Огнетушащие средства химического торможения
Сущность прекращения горения химическим торможением реакции горения заключается в том, что в воздух горящего помещения или непосредственно в зону горения вводятся такие огнетушащие вещества, которые вступают во взаимодействие с активными центрами реакции окисления, образуют с ними либо негорючие, либо менее активные соединения, обрывая тем самым цепную реакцию горения.
Хладоны – товарное наименование галогеноуглеводородов – особо активные вещества, оказывающие ингибирующее действие, т. е. тормозящие химическую реакцию горения. Наиболее широкое применение нашли составы на основе брома и фтора (ранее назывались фреонами).
Галоидоуглеводороды эффективно подавляют горение газообразных, жидких, твердых горючих материалов при любых видах пожаров.
Наиболее эффективно хладоны тормозят горение органических веществ. Хладоны неприемлемы для тушения металлов, многих металлоорганических соединений, некоторых гидридов металлов, а также тогда, когда окислителем при пожаре является не кислород, а другие вещества (например, галогены, оксиды азота).
По эффективности они превышают инертные газы в 10 и более раз.
Бромистый метилен СН2Вr2 – жидкость плотностью
1732 кг/м 3 , плотность по воздуху примерно 60; температура замерзания –52,5 °С, температура кипения +98 °С, из 1 л жидкости получается около 350 л пара. Он хорошо смешивается с бромистым этилом и растворяет углекислоту.
Бромистый этил С2Н5Вr – ЛВЖ с характерным запахом; плотность 1455,5 кг/м 3 , плотность по воздуху примерно 4; температура замерзания –199 °С, температура кипения +38,4 °С. Из 1 л жидкости при испарении получается 400 л пара, плохорастворим
в воде и образует с ней эмульсию.
Отрицательные свойства бромистого этила:
– обладает высокими коррозионными свойствами, особенно по отношению к алюминиевым сплавам;
– при объемной доле 6,5…11,3 % в воздухе способен воспламеняться от мощного источника зажигания, поэтому в чистом виде не применяется, однако из-за высоких огнетушащих свойств входит как основной компонент в огнетушащие составы (3,5; 4НД; БФ 1 и 2БМ).
Положительные свойства бромистого этила:
– неэлектропроводен; составы на его основе можно использовать для тушения электроустановок, находящихся под напряжением;
– обладает высокой смачивающей способностью; составы
на его основе можно использовать для тушения древесины, хлопка и других волокнистых материалов;
– имеет низкую температуру замерзания; составы на его основе можно использовать для тушения пожаров в условиях низких температур.
Тетрафтордибромэтан С2F4Br2 (ГОСТ 15899–93) – трудногорючая жидкость плотностью 2175 кг/м 3 , температура замерзания –112 °С, температура кипения +46,4 °С, из 1 л жидкости образуется 254 л пара, который почти в 9 раз тяжелее воздуха (плотность по воздуху 8,96), токсичность и коррозионные свойства его паров значительно ниже, чем у паров бромистого этила. Однако он способствует разрушению озонового слоя стратосферы, поэтому его применение ограничено или вообще запрещено.
Огнетушащие составы на основе галоидированных углеводородов:
– состав 3,5 состоит из 70 % бромистого этила и 30 % диоксида углерода СО2 (жидкость). Он в 3,5 раза эффективнее диоксида углерода (отсюда и название). При тушении состав выбрасывается из насадки в виде распыленной жидкости, которая быстро испаряется. На открытых пожарах струя подается в зону горения на поверхность горящего материала; при тушении внутренних пожаров – в объем помещения. При нормальных условиях из 1 кг состава
3,5 образуется 144 л бромистого этила и 153 л диоксида углерода;
– состав ТФ (хладон или фреон 114В2) по принятой номенклатуре обозначают следующим образом: первая цифра – число атомов углерода минус единица, вторая – число атомов водорода плюс единица, третья – число атомов фтора. Бром или йод обозначают буквой Б и цифрой, обозначающей число атомов брома или йода, состоит из 100 % тетрафтордибромэтана. Он в 10 раз эффективней диоксида углерода и в 20 раз эффективней водяного пара.
