетические альтернативы.

Внутри семейства белков существует несколько вариаций. Пена для пожаротушения Standard Protein отлично подходит для тушения пожаров углеводородов, таких как сырая нефть и бензин. Пены с фторпротеином (FP) добавляют к белковой основе фторированные поверхностно-активные вещества, чтобы улучшить способность пены выделять топливо и быстрее распространяться. Однако, поскольку правила ужесточаются, биоразлагаемая белковая пена , полностью не содержащая фтора, набирает все большую популярность. Эти современные пенопласты на белковой основе обеспечивают высокостабильное «одеяло», необходимое для обеспечения безопасности после пожара, без токсичного наследия традиционных фторсодержащих химикатов.

При пожарах, связанных с полярными растворителями, такими как спирты, кетоны и сложные эфиры, стандартные пены разрушаются топливом. В этих случаях требуются спиртостойкие (AR) пены. Эти пены содержат полимер, который образует физическую мембрану между пеной и растворителем. Производители протеиновой пены теперь предлагают версии AR (AR-FP или AR-FFFP), которые обеспечивают эту специализированную защиту, что делает их универсальным выбором для предприятий химической переработки, которые сталкиваются с различными опасностями, связанными с жидкостями.

Применение огнегасящей пены

Пена для пожаротушения используется в промышленных условиях повышенного риска, где хранятся или перерабатываются легковоспламеняющиеся жидкости, включая нефтеперерабатывающие заводы, авиационные ангары, химические заводы и морские порты.

В нефтегазовой отрасли без пены не обойтись. Большие резервуары для хранения топлива представляют собой огромную концентрированную пожарную опасность. В этом контексте система протеиновой пены часто доставляется с помощью «пенных камер» или методов «подповерхностной инъекции». Поскольку пена для пожаротушения Protein настолько стабильна, она может выдерживать жар сильного пожара в резервуаре, медленно распространяясь по поверхности, обеспечивая надежную герметизацию. Биоразлагаемая природа современной биоразлагаемой белковой пены также является важным преимуществом, поскольку она упрощает процесс очистки после инцидента или тестирования системы.

Авиация — еще один основной сектор пенного пожаротушения. В ангарах для самолетов хранятся дорогостоящие активы и значительные количества авиатоплива. В этих сооружениях часто устанавливают системы пены высокой кратности, обеспечивающие тотальное затопление. В случае разлива топлива или возгорания система может заполнить пеной весь объем ангара, проникая через крылья и в двигатели самолета, чтобы потушить пожар в местах, до которых традиционные спринклеры никогда не смогут добраться. Многие современные ангары переходят на альтернативы протеиновой пене, не содержащей фтора , чтобы соответствовать развивающимся экологическим законам в аэропортах.

Помимо тяжелой промышленности, пеноподавление имеет решающее значение в морских и портовых операциях. Танкеры и грузовые суда, перевозящие легковоспламеняющиеся грузы, используют пенные мониторы и системы фиксированной палубы для защиты судна. В таких условиях пена должна быть совместима с морской водой и выдерживать ветреную погоду. Плотная и тяжелая природа противопожарной пены Protein делает ее менее восприимчивой к сдуванию ветром по сравнению с более легкими синтетическими пенами, гарантируя, что огнетушащий агент действительно достигнет очага пожара во время чрезвычайной ситуации на море.

Воздействие огнегасящих пен на окружающую среду

Воздействие противопожарной пены на окружающую среду стало центральным вопросом глобальных правил безопасности, особенно в отношении стойкости ПФАС в синтетических пенопластах и ​​преимуществ перехода на биоразлагаемую белковую пену.

На протяжении десятилетий промышленность противопожарной защиты полагалась на перфторированные химические вещества для достижения «пленкообразующих» свойств, которые позволяли AFFF быстро тушить пожары. Однако эти «вечные химикаты» не разлагаются в окружающей среде и связаны с загрязнением грунтовых вод и серьезными рисками для здоровья. Это привело к «Постепенному отказу от ПФАС», когда во многих юрисдикциях запрещено использование фторсодержащих пенопластов для обучения и требуется их замена в стационарных системах. Именно здесь биоразлагаемая белковая пена предлагает большое преимущество; поскольку он получен из природных источников, микроорганизмам в почве и воде гораздо легче расщепить его.

Переход на противопожарную пену «Белок » и другие бесфтористые варианты требует тщательной оценки «биоразлагаемости» и «водной токсичности» концентрата. Хотя пены, не содержащие фтора (F3), не содержат ПФАС, было обнаружено, что некоторые ранние синтетические версии обладают высокой токсичностью для воды из-за интенсивного использования углеводородных поверхностно-активных веществ. Напротив, хорошо разработанная биоразлагаемая белковая пена обеспечивает более низкую химическую потребность в кислороде (ХПК) во время разложения, что делает ее «более экологичным» выбором для объектов, расположенных вблизи чувствительных водоемов или сельскохозяйственных угодий.

Чтобы помочь покупателям B2B оценить это воздействие, в следующей таблице сравниваются типичные экологические профили различных технологий пеноматериалов:

Как применяются огнегасящие пены?

