ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ ТОНКОРАСПЫЛЕННОЙ ВОДОЙ НА ОСНОВЕ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ..

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ ТОНКОРАСПЫЛЕННОЙ ВОДОЙ НА ОСНОВЕ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ..

КАРПЫШЕВ Александр Владимирович, кандидат технических наук
СЕГАЛЬ Михаил Давыдович, доктор технических наук
СТЕПАНЧИКОВ Владимир Иванович, кандидат химических наук

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ ТОНКОРАСПЫЛЕННОЙ ВОДОЙ НА ОСНОВЕ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ

Источник: журнал «Специальная Техника» №2 2006 год.

По данным Главного управления государственной противопожарной службы МЧС России, за 8 месяцев 2005 г. в Российской Федерации зарегистрировано более 143 568 пожаров. При пожарах погибло 10 980 человек, в том числе 460 детей, и получили травмы на пожарах 8562 человек. Материальные потери от пожаров составили почти 60 млрд. руб. На города пришлось 67,2% от общего количества пожаров, 60,5% материального ущерба, 57,7% расчетных потерь, 57,5% числа погибших при пожарах людей и 69,7% травмированных. Больше всего пожаров было зарегистрировано в жилом секторе: их доля от общего числа пожаров по России составила 72,8%, а материального ущерба – 39,7% [1].

По числу погибших на тысячу пожаров Россия занимает первое место в мире, превосходя при этом аналогичный показатель в США в 33 раза, а в Англии в 38 раз.

В государственном докладе МЧС России “О состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера” отмечалось, что вследствие сокращения численности подразделений ГПС, большого износа пожарной техники и ухудшения обстановки на дорогах снизились показатели оперативного реагирования на возникающие пожары.

Среднее время прибытия первого пожарного подразделения к месту вызова постоянно возрастает и составило в городах более 8 мин, в сельской местности более 19 мин.

Необходимо отметить, что это некоторые усредненные показатели, которые могут значительно отличаться в крупных мегаполисах. В связи с исключительно сложной дорожно-транспортной обстановкой в Москве и массовыми нарушениями правил парковки автотранспорта время прибытия пожарных расчетов и начало боевых действий по тушению может быть достаточно большим, что приводит к резкому увеличению площади пожара.

Что касается ситуации в других секторах экономики, то можно отметить возрастающую пожароопасность в промышленности, строительстве, на объектах энергетики, связи, транспорта, добычи и переработки полезных ископаемых. Это связано как с наличием использования значительных количеств пожароопасных веществ и соединений, так и прогрессирующим износом оборудования (в ряде отраслей износ основных фондов достигает 70 – 90%), ухудшением технологической дисциплины и снижением квалификации персонала потенциально опасных производственных объектов.

Крупные пожары в Москве (общежитие Университета дружбы народов, здания театра Эстрады, Арбитражного суда, Манежа) показали, что необходимо перевооружение служб пожарной охраны и подразделений пожарной охраны качественно новой техникой. Такая техника может быть создана только на базе высоких технологий с привлечением ресурсов и научного потенциала оборонно-промышленного комплекса.

Особую роль в связи с этим приобретают отечественные разработки новых высокоэффективных систем пожаротушения тонкораспыленной водой.

Специалистами на основе последних достижений ракетно-космической техники созданы газодинамические технологии пожаротушения тонкораспыленной водой, значительно превосходящие известные аналоги и ряд действующих установок, успешно себя зарекомендовавших при эксплуатации.

Наиболее известная разработка – ранцевая установка пожаротушения РУПТ-1-0,4 (фото 1) – предназначена для оперативного подавления очагов пожаров твердых горючих веществ, горючих жидкостей и газов, а также для тушения пожаров электрооборудования под напряжением до 36 кВ.

В установке используется принцип газодинамического ускорения мелкораспыленного (средний размер капли воды порядка 100 микрон) двухфазного (вода – воздух) потока, что позволяет оперативно подавлять пожары на ранней стадии возгорания с очень высокой эффективностью.

