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 концентраций, не поддерживающих горение. Приемы прекращения горения заключаются в том, что огнетушащие средства подаются либо в зону горения или в горящее вещество, либо в воздух, поступающий
к зоне горения.
Механизм прекращения горения при введении разбавляющих огнетушащих веществ в помещение, в котором происходит пожар, заключается в снижении концентрации кислорода вследствие его вытеснения и увеличении концентрации негорючих и не поддерживающих горение газов. При определенной концентрации разбавляющих огнетушащих веществ в воздухе помещения температура горения снижается и становится меньше, чем температура потухания, и горение прекращается. Пламенное горение большинства горючих материалов прекращается при снижении концентрации кислорода в помещении до 14…16 %.
Наибольшее распространение разбавляющие огнетушащие средства нашли в стационарных установках пожаротушения для относительно замкнутых помещений (трюмы судов, окрасочные и сушильные камеры, насосные по перекачке нефтепродуктов и т. п.), а также для тушения горючих жидкостей, пролитых на небольшой площади. Кроме того, разбавление спиртов до 70 % водой – необходимое условие для успешного тушения их в резервуарах воздушно-механической пеной (при разбавлении спиртов до 28 % водой происходит прекращение горения).
Диоксид углерода (СО2), азот (N2), аргон (Аr), дымовые газы, водяной пар применяются для тушения пожаров методом разбавления газопаровоздушной среды помещения.
Горение прекращается при снижении содержания кислорода
в атмосфере защищаемого объема до 12…15 % (об.). Для веществ, имеющих широкую концентрационную область распространения пламени (например, водород, ацетилен, диборан и др.), металлов, тлеющих материалов – 5 % и ниже.
Диоксид углерода в газообразном состоянии примерно
в 1,5 раза тяжелее воздуха. При давлении примерно 40 МПа
(40 атм.) и температуре 0 °С сжижается, и в таком виде его хранят
в баллонах, огнетушителях и т.п. При переходе в газообразное состояние из 1 кг жидкого диоксида углерода образуется примерно 500 л газа. В основном СО2 применяется для тушения пожаров электрооборудования и электроустановок, в складах, аккумуляторных станциях, сушильных печах, в библиотеках, книгохранилищах
и архивах и т. п. Огнетушащая концентрация (объемная доля в воздухе огнетушащего вещества, прекращающая горение) диоксида углерода – 30 % в защищаемом помещении. Однако им, как и твердой углекислотой, категорически запрещено тушение щелочных
и щелочноземельных металлов.
Огнетушащая концентрация СО2 20…40 % (масс.) при интенсивности расхода 0,7 кг/м 3 и времени тушения от 60 до 120 с.
При объемном тушении щелочных металлов небольшие добавки СО2 [до 6 % (об.)] к азоту позволяют существенно повысить эффективность последнего.
Азот главным образом применяется в стационарных установках пожаротушения для тушения натрия, калия, бериллия и кальция, а также некоторых технологических аппаратов и установок. Азот – бесцветный газ плотностью 1,25 кг/м 3 , без запаха, вкуса, неэлектропроводен. Тушение азотом основано на понижении объемной доли кислорода в защищаемом помещении до 5 %. Его огнетушащая объемная доля не менее 31 %.
Диоксид углерода и азот хорошо тушат вещества, горящие пламенем (жидкости и газы), плохо тушат вещества и материалы, способные тлеть (древесины, бумага). К недостаткам диоксида углерода и азота как огнетушащих веществ следует отнести их высокие огнетушащие концентрации и отсутствие охлаждающего эффекта при тушении.
Аргон применяют при опасности образования взрывчатых нитридов соединений (например, нитридов некоторых металлов). Его применяют для тушения магния, лития, алюминия, циркония.
Водяной пар нашел широкое применение в стационарных установках тушения в помещениях с ограниченным количеством проемов, объемом до 500 м 3 (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. Его огнетушащая объемная доля 35 %. Наряду с разбавляющим действием водяной пар оказывает охлаждающее действие
и механически отрывает пламя.
Тонкораспыленная вода (диаметр капель меньше 100 мкк). Для ее получения 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. Применение тонкораспыленной воды очень эффективно, так как наряду с разбавляющим она оказывает и охлаждающее действие. Например, после 4-минутной работы одного ствола высокого давления в замкнутом помещении температура снижалась с 700 до 100 °С.
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 разнообразные огнетушащие вещества, 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, вода и т. д.)