Пена для пожаротушения подается различными способами, включая стационарные пенные камеры, верхние разбрызгиватели, пенные мониторы и ручные шлангопроводы. Все они предназначены для обеспечения равномерного распределения пенного слоя без разбрызгивания топлива.

В стационарных системах способ применения определяется опасностью. Для резервуаров для хранения легковоспламеняющихся жидкостей часто используется «пенная камера». Это устройство крепится сбоку от резервуара; при активации системы раствор пены аэрируется в камере и мягко стекает по внутренней стенке бака на топливо. Это «мягкое применение» имеет решающее значение. Если протеиновую пену с силой распылить в топливо, она может стать «выбрасывающей топливо» или погрузиться в воду, что снизит ее эффективность. Позволяя противопожарной пене Protein течь естественным образом, она образует липкое покрытие от краев внутрь.

На больших открытых площадках, таких как погрузочные доки или склады, обычно используются верхние спринклеры «пенной воды». Эти форсунки предназначены для всасывания раствора пены при его выпуске, создавая эффект дождя из пузырьков пены. При ручном тушении пожара обучают методам «наклона вниз» или «накатывания». Пожарный направит струю биоразлагаемой белковой пены на вертикальную поверхность (например, на стену или борт грузовика), чтобы она стекала на огонь, или отразит струю от земли перед местом разлива, так что пена скатится по поверхности.

В приложениях с высоким коэффициентом расширения используются «генераторы пены». В этих машинах используется мощный вентилятор, который продувает воздух через сетку, пропитанную раствором протеиновой пены , очень быстро создавая огромный объем пены. Это часто можно увидеть в подвалах, корабельных трюмах или ангарах для самолетов. Независимо от метода, цель всегда одна и та же: создать готовую пену с правильным «коэффициентом расширения» (объем готовой пены по сравнению с объемом жидкого раствора), чтобы обеспечить подавление огня и сдерживание пара.

Соображения безопасности при использовании огнегасящей пены

Соображения безопасности для пенных систем включают управление рисками для органов дыхания от горения пены, обеспечение правильной опоры на скользких поверхностях и строгое соблюдение паспортов безопасности материалов (MSDS) для предотвращения раздражения кожи и глаз концентратами.

Хотя протеиновая пена, как правило, безопаснее для окружающей среды, концентрированная жидкость по-прежнему представляет собой химический продукт, который может вызвать раздражение. Персонал, работающий с концентратом, должен всегда носить соответствующие средства индивидуальной защиты (СИЗ), включая перчатки и средства защиты глаз. Во время пожара дым от горения жидкого топлива токсичен, но добавление пены может создать густой «пар» и пенный туман, что может ухудшить видимость. Крайне важно, чтобы спасатели использовали автономный дыхательный аппарат (SCBA) при работе в непосредственной близости от пожара, подавляемого пеной.

Еще одним риском безопасности, который часто упускают из виду, является физическая природа самой пены. Готовая пена – это, по сути, специализированное мыло; это невероятно скользко. Когда пол склада покрыт несколькими дюймами биоразлагаемой белковой пены , это может скрыть такие опасности, как открытые ямы, мусор или электрические кабели, и создает значительный риск скольжения и падения для пожарных. Кроме того, шум, создаваемый генераторами высокократной пены или системами пенообразования на сжатом воздухе (CAFS), может быть оглушительным, что требует защиты слуха и четких протоколов связи для безопасности команды.

Наконец, «постпожарная безопасность» — это важнейшая концепция безопасности. То, что пламя погасло, не означает, что опасность миновала. Если слой противопожарной пены Protein сломан или он слишком быстро стекает, горячее топливо под ним может мгновенно воспламениться. Спасатели должны следить за пенопластовым одеялом и при необходимости «доливать его». Использование высокостабильной протеиновой пены обеспечивает более длительное «время слива», обеспечивая больший запас безопасности для следователей и бригад по уборке, позволяющих выйти на место происшествия, не опасаясь внезапной вспышки огня.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли использовать протеиновую пену для тушения всех типов пожаров?

Протеиновая пена в первую очередь предназначена для тушения пожаров класса B (легковоспламеняющиеся жидкости), особенно углеводородов. Хотя его можно использовать при пожарах класса А (дерево, бумага), он не так эффективен, как специализированные пены класса А, которые предназначены для глубокого проникновения в пористые материалы. Его никогда не следует использовать при пожарах класса C (электрических), поскольку содержание воды делает пену проводящей.

Является ли биоразлагаемая белковая пена такой же эффективной, как AFFF?

В то время как AFFF имеет более быстрое время «опрокидывания» из-за своей химической пленки, биоразлагаемая белковая пена часто обеспечивает превосходную «защиту после пожара» и «термостойкость». Во многих промышленных сценариях, где риск повторного возгорания высок, стабильность белкового покрытия считается более ценной, чем несколько секунд более быстрого опрокидывания.

Как часто следует проверять систему пеноподавления?

Стандарты NFPA обычно требуют ежегодной проверки и проверки точности дозирования системы. Многие компании используют «суррогатные жидкости» или испытания с замкнутым контуром, чтобы избежать выброса противопожарной пены Protein в окружающую среду во время этих испытаний, даже если пена является биоразлагаемой.