Установка отличается небольшими габаритами и массой (около 20 кг в полной комплектации), простотой и надежностью в эксплуатации, постоянной готовностью к работе, абсолютной экологической безопасностью. В качестве огнетушащей жидкости применяется обычная вода или вода с пенообразующим составом в количестве около 12 л. Работа установки осуществляется от баллона со сжатым воздухом объемом 2 л с рабочим давлением 300 атм, аналогично применяемым в дыхательных аппаратах для пожарных, что позволяет создавать струю тонкораспыленной жидкости дальнобойностью до 15 м.

Фото 1. Ранцевая установка пожаротушения РУПТ-1-0,4

При сертификационных испытаниях установки в России и за рубежом было подтверждено, что установка может успешно применяться для ликвидации:

• пожаров твердых горючих материалов площадью поверхности очага горения до 61 м2, что соответствует площади средней квартиры, в том числе при тлеющем горении; при этих испытаниях пожар в квартире был потушен 9 л жидкости;
• возгораний легковоспламеняющихся жидкостей (бензин, керосин, гептан, различные масла и т.д.) площадью до 7,3 м2, а при разливах – и большей площади, при этом в ходе испытаний было показано, что 9 л огнетушащего состава достаточно, чтобы погасить более 200 л горящего бензина,
• пожаров электрооборудования под напряжением до 36 кВ с расстояния более 1 м.

Эти свойства установки выгодно отличают ее от имеющихся средств пожаротушения, поскольку позволяют:

• исключить залив помещений большим количеством воды и полностью избежать вторичного ущерба, что особенно важно при пожарах в жилом секторе, когда на тушение пожара в одной средней квартире и последующий пролив расходуется до тонны воды;
• проводить тушение пожаров в присутствии персонала, что исключается при применении газовых, порошковых и аэрозольных систем пожаротушения;
• проводить оперативное тушение возгораний электроустановок без отключения электропитания.

Установка РУПТ-1-0,4 может быть успешно использована для повышения противопожарной защиты промышленных объектов, жилых зданий и помещений, офисов, культурных учреждений, магазинов, учреждений здравоохранения, а также в местах массового скопления людей, где нельзя использовать порошковые, газовые и аэрозольные средства пожаротушения до эвакуации людей.

Установка эффективна для применения на всех предприятиях, где используются или производятся легковоспламеняющиеся жидкости, а также в гаражах, на складах ГСМ, автозаправочных станциях и автостоянках. Специальные огневые испытания, проведенные во Франции, показали, что установка с запасом воды 9 л способна полностью потушить горящий легковой автомобиль за 3 – 4 мин.

Особенно важное преимущество установки заключается в возможности тушения электроаппаратуры без отключения электроснабжения. Это, во-первых, дает возможность выигрыша во времени при возникновении возгорания, а во-вторых, позволит избежать выхода из строя дорогостоящего электронного и электротехнического оборудования, неизбежного при использовании порошковых или аэрозольных систем пожаротушения.

На основании статистических данных по площади пожара к моменту прибытия пожарных расчетов можно утверждать, что почти 90% всех возгораний может быть успешно ликвидировано с помощью установки РУПТ, что позволит избежать значительных материальных ущербов.

Установка имеет европейский сертификат, российский сертификат пожарной безопасности, удостоена золотых медалей на 48-м Всемирном салоне “Брюссель-Эврика 99” и 28-м Международном салоне (апрель 2000 г., Женева), а также премии Правительства Российской Федерации за 2000 г.

В настоящее время созданы и апробированы новые технические средства пожаротушения тонкораспыленной водой, которые могут найти самое широкое применение на различных объектах экономики и, что особенно важно, на объектах энергетики и транспорта.

В результате проведения комплекса научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ создан высокоэффективный воздушно-эмульсионный огнетушитель, генерирующий струю тонкораспыленной жидкости дальностью до 7 – 8 м., позволяющий тушить очаги возгораний твердых веществ ранга до 6А (в том числе при тлеющем горении), легковоспламеняющихся жидкостей ранга до 183В и электроаппаратуру под напряжением до 1 кВ. Масса огнетушителя в полной комплектации 9 кг, объем огнетушащего вещества 6 литров (фото 2).

Фото 2. Воздушно-эмульсионный
огнетушитель

Рабочий диапазон температур огнетушителя от –30 до +50? С. Огнетушащий состав, используемый в огнетушителе, безопасен для людей, что подтверждено соответствующим гигиеническим сертификатом.

