Прямо сейчас в Томске проходит первый международный энергетический форум, и одна из самых обсуждаемых тем там — вовсе не тарифы или новые месторождения, а обыкновенный, казалось бы, битум. Точнее, то, как его тушить, если случится беда. Учёные Томского политехнического университета вместе со специалистами МЧС и Всероссийского научно-исследовательского института противопожарной обороны вплотную подошли к созданию документа, которого в нашей стране до сих пор попросту не существовало. Речь идёт о первом в России нормативно-правовом регламенте, полностью посвящённом тушению битума в резервуарах, укрытых теплоизоляцией. Казалось бы, мелочь, но именно отсутствие такого свода правил десятилетиями заставляло пожарных на местах импровизировать, полагаясь скорее на интуицию и общие нормы, чем на точный расчёт. Теперь же наука даёт им в руки не только чёткую инструкцию, но и совершенно новую технологию, способную перевернуть представление о борьбе с огнём на нефтехранилищах.
Почему битум превращает пожар в катастрофу
Любой пожарный, которому выпало тушить загоревшийся резервуар с битумом, скажет, что это один из самых изматывающих и опасных вызовов. В отличие от бензина или дизельного топлива, битум не вспыхивает мгновенно от искры. Это густая, тягучая масса, которую на производстве сначала долго разогревают, чтобы она стала текучей. Но стоит температуре дойти до порога в триста с лишним градусов, и битум самовоспламеняется, выбрасывая в небо клубы густого, чёрного, невероятно токсичного дыма. В этом дыму полный набор опасных веществ: оксиды серы, канцерогенные полициклические ароматические углеводороды и мельчайшая сажа, которая оседает в лёгких. Пламя же распространяется не только по поверхности, но и прогревает массу в глубину, создавая внутри резервуара настоящий адский котёл, который очень сложно остудить.
Главная головная боль при тушении битума — это вода, которая в обычной жизни первый друг пожарного, а здесь становится врагом. Если подать водяную струю на разогретую до нескольких сотен градусов битумную поверхность, жидкость мгновенно вскипает, провоцируя выброс горящего продукта. Представьте себе кипящее масло на сковороде, только в масштабе тысячетонного резервуара — эффект будет чудовищным. Именно поэтому старожилы пожарной охраны с опаской относятся к любым операциям на битумных терминалах и асфальтобетонных заводах. Существующая нормативная база, прописанная для вертикальных стальных резервуаров, проектировалась под классические нефтепродукты, у которых пожар развивается преимущественно на поверхности. Битум же горит с постоянным нарастанием глубины прогретого слоя, и пена, просто сбившая пламя сверху, не даёт гарантии, что через минуту горение не возобновится снова.
Ситуация осложняется ещё и тем, что резервуары для хранения битума часто снабжены теплоизоляцией и внутренними системами подогрева. По сути, это огромные термосы, призванные не дать продукту застыть. Но в случае аварии такая конструкция играет злую шутку: огонь внутри оказывается запертым, тепло почти не рассеивается, и развитие пожара идёт лавинообразно. Крупные аварии на подобных объектах не раз приводили к тому, что спасатели не могли справиться с возгоранием часами, теряя драгоценное время и рискуя жизнями. Как раз эту брешь в законодательстве и подчеркнул на форуме заведующий лабораторией тепломассопереноса ТПУ, член-корреспондент РАН Павел Стрижак. Он прямо заявил, что «подобного документа в России до сих пор не существует», имея в виду регламент, который учитывал бы все перечисленные нюансы: от реологии битума до особенностей теплоизолированных ёмкостей. До сих пор пожарным приходилось действовать по документам, которые этого продукта словно бы не замечают, и только теперь наука решила восполнить пробел.
Газовый гидрат и нейросеть: как выглядит тушащий «снег»
Ключевой секрет новой технологии, на которую делают ставку томские исследователи и их коллеги из МЧС, кроется в веществе с довольно экзотическим названием — искусственный газовый гидрат углекислого газа. Звучит сложно, но по сути это твёрдое соединение, очень похожее на спрессованный снег или рыхлый лёд. Только внутри его кристаллической решётки заперты не молекулы воды, а огромное количество диоксида углерода. Когда такой «снег» попадает в зону горения, он мгновенно взрывается изнутри не пламенем, а лавиной углекислого газа. Этот газ тяжелее воздуха, он быстро растекается над поверхностью битума и вытесняет кислород, без которого горение просто прекращается. Одновременно с этим вторая составляющая, пенообразующий раствор с поверхностно-активным веществом, обрушивается на раскалённый продукт и создаёт плотную, устойчивую пену-одеяло, которая остужает верхний слой и надёжно изолирует его от новой встречи с воздухом.
