В Сибири обнаружили пену для тушения битума с минимальным ущербом для экологии

Специалисты Томского политехнического университета выявили наиболее эффективные составы пены для тушения пожаров в промышленных хранилищах битума. Исследование продемонстрировало, что углекислотная и гидратная пены обеспечивают более качественное охлаждение нефтепродукта и снижают 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 воздействия на окружающую среду. В будущем результаты могут быть использованы для создания противопожарных систем на предприятиях нефтяной промышленности.

Главная проблема при тушении пожаров в битумных резервуарах заключается в том, что температура нефтепродукта остается высокой даже после исчезновения открытого пламени. Битум продолжает нагреваться, что приводит к термическому разложению и выделению горючих и опасных для здоровья газов. Их накопление над поверхностью резервуара может вызвать повторное воспламенение.

Таким образом, для успешного тушения необходимо не только прекратить поступление кислорода к огню, но и эффективно охладить содержимое емкости, одновременно уменьшая количество вредных соединений, попадающих в атмосферу во время и после пожара.

Исследователи ТПУ решили выяснить, какие составы лучше справляются с этими задачами и снижают риск повторного возникновения пламени. 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, которые имитировали промышленные стальные резервуары с теплоизоляцией. Внутри емкостей исследователи нагревали битум до 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 для оценки устойчивости результата.

Во время испытаний измерялась температура битума, металлических стенок и газовой среды над поверхностью нефтепродукта. Также контролировался химический состав выбросов, включая концентрации кислорода, угарного и углекислого газов, метана, а также соединений азота и серы.

Доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Светлана Кропотова отметила, что традиционная оценка огнетушащих веществ основывается на скорости ликвидации пламени. Однако при горении битума этого показателя недостаточно. Важны дальнейшее охлаждение содержимого резервуара и количество токсичных веществ, выделяющихся после прекращения открытого горения.

Ученым впервые удалось экспериментально определить диапазоны концентраций опасных соединений на всех этапах пожара — от первоначального нагрева битума до его последующего охлаждения.

Результаты испытаний показали, что разные огнетушащие составы имеют свои преимущества. Наиболее интенсивное охлаждение нефтепродукта обеспечила углекислотная пена, которая за три минуты снизила температуру битума на 127 градусов Цельсия. Гидратная пена показала лучшие результаты при охлаждении дымовых газов, снижая их температуру в среднем на 27 градусов за 10-30 секунд.

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 за одну секунду, гидратный — за 2,2 секунды, а воздушной пене потребовалось около трех секунд. Несмотря на высокую скорость действия азотного состава, по совокупности показателей наиболее эффективными признаны углекислотная и гидратная пены, обеспечивающие 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, что в 1,3–2 раза превышает показатели традиционной воздушной компрессионной пены.

На основании экспериментальных данных томские ученые разработали метод расчета параметров пожара в резервуарах с битумом, позволяющий заранее определить предполагаемую продолжительность горения и необходимое количество вещества для тушения. Методика рассчитана на промышленные резервуары объемом от 200 до 5000 кубических метров. В дальнейшем результаты могут быть использованы при проектировании противопожарного оборудования для битумных хранилищ, нефтяных терминалов и нефтеперерабатывающих заводов. Новые расчеты позволят учитывать не только скорость тушения, но и вероятность повторного возгорания, эффективность охлаждения и объем опасных выбросов. Результаты научной работы опубликованы в международном журнале Journal of Hazardous Materials.