Хладоны способствуют разрушению озонового слоя стратосферы, поэтому их применение ограничено или вообще запрещено.
Химическое торможение реакции горения применяется достаточно редко, в основном в тех случаях, когда другие способы неэффективны или способствуют развитию реакции горения.
Задания для самостоятельной работы
1. Проработать материалы лекций, рекомендуемые источники (см. прил. 2) и рекомендуемую литературу [1, 2, 5, 6, 9, 12] с целью изучения материала по теме занятия.
2. Подготовить краткий конспект по теме занятия по вопросам для подготовки к практическому занятию.
3. Оформить титульный лист для отчета.
Вопросы для подготовки к практическому занятию
1. Пожаро- и взрывоопасные объекты (ПВОО): понятие, классификация по взрывопожарной и пожарной опасности.
2. Физико-химические основы процесса горения.
2.1. Горение. Разновидности (виды) горения. Условия прекращения горения.
2.2. Пожарная опасность веществ и материалов. Показатели пожаровзрывоопасности и пожарной опасности веществ и материалов.
3. Общая характеристика пожаров и взрывов.
3.1. Пожары и их классификация.
3.2. Причины возникновения пожаров.
3.3. Распространение пожара. Параметры, характеризующие пожар. Стадии развития пожара.
3.4. Опасные факторы пожаров и сопутствующие проявления опасных факторов пожара. Зоны горения. Зоны поражения при авариях на ПВОО.
3.5. Последствия пожаров на ПВОО.
3.6. Взрывы. Виды взрывов.
3.7. Возможные причины взрывов.
3.8. Факторы, характеризующие опасность взрыва. Опасные
и вредные факторы, воздействующие на работающих в результате взрыва.
3.9. Последствия взрывов на ПВОО.
4. Меры противопожарной защиты.
4.1. Пассивные меры противопожарной защиты: архитектурно-планировочные мероприятия (зонирование территории, противопожарные разрывы между зданиями) и конструктивные меры (противопожарные стены, противопожарные зоны, противопожарные перекрытия, легкосбрасываемые конструкции, огнепреградители, системы противодымной защиты зданий).
4.2. Активные меры противопожарной защиты: тушение пожара. Огнетушащие вещества: классификация, свойства и особенности применения; пожарная техника (пожарная сигнализация, связь и оповещение установки пожаротушения, первичные средства пожаротушения).
5. Предупреждение возникновения пожаров и взрывов.
6. Правила поведения при пожаре. Правила приведения порошковых и углекислотных огнетушителей в рабочее состояние.
7. Действия персонала объектов и населения при пожаре
и взрыве.
8. Ликвидация последствий аварий на пожаровзрывоопасных объектах.
Порядок выполнения
1. Обсудить теоретические вопросы по теме занятия, рекомендованные для подготовки к практической работе.
2. Письменно выполнить задания 1-6, используя материалы лекций, конспекты. Правильные утверждения отметить значком «V».
Задание 1. Пожаро- и взрывоопасные объекты (ПВОО): понятие, классификация по взрывопожарной и пожарной опасности.
1.1. Перечислите объекты категорий ПВОО по потенциальной опасности:
а) категория «А»: ______________________________________
б) категория «Б»: ______________________________________
в) категория «В»_______________________________________
г) категория «Г»: ______________________________________
д) категория «Д»: _____________________________________
1.2. Чем отличаются пожароопасные объекты от пожаровзрывоопасных? ____________________________________________
Задание 2. Физико-химические основы процесса горения.