– газообразные огнетушащие вещества (продукты взрыва и т. д.);
– негорючие сыпучие материалы (песок, тальк, флюсы, огнетушащие порошки и т. д.)
– твердые листовые материалы (асбестовые, войлочные, брезентовые полотна, кошма, листовое железо и т. д.).
Основным средством изоляции являются пены: химическая
и воздушно-механическая.
Пеной называется дисперсная система, в которой газ заключен в ячейки, отделенные одна от другой жесткими стенками. Для образования пены необходимо, чтобы пузырьки газа располагались внутри жидкости (воды). Достигнуть этого можно либо химическим способом благодаря химической реакции между щелочным и кислотным составами в присутствии пенообразователя, либо механическим способом путем смешения воды, содержащей небольшое количество пенообразователя, с воздухом.
Основным огнегасительным свойством пены является изоляция зоны горения путем образования на горящей поверхности паронепроницаемого слоя, препятствующего проникновению кислорода из воздуха в область горения, а также передаче тепла от зоны горения к горящей поверхности.
Пена широко применяется для тушения легковоспламеняющихся жидкостей, не растворимых в воде, с удельным весом менее 1,0, а также различных твердых веществ.
Химическая пена нашла применение в огнетушителях (химическипенных). Ее состав: 80 % углекислого газа; 19,7 % жидкости (воды); 0,3 % пенообразующего вещества. Кратность химической пены не превышает 5, на поверхности жидкости она сохраняется не более часа. Трудоемкость получения химической пены и достаточно высокие материальные затраты, вредное воздействие на органы дыхания и окружающую среду и другие недостатки ограничивают ее практическое применение. Химическая пена малоэффективна при тушении гидрофильных легковоспламеняющихся жидкостей (спиртов), так как под их воздействием она быстро разрушается. Вследствие этого в практике пожаротушения ее все более вытесняет воздушно-механическая пена, как более дешевая и эффективная.
Воздушно-механическая пена (ВМП) получается в результате механического перемешивания водного раствора пенообразователя с воздухом в специальном стволе (пеногенераторе). Ее состав: 90 % воздуха; 9,6 % жидкости; 0,4 % пенообразующего вещества.
Основное огнетушащее свойство пены – изолирующая способность, т.е. способность препятствовать испарению горючего вещества и проникновению через слой пены паров, газов и различных излучений. Изолирующие свойства пены в основном зависят от кратности, стойкости и дисперсности.
Кратность (К) – отношение объема пены к объему раствора, из которого она получена. По кратности пены подразделяются на низкократные (К 200). Кратность пены зависит от состава пенообразующих веществ и массовой доли их в растворе, конструкции пеногенераторов, давления на спрысках пеногенераторов, а также от температуры воздуха, входящего в состав пены. Например, при температуре воздуха 200 °С кратность пены снижается на 60 %.
Стойкость – свойство пены не разрушаться под воздействием теплоты и других факторов. Стойкость измеряется временем, в течение которого из пены выделяется 50 % жидкости (воды), взятой для пенообразования.
Положительные свойства пены как огнетушащего вещества:
– хорошо заполняет объемы помещений, вытесняет нагретые продукты сгорания (в том числе токсичные), снижает температуру в помещении в целом, а также строительных конструкций, агрегатов, установок и т. п.;
– прекращает пламенное горение и локализует тление веществ и материалов, с которыми соприкасается;
– создает условия для проникновения ствольщиков к очагам тления для дотушивания (при соответствующих мерах защиты органов дыхания и зрения от попадания пены);
– пена средней кратности является основным средством тушения ЛВЖ и ГЖ как в резервуарах, так и разлитых на открытой поверхности.
Отрицательные свойства пены как огнетушащего вещества:
– взаимодействует с некоторыми веществами и материалами (пероксидами, карбидами, щелочными и щелочноземельными металлами и т.п.), которые поэтому нельзя тушить пеной;
– электропроводна, поэтому ее нельзя применять для тушения электроустановок, находящихся под напряжением;
– обладает высокими коррозийными свойствами;
– имеет малую механическую прочность, поэтому относительно быстро разрушается.
Огнетушащие порошковые составы, применяемые в настоящее время: ПСБ-3М (
90 % бикарбонат натрия); Пирант – А (
96 % фосфаты и сульфаты аммония); ПХК (
90% хлорид калия); АОС – аэрозолеобразующие составы. Кроме основных составляющих огнетушащих порошков в их состав входят антислеживающие и гидрофобные добавки.
Порошковые огнетушащие составы применяют для тушения пожаров классов А, В, С и Е, электроустановок под напряжением.
Механизм прекращения горения порошками заключается в основном в изоляции горящей поверхности от зоны горения, т. е.
в прекращении доступа горючих паров и газов в зону реакции,
а при объемном тушении – в ингибирующем действии порошков, связанном с обрывом цепей реакции горения.
Огнетушащие порошки не токсичны, не электропроводны и не оказывают вредного воздействия на материалы, они не замерзают, поэтому их можно применять в условиях низких температур.
Огнетушащие порошковые составы ПСБ, ПФ, ПС-1, СИ-2 являются мелкодисперсными системами, состоящими из твердых частиц со сложным химическим составом (табл. 7.3). Огнетушащая способность порошков зависит от химической природы компонентов, их гранулометрического состава, влажности, текучести, насыпной массы и т.д. Тушение пожара порошками общего назначения (ПСБ, ПФ) достигается созданием плотного облака в зоне всего очага пожара. При тушении порошковыми составами ПС-1 горящих материалов и составами СИ-2 пирофорных жидкостей подача порошка осуществляется путем нанесения его слоя на всю горящую поверхность для полной изоляции последней от кислорода воздуха. Недостатком огнетушащих порошков является их низкая охлаждающая способность, поэтому при порошковом тушении возможны повторные вспышки от раскаленных в огне предметов, что заставляет применять совместно с порошками другие огнетушащие вещества. Порошки неэффективны при тушении тлеющих материалов и веществ, горящих без доступа кислорода.
Источник
Огнетушащие вещества разбавления
Огнетушащие вещества разбавления – это вещества, которые понижают концентрацию реагирующих веществ ниже пределов, необходимых для горения. Например инертные газы: аргон, азот; водяной пар, туман из тонкораспыленной воды, смеси газов с водой, а также дымовые газы.
В результате уменьшается скорость реакции горения, скорость выделения тепла, снижается температура горения. При тушении пожаров разбавляют воздух, поддерживающий горение, или горючее вещество, поступающее в зону горения. Воздух избавляют в относительно замкнутых помещениях (сушильных камерах, трюках судов и т. п.), а также при горении отдельных установок или жидкостей на небольшой площади при свободном доступе воздуха. К огнетушащим веществам разбавления относятся: диоксид углерода, азот, тонкораспыленная вода, водяной пар, хладоны и др.
Подача тонкораспыленной воды на тушение
Огнетушащая концентрация – это объемная доля огнетушащих веществ в воздухе, прекращающая горение. Наиболее распространенные средства разбавления – диоксид углерода, водяной пар, азот и тонкораспыленная вода, перегретая вода.
Диоксид углерода
В газообразном состоянии примерно в 1,5 раза тяжелее воздуха. При давлении примерно 4 МПа (40 атм) и температуре 0 °С диоксид сжижается, в таком виде его хранят в баллонах, огнетушителях и т. п. При переходе в газообразное состояние из 1 кг жидкого диоксида углерода образуется примерно 500 л газа. Диоксид углерода применяется для тушения пожаров на складах, аккумуляторных станциях, в сушильных печах, архивах, книгохранилищах, а также для тушения электрооборудования и электроустановок. Огнетушащая объемная доля диоксида углерода – 30 % в защищаемом помещении. Эффект тушения обусловлен тем, что диоксид углерода – инертное соединение, не поддерживающее горения большинства веществ.
Бесцветный газ плотностью 1,25 кг/м 3 , без запаха, вкуса, не электропроводен. Тушение азотом основано на понижении объемной доли кислорода в защищаемом помещении до 5 %. Его объемная огнетушащая доля не менее 31 %. Азот нельзя применять для тушения пожаров магния, алюминия, лития, циркония и других металлов, образующих нитриты, обладающих взрывчатыми свойствами и чувствительных к удару. Для тушения таких металлов используется другой инертный газ – аргон.
Водяной пар
Как и инертные газы, применяют для тушения пожаров способом разбавления. Его огнетушащая объемная доля – 35 %. Наряду с разбавляющим действием, водяной пар оказывает охлаждающее воздействие и механически отрывает пламя. Тушение пожаров водяным паром эффективно в достаточно герметизированных (с ограниченным числом проемов) помещениях объемом до 500 м 3 (трюмах судов, сушильных и окрасочных камерах, насосных по перекачке, нефтеперерабатывающих установок и т. п.). Кроме тушения пожаров в стационарных установках, водяной пар можно использовать для наружного пожаротушения установок химической и нефтеперерабатывающей промышленности.
В этом случае его подают по резиновым шлангам от стояков паровых линий. Диаметр капель тонкораспыленной (мелкодиспергированной ) воды меньше 1000 мкм. Для получения и подачи такой воды применяют специальные стволы-распылители и насосы, создающие давление 2–4 МПа (20–40 атм).
Поступая в зону горения, тонкораспыленная вода почти вся превращается в пар, разбавляя горючие вещества или участвующий в горении воздух. Эффект тушения зависит от равномерности распределения капель в потоке и плотности струи – чем больше плотность струи и ее размерность, тем выше эффект тушения.
Газовые огнетушащие составы
Условно делятся на нейтральные (негорючие) газы и химически активные ингибиторы. К нейтральным газам относятся инертные газы аргон, гелий, а также азот и двуокись углерода.
К химически активным, «хладонам» или «фреонам», относятся органические соединения с низкой теплотой испарения, в молекуле которых содержатся атомы галоидов, таких как бром или хлор. Хладон – это общее название галогензамещенных углеводородов, причем для их обозначения применяют численное обозначение, характеризующее число и последовательность атомов углерода, фтора, хлора, брома, называемое хладоновым номером, например, СF3Вr обозначают числом 1301.
Огнетушащая способность хладона, как правило, тем выше, чем больше атомов брома, фтора и хлора в молекуле.
Первым из группы «хладонов» для тушения пожаров был применен четыреххлористый углерод, который использовался для заполнения ручных огнетушителей. Высокая токсичность этого вещества приводила к отравлению людей, поэтому дальнейшее его использование было запрещено.
Не менее токсичными оказались и хладон 1001 (метилбромид) и хладон 1011 (хлор-бромметан), которые также не нашли широкого применения.
Низкой токсичностью обладают соединения углерода с фтором и бромом в различных пропорциях. Наиболее широко применяется хладон 1301 (бромтрифторметан) и хладон 1211 (бромхлордифторметан), а также хладон 2402 (дибромтетрафторэтан).
Широкое применение хладонов в закрытых помещениях ограничено из-за их токсичности. Хладон 114В2 обладает наименьшей токсичностью, но из-за воздействия на озоновый слой Земли его применение сильно ограничено. Эффективность огнетушащего действия хладонов максимальна при их использовании в закрытых и ограниченных объемах.
Механизм огнетушащего действия химически активных ингибиторов определяется химической структурой их молекул, как правило, содержащих несколько разнородных атомов, в том числе атомы галогенов – брома, фтора, хлора, йода и один или два атома углерода, также возможно наличие атомов водорода. Если за исходную химическую единицу взять метан или этан, то на их базе может существовать большой набор соединений, отличающихся низкой температурой кипения, невысокой теплотой парообразования и негорючестью.
В практике тушения пожаров используются СН3Вu, C2H5Br, СF3Вr и С2F4Вr2 и их смеси с СО2. Огнетушащие концентрации (объемные) химически активных ингибиторов в 5–10 раз ниже, чем у нейтральных газов. Это обусловлено, в первую очередь, высокой собственной мольной теплоемкостью и способностью их молекул разлагаться в пламени при невысоких температурах до 1000 К.
В результате часть тепла реакции горения будет расходоваться на разогрев молекул ингибитора, вторая часть поглотится в процессе распада ингибитора и лишь третья часть пойдет на разогрев собственно горючего и окислителя. При этом за счет ингибирования реакции часть горючего не будет участвовать в горении и этим снизится общее количество тепла, выделяющегося при горении. Для химически активных ингибиторов необходимо учитывать поглощение тепла, выделяющегося при горении.
Аэрозолеобразующие огнетушащие составы
Представляют собой твердотопливные или пиротехнические композиции. Их особенность в том, что они способны гореть без доступа воздуха. Образующиеся при горении газы состоят из высокодисперсных частиц, солей и окислов щелочных металлов, обладающих высокой огнетушащей способностью по отношению к углеводородному пламени.
Механизм действия огнетушащего аэрозоля во многом аналогичен механизму действия огнетушащих порошков на основе щелочных металлов. Более высокая его эффективность обусловлена большей дисперсностью частиц и некоторым снижением концентрации кислорода в защищаемом помещении.
Тушение аэрозолями осуществляется объемным способом и рекомендуется применять при пожарах класса А и класса В в помещениях с воздушной средой, атмосферном давлении и имеющих негерметичность помещения до 0,5 %. