Универсальный огнетушащий состав для борьбы с лесными пожарами

Универсальный огнетушащий состав для борьбы с лесными пожарами

Реферат

Изобретение относится к огнетушащим составам, предназначенным для тушения пожаров класса А, в частности лесных пожаров различного вида и интенсивности, и может быть использовано в виде растворов различной концентрации и (или) пены для создания заградительных и опорных полос, в том числе долговременных, при борьбе с лесными верховыми и сильными низовыми пожарами, непосредственного тушения подземных (торфяных, подстилочно-гумусовых) пожаров, а также низовых лесных пожаров слабой и средней интенсивности.

Согласно существующей классификации по механизму тушения огнетушащие составы для борьбы с лесными пожарами подразделяются на смачивающие, пенообразующие, огнетушащие и огнезадерживающие (ретарданты).

Смачивающие составы используются для снижения поверхностного натяжения воды и увеличения ее смачивающей способности. Применяются в основном для непосредственного тушения подземных лесных пожаров - торфяных, подстилочно-гумусовых.

Пенообразующие составы применятся для получения пены низкой, средней и высокой кратности и создания пенных опорных полос для последующего отжига перед фронтом верховых и сильных низовых пожаров, а также заградительных полос перед низовыми пожарами слабой и средней интенсивности.

Огнетушащими считаются составы с повышенной огнетушащей способностью.

Огнезадерживающими называются составы, придающие обработанным ими лесным горючим материалам негорючие свойства на время не менее 1 суток при условии отсутствия осадков.

Известна композиция на основе поверхностно-активного вещества (патент РФ №2372958, кл. A62D 1/06, 2008), содержащая: одну, две или более натриевых солей и/или калиевых солей жирных кислот в качестве поверхностно-активного компонента. Композиция обеспечивает быстрое тушение пожара при меньшем расходе воды и поверхностно-активного вещества и уменьшение вредного воздействия на окружающую среду, обладает высокой эффективностью при тушении пожаров и предупреждает повторные возгорания.

Недостатками композиции является то, что она не обладает пенообразующими и огнезадерживающими свойствами, а следовательно, ее применение не позволяет создавать пенных заградительных и опорных полос при борьбе с низовыми и верховыми пожарами, а также заградительных полос долговременного действия на пути движения низовых пожаров.

Известен смачивающий состав для пожаротушения (патент РФ №2396098, кл. A62D 1/02, 2010), содержащий смесь натриевых солей жирных спиртов нормального и изостроения фракции С12-С13, при содержании натриевых солей жирных спиртов, имеющих изостроение, - 10-95%, а также ряд других компонентов. Изобретение относится к водным растворам-смачивателям для пожаротушения на основе поверхностно-активных веществ, снижающих поверхностное натяжение воды, повышающих ее смачивающие свойства и предназначенных для тушения пожаров класса А (твердых гидрофобных горючих материалов, таких как древесина, полимеры, резина, уголь, торф, ткани и т.п.). Данный состав может использоваться для тушения подземных торфяных и подстилочно-гумусовых пожаров.

Данный состав обладает теми же недостатками, что и приведенная выше композиция.

Известен смачиватель СП-01 (ТУ 2481-002-95498669-2), представляющий собой водный раствор поверхностно-активных веществ со стабилизирующими и функциональными добавками, который за счет снижения поверхностного натяжения воды и высокой смачивающей способности обеспечивает эффективное тушение пожаров волокнистых гидрофобных (краевой угол смачивания более 90°С) горючих материалов. Смачиватель СП-01 рекомендуется применять при тушении плохо смачивающихся водой горючих материалов (древесина, уголь, резина, бумага, торф, хлопок и т.д.); при тушении тлеющих пожаров; при тушении лесных (подземных, торфяных, подстилочно-гумусовых) пожаров с применением спецтехники и авиации. Концентрация рабочего раствора при смачивании лесных горючих материалов, в том числе торфа 0,5%.

