firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.22227/0869-7493.2022.31.05.67-82firesmi-1151Research ArticleСРЕДСТВА И СПОСОБЫ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВMEANS AND WAYS OF FIRE EXTINGUISHINGПрименение воздушно-механической пены для локализации и ликвидации пламенного горения проливов сжиженного природного газаUsing air-filled foam to contain and liquidate the flaming combustion of liquefied natural gas spillshttps://orcid.org/0000-0001-7844-1955АлешковМ. В.AleshkovM. V.

АЛЕШКОВ Михаил Владимирович, д-р техн. наук, профессор, заместитель начальника по научной работе

129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4

РИНЦ ID: 257856

Mikhail V. ALESHKOV, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Deputy Head of Scientific Work

Borisa Galushkina St., 4, Moscow, 129366

ID RISC: 257856

aleshkov.m@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8252-139XМолчановВ. П.MolchanovV. P.

МОЛЧАНОВ Виктор Павлович, д-р техн. наук, заместитель генерального директора по научной работе

117393, г. Москва, ул. Профсоюзная, 76

РИНЦ ID: 387381

Viktor P. MOLCHANOV, Dr. Sci. (Eng.), Deputy General Director for Scientific Work

Profsoyuznaya St., 76, Moscow, 117393

ID RISC: 387381

molvik.box@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-0057-1247МакаровС. А.MakarovS. A.

МАКАРОВ Сергей Александрович, канд. техн. наук, доцент кафедры общей и специальной химии

129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4

РИНЦ ID: 695632

Sergey A. MAKAROV, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of General and Special Chemistry

Borisa Galushkina St., 4, Moscow, 129366

ID RISC: 695632

s17031975@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3046-0238ИощенкоД. А.IoschenkoD. A.

ИОЩЕНКО Дмитрий Александрович, заместитель начальника Учебно-научного комплекса пожарной и аварийно-спасательной техники, начальник научно-исследовательского отдела

129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4

РИНЦ ID: 767944

Dmitry A. IOSCHENKO, Deputy Head of the Educational and Scientific Complex of Fire and Rescue Equipment, Head of the Research Department

Borisa Galushkina St., 4, Moscow, 129366

ID RISC: 767944

dmitriy.i@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1988-5238ТретьяковА. В.TretyakovA. V.

ТРЕТЬЯКОВ Алексей Владимирович, генеральный директор

27299, г. Москва, ул. Клары Цеткин, 18б, корп. 1, пом. 6

РИНЦ ID: 1049573

Alexey V. TRETYAKOV, General Director

Klara Tsetkin St., 18b, bldg. 1, r. 6, Moscow, 127299

ID RISC: 1049573

atret@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5874-1635БарешкинВ. В.BareshkinV. V.

БАРЕШКИН Владимир Вадимович, заместитель генерального директора по науке

27299, г. Москва, ул. Клары Цеткин, 18б, корп. 1, пом. 6

РИНЦ ID: 749350

Vladimir V. BARESHKIN, Deputy General Director for Science

Klara Tsetkin St., 18b, bldg. 1, r. 6, Moscow, 127299

ID RISC: 749350

bareshkin@egida-ptv.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9323-4348БитуевР. Б.BituyevR. B.

БИТУЕВ Рашид Борисович, адъюнкт факультета подготовки научно-педагогических кадров

129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4

РИНЦ ID: 1139160

Rashid B. BITUEV, Postgraduate Student of the Faculty of Training of Scientific and Pedagogical Personnel

Borisa Galushkina St., 4, Moscow, 129366

ID RISC: 1139160

ibitya33@gmail.comАкадемия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствийРоссияThe State Fire Academy of the Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination on Consequences of Natural DisastersRussian FederationМеждународный противопожарный центрРоссияInternational Fire Prevention CenterRussian FederationЭГИДА ПТВРоссияEGIDA PTVRussian Federation2022111120223156782Copyright © Алешков М.В., Молчанов В.П., Макаров С.А., Иощенко Д.А., Третьяков А.В., Барешкин В.В., Битуев Р.Б., 20222022Алешков М.В., Молчанов В.П., Макаров С.А., Иощенко Д.А., Третьяков А.В., Барешкин В.В., Битуев Р.Б.Aleshkov M.V., Molchanov V.P., Makarov S.A., Ioschenko D.A., Tretyakov A.V., Bareshkin V.V., Bituyev R.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/1151Введение

Введение. Применение воздушно-механической пены для локализации и ликвидации пламенного горения проливов сжиженного природного газа является одним из наиболее оптимальных способов предотвращения дальнейшей эскалации аварии. При этом данных для нормирования основных параметров ее подачи недостаточно.

Цель работы заключается в обосновании применения воздушно-механической пены для локализации и ликвидации пламенного горения сжиженного природного газа с определением основных параметров ее подачи. Для ее достижения ставятся задачи:

Результаты и их обсуждение. По итогам обсуждения результатов собственных экспериментов с учетом зарубежного и отечественного опыта проведения таких исследований выявлено, что для локализации и ликвидации пламенного горения сжиженного природного газа целесообразно применение пены кратностью от 300 до 500 единиц. Ликвидация пламенного горения при применении пен низкой и средней кратности не происходит. Для снижения интенсификации пламенного горения СПГ требуется подача высокократной пены с интенсивностью, превышающей 0,08 кг/(м2·с). Для ликвидации пламенного горения целесообразно установить интенсивность подачи высокократной пены на уровне 0,17 ± 0,01 кг/(м2·с). Применение порошковых средств пожаротушения целесообразно для ликвидации пламенного горения сжиженного природного газа, поверхность которого уже покрыта пеной.

Выводы

Выводы. На основе собственных экспериментальных данных, анализа литературных источников, с учетом известных свойств противопожарной пены обоснованы основные параметры ее подачи  для локализации и ликвидации пламенного горения сжиженного природного газа.

Introduction

Introduction. Using air-filled foam to contain and liquidate the flaming combustion of liquefied natural gas spills is one of the most optimal methods of preventing the escalation of emergencies. However, the amount of data available today is insufficient to standardize the basic parameters of air-filled foam injection.

The purpose of this research project is to justify the application of air-filled foam to contain and liquidate the flaming combustion of liquefied natural gas and identify the basic parameters of injection. The following objectives are to be attained towards this end:

Results and discussion

Results and discussion. Having discussed the findings of the in-house experiments and analyzed the international and domestic tests conducted for this purpose, the authors assume that the application of the foam, whose expansion factor equals 300 to 500 units, can effectively contain and liquidate the flaming combustion of liquefied natural gas. The flaming combustion cannot be liquidated, if lower expansion factor foams are applied. The application rate of the high-expansion air-filled foam, exceeding 0.08 kg/(m2·s), is required to reduce the intensity of flaming combustion. Flaming combustion can be efficiently liquidated if the application rate of high-expansion air-filled foam is set at 0.17 ± 0.01 kg/(m2·s). Fire-extinguishing powders can only be efficiently applied to liquidate the flaming combustion of liquefied natural gas, if its surface is covered in foam.

Conclusions

Conclusions. The authors have used their in-house experimental data, analyzed the literary sources and wellknown properties of the fire-extinguishing foam to justify the basic parameters of foam application aimed at the containment and liquidation of the flaming combustion of liquefied natural gas.

тушениеизоляцияпорошокпенообразовательтепловой потокextinguishingisolationpowderfoam generating agentheat flow rateReferencesАлешков М.В., Молчанов В.П., Бастриков Д.Л., Макаров С.А., Третьяков А.В., Иощенко Д.А. Перспективы научных исследований свойств воздушно-механической пены для локализации и ликвидации горения разливов сжиженного природного газа // Пожары и чрезвычайные ситуации: предупреждение, ликвидация. 2022. № 1. С. 12–20. DOI: 10.25257/FE.2022.1.12-20Aleshkov M.V., Molchanov V.P., Bastrikov D.L., Makarov S.A., TretyakovA.V., Ioshchenko D.A. Prospects for scientific research of air-mechanical foam properties for containing and eliminating liquefied natural gas spills combustion. Fires and Emergencies: prevention, Liquidation. 2022; 1:12-20. DOI: 10.25257/FE.2022.1.12-20 (rus).Молчанов В.П., Бастриков Д.Л., Молчанов М.В. Пожарная безопасность при использовании газомоторного топлива. Анализ текущего состо яния нормативной базы // Эковестник. 2019. № 3. URL: https://ekovestnik.ru/article/386654/Molchanov V.P., Bastrikov D.L., Molchanov M.V. Fire safety when using gas engine fuel. Analysis of the current state of the regulatory framework. Ecovestnik. 2019; 3. URL: https://ekovestnik.ru/article/386654/ (rus).Сафонов В.С. Проблемы обеспечения безопасности объектов сжиженного природного газа. Ч. I. Режимно-технологические особенности сис тем хранения и отгрузки сжиженного природного газа. М. : ВНИИГАЗ, 2021. 318 с.Safonov V.S. Problems of ensuring the safety of liquefied natural gas facilities. Part I. Regime and technological features of storage and shipment systems of liquefied natural gas. Moscow, VNIIGAZ, 2021; 318. (rus).Сафонов В.С. Проблемы обеспечения безопасности объектов сжиженного природного газа. Ч. II. Современные подходы к моделированию аварийных процессов и их последствий на объектах производства, хранения и перевозки сжиженного природного газа. М. : ВНИИГАЗ, 2021. 442 с.Safonov V.S. Problems of ensuring the safety of liquefied natural gas facilities. Part II. Modern approaches to modeling of emergency processes and their consequences at the facilities of production, storage and transportation of liquefied natural gas. Moscow, VNIIGAZ, 2021; 442. (rus).Рачевский Б.С. Сжиженные углеводородные газы. М. : Нефть и газ, 2009. 640 с.Rachevsky B.S. Liquefied hydrocarbon gases. Moscow, Oil and Gas Publ., 2009; 640. (rus).Болодьян И.А., Молчанов В.П., Дешевых Ю.И., Шебеко Ю.Н., Некрасов В.П., Макеев В.И. и др. Пожаровзрывобезопасность объектов хранения сжиженного природного газа. Анализ состояния проблемы // Пожарная безопасность. 2000. № 2. С. 86–96.Bolodyan I.A., Molchanov V.P., Deshykh Yu.I., Shebeko Yu.N., Nekrasov V.P., Makeev V.I. et al. Fire and explosion safety of liquefied natural gas storage facilities. Evaporation and formation of fire and explosion hazardous clouds at liquid methane spillage. Methods for assessing parameters. Pozharnaya bezopasnost’/Fire Safety. 2000; 2:86-96. (rus).Chan S.T. Numerical simulations of LNG vapor dispersion from a fenced storage area // Journal of Hazardous Materials. 1992. Vol. 30. Issue 2. Pp. 195–224. DOI: 10.1016/0304-3894(92)85078-FChan S.T. Numerical simulation of LNG vapor dispersion from a fenced storage area. Journal of Hazardous Materials. 1992; 30(2):195-224. DOI: 10.1016/03043894(92)85078-FBrown T.C., Cederwall R., Chan S., Ermak D., Koopman R., Lamson K. et al. Falcon series data report: 1987 LNG vapor barrier verification field trials. Lawrence Livermore National Laboratory, 1990. 665 p. DOI: 10.2172/6633087Brown T.C., Cederwall R., Chan S., Ermak D., Koopman R., Lamson K. et al. Falcon series data report: 1987 LNG vapor barrier verification field trials. Lawrence Livermore National Laboratory, 1990; 665. DOI: 10.2172/6633087Шебеко Ю.Н., Филиппов В.Н., Навценя В.Ю., Костюхин А.К., Токарев П.М., Замышевский Э.