2.1. Дать определения понятиям и привести примеры:
| Номер варианта | Наименование понятия | Определение понятия | Пример |
| 1. Окислитель | |||
| 2. Полное сгорание | |||
| 3. Гомогенное горение | |||
| 1. Источник зажигания | |||
| 2. Неполное сгорание | |||
| 3. Гетерогенное горение |
2.2. На какие виды подразделяется горение в зависимости
от скорости распространения пламени? Продолжить фразы:
1. Скорость распространения пламени сотни метров в секунду – это…
2. Скорость распространения пламени тысячи метров в секунду – это…
1. Скорость распространения пламени несколько метров в секунду – это…
2. Скорость распространения пламени до нескольких сантиметров в секунду – это…
2.3. Установить соответствие между понятиями видов горения и их определениями в таблице:
2.4. Выбрать показатели, необходимые для оценки пожаро-взрывоопасности и пожарной опасности веществ и материалов в зависимости от их агрегатного состояния, из предложенного множества:
1. Температура вспышки, температура тления, размер частиц, линейная скорость распространения пламени, верхний концентрационный предел воспламенения, нижний температурный предел воспламенения, температура ограждающих поверхностей
1. Индекс распространения пламени, плотность, температура воспламенения, температура самовоспламенения, максимальная скорость распространения пламени, удельная массовая скорость выгорания, атмосферное давление, температура окружающей среды, нижний концентрационный предел воспламенения, верхний температурный предел воспламенения
2.5. Какие из перечисленных воспламеняющихся жидкостей относятся к легковоспламеняющимся, а какие – к горючим:
| Наименование воспламеняющейся жидкости | Температура вспышки, °С | Легковоспламеняющиеся жидкости | Горючие жидкости |
| Ацетон | – 18 | ||
| Бензин | – 39 | ||
| Эфир | – 43 | ||
| Авиакеросин ТС-1 | 28 | ||
| Уайт-спирит | Не ниже 33 | ||
| Формалин | 64…85 |
Задание 3. Пожары и взрывы.
3.1. Установить соответствие между характеристикой класса пожара и классом пожара:
Характеристика класса пожара
3.2. Выбрать правильные ответы из представленного перечня факторов и проявлений:
| Номер варианта | Показатель | Факторы и проявления |
| 1 | Опасные факторы пожара | |
| 2 | Сопутствующие проявления опасных факторов |
3.3. Перечислить последствия и вторичные последствия пожаров и взрывов:
| Номер варианта | Показатель | Перечень последствий |
| Последствия пожаров | ||
| Вторичные последствия взрыва | ||
| Последствия взрывов | ||
| Вторичные последствия пожаров |
Задание 4. Огнетушащие вещества.
4.1. Установить соответствие между наименованием огнетушащего вещества и группой огнетушащего вещества:
Наименование
огнетушащего вещества
Группа огнетушащего вещества
4.2. Установить соответствие между наименованием огнетушащего вещества и классом пожарной нагрузки (классом пожара):
Источник
Тема 5. Основы прекращения горения на пожаре. Огнетушащие вещества
Основные явления, сопровождающие пожар, — это процессы горения, газо- и теплообмена. Они изменяются во времени, пространстве и характеризуются параметрами пожара. Пожар рассматривается как открытая термодинамическая система, обменивающаяся с окружающей средой веществами и энергией.
Рассмотрим процессы, протекающие на пожаре, и параметры, их характеризующие.
Процесс горения на пожаре горючих веществ и материалов представляет собой быстро протекающие химические реакции окисления и физические явления, без которых горение невозможно, сопровождающиеся выделением тепла и свечением раскаленных продуктов горения с образованием ламинарного или турбулентного диффузионного пламени.
Основными условиями горения являются (классический треугольник горения):
наличие горючего вещества;
поступление окислителя в зону химических реакций;
непрерывное выделение тепла, необходимого для поддержания горения.
