Введение к работе
Актуальность. В России вместе с ростом объемов нефтепереработки происходит постепенный переход топлив на евростандарт. Разработанный технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту» устанавливает обязательные требования на всех стадиях производства и реализации нефтепродуктов по показателям экологической безопасности. После утверждения постановлением правительства в 2008 году, в указанный регламент вносились многочисленные изменения, касающиеся в основном графика перехода производства бензинов на евростандарт. Регламент предполагает ограничение применения ряда антидетонационных присадок отрицательно влияющих на окружающую среду. Вместо них бензины будут содержать большое количество полярных водорастворимых и полярных водонерастворимых оксигенатов, в том числе спиртов и эфиров. Существенно изменен состав топлив, и введены ограничения по концентрации серы, свинца, ароматических и олефиновых углеводородов. Мировой и отечественный опыт последнего десятилетия показывает, что тушение пожаров осложняется наличием в одном парке резервуаров заполненных различными углеводородными и углеводородно-спиртовыми топливами. Считается, что основным, а в отдельных случаях и единственным средством тушения пожаров в современных резервуарных парках является пленкообразующая, фторсодержащая пена. Крупные пожары последних лет в Европе, Англии и США были ликвидированы только после применения такой пены. Специалисты делают выводы, что если бы такая пена не применялась в тушении, то последствия могли бы быть катастрофическими для природы и человека. Ужесточаются и экологические требования. Использование пенообразователей на основе стойких органических соединений, ограничивается Федеральным законом 27.06.2011 № 164-ФЗ «О ратификации Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях». Поэтому в последнее время на рынок в
России все больше поступает новых поверхностно-активных веществ для производства пенообразователей и пленкообразующие пенообразователи свойства, которых несколько отличаются от свойств пенообразователей, поступавших на рынок раньше. В настоящее время фторированные поверхностно-активные вещества не производятся методом (ECF) электрохимического фторирования. Например, крупнейший химический гигант - компания ЗМ первой прекратила производство фторсодержащих ПАВ таким способом. В США и Европе уже сейчас не допускается использование в пожаротушении пленкообразующих пенообразователей со стабильными биоаккамулирующимися соединениями, произведенными в процессе электохимического фторирования и содержащими цепь из восьми атомов углерода и более. Результатом этого явилось то, что изменился состав, и как следствие огнетушащие характеристики самих пенообразователей. В соответствии Федеральным законом «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» огнетушащие вещества должны обеспечивать тушение горючих веществ с использованием определенной тактики. Возникла необходимость провести комплекс экспериментальных и теоретических исследований, направленных на обеспечение эффективности тушения пламени евротоплив пенными системами с использованием пленкообразующих пенообразователей, поступающих на рынок в России.
Степень научной проработанности темы. Нельзя не отметить, что в
области пенного пожаротушения выполнено достаточно много научных
трудов и эта работа является лишь их продолжением. Данную работу,
возможно было выполнить только благодаря достижениям
А.Ф.Шароварникова, А.Н.Баратова, В.Ч.Реутта, И.И.Петрова,
В.П.Молчанова, Ю.Н.Шебеко, И.А. Болодьяна, В.И.Блинова и других ученых с их научными школами.
Задача эффективного тушения спиртосодержащих смесевых топлив пленкообразующими пенообразователями не нова. Впервые исследования в этой области начали проводиться во ВНИИПО МВД СССР с 1980-х годов
под руководством Шароварникова А.Ф. Использованы некоторые методики, разработанные совместно с Тепловым Г. С. В 1997 году С.А.Шароварниковым выполнялась работа с целью определения принципиальной возможности использования «подслойной» системы для тушения таких топлив. Пленкообразующей способностью фторсодержащих пенообразователей занимались Воевода С.С. и Макаров С.А. Признавая значимость выполненных работ необходимо отметить, что несмотря на большой объем проведенных исследований, остались не изученными отдельные условия, при которых фторсодержащая пена снижает или теряет свое пленкообразующее действие на поверхности углеводородных и углеводородно-спиртовых топлив. Не установлены границы концентраций спирта, в которых определяющую роль для тушения играет пленкообразующая способность пены и границы, в которых определяющую роль для тушения играет контактная устойчивость пены. Отсутствуют данные о концентрациях спирта в углеводородном топливе, когда не требуется применение спиртоустойчивого пенообразователя.
