В Сибири нашли пену для тушения битума с минимальным вредом для экологии

Специалисты Томского политехнического университета определили наиболее эффективные составы пены для ликвидации пожаров в промышленных хранилищах битума. Исследование показало, что углекислотная и гидратная пены обеспечивают более качественное охлаждение нефтепродукта и уменьшают выбросы токсичных веществ. По совокупности характеристик они превосходят традиционные составы в 1,3–2 раза, сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу университета.

Разработанный учеными подход позволит выбирать огнетушащие вещества с учетом особенностей возгорания, скорости снижения температуры и возможного воздействия на окружающую среду. В перспективе результаты могут использоваться при создании противопожарных систем для предприятий нефтяной промышленности.

Почему пожары в битумных резервуарах сложно потушить

Главная сложность при ликвидации возгораний битума заключается в сохранении высокой температуры нефтепродукта даже после исчезновения открытого пламени.

Продолжая нагреваться, битум подвергается термическому разложению, в результате которого выделяются горючие и опасные для здоровья газы. При определенных условиях их скопление над поверхностью резервуара способно привести к повторному воспламенению.

Поэтому для успешного тушения необходимо не только прекратить поступление кислорода к огню, но и эффективно охладить содержимое емкости.

Одновременно важно сократить количество вредных соединений, попадающих в атмосферу во время пожара и после его ликвидации.

Исследователи ТПУ решили установить, какие составы лучше справляются с этими задачами и позволяют снизить риск повторного возникновения пламени.

Ученые проверили четыре разновидности огнетушащей пены

В ходе экспериментов специалисты сравнили воздушно-эмульсионную, азотную, углекислотную и гидратную компрессионные пены.

Испытания проводились на двух экспериментальных установках вместимостью 0,1 и 0,4 кубического метра. По конструкции они воспроизводили особенности промышленных стальных резервуаров, оборудованных теплоизоляцией.

Внутри емкостей исследователи нагревали битум до возникновения возгорания, после чего подавали огнетушащие составы короткими импульсами.

Пожар считался потушенным, если после исчезновения огня пламя не возникало повторно в течение 30 секунд. Затем специалисты продолжали наблюдение еще десять минут, чтобы оценить устойчивость полученного результата.

Во время испытаний измерялась температура самого битума, металлических стенок и газовой среды над поверхностью нефтепродукта.

Кроме того, исследователи контролировали химический состав выбросов. В частности, фиксировались концентрации кислорода, угарного и углекислого газов, метана, а также соединений азота и серы.

Доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Светлана Кропотова пояснила, что традиционная оценка огнетушащих веществ обычно основывается на скорости ликвидации пламени.

Однако при горении битума этого показателя недостаточно. Значение имеют дальнейшее охлаждение содержимого резервуара и количество токсичных веществ, которые продолжают выделяться после прекращения открытого горения.

По словам исследовательницы, ученым впервые удалось экспериментально определить диапазоны концентраций опасных соединений на всех этапах пожара — от первоначального нагрева битума до его последующего охлаждения.

Какие виды пены оказались наиболее эффективными

Результаты испытаний показали, что разные огнетушащие составы обладают собственными преимуществами.

Наиболее интенсивное охлаждение нефтепродукта обеспечила углекислотная пена. За три минуты ее применения температура битума уменьшилась на 127 градусов Цельсия.

Гидратная пена продемонстрировала лучшие результаты при охлаждении дымовых газов. За промежуток от 10 до 30 секунд их температура снижалась в среднем приблизительно на 27 градусов.

При этом быстрее всего открытое пламя удалось ликвидировать с помощью азотной пены. Для этого потребовалось около 0,4 секунды при расходе 0,4 литра вещества.

Углекислотный состав справился с огнем приблизительно за одну секунду, гидратный — за 2,2 секунды. Воздушной пене потребовалось около трех секунд.

Несмотря на высокую скорость действия азотного состава, по совокупности показателей наиболее эффективными признаны углекислотная и гидратная пены.

Они обеспечили оптимальное сочетание охлаждающих свойств, расхода огнетушащего вещества и снижения экологической нагрузки.

Расчетный коэффициент эффективности этих составов находился в пределах от 0,72 до 0,87. Полученные значения в 1,3–2 раза превысили показатели традиционной воздушной компрессионной пены.

Разработку смогут использовать на нефтеперерабатывающих предприятиях

На основании экспериментальных данных томские ученые создали метод расчета параметров пожара в резервуарах с битумом.

Он позволяет заранее определить предполагаемую продолжительность горения и необходимое количество вещества для ликвидации возгорания.

Методика рассчитана на применение к промышленным резервуарам вместимостью от 200 до 5000 кубических метров.

В дальнейшем полученные результаты могут использоваться при проектировании противопожарного оборудования для битумных хранилищ, нефтяных терминалов и нефтеперерабатывающих заводов.

Использование новых расчетов позволит учитывать не только скорость тушения, но и вероятность повторного возгорания, эффективность охлаждения и объем опасных выбросов.

Результаты научной работы представлены в международном журнале Journal of Hazardous Materials, посвященном исследованиям опасных веществ и их воздействия на окружающую среду.