Возникновение и распространение процесса горения по веществам и материалам происходит не сразу, а постепенно. Источник горения воздействует на горючее вещество, вызывает его нагревание, при этом в большей мере нагревается поверхностный слой, происходит активация поверхности, деструкция и испарение вещества, материала вследствие термических и физических процессов, образование аэрозольных смесей, состоящих из газообразных продуктов реакции и твердых частиц исходного вещества. Образовавшиеся газообразные продукты способны к дальнейшему экзотермическому превращению, а развитая поверхность прогретых твердых частиц горючего материала способствует интенсивности процесса его разложения.
Концентрация паров, газообразных продуктов деструкции испарения (для жидкостей) достигает критических значений, происходит воспламенение газообразных продуктов и твердых частиц вещества, материала. Горение этих продуктов приводит к выделению тепла, повышению температуры поверхности и увеличению концентрации горючих продуктов термического разложения станет не меньше скорости их окисления в зоне химической реакции горения. Тогда под воздействием тепла, выделяющегося в зоне горения, происходит разогрев, деструкция, испарение и воспламенение следующих участков горючих веществ и материалов.
| Способы прекращения горения | Приемы прекращения горения |
| Охлаждение зоны реакции или горящих веществ | 1. Охлаждение горящих материалов нанесением на их поверхность огнетушащих веществ (воды, твердой углекислоты, растворов жидкостей). 2. Охлаждение горючих материалов их перемешиванием. 3. Разборка горящих материалов с последующим охлаждением их огнетушащими веществами. |
| Разбавление реагирующих веществ в зоне реакции негорючими веществами | 1. Разбавление воздуха введением в него негорючих паров и газов (углекислый газ, азот, водяной пар, тонкораспыленная вода, отработанные газы двигателей). 2. Разбавление горящих материалов нанесением на их поверхность легкоиспаряющихся или разлагающихся негорючих материалов (тонкораспыленная вода, углекислота). |
| Изолирование реагирующих веществ от зоны горения | 1. Создание изолирующего слоя в горючих материалах нанесением на их поверхность огнетушащих веществ (пена, войлок, песок, земля, флюсы) 2. Создание изолирующего слоя в горючих материалах при помощи взрыва ВВ. 3. Создание изолирующего слоя в проемах помещений, где происходит пожар (водяные завесы перемычки). 4. Создание изолирующего слоя в горючих материалах разборкой, сжиганием, опашкой их. 6. Создание условий огнепреграждения. |
| Химическое торможение реакции горения | 1. Подача ингибитов на поверхность горящих материалов (фреоны, порошки) 2. Введение ингибиторов в воздух поступающий в зону горения (тонко распыленная эмульсия бромэтиловых составов) |
Классификация огнетушащих веществ, способов и приемов прекращения горения
Под огнетушащими веществами в пожарной тактике понимаются такие вещества, которые непосредственно воздействуют на процесс горения и создают условия для его прекращения (вода, пена, порошки и др.).
По основному (доминирующему) признаку прекращения горения тушащие вещества подразделяются на:
• охлаждающего действия (вода, твердый диоксид углерода и др.);
• разбавляющего действия (негорючие газы, водяной пар, тонкораспыленная вода и т.п.);
• изолирующего действия (воздушно-механическая пена различной кратности, сыпучие негорючие материалы и пр.);
• ингибирующего действия (галоидированные углеводороды: бромистый метилен, бромистый этил, тетрафтордибромэтан, огнетушащие составы на их основе и др.).
Однако следует отметить, что все огнетушащие вещества, поступая в зону горения, прекращают горение комплексно, а не избирательно, т.е. вода, являясь огнетушащим веществом охлаждения, попадая на поверхность горящего материала, частично будет действовать как вещество разбавляющего и изолирующего действия.
Охлаждающие огнетушащие вещества. Для охлаждения горящих материалов применяются жидкости, обладающие теплоемкостью. Для большинства горючих материалов применяется вода.
