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. Uwaga Optymalna 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 - NH4Ci Zalecane 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.