Д. Способы противопожарной защиты резервуаров со сжиженными углеводородными газами // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 1999. Т. 8. № 4. С. 33–42.Shebeko Yu.N., Filippov V.N., Navtsenya V.Yu., Kostyukhin A.K., Tokarev P.M., Zamyshevskiy E.D. Methods of fire protection of tanks with liq uefied petroleum gases. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 1999; 8(4):33-42. (rus).Kamperveen J.P., Spruijt M.P.N., Reinders J.E.A. TNO 2016 R10352. Heat load resistance of cryogenic storage tanks. Results of LNG Safety Prog ram. Utrecht, TNO, 2016. 70 p.Kampervin J.P., Spruite M.P.N., Reynders J.E.A. TNO 2016 R10352. Heat load resistance of cryogenic stor age tanks. Results of LNG Safety Program. Utrecht, TNO Publ., 2016; 70.Zang Qian­xi, Liang Dong. Thermal radiation and impact assessment of the LNG BLEVE fireball // Procedia Engineering. 2013. Vol. 52. Pp. 602–606. DOI: 10.1016/j.proeng.2013.02.192Zang Qian-xi, Liang Dong. Thermal radiation and assessment of the impact of the fireball BLEVE LNG. Procedia Engineering. 2013; 52:602-606. DOI: 10.1016/j.proeng.2013.02.192Тагиев Р.М. Первые в мировой практике широкомасштабные испытания по проливу сжиженного природного газа и последующего его горения в рамках научно-технического сотрудничества ООО «Газпром газобезопасность» и «GDF Suez S.A.» // Безопасность объектов топливно-энергетического комплекса. 2013. № 2. С. 58–61.Tagiev R.M. The first large-scale tests in the world practice on the passage of liquefied natural gas and its subsequent gorenje within the framework of scientifi c and technical cooperation of Gazprom gazobezo pasnost LLC and GDF Suez S.A. Safety objects of the fuel and energy complex. 2013; 2:58-61. (rus).Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения : справочник : в 2 ч. 2-е изд., перераб. и доп. Ч. I. М. : Пожнаука, 2004. 713 с.Korolchenko A.Ya., Korolchenko D.A. Fire and explosion hazard of substances and materials and means of extinguishing them : handbook : in 2 Part. 2nd ed., reprint. and additional. Part I. Moscow, Pozhnauka Publ., 2004; 713. (rus).Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения : справочник : в 2 ч. 2-е изд., перераб. и доп. Ч. II. М. : Пожнаука, 2004. 774 с.Korolchenko A.Ya., Korolchenko D.A. Fire and explosion hazard of substances and materials and means of extinguishing them : handbook : in 2 h. 2nd ed., reprint. Pozhnauka. Ch. II. Moscow, Pozhnauka Publ., 2004; 774. (rus).Абдурагимов И.М., Куприн Г.Н. Нерешенные проблемы пожаровзрывобезопасности энергоресурсов (СУГ и СПГ) как оборотная сторона успехов энергетической стратегии Российской Федерации // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2014. Т. 23. № 4. С. 42–49. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=21519968Abduragimov I.M., Kuprin G.N. Unsolved problems of fire and explosion safety of energy resourc es (LPG and LNG) as the other side of the success of the energy strategy of the Russian Federation. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2014; 23(4):42-49. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=21519968 (rus).Шебеко Ю.Н., Навценя В.Ю., Копылов С.Н., Горшков В.И., Корольченко И.А., Полетаев А.Н. и др. Расчет основных показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов : руководство. М. : ВНИИПО, 2002. 77 с.Shebeko Yu.N., Navtsenya V.Yu., Kopylov S.N., Gorshkov V.I., Korolchenko I.A., Poletaev A.N. et al. Calculation of the main indicators of fire and explosion hazard of substances and materials : manual. Moscow, VNIIPO, 2002; 77. (rus).Шароварников А.Ф., Шароварников С.А. Пенообразователи и пены для тушения пожаров. Состав, свойства, применение. М. : Пожнаука, 2005. 335 с.Sharovarnikov A.F., Sharovarnikov S.A. Foaming agents and foams for extinguishing fires. Composition, properties, application. Moscow, Pozhnauka Publ., 2005; 335. (rus).Фещенко А.Н., Макаров С.А., Третьяков А.В., Григорьевская И.И., Битуев Р.Б. Исследование изолирующего действия противопожарной пены на поверхности криогенной жидкости // Проблемы техносферной безопасности — 2022 : сб. тр. XI Междунар. науч.