Попадая в зону горения, вода отнимает от горящих материалов и продуктов горения большое количество тепла. При этом она частично испаряется и превращается в пар, увеличиваясь в объеме в 1700 раз (из 1 л воды при испарении образуется 1700 л пара), благодаря чему происходит разбавление реагирующих веществ, что само по себе способствует прекращению горения, а также вытеснению воздуха из зоны пожара.
Вода обладает высокой термической стойкостью. Ее пары только при температуре свыше 1700 °С могут разлагаться на кислород и водород, усложняя тем самым обстановку в зоне горения. Большинство же горючих материалов горит при температуре, не превышающей 1300 – 1500 °С и тушение их водой не опасно. Однако металлические магний, цинк, алюминий, титан и его сплавы, при горении создают в зоне горения температуру, превышающую термическую стойкость воды. Тушение их водой недопустимо.
Вода имеет низкую теплопроводность, что способствует созданию на поверхности горящего материала надежной тепловой изоляции. Это свойство в сочетании с предыдущими позволяет использовать ее не только для тушения, но и для защиты материалов от воспламенения.
Малая вязкость и несжимаемость воды позволяет подавать ее по рукавам на значительные расстояния и под большим давлением.
Пары воды способны растворять некоторые горючие пары, газы и поглощать аэрозоли. Распыленной водой можно осаждать продукты горения на пожарах в зданиях. Для этих целей применяют распыленные и тонкораспыленные струи.
Некоторые горючие жидкости (жидкие спирты, альдегиды, органические кислоты и др.) растворимы в воде, поэтому, смешиваясь с водой, они образуют негорючие или менее горючие растворы.
Наряду с этим у воды имеются и отрицательные свойства. Основной недостаток у воды как огнетушащего вещества заключается в том, что из-за высокого поверхностного натяжения (72,8 10-3 Дж/м2) она плохо смачивает твердые материалы и особенно волокнистые вещества.
Для устранения этого недостатка к воде добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ), или, как их еще называют — смачиватели. На практике используют растворы ПАВ, поверхностное натяжение которых в 2 раза меньше, чем у воды.
Применение растворов смачиваетелей позволяет уменьшить расход воды при тушении пожаров на 35-50%; снизить время тушения на 20-30%, что обеспечивает тушение одним и тем же объемом огнетушащего вещества на большой площади.
Изолирующие огнетушащие вещества. Создание между зоной горения и горючим материалом или воздухом изолирующего слоя из огнетушащих веществ и материалов — распространенный способ тушения пожаров, применяемый пожарными подразделениями. При его реализации применяются самые разнообразные огнетушащие средства, способные на некоторое время изолировать доступ в зону горения либо кислорода воздуха, либо горючих паров и газов.
В практике пожаротушения для этих целей широкое применение нашли:
жидкие огнетушащие вещества (пена, в некоторых случаях вода и пр.);
газообразные огнетушащие вещества (продукты взрыва и т.д.);
негорючие сыпучие материалы (песок, тальк, флюсы, огнетушащие порошки и т.д.);
твердые тканевые материалы (асбестовые, войлочные покрывала и другие негорючие ткани, в некоторых случаях листовое железо).
Разбавляющие огнетушащие вещества. Для прекращения горения разбавлением реагирующих веществ, применяются такие огнетушащие средства, которые способны разбавить либо горючие пары и газы до негорючих концентраций, либо снизить содержание кислорода воздуха до концентрации, не поддерживающей горения.
Приемы прекращения горения заключаются в том, что огнетушащие средства подаются либо в зону горения или в горящее вещество, либо в воздух, поступающий в зоне горения.
Наибольшее распространение они нашли в стационарных установках пожаротушения для относительно замкнутых помещений (трюмы судов, сушильные камеры на промпредприятиях и т.д.), а также для тушения горючих жидкостей, пролитых на земле на небольшой площади. Кроме того, разбавление спиртов до 70 % водой — необходимое условие для успешного тушения их в резервуарах воздушно-механической пеной.