На испытаниях, которые проходили совместно с главным управлением МЧС по Томской области и ВНИИ противопожарной обороны, эта технология показала впечатляющие результаты. Оказалось, что подача гидратной пены тушит горящий битум в полтора раза быстрее, чем лучшие из существующих пенных средств. В нормативных документах жёстко прописано: возгорание в вертикальном стальном резервуаре открытого типа объёмом даже в пять тысяч кубометров должно быть ликвидировано за десять минут. Учёные провели расчёты и натурные эксперименты для резервуаров на триста и на пять тысяч кубометров, и выяснили, что гидратный метод уверенно укладывается в этот десятиминутный норматив. Причём происходит это без использования фторированных пенообразователей, которые в мире стараются выводить из оборота из-за их способности разрушать озоновый слой и накапливаться в грунтовых водах. Углекислый газ — продукт экологически нейтральный, а расход компонентов, по оценке разработчиков, остаётся вполне приемлемым для внедрения даже на частных предприятиях.
Но одной только химией инновация не ограничивается. Томский политех предложил оснастить резервуарные парки целой интеллектуальной системой, построенной на алгоритмах искусственного интеллекта и компьютерного зрения. Представьте себе сеть из тепловизоров и видеокамер, развёрнутую по периметру хранилища. Нейросеть, обученная на тысячах записей реальных возгораний, в реальном времени сканирует температурные поля и визуальные образы. Она способна заметить тревожный локальный перегрев стенки, едва заметную струйку дыма или специфическое марево над теплоизоляцией задолго до того, как на это обратит внимание человек. И самое главное — искусственный интеллект получает право не просто включить сирену, а самостоятельно, без промедления, запустить автоматическую подачу гидратной пены. В такой ситуации счёт идёт на секунды, и если разбудить и сориентировать дежурную смену можно за минуту, то автоматика справится за долю секунды, пресекая пожар в зародыше. Промышленный партнёр проекта, компания «Биоэн нефтепродукт», уже предоставила свою площадку для опытно-конструкторских работ, и первые испытания связки «нейросеть плюс гидратный огнетушитель» проходят именно там.
От лабораторной идеи до закона для всей страны
Создание национального регламента — это не та история, где учёные написали статью, а чиновники наутро поставили печать. Путь от лабораторной идеи до обязательного для исполнения документа занимает годы и требует десятков согласований. Вся работа, которую ведут ТПУ и ВНИИ противопожарной обороны, выстроена по строгой методологии: сначала математические модели, затем эксперименты на открытых очагах, а после — масштабирование на реальные резервуары. Как сообщил корреспондент ТАСС с первого Томского международного энергетического форума, учёные уже подтвердили расчётами пригодность технологии для промышленного применения. Теперь задача состоит в том, чтобы превратить эти данные в жёсткую систему правил, где будет расписана каждая мелочь. В регламенте пропишут нормативную интенсивность подачи гидратной пены, время развёртывания сил, необходимый запас компонентов на объекте и требования к автоматическим системам обнаружения.
Особое внимание разработчики уделяют состоянию самих резервуаров, ведь значительная часть парка в стране эксплуатируется десятилетиями. Никто не сбрасывает со счетов усталость металла, коррозию и дефекты теплоизоляционного слоя, которые могут повлиять на развитие пожара. Поэтому в будущий регламент, скорее всего, войдёт требование о проведении предварительного тепловизионного аудита ёмкостей. Специалисты должны будут ещё до монтажа системы тушения понять, где находятся самые уязвимые точки, и настроить на них особое внимание нейросети. Кроме того, документ определит порядок взаимодействия автоматической установки с диспетчерским пунктом предприятия. В отличие от старых инструкций, где сигнал тревоги требовал непременного визуального подтверждения человеком и только потом разрешал пуск пены, новый подход даст машине полномочия действовать немедленно, а уже потом ставить в известность персонал. Это принципиальный сдвиг, особенно если вспомнить, как быстро может развиваться пожар внутри утеплённого «термоса» с битумом.
Проект реализуется в рамках государственной программы «Приоритет-2030», что само по себе говорит о его стратегической важности. Когда регламент пройдёт все стадии утверждения и поступит в технический комитет по стандартизации и в управление Государственной противопожарной службы МЧС, Россия получит первый в мире документ такого рода. До сих пор единого стандарта тушения высоковязких нефтепродуктов в теплоизолированных ёмкостях не существовало нигде. И дело не в амбициях — появление документа обещает кардинально снизить риск катастрофических пожаров на битумных терминалах и заводах, сберечь жизни пожарных и минимизировать ущерб для экологии. Томская технология уже сейчас выглядит как универсальное решение, которое в перспективе может быть адаптировано для защиты химических производств, складов горюче-смазочных материалов и терминалов сжиженных газов. И самое главное — всё это рождается не в тиши кабинетов, а в тесном контакте с теми, кто каждый день рискует собой, выезжая на реальные вызовы.
Подписывайтесь на канал, чтобы не пропустить новые статьи и ставьте нравится.