В мае 2005 г. впервые были проведены огневые испытания огнетушителя в тоннеле Московского метрополитена при рабочем напряжении на контактном рельсе 825 В постоянного тока. Целью испытаний было экспериментальное подтверждение полной безопасности использования огнетушителя при тушении очагов возгораний, находящихся под напряжением. В ходе испытаний очаги (ветошь, пропитанная керосином) разжигались под защитным коробом контактного рельса и на жестком основании пути под контактным рельсом. Оператор осуществлял тушение с расстояния 2 м от контактного рельса, при этом не использовались какие-либо средства индивидуальной защиты. Все очаги были успешно потушены в течение примерно 25 с.

Для оперативного тушения достаточно крупных пожаров и разливов воспламеняющихся жидкостей площадью более 30 – 40 м2 разработана установка пожаротушения тонкораспыленной водой, которая перемещается на колесах, с запасом воды или огнетушащего вещества до 50 л. Основные гидродинамические характеристики тонкораспыленного потока жидкости в этом устройстве аналогичны ранцевому. Применение такого устройства позволяет не только оперативно тушить пожары классов А, В и Е, но и использовать его в сочетании с переносным дыхательным аппаратом АИР, который позволяет пробыть не менее часа в очаге возгорания.

Для оперативного прибытия к очагу возгорания разработан пожарный автомобиль первой помощи (АПП) на базе шасси автомобиля “Газель”, который представляет собой высокомобильный малогабаритный комплекс для тушения наиболее часто возникающих пожаров. Автомобиль оснащен переносным монитором и ручными стволами для подачи мелкодисперсной огнетушащей жидкости, ранцевыми установками РУПТ, вспомогательным и спасательным оборудованием. Запас воды или огнетушащей жидкости составляет 350 л, стволы обеспечивают подачу огнетушащего состава с расходом до 2 л/c с дальностью до 30 м. Мотопомпа позволяет осуществлять забор воды из внешнего источника. Боевой расчет – 5 человек.

Пожаротушение тонкораспыленной водой ядерных и радиационно опасных объектов

В связи с особой остротой восприятия населением опасности радиоактивного загрязнения от предприятий атомной отрасли в данной статье мы уделим внимание некоторым особенностям пожаротушения на предприятиях атомной отрасли и возможности использования технических устройств, генерирующих струи тонкораспыленной воды и тонкораспыленных огнетушащих веществ.

Уникальность пожарной опасности предприятий данной отрасли по сравнению с другими отраслями промышленности определяется следующими факторами:

• выполнение задач по тушению пожара не должно привести к нарушениям или потере контроля и управления реакторной установкой по соображениям ядерной и радиационной безопасности;
• в ряде случаев затрудненность или невозможность доступа к месту пожара (опасность облучения, необходимость специальных защитных средств, ограниченность пребывания);
• необходимость поддерживать определенный уровень герметизации защитных оболочек ядерных и радиационно опасных объектов (ЯРОО), чтобы ограничить выход радиоактивности в окружающую среду. Даже незначительный пожар уязвимых объектов отрасли (ядерный реактор, радиохимический завод (РХЗ), хранилища отработанного ядерного топлива) может привести к неконтролируемому выходу радиоактивных материалов в атмосферу;
• ограничения в выборе средств, которые могут использоваться для пожаротушения. Появление избыточных количеств воды в процессе пожаротушения в некоторых зонах энергоблоков АЭС, исследовательских реакторных установок, критических сборок, хранилищах тепловыделяющих элементов может повлиять на нейтронно-физические характеристики установок, а в некоторых случаях привести к возникновению самоподдерживающейся цепной реакции;
• в процессе тушения возможно образование “вторичных” радиоактивных отходов, которые требуют также специального с ними обращения, в частности они должны быть аны и в дальнейшем изолированы.

Как показывает анализ обстановки с пожарами на предприятиях атомной отрасли в России позволяет сделать вывод, что она остается достаточно сложной. Так, за последние пять лет на АЭС произошло 27 пожаров. Наибольшее количество пожаров произошло на атомных станциях: Нововоронежской – 8, Курской – 7 и Смоленской – 6. В 1999 г. зарегистрировано 4 пожара – на Курской, Калининской, Смоленской и Нововоронежской АЭС. При этом на Калининской АЭС на пожаре 3 человека погибло, 1 получил ожоги III – IV cтепени, 3 отравились продуктами горения. В 1993 г. произошел пожар на радиохимическом заводе СХК в Томск-7 по переработке отработавших твэлов[3 – 5].

Из 158 пожаров на АЭС с легководными реакторами около 25% пожаров могли привести к последствиям, связанным с ядерной опасностью. В 9% пожаров была подавлена функция оборудования связанная с безопасностью. В 16% возникал пожар, который мог бы повредить оборудование, связанное с безопасностью, если бы он не был быстро обнаружен и ликвидирован [4, 5].

К наиболее опасным участкам на атомных станциях относятся кабельные помещения, машинные залы, элементы электрооборудования. Основным горючим материалом в первом случае является изоляция кабелей, во втором – турбинное масло, причем во всех случаях количество находящегося в одном помещении горючего материала измеряется тоннами, а возможная площадь горения – десятками и даже сотнями квадратных метров. Общей особенностью развития пожара в рассматриваемых помещениях является выделение большого количества дыма, содержащего токсичные продукты.

Чаще всего пожары происходят от неисправности и нарушения правил эксплуатации электроустановок (26,1%), при производстве огневых работ (21,4%), из-за неосторожного обращения с огнем (17,8%), от технологического оборудования (13,8%), бытовых электроприборов (13,2%), т. е. в большинстве случаев от причин, которые можно было предотвратить [4].

Все предприятия ядерного топливного цикла в его широком понимании включают уже рассмотренные ранее для атомных станций потенциально пожароопасные объекты, такие, как кабельные линии, щитовые, и т. п. с характерными для них особенностями пожаротушения.

По мнению многих специалистов, тонкораспыленная вода является наиболее эффективным и перспективным средством тушения пожаров на АЭС, в первую очередь в машинных залах, кабельных полуэтажах и проходках, в помещениях с маслонаполненным оборудованием, помещениях РДЭС.

Высокая эффективность использования ранцевой установки пожаротушения РУПТ была продемонстрирована в ходе огневых испытаний по тушению электрокабелей на полигоне ВНИИПО. В ходе испытаний разжигались два кабельных пучка, состоявший каждый из 10 отрезков кабеля диаметром 25 мм (изоляция ПВХ) длиной 3,5 м. Пучки располагались один над другим в горизонтальной плоскости и разжигались с помощью бензина. Время свободного горения составляло порядка 3 – 5 мин. Тушение проводилось водопроводной водой без добавок. В результате испытаний кабельные пучки были погашены 6,5 л воды в течение примерно 25 с. Повторного возгорания в ходе испытаний не наблюдалось.

На предприятиях отрасли имеется значительное количество помещений, оснащенных электронной и электрической аппаратурой с постоянным пребыванием персонала, в том числе системами контроля и управления. Для таких помещений применение рекомендованных нормативными документами систем газового пожаротушения требует специального оборудования в целях исключения воздействия на персонал. Например, размещение элементов оборудования (блоков, пультов, щитов) в специальных герметичных шкафах, оборудованных модульными системами газового пожаротушения. Благодаря полной безопасности установок пожаротушения тонкораспыленной водой возможно оперативное тушения пожара без предварительной эвакуации персонала, что особенно важно с точки зрения сохранения ядерной и радиационной безопасности объекта, так как в ряде помещений необходимо постоянное присутствие персонала.

При этом тушение пожара осуществляется с минимальными затратами воды, что позволяет избежать вторичного ущерба и выхода из строя оборудования.

Важно отметить, что в соответствии с установленным порядком подразделения ГПС могут приступить к тушению установок под напряжением 0,36 кВ и выше только после отключения электрооборудования. При этом обесточить все электрооборудование и кабели в зоне и на подступах к зоне пожара в ряде случаев невозможно по условиям электроснабжения и безопасности реакторной установки. Такое отключение может привести к потере контроля и управления реакторной установкой, невозможности охлаждения реактора, также неработоспособности аварийных систем и установок пожаротушения.