Несмотря на перечисленные преимущества, смачиватель СП-01 не обладает пенообразующими и огнезадерживающими свойствами, а следовательно, как и в указанных выше случаях, его применение не позволяет создавать пенных заградительных и опорных полос при борьбе с низовыми и верховыми пожарами, а также заградительных полос долговременного действия на пути движения низовых пожаров.

Известен смачиватель ТПМ (ТУ 2483-006-46966972-2006), представляющий собой водный раствор поверхностно-активных веществ со специальными добавками. Принцип действия смачивателя ТПМ заключается в том, что при введении его в воду, значительно увеличивается ее смачивающая способность и тем самым повышается скорость проникновения в пористые материалы, например торф при торфяных и лесных пожарах, и т.д.

Смачиватель ТПМ обладает теми же недостатками, что и описанный выше смачиватель СП-01.

При косвенном методе борьбы с верховыми и сильными низовыми пожарами для создания пенных заградительных и опорных полос для последующего отжига используются пенообразователи.

Известен огнетушащий состав, который относится к пенным огнетушащим составам и может быть использован для тушения пожаров классов А и В (патент РФ №2437697, кл. A62D 1/02, 2011). Огнетушащий состав включает следующие компоненты: поверхностно-активные вещества, пластификатор, карбамид, н-бутанол, первичные высшие жирные спирты фракции C₁₂-C₁₄, воду, в качестве поверхностно-активных веществ содержит стеарат натрия, вторичные алкилсульфаты натрия фракции C₈-C₁₄, первичные алкилсульфаты натрия фракции С₈-С₁₄, в качестве пластификатора - глицерин, при следующем соотношении компонентов. Огнетушащий состав может использоваться для тушения пожаров лесных и травянистых насаждений, полей, сыпучих материалов (уголь, угольная пыль, мука, зерно), соломы, бумаги, текстильных материалов, или пожаров, которым необходим именно смачивающий эффект. Преимущество состава заключается в том, что огнетушащее средство позволяет получать воздушно-механическую пену низкой и средней кратности и обладающую повышенной смачивающей и пенообразующей способностью при использовании как в пресной, так и в морской воде.

Недостатком данного состава является то, что он не обладает огнезадерживающими свойствами, то есть с его помощью невозможно создавать заградительные полосы долговременного действия на пути движения низовых пожаров.

Известен пенообразующий состав термостойкой пены для профилактики и тушения лесных и торфяных пожаров, который включает коагулянт-основной хлорид алюминия, поверхностно-активное вещество - ПО-6ТС (А), триэтаноламин и воду (патент РФ №2496546, кл. A62D 1/02, 2013). Пена отличается высокой устойчивостью к самопроизвольному разрушению, устойчивостью к термическому излучению и к открытому пламени, но огнезадерживающими свойствами не обладает и, следовательно, он не может применяться для создания заградительных полос долговременного действия при борьбе с низовыми пожарами.

Фирмой Ansul Inc. (США) разработан пенообразователь Ansul SILV-EX (www.ansul.com, vstchemical.com/ansul-silvex-foam.html), предназначенный для создания пены низкой, средней и высокой кратности. Основным назначением пенообразователя является тушение природных (лесных) пожаров, а также пожаров класса А, включая дерево, бумагу, уголь и резину. Пенообразователь представляет собой концентрат, состоящий из углеводородных ПАВ, стабилизаторов, ингибиторов и растворителей. Рабочая концентрация состава при создании пены различной кратности составляет 1,0%, при смачивании ЛГМ - 0,4%, торфа - 0,8%. Как и многие другие пенообразователи, данный состав обладает хорошими пенообразующими и смачивающими свойствами по ЛГМ, но не обладает огнезадерживающей способностью, в связи с чем его нельзя использовать для создания долговременных заградительных полос.

