Głowica automatycznego urządzenia gaśniczego AUG

TECHNOLOGIA PODAWANIA PIAN SPRĘŻONYCH

 

I.  Wstęp.

Doświadczenia Centralnej Stacji Ratownictwa Górniczego z

podawaniem pian gaśniczych spienionych sprężonym powietrzem

tzw. pian sprężonych sięgają potowy lat 80 - tych. W roku 1987

zostały w CSRG opracowane i wdrożone do stosowania urządzenia

i sposób wytwarzania pian sprężonych.

Praktyczne zastosowanie piany sprężone znalazły w trakcie

prowadzonych prac profilaktycznych między innymi w rejonie

przodka ściany 907 na poz. 650 w kopalni „Ziemowit", zrobach

ściany 410/1 w KWK „Halemba" oraz kopalniach Sosnowiec,

Miechowice oraz Rozbark.

Pianę sprężoną zastosowano także z powodzeniem w trakcie akcji

pożarowej w rejonie ściany 36 w pkł. 308 na poz. 460 m w KWK „Lenin".

W praktyce jako środek pianotwórczy stosowany w tym czasie był

wyłącznie syntetyczny środek DETEOR 1000 M lub modyfikowany

dodatkiem polimerów akrylowych tzw. DETEOR ACR. Dodatek polimeru

do środka pianotwórczego miał na celu podwyższenie trwałości uzyskanej

piany przez spowolnienie wykraplania się z niej wody.

Opis technologii wytwarzania piany.

 

Spienienie piany sprężonej odbywa się dwustopniowo, „pierwszy"

stopień polega na spienieniu 3 % roztworu środka pianotwórczego

sprężonym powietrzem we współosiowym kolektorze spieniającym. Dla

utrzymania właściwej jakości piany ciśnienie doprowadzanego roztworu

powinno być równe lub nieznacznie mniejsze od ciśnienia sprężonego

powietrza. Spadek ciśnienia piany w przewodzie tłocznym piany

względem ciśnienia roztworu przed kolektorem spieniającym nie

przekracza 30 %.

Urządzenie do wytwarzania piany sprężonej (schemat 1) stanowi

kolektor współosiowo poprowadzonych dysz wylotowych wewnątrz rury o

długości 500 mm i średnicy 50 mm zakończonej nasadami pożarniczymi

„Storca”. Dysza wewnętrzna służy do podawania wodnego roztworu

środka pianotwórczego, wokół niej znajduje się kryza na której następuje

przyspieszenie strugi powietrza i wytworzenie piany.

Schemat nr 1

Wytworzona piana transportowana jest wężami pożarniczymi do miejsca

podawania. Długość praktycznej do stosowania linii tłocznej określono

na podstawie prób na ok. 160m. Średnica węży tłocznych może wynosić

od 52 do 110 mm, w wyjątkowych przypadkach można zastosować węże

gumowe Ø 32 mm jednak wiąże się to ze wzrostem oporów tłoczenia oraz

mniejszą wydajnością i spienieniem piany. W trakcie transportu w wężach

następuje ujednolicenie piany, proces ten podwyższa trwałość piany

opóźniając wykraplanie się z niej wody. Parametrem określającym

trwałość piany jest czas połowicznego wykroplenia wody, który dla

zwykłych pian wynosi ok. 20 minut, natomiast w przypadku piany

sprężonej ok. 45 minut.

Przy podawaniu piany sprężonej korzystne jest podłączenie końcowego

odcinka węża do specjalnie w tym celu zamontowanych lub istniejących

przewodów rurowych których wyloty znajdują się w zrobach w pobliżu

miejsca zagrzania lub pożaru.

Piana sprężona podawana pod ciśnieniem ma możliwość penetracji

także powyżej poziomu jej podawania szczególnie w ograniczonych

przestrzeniach np. zrobach. Tłoczenie piany od spągu powoduje że jest

ona w sposób ciągły mieszana i w efekcie ograniczone jest w ten

sposób wykraplanie się wody.

Tłoczona pod ciśnieniem piana po opuszczeniu węża lub przewodu

rurowego rozpręża się osiągając drugi ostateczny stopień spienienia.

Końcowy uzyskiwany stopień spienienia piany sprężonej wynosi od 10

do 20, czyli w granicach spienienia piany ciężkiej, i zależy między innymi

od ciśnienia wody i sprężonego powietrza oraz średnicy węża tłocznego.

Przy większych średnicach węża i większych ciśnieniach uzyskuje się

wyższe spienienie.

Sposoby podawania piany sprężonej.

Przygotowanie oraz dostarczanie wodnego roztworu środka

pianotwórczego z dodatkami substancji modyfikujących np.

klejów rozprowadzających (dyspergentów ) oraz

antypirogenów można prowadzić różnymi metodami. Dobór

metody zależy od warunków występujących w miejscu

podawania a także od dostępnego ciśnienia wody i

sprężonego powietrza.

a.      Metoda l - z zastosowaniem pożarniczego zasysacza liniowego ZL- 2.Schemat 2.

Zasysacz liniowy można stosować skutecznie przy odpowiednio wysokim ciśnieniu zasilającej wody ( 0.4 - 0.5 MPa), ponieważ przy jego pracy trzeba uwzględnić straty ciśnienia na dyszy ssącej zasysacza wynoszące 25-30 %. Drugim elementem który należy wziąć pod uwagę przy stosowaniu zasysacza jest to, że jego działanie jest właściwe przy niewielkich oporach linii tłocznej piany, czyli linia ta powinna ona być wykonana z użyciem węży o średnicy 75 lub 110 mm. Wykonując linię tłoczną z węży Ø75 i 110 mm, można tłoczyć pianę na odległość ok. 160 m.