Проведенные испытания ранцевой установки РУПТ на специальных электростендах в ОАО Мосэнерго и НИИ НТ при Московском авиационном институте подтвердили электробезопасность установки при напряжении переменного тока до 36 кВ.

Подтверждением перспективности использования технологий генерации тонкораспыленных струй жидкости для объектов атомной отрасли является то, что порядок использования систем пожаротушения тонкораспыленной водой для ряда помещений АЭС закреплен в недавно изданном нормативном документе “Противопожарная защита атомных станций. Нормы проектирования” – НПБ 114-2002 [6].

Согласно этому документу рекомендуется подавать огнетушащие вещества тонкораспыленными (распыленная и мелкодисперсная вода, воздушно-механическая пена) в виде мощных импульсных струй с малым расходом огнетушащих средств для противопожарной защиты:

• маслобаков турбоагрегатов и питательных насосов (интенсивность орошения 0,2 л/м2 с);
• маслохозяйства цилиндра высокого и низкого давления турбины (интенсивность орошения не менее 0,3 л/м2с);
• трансформаторов, автотрансформаторов (интенсивность орошения 0,2 л/м2 с).

В отрасли важное значение имеет противопожарное оборудование, позволяющее сократить время между возникновением пожара и началом его тушения. Это спринклерные и дренчерные установки автоматического пожаротушения.

Ранцевая и передвижная установки пожаротушения тонкораспыленной водой могут использоваться как дополнительное средство пожаротушения в случае отказа автоматических установок (или как дополнительное средство локализации пожара), а также при отсутствии воды в пожарных кранах.

В табл. 1 приведены возможности использования этих установок в атомной отрасли [2 – 5, 8].

Заключение

Многие отечественные и зарубежные специалисты полагают, что наиболее перспективными являются технологии пожаротушения с использованием тонкораспыленной воды. Именно они развиваются в настоящее время ускоренными темпами.

Наша страна имеет значительный научный и технологический задел в этой области благодаря применению последних достижений аэрокосмических отечественных технологий.

Дальнейшее развитие работ по технологиям пожаротушения тонкораспыленной водой позволит:

• сохранить мировое лидерство в области создания новейших систем пожаротушения;
• перевооружить подразделения пожарной охраны МЧС России новейшей пожарной техникой, что позволит повысить эффективность пожаротушения и снизить материальный ущерб от пожаров;
• уменьшить риск возникновения и развития крупных пожаров на потенциально опасных предприятиях и объектах (предприятия ТЭК, АЭС и объекты ЯТЦ, химические и нефтехимические предприятия), а также объектах систем жизнеобеспечения;
• реализовать мероприятия по повышению противопожарной защиты объектов метрополитена, транспортных тоннелей и высотных зданий и сооружений.

Успешное развитие научной, технологической и производственной базы для создания новых систем пожаротушения на базе отечественных высоких технологий явится существенным вкладом в обеспечение безопасности Российской Федерации, позволит повысить престиж государства на мировой арене, обеспечит загрузку и развитие ряда отечественных высокотехнологичных предприятий.

Таблица 1. Возможность использования технических устройств, генерирующих струи тонкораспыленной воды для пожаротушения в атомной отрасли

Литература

1. Сайт Государственной противопожарной службы МЧС России. mchs.gov.ru
2. Карпышев А.В., Душкин А.Л., Сегаль М., Степанчиков В.И. Высокоэффективные установки пожаротушения тонкораспыленной водой на основе аэрокосмических технологий. Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. Вып. 4, М., 2003.
3. Ларцев С.Г., Паскевич Д.В. Пожарная безопасность на атомных электростанциях ГУГПС МВД России. Сайт: “Публикации. ”.
4. Микеев А.К. Противопожарная защита АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1990, 431 с.: ил.
5. Микеев А.К. Пожары на радиационно опасных объектах. Факты. Выводы. Рекомендации. М., 2000, 346 с.: ил.
6. Противопожарная защита атомных станций. Нормы проектирования. НПБ 114-2002.
7. Правила пожарной безопасности при эксплуатации атомных станций (НПБ-АС-95).
8. Безопасность ядерного топливного цикла. Агентство по ядерной энергии. Организация экономического сотрудничества и развития. OECD, 1993.