Известен биологически мягкий пенообразователь Файрэкс (ТУ 2481-203-05744685-2003 с изм. 1, 2), представляющий собой водный раствор смеси поверхностно-активных веществ со стабилизирующими добавками. Файрэкс предназначен для борьбы с лесными пожарами в наземных условиях и с применением специализированной авиатехники, а также для тушения пожаров классов А и В с применением пены низкой и средней кратности. Обладает хорошими смачивающими свойствами. Концентрация рабочего раствора при создании пены 1,0-3,0%, а при смачивании ЛГМ 0,6%.

К недостаткам состава следует отнести невозможность его использования для создания заградительных полос долговременного действия.

Для создания заградительных полос долговременного действия на пути движения низовых пожаров слабой и средней интенсивности используются огнезадерживающие составы, придающие обработанным ЛГМ негорючие свойства на время не менее 1 суток, фактически до первого дождя.

Известен водный состав для тушения пожаров, который содержит, мас. %: молотую глину 47-48,5, молотый асбест 0,5-1,0, хлорид натрия 1,0-2,0 и воду (патент РФ №2262367, кл. A62D 1/00, 2005). Сочетание этих компонентов обеспечивает получение эффективного, недорогого и удобного при эксплуатации водного состава. Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к жидким составам, предназначенным для тушения пожаров - лесных, торфяных, зданий, горючих жидкостей и т.д.

К недостаткам состава следует отнести сложность получения готового раствора (требуется специальное смесительное оборудование), расслоение и выпадение осадка при хранении, невозможность его применения в ранцевых огнетушителях в силу фракционного состава, отсутствие у состава смачивающих и пенообразующих свойств. В связи с этим его невозможно использовать в качестве смачивателя при тушении подземных (торфяных, подстилочно-гумусовых) пожаров, а также для создания пенных заградительных и опорных полос при борьбе с верховыми и низовыми пожарами.

Известен огнетушащий раствор и способ тушения пожара с помощью этого раствора (патент РФ №2510754, кл. A62D 1/00, 2014). Изобретение относится к пожаротушению и может быть использовано для тушения пожаров класса А (твердые горючие вещества и материалы), а также лесных и торфяных пожаров. Огнетушащий раствор готовится на основе буферного раствора, содержащего соли борной и/или фосфорной кислоты, а также карбоната кальция и/или магния. Флегматизирующее и изолирующее действие этих веществ достигается за счет того, что в результате физико-химических процессов при повышенной температуре происходит выделение углекислого газа. Кроме этого, при попадании предлагаемого огнетушащего раствора на поверхности образуется прочный наноразмерный защитный слой, состоящий из соединений бора и оксида кальция, который можно разрушить только механически.

Недостатками состава являются отсутствие смачивающих и пенообразующих свойств, а также образование прочного слоя на поверхности напочвенного покрова. Данный слой препятствует прохождения огня по поверхности, но не мешают тлению ЛГМ и прохождению огня под этим слоем.

Известен пламезамедлитель FR CROS 134Т (lessnab.com/plamezamedlitel-fr-cros-134t-buy.html, www.vbkom.ru/plamegasiteli-fr-sros-134t), представляющий собой химический состав с антипиренными свойствами (ретардант) длительного действия. В химический состав помимо других компонентов входят пентаоксид фосфора Р₂0₅ - 31,5-32%; азот N₂ - не более 10%. Пламезамедлитель FR CROS 134Т используется совместно с установкой LTRD-600, а также другими наземными техническими средствами для профилактики и тушения лесных, ландшафтных и объектовых пожаров методом прокладки негорючих заградительных и опорных полос. Может также использоваться для борьбы с лесными пожарами при помощи авиации. Легко смешивается с водой. Для приготовления рабочего раствора перед использованием необходимо смешать 1 часть продукта с 4 частями воды (по объему) и перемешать до однородного состояния. Концентрация рабочего раствора 20%.