Все это делает актуальной научную задачу обеспечения эффективности пожаротушения спиртосодержащих топлив пенными системами с использованием новых пленкообразующих пенообразователей типа AFFF, отвечающих современным требованиям безопасности.
Цель работы - определить закономерности тушения пламени топлив
европейского стандарта современными пленкообразующими
пенообразователями типа AFFF.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
- выявить влияние углеводородного и углеводородно-спиртового состава топлив на пленкообразующую способность пен, приготовленных на воде различной жесткости;
-
- выявить влияние углеводородного и углеводородно-спиртового состава топлив на контактную устойчивость пен, приготовленных на воде
различной жесткости;
З - установить роль пленкообразующей способности и контактного разрушения пены в эффективности тушения пламени топлив европейского стандарта.
Предметом исследований являлся процесс тушения евротоплив пленкообразующей пеной, а объектом исследований - свойства фторсинтетических пленкообразующих пенообразователей и низкократной пены, приготовленной на их основе.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработан механизм изолирующего действия пены, связывающий пленкообразующую способность и контактное разрушение фторсинтетической пены на поверхности топлив с различным углеводородным и углеводородно-спиртовым составом;
предложена методика, позволяющая измерить скорость растекания водной пленки на поверхности углеводородных и спиртосодержащих топлив;
получены ранее неизвестные данные, влияния жесткости используемой воды и состава углеводородно-спиртовых топлив на пленкообразующую способность пены и результативность тушения.
Практическая значимость работы.
Результаты работы позволяют скорректировать величину интенсивности подачи пены для успешного тушения пожара в зависимости от содержания полярной горючей жидкости в топливе и качества воды используемой для приготовления рабочих растворов.
На защиту выносятся:
- экспериментальные данные по определению коллоидно-химических
свойств пленкообразующих пенообразователей и их огнетушащей
эффективности;
взаимосвязь между свойствами пленкообразующих пенообразователей и основными параметрами тушения углеводородных и углеводородно-спиртовых горючих жидкостей.
механизм пленкообразующего, изолирующего действия и контактного разрушения фторсинтетической пены на поверхности топлив с различным углеводородным и углеводородно-спиртовым составом;
Апробация результатов исследования. Основные результаты исследований докладывались на Международной научно-практической конференции «Пожарная и аварийная безопасность объектов» (г. Иваново, Ивановский институт ГПС МЧС России, 2009); XXI Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы пожарной безопасности» (г. Москва, ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2009); Международной научно-практической конференции «Пожаротушение: проблемы, технологии, инновации» (г. Москва, Академия ГПС МЧС России, 2013); Конференции «Пожары и окружающая среда» (г. Москва, НАНПБ РАН, 2013); Конференции международного салона «Комплексная безопасность-2013» (г. Москва, Академия ГПС МЧС России, 2013).
Внедрение результатов.
Результаты работы использованы:
- при разработке национального стандарта Российской Федерации
ГОСТ Р 50588-2012 «Пенообразователи для тушения пожаров. Общие
технические требования и методы испытаний», для уточнения показателей
качества пленкообразующих пенообразователей, используемых на воде
различной жесткости и необходимости применения индивидуальной горючей
жидкости для огневых испытаний.
- при разработке изменения № 1 в национальный стандарт Российской
Федерации ГОСТ Р 53280.2-2010 «Установки пожаротушения
автоматические. Огнетушащие вещества. Часть 2. Пенообразователи для
подслойного тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах.
Общие технические требования и методы испытаний» для уточнения
показателей качества пленкообразующих пенообразователей, используемых
для тушения топлив, содержащих полярную горючую жидкость и
необходимости применения индивидуальной горючей жидкости для огневых
испытаний.
- в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Академия Государственной противопожарной службы МЧС России» при проведении занятий по дисциплине «Химия» у курсантов, слушателей очной формы обучения и студентов.
Публикации. Материалы диссертационной работы изложены в монографии и 6 журналах, в том числе в 4 журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 4 глав, изложенных на 185 страницах основного текста, включая 74 рисунка, 4 таблицы, 120 наименований цитируемой литературы и приложений.