Zaletą zasysacza są jego niewielkie wymiary, prostota obsługi oraz

możliwość dosyć dokładnej regulacji stężenia podawanego środka

pianotwórczego. Zasysacz liniowy może pracować ze środkami

pianotwórczymi o ściśle określonej lepkości. Parametr ten jest szczególnie

istotny jeżeli do środka pianotwórczego dodajemy substancje modyfikujące

własności pian np. stałe antypirogeny i dyspergenty. Zbyt duża lepkość

zasysanych roztworów może spowodować nieprawidłową pracę dozownika

tym bardziej że stężenie dodawanego do środka pianotwórczego

antypirogenu może osiągać wartość przekraczającą 30%.

a.      Metoda II – z zastosowaniem pompki dozującej środek pianotwórczy.

Schemat 3

Jako pompkę dozującą środek pianotwórczy zastosowano pompę śrubową

typu 20 PSR z silnikiem z wiertarki górniczej o napięciu zasilania 127 V.

Pompka wyposażona jest w lej stanowiący pojemnik na środek

pianotwórczy o pojemności 30 dm3 . Wydajność pompki wynosi 15 dm3/min,

natomiast ciśnienie tłoczenia ok. 1.2 MPa. Nadmierna wydajność pompki

dozującej w stosunku do wymaganej ilości wody powoduje konieczność

wcześniejszego przygotowania to znaczy rozcieńczenia środka

pianotwórczego tak żeby jego stężenie w roztworze na dopływie do

kolektora spieniającego wynosiło 3 %. Stopień rozcieńczenia środka

pianotwórczego zależy od wydajności roztworu przepływającego przez

kolektor spieniający i wymaga każdorazowo dopasowania się do oporów

przewodu tłocznego piany. Dodatek stałych antyptrogenów modyfikujących

środek pianotwórczy powodujący wzrost lepkości i gęstości roztworu nie

wpływa w sposób istotny na pracę pompki dozującej.

W metodzie tej do podawania piany sprężonej można stosować węże

tłoczne o średnicy od 52 do 110 mm o długości 160 m.

a.      Metoda lII - podawanie gotowego 3 % roztworu środka pianotwórczego

z dodatkiem antypirogenów.Schemat 4

Jako zbiornik roztworu wodnego środka pianotwórczego z

antypirogenem wykorzystać można typowy wóz kopalniany. Zbiornik

napełniany jest określoną ilością wody np. 1 m3 do której następnie

dodaje się 30 dm3 środka pianotwórczego i ok. 10 kg stałego

antypirogenu. Gotowy roztwór miesza się pompą podającą przełączając

trójnik wylotowy na obieg zamknięty. Po ok. 2 minutowym mieszaniu

wylot z pompy przełącza się na tłoczenie roztworu do kolektora

spieniającego. Jako pompę podającą roztwór można zastosować pompę

Bibo 5, Bibo 3 lub inną dostępną na kopalni pompę o ciśnieniu tłoczenia

min. 0.2 – 0.3 MPa. Długość linii tłocznej piany przy średnicy węża od 52

do 110 mm może wynosić 160 m.

UwagaOptymalna ze względu na możliwość utrzymania właściwych stężeń środka pianotwórczego i antypirogenu oraz dogodność stosowania jest Metoda III.

Środki spieniające oraz modyfikujące dodatki antypirogenów.

Jako środki spieniające do wytwarzania piany sprężonej można używać

stosowane w pożarnictwie oraz dopuszczone do stosowania w

podziemnych wyrobiskach górniczych syntetyczne środki takie jak „Roteor

ST" lub „Finiflam". Stężenia roztworów stosowanych środków

pianotwórczych wynoszą 3 %. Środki te są przystosowane do wytwarzania

pian między innymi z wykorzystaniem wody morskiej o zasoleniu ok. 1 %,

tak więc dodatek 1 % soli będących antypirogenami nie wpływa na

skuteczność spieniania, a tym samym wydajność uzyskiwanej piany

sprężonej.

Do piany sprężonej można dodawać stałe antypirogeny które przez

osadzanie się na powierzchni spowalniają i ograniczają proces jego

utleniania i samozagrzewania się węgla pozostawionego w zrobach

zawałowych.

W celu umożliwienia dobrego rozprowadzenia antypirogenu na powierzchni węgla dodatkowo do roztworu dodawany jest klej polimerowy CAGRO zwiększający dyspersję antypirogenu, w stężeniu 1 - 3 %.Jako dodatki antypirogeniczne spowalniające proces samozagrzewania węgla można stosować:- chlorek wapnia - CaCl2- wapno -Ca(OH)2- kwaśny węglan sodu - NaHCOs- mocznik -(NH2)CO- salmiak - NH4CiZalecane stężenie antypirogenu w roztworze powinno wynosić ok. 1 %.Dobór środka antypirogenicznego oraz jego skuteczność zależy od indywidualnych właściwości węgla, a tym samym kopalni, pokładu oraz poziomu z którego jest eksploatowany. Tak więc przed przeprowadzeniem prac profilaktycznych z zastosowaniem piany sprężonej z dodatkiem antypirogenow konieczne jest każdorazowo przeprowadzenie w laboratorium CSRG badań skuteczności właściwego antypirogenu dla określonego rodzaju węgla.