К недостаткам пламезамедлителя следует отнести высокую концентрацию рабочего раствора, отсутствие смачивающих свойств, необходимость регулярно рециркулировать продукт при хранении. Период между рециркуляциями не менее 3 месяцев.

Известен огнезадерживающий состав для борьбы с лесными пожарами в наземных условиях (а.с. СССР №1544450, кл. A62D 1/00, 1990). Состав содержит, мас. %: карбамид 31-32, сульфанол 2-3, краситель кислотный 0,5-1, хлорид аммония 13-15 и диаммоний фосфат - остальное. Состав готовят механическим смешиванием компонентов до их равномерного распределения в смеси. Концентрация состава в рабочем растворе составляет 9-12%, что обеспечивает сокращение его расхода на 20-25%. Состав, получивший наименование ОС-5, предназначен для борьбы с лесными пожарами в наземных условиях, а именно для тушения лесных низовых, подстилочно-гумусовых и торфяных пожаров, а также для прокладки заградительных полос с использованием лесных огнетушителей, пожарных машин и агрегатов. Целью изобретения является повышение огнетушащей и огнезащитной способности, а также сокращение расхода состава. При концентрации рабочего раствора 13,0% он придает обработанным им ЛГМ негорючие свойства на время не менее 24 часов при отсутствии осадков.

Недостатками состава является то, что он не обладает пенообразующими свойствами, и, несмотря на наличие в составе смачивателя сульфанол, крайне низкой смачивающей способностью. Помимо этого время растворения состава в воде составляет 1,5-2,0 минуты и требует интенсивного перемешивания или использования специального смесительного оборудования.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в создании универсального огнетушащего состава обеспечивающего многофункциональность его применения при борьбе с лесными пожарами любого вида и интенсивности. В отличие от известных огнетушащих составов, которые могут применяться при тушении только одного или двух видов лесных пожаров, разработанный универсальный состав, сочетающий в себе функции смачивателя, пенообразователя и огнезадерживающего состава долговременного действия, позволит иметь в наличии на пожарно-химической станции или в авиаотделении один тип состава, который может применяться для борьбы с лесными пожарами любого вида и интенсивности.

Разработанный универсальный огнетушащий состав, сочетающий высокие смачивающие, пенообразующие и огнезадерживающие (антипиренные) свойства, при использовании будет иметь следующие преимущества перед специализированными составами:

- применение состава возможно в любых типах лесорастительных условий;

- возможность применения состава как при прямом, так и при косвенном способах тушения лесных пожаров;

- упрощение технология применения состава. Отпадает необходимость хранить на ПХС (авиотделении) и вывозить на пожар составы нескольких типов. В зависимости от лесорастительных условий, вида и интенсивности пожара, выбранной тактики его тушения, необходимо будет только задавать концентрацию и дозировку состава, и способ его применения;

- состав будет воздействовать на очаг горения совокупностью огнетушащих факторов с максимальной эффективностью, при его использовании будут задействованы все механизмы тушения;

- при использовании состава в качестве смачивателя или пенообразователя, антипирены будут также проникать в ЛГМ и оказывать дополнительное огнетушащее действие;

- состав по огнетушащей способности будет соответствовать огнетушащим составам долговременного действия, а по смачивающей и удерживающей способности будет близок к смачивателям, т.е. значительно лучше впитываться в напочвенный покров, чем известные огнетушащие составы долговременного действия;

- состав можно будет применять различными наземными техническими средствами, а в перспективе, и авиационными.

