Системы водяного пожаротушения и паротушения

Вода - наиболее доступное, дешевое и универсальное огнегасительное средство, применяемое на всех морских судах.

Обладая высокими удельной теплоёмкостью и теплотой парообразования, (для испарения 1 кг воды расходуется 2285 кДж теплоты) вода является и наиболее эффективным средством охлаждения поверхности горящих веществ. В зоне горения вода нагревается и частично испаряется. При этом из 1 л. испарившейся воды образуется 1,7м³ сухого насыщенного пара.

Поэтому при тушении водой используется также и эффект разбавления реагирующих веществ, так как испаряющаяся вода преобразуется в пар, способствующий снижению содержания кислорода в воздухе зоны горения и прекращению процесса горения. Водяное пожаротушение применяется при загорании большинства твердых, жидких и газообразных веществ.

Тушение твердых горючих материалов и конструкций, как
правило, производится мощными компактными струями воды. В
таких случаях вода, подаваемая под большим давлением к очагу
пожара, оказывает не только охлаждающее и разбавляющее, но
и механическое воздействие, сбивая пламя и разбрасывая в стороны части горящих предметов. Проникая через незначительные неплотности конструкции, вода охлаждает их и ограничивает дальнейшее распространение огня. На заключительной стадии тушения твердых горючих материалов воду подают мелкораспыленными струями для увеличения объема получаемого из нее пара.

Для тушения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей можно применять воду только в мелкораспыленном состоянии различной дисперсности. Интенсивность подачи распылённой воды при тушении горящих нефтепродуктов составляет 0,2…0,76 л/с м². Капли воды, попадая в область высоких температур, почти полностью испаряются. Образующийся пар, вытесняя воздух из горящего помещения, снижает концентрацию взрывоопасных газов. При тушении нефтепродуктов необходимо учитывать то обстоятельство, что их удельный вес меньше, чем у воды. В этом случае нельзя допускать большого скопления воды в горящем помещении. Всплывая на ее поверхность, горящие вещества могут вместе с водой растекаться по другим помещениям. Вода таким образом будет способствовать распространению пожара.

Горящие: бензин, бензол, толуол тушат туманообразно распыленной водой с диаметром капель не более 0,1 мм. При тушении пожаров дизельного топлива, смазочных масел и других воспламеняющихся жидкостей не требуется такая высокая дисперсность воды. Распыленные струи могут иметь капли более крупного размера (0,3…0,5 мм). Подавать распыленную воду на горящие легковоспламеняющиеся жидкости необходимо одновременно на всю площадь горения с высоты не менее 1 м.

Однако, наряду с важными положительными качествами, вода имеет и серьезные недостатки, которые необходимо учитывать при ее применении.

Для тушения пожаров на судах используют обычно морскую (реже пресную) воду, содержащую различные соли, что определяет ее высокую электрическую проводимость. В связи с этим запрещается применять воду для тушения горящего электрооборудования, находящегося под напряжением, из-за опасности коротких замыкании и возможных поражений людей электротоком. Если по какой-либо причине невозможно использовать другие огнегасительные средства, то до начала тушения пожара водой необходимо обесточить горящие электроустановки и электросети.

Опасно применять воду для тушения горящих веществ, вступающих с ней в реакцию с выделением при этом горючих газов. Так, например, при взаимодействии воды с калием, кальцием, натрием, выделяется водород, образующий в соединении с кислородом воздуха взрывоопасную смесь. При взаимодействии воды с такими веществами, как селитра, сернистый ангидрид, перекись натрия, возможен взрывоопасный выброс и усиление горения. Гремучая ртуть и нитроглицерин взрываются от удара струи воды. Взрываются при взаимодействии с водой и такие вещества, как карбиды щелочных металлов, триэтилалюминий и т.д.

Следует также отметить плохую смачивающую способность воды, что приводит к чрезмерному ее расходованию при тушении таких веществ, как хлопок, джут, шерсть, древесина, уголь и др. Излишнее скопление воды в судовых отсеках может вызвать опасный крен судна, потерю его остойчивости и плавучести.

Для улучшения огнетушащих свойств воды, она может подвергаться специальной химической обработке. При этом удается значительно увеличить смачивающую способность воды, либо уменьшить ее вязкость для снижения потерь на трение в трубопроводах и увеличения в связи с этим дальности полета струи. В качестве смачивателей применяются как специально приготовленные для этого, так и известные на судах вещества и смеси, используемые для других целей (сульфонаты, сульфоналы, эмульгаторы и т.д.). В качестве смачивателя может быть использован любой из синтетических пенообразователей (ПО-1Д, ПО-3А, «Морпен» и др.). Их добавление к воде должно составлять около 5%, т.е. должна создаваться такая концентрация, на которую, обычно, рассчитываются судовые системы пенотушения. Подают воду со смачивателем в очаг пожара обычно с помощью судовых систем водотушения.