-практ. конф. мол. уч. и спец. М. : Академия ГПС МЧС России, 2022. С. 232–238. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=48545816Feshchenko A.N., Makarov S.A., Tretyakov A.V., Grigorievskaya I.I., Bituev R.B. Investigation of the insulating effect of fire-fighting foam on the surface of cryogenic liquid. Problems of technosphere safety — 2022 : collection of works of XI Scientific and practical International Conference of Young Scientists and specialists. Moscow, Academy of GPS of the Ministry of Emergency Situations of Russia, 2022; 232-238. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=48545816 (rus).Yang Jie, Li Yuxing, Zhu Jianlu, Han Hui. Quantitative study of the factors of LNG liquid foam stability: Operating parameters and collection containers and time // Process Safety and Environment Protection. 2018. Vol. 117. Pp. 223–231. DOI: 10.1016/j.psep.2018.05.005Yang Jie, Li Yuxin, Zhu Jianlu, Han Hui. Quantitative study of stability factors of liquid LNG foam: oper ating parameters and collection containers and time. Process safety and environmental protection. 2018; 117:223-231. DOI: 10.1016/j.psep.2018.05.005Krishnan P., Al­Rabbat A., Zhang B., Huang D., Zhang L., Minxiang Zeng et al. Improving the stability of high expansion foam used for LNG vapor risk mitigation using exfoliated zirconium phosphate nanoplates // Process Safety and Environmental Protection. 2019. Vol. 123. Pp. 48–58. DOI: 10.1016/j.psep.2018.12.030Krishnan P., Al-Rabbat A., Zhang B., Huang D., Zhang L., Mingxiang Zeng et al. Increasing the stability of high expansion foam used to reduce the risk of LNG vapor formation using exfoliating zirconium phosphate nanoplates. Technological safety and environmental protection. 2019; 123:48-58. DOI: 10.1016/j.psep.2018.12.030Congliang Ye, Min Hua, Xuhai Pan, Baolong He, Juncheng Jiang. Development of heat transfer and evaporation model of LNG covered by Hi-Ex foam // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2016. Vol. 44. Pp. 564–572. DOI: 10.1016/j.jlp.2016.09.014Congliang Ye, Ming Hua, Xiuhai Pan, Baolong He, Juncheng Jiang. Development of a model of heat transfer and evaporation of liquefied natural gas coated with Hi-Ex foam. Journal of Loss Prevention in the processing industry. 2016; 44:564-572. DOI: 10.1016/j.jlp.2016.09.014Suardin J.A., Yanjun Wang, Willson M., Mannan M.S. Field experiments on high expansion (HEX) foam application for controlling LNG pool fire // Journal of Hazardous Materials. 2009. Vol. 165. Pp. 612–622. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2008.10.040Suardin J.A., Yangjun Wang, Wilson M., Mannan M.S. Field experiments on the use of high expansion foam (HEX) for fire control in a pool for liquefied natural gas. Journal of Hazardous Materials. 2009; 165:612-622. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2008.10.040Xiuxia Guo, Congliang Ye, Xinmiao Liang, Xuhai Pan, Min Hua, Godwin Suetor Cyril, Qian Yang. Analysis on the effects of high expansion foam on evaporation rate of the LNG // Safety Science. 2021. Vol. 137. P. 105183. DOI: 10.1016/j.ssci.2021.105183Xiuxia Guo, Congliang Ye, Xinmiao Liang, Xiuhai Pan, Ming Hua, Godwin Suetor Cyril, Qian Yang. Analysis of the effect of foam with high expansion on the evaporation rate of LNG. Science of Safety. 2021; 137:105183. DOI: 10.1016/j.ssci.2021.105183Bin Zhang, Yi Liu, Olewski T., Vechot L., Mannan M.S. Blanketing effect of expansion foam on liquefied natural gas (LNG) spillage pool // Journal of Hazardous Materials. 2014. Vol. 280. Pp. 380–388. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2014.07.078Bin Zhang, Yi Liu, Olevski T., Vechot L., Mannan M.S. Protective effect of foaming foam on a tank for spilling liquefied natural gas (LNG). Journal of Haz ardous Materials. 2014; 280:380-388. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2014.07.078

The authors declare that there are no conflicts of interest present.