Универсальный огнетушащий состав может применяться для борьбы с лесными пожарами всех видов как при прямом, так и косвенном методах тушения:

- тушения подземных (торфяных, подстилочно-гумусовых) пожаров;

- создания заградительных полос пеной на пути движения низовых пожаров слабой и средней интенсивности;

- прокладки опорных полос пеной с последующим отжигом от них при верховых и сильных низовых пожарах;

- прокладки химических заградительных полос долговременного действия, препятствующих продвижению кромки лесного пожара и обеспечивающих время для подхода основных сил и средств тушения;

- активного тушения пламени на кромке низовых лесных пожаров и дотушивания несгоревших очагов на выгоревшей площади, а также тушения пожаров лесах, произрастающих на скальниках. Непосредственное тушение пеной или раствором смачивателя целесообразно проводить при тушении пожаров в высокоплотных хвойных насаждениях с мощным слоем подстилки в зеленомошных и травяных типах леса, а также на захламленных участках - вырубках, старых гарях и т.п., так как его растворы хорошо смачивают подстилку и его применение позволяет существенно снизить количество повторных возгораний.

Поставленная цель достигается разработкой нового универсального огнетушащего состава, включающего следующие компоненты в определенном процентном соотношении, мас. %: алкилсулфаты линейных и нелинейных жирных спиртов 25-30%, смачиватели группы оксиэтилированных жирных спиртов 7-15%, смесь сахаров и декстринов 25-30%, диаммонийфосфат 13-15%, карбамид 5-7%, сульфанол 0,5-1,5% и воду (остальное). Способ получения заявленного универсального состава заключается в последовательном введении в смесительный аппарат указанных компонентов.

Были проведены лабораторные исследования по сравнительной оценке смачивающих, пенообразующих и огнезадерживающих свойств патентуемого и существующих огнетушащих составов. Опыты проводились в четырех вариантах.

Пример 1. Проводилась сравнительная оценка времени смачивания размолотых лесных горючих материалов - зеленого мха, лишайника, подстилки и торфа растворами известных составов и патентуемого состава.

Пример 2. Проводилась сравнительная оценка пенообразующей способности растворов известных составов и патентуемого состава. Оценка производилась в делительной воронке, пена в которой создавалась при помощи лопастной электрической мешалки. Оценивалась скорость разрушения пены.

Пример 3. Проводилась предварительная оценка огнезадерживающей способности растворов известных составов и патентуемого состава. Испытания проводились с использованием полосок фильтровальной бумаги, обработанной растворами исследуемых составов различной концентрации и высушенных до влажности 10-15%. По истечении 24 часов полоски поджигались с необработанной стороны.

Пример 4. Проводилась оценка огнезадерживающей способности растворов известных составов и патентуемого состава с использованием лесного горючего материала - зеленого мха, обработанного растворами исследуемых составов различной концентрации и высушенного до влажности 10-15%. По истечении 24 часов образцы зеленого мха подвергались огневому воздействию.

Результаты сравнительной оценки представлены в таблице.

Приведенная таблица наглядно демонстрирует следующее:

- смачиватели СП-01 и ТПМ хорошо смачивают ЛГМ, но не обладают пенообразующей и огнезадерживающей способностью. Это относится ко всем смачивателям;

- пенообразователи обладают хорошей пенообразующей способностью и смачивают ЛГМ, но не имеют огнезадерживающей способности. Это относится ко всем пенообразователям;

- огнетушащие составы долговременного действия FR CROS 134Т и ОС-5 придают обработанным ими ЛГМ огнезадерживающие свойства на время не менее 1 суток, но не обладают смачивающими и пенообразующими свойствами. Это относится ко всем огнетушащим составам долговременного действия;

- патентуемый универсальный огнетушащий состав обладает одновременно хорошими смачивающими, пенообразующими и огнезадерживающими свойствами.

Универсальный огнетушащий состав для тушения лесных пожаров различного вида и интенсивности, характеризующийся следующим количественным соотношением компонентов, мас.%:

алкилсулфаты линейных и нелинейных жирных спиртов	25-30
смачиватели группы оксиэтилированных жирных спиртов	7-15
смесь сахаров и декстринов	25-30
диаммонийфосфат	13-15
карбамид	5-7
сульфанол	0,5-1,5
вода	остальное