Водопожарная система, предназначенная для тушения пожаров компактными или распыленными струями воды, состоит из стационарных пожарных насосов, приводов управления арматурой, контрольно-измерительных приборов, трубопроводов, пожарных кранов, рукавов с быстросмыкающимися соединительными головками и стволами. Вода из пожарной магистрали может использоваться также для систем пенного пожаротушения и автоматически действующей спринклерной системой.

Пожарным насосом (если резервный находятся в постоянной готовности) можно подавать забортную воду для орошения трапов и выходов из машинно-котельных отделений, заполнения и осушения балластных цистерн и коффердамов, для мытья судовых настроек и палуб, якорных цепей и клюзов.

Запрещается использование систем пожаротушения для отсеков, в которых хранились нефтепродукты или остатки любых горючих жидкостей.

Судовая система водотушения обслуживается обычно двумя и более стационарными центробежными насосами, работающими параллельно или последовательно. На крупных судах устанавливается также стационарный аварийный пожарный насос, имеющий привод от дизельного или газотурбинного двигателя с запасом топлива на 15 ч работы. Производительность аварийного насоса должна быть не менее 40% общей производительности пожарных насосов и, в любом случае, не 25 м³/ч. (Правило 4 гл. II-2 SOLAS-74). Количество и размещение пожарных кранов должно быть таким, чтобы по крайней мере две струи воды из разных кранов, одна из которых подается по цельному рукаву, доставали бы до любой части судна. На танкерах пуск аварийного пожарного насоса осуществляется как с места его расположения, так и дистанционно, с открытой палубы. Основные стационарные насосы располагаются в машинном отделении судна и приводятся в действие от независимых приводов вручную и дистанционно. Аварийные насосы располагают в отдельном, изолированном от МКО помещении. Эти насосы, снабженные устройством для самовсасывания, включаются в работу при выходе из строя основных. Подача аварийного насоса должна обеспечить действие двух судовых пожарных стволов с наибольшим диаметром спрыска.

Суммарную подачу стационарных пожарных насосов можно определить по следующей формуле Регистра (м³/ч)

где: k-коэффициент, равный 0,008-0,016, зависит от назначения и срока службы судна;

d-диаметр осушительной системы магистрали, мм.

где L ,B , H - основные размерения корпуса судна, м.

Производительность каждого пожарного насоса (м³/ч) не должна быть менее

где: n - требуемое число пожарных насосов (см. табл.№1). На больших современных судах в качестве пожарных устанавливают центробежные одноступенчатые насосы с вертикальным расположением вала рабочего колеса. При тушении пожара на судне может возникнуть потребность подать максимальное количество стволов. При этом в любых случаях технические возможности судовых средств подачи не должны превышаться, так как это приведет к падению напора в системе, что отрицательно скажется на всем процессе пожаротушения.

Расчет максимальных возможностей судна по подаче водяных стволов и эквивалентного им расхода на другие потребители можно произвести по формуле:

где N – количество водяных стволов, допустимых к подаче;

- Суммарная производительность судовых насосов, способных питать водопожарную систему, м³/ч;

- коэффициент, вводимый при параллельной работе 2-х и более насосов (0,95-при 2-х насосах, 0,9-при 3-х насосах, 0,88-при 4-х насосах);

- расход воды одним стволом, м³/ч; он зависит от диаметра насадки ствола (спрыска) и принимается равным 11,5 м³/ч при диаметре 13 мм, 16,5 при 16 и 20,0 при 19 мм.

Основные требования правил Регистра к стационарным пожарным насосам (без учета имеющихся стационарных аварийных пожарных насосов) изложены в табл. №

Пожарные краны, шкафы для пожарных рукавов и места пожарных постов окрашиваются в красный цвет с надписями и маркировкой о содержимом данного поста.

По типу схем магистральных трубопроводов системы водяного пожаротушения разделяют на кольцевые, линейные и линейно-
кольцевые.

Для ликвидации пожаров в машинно-котельных отделениях и в некоторых хранилищах применяется система верхнего и нижнего водораспыления.

Системы водяных завес используются на судах для защиты отдельных конструкций, переборок, эвакуационных путей, входов и выходов из машинно-котельных отделений.