Практика показывает, что в качестве разбавляющих огнетушащих средств наибольшее распространение нашли диоксид углерода (углекислый газ), азот, водяной пар и распыленная вода. В гарнизонах, имеющих на вооружении автомобили газоводяного тушения (АГВТ), для целей разбавления концентрации кислорода воздуха, поступающего к зоне горения, возможной использование газоводяной смеси.
При определенной концентрации разбавляющих огнетушащих веществ в воздухе помещения температура горения снижается и становится меньше, чем температура потухания, горение прекращается.
Практика и опыт тушения пожаров показывают, что пламенное горение большинства горючих материалов прекращается при снижении концентрации кислорода в воздухе помещения до 14 – 16 %.
Углекислый газ применяется для тушения пожаров электрооборудования электроустановок, в библиотеках, книгохранилищах и архивах и т.п. Однако им категорически запрещено тушение щелочных и щелочноземельных металлов.
Азот, главным образом, применяется в стационарных установках пожаротушения для тушения натрия, калия, бериллия и кальция. Для тушения магния, лития, алюминия, циркония применяют аргон, а не азот. Диоксид углерода и азот хорошо тушат вещества, горящие пламенем (жидкости и газы), плохо тушат вещества и материалы, способные тлеть (древесина, бумага).
К недостаткам диоксида углерода и азота как огнетушащих веществ следует отнести их высокие огнетушащие концентрации и отсутствие охлаждающего эффекта при тушении.
Водяной пар нашел широкое применение в стационарных установках тушения в помещениях с ограниченным количеством проемов, объемом до 500 м3 (сушильные и окрасочные камеры, трюмы судов, насосные по перекачке нефтепродуктов и т.п.), на технологических установках для наружного пожаротушения, на объектах химической и нефтеперерабатывающей промышленности.
Тонкораспыленная вода (диаметр капель меньше 100 мк) — для получения ее применяют насосы. Создающие давление свыше 2 — 3 МПа (20 — 30 атм) и специальные стволы-распылители.
Попадая в зону горения, тонкораспыленная вода интенсивно испаряется, снижая концентрацию кислорода и разбавляя горючие пары и газы, участвующие в горении. Об эффективности применения тонкораспыленной воды для целей пожаротушения свидетельствуют опыты, проведенные на морских судах, где установлено, что после четырехминутной работы одного ствола высокого давления температура в помещениях кают снижалась с 700 до 100°С, содержание аэрозоля в дыму уменьшалось в 3 раза, увеличивалась освещенность предметов источником света, резко снижалось содержание оксида углерода за счет поглощения водой.
Огнетушащие вещества химического торможения. Сущность прекращения горения химическим торможением реакции горения заключается в том, что в воздух горящего помещения или непосредственно в зону горения вводятся такие огнетушащие вещества, которые вступают во взаимодействие с активными центрами реакции окисления, образуя с ними либо негорючие, либо менее активные соединения, обрывая тем самым цепную реакцию горения. Поскольку эти вещества оказывают воздействие непосредственно на зону реакции, в которой реагирующие вещества находятся в паровоздушной фазе, они должны отвечать следующим специфическим требованиям:
• иметь низкую температуру кипения, чтобы при малых температурах разлагаться, легко переходить в парообразное состояние;
• иметь низкую термическую стойкость, т.е. при малых температурах разлагаться на составляющие их атомы и радикалы;
• продукты термического распада огнетушащих веществ должны активно вступать в реакцию с активными центрами.
Этим требованиям отвечают галоидированные углеводороды — особо активные вещества, оказывающие ингибирующее действие, т.е. тормозящие химическую реакцию горения. Однако в отношении этих веществ следует напомнить общие требования к огнетушащим веществам и особенно на такое, как токсичность. Наиболее широкое применение нашли составы на основе брома и фтора. Галоидированные углеводороды и огнетушащие составы на их основе имеют высокую огнетушащую способность при сравнительно небольших расходах.
Источник