Таблица № 1

Требования правил Регистра судоходства к стационарным пожарным насосам

Валовая вместимость судна, т	Количество насосов	Коэффициенты пропорциональности, к (м³/ч*мм²)	Давление воды у пожарных кранов Р_к₁(МПа/см²)
На пассажирских судах и судах с повышенной пожарной защитой	На всех прочих судах	Для пассажирских судов с критерием службы С_s 30	Для пассажирских судов с критерием службы С_s 30 и судов с повышенной пожарной защитой, танкеров	Для всех прочих судов	Для пассажирских судов и судов с повышенной пожарной защитой	Для всех прочих судов
До 300			0.016	0.012	0.010	0.31	0.20
От 300 до 1000			0.016	0.012	0.010	0.31	0.26
От 1000 до 4 000			0.016	0.012	0.08	0.31	0.26
От4000 и выше			0.016	0.012	0.08	0.41	0.28

Рис. 29 Система орошения водой в машинном отделении

В жилых и служебных помещениях, а также в постах управления грузовых судов иногда применяют для тушения пожаров автоматически действующие спринклерные системы. Обязательны такие системы для установки на пассажирских судах вместимостью 36 пассажиров и более и судах типа РО-РО (Резолюция А 800(19) к правилу 12 гл. II-2 Конвенции SOLAS-74). Принцип действии системы заключается в том, что при возникновении пожара в охраняемом помещении автоматически открываются отверстия в специальных разбрызгивающих воду насадках - спринклерах.

Спринклеры должны быть стойкими к коррозии в условиях воздействия морского воздуха. В жилых и служебных помещениях спринклеры должны срабатывать в диапазоне температур от 68 до 79 ^оС.

Спринклеры устанавливаются в верхней части помещений и размещаются так, чтобы обеспечить подачу воды на обслуживаемую ими номинальную поверхность со средней интенсивностью не менее 5 л/м² мин.

Основные элементы системы (см. рис. 30).

1 - Кингстонный клапан , источники питания водой – 2- центробежный насос 5- пневмогидравлический водонапорный бак, постоянно заполненный пресной водой; 10 - контрольно-пусковое устройство; 7 - магистральные трубопроводы, 8 - спринклеры, 9 - сигнальные устройства

Рис.30 Схема спринклерной установки.

а) спринклерная головка СП2: 1-штуцер, 2-дуга, 3-розетка- распылитель потока воды, 4-легкоплавкий замок, 5-клапан, 6-мембрана;

b) внешний вид спринклерной головки ОВС12;

с) дренчер: 1-штуцер, 2-выходное отверстие, 3-корпус, 4 - разбрызгивающая розетка.

Рис. 31 Спринклерные головки.

Спринклер представляет собой ороситель, отверстие которого закрыто легкоплавким замком (рис 31). При повышении температуры в охраняемом помещении легкоплавкая вставка разрушается, клапан под воздействием давления в системе открывается и вода, проходя через спринклер, в виде душа орошает помещение и находящееся в нем оборудование. Площадь палубы, орошаемая одним спринклером, обычно не превышает 9м² при высоте помещения около 2.5 м. Рекомендуемое расстояние между спринклерами не более 3 м. В зависимости от температуры воздуха в помещении применяемые для их защиты спринклерные системы могут быть водяными и воздушными. В отапливаемых помещениях применяется водяная система, трубопроводы которой постоянно заполнены водой. Воздушная система лишена опасности размораживания, т.к. ее трубопроводы заполнены водой только до контрольно-сигнального устройства. Трубопроводы, расположенные за этим устройством, заполнены сжатым воздухом. При повышении температуры в помещении, когда спринклерные головки открываются, воздух стравливается из магистрали и давление его резко снижается, контрольно-сигнальный клапан, реагирующий на колебание давления воздуха, открывает доступ воды в систему к спринклерам. В системе предусмотрен независимый насос, предназначенный исключительно для обеспечения непрерывной автоматической подачи воды через спринклеры. Насос включается автоматически при падении давления в системе до того как постоянный запас пресной воды в пневмогидравлическом баке будет полностью израсходован.

Насос и система трубопроводов обеспечивают непрерывную подачу воды в количестве, достаточном для одновременного орошения площади не менее 280 м² при вышеуказанной интенсивности подачи.

Системы паротушения на современных судах практически не применяются. Они применялись на судах прежней постройки для защиты от пожаров машинно-котельных отделений, грузовых помещений, дымовых труб котлов, каналов вытяжной вентиляции, хранилищ топлива, масел и т. д. Для тушения пожаров применяется насыщенный пар основных или вспомогательных котлов давлением не выше 0,5…0,8 МПа (5…8 кгс/см).

Принцип работы системы заключается в разбавлении воздуха в зоне горения и снижении температуры горючих газов за счет поглощения тепла испаряющимися каплями воды. Станции паротушения обычно располагаются в МКО или на специальном пожарном посту. Тепловая изоляция паропроводов обычно окрашивается под цвет помещения, по которому они проходят. На ней наносится отличительная для острого пара маркировка, состоящая из красного и коричневого колец шириной 25 мм каждое, расположенных друг от друга на расстоянии 50 мм. В связи с тем, что перегретый водяной пар представляет опасность для людей и обладает рядом существенных недостатков по сравнению с другими огнетушащими средствами, применение его на современных морских судах в качестве огнегасительного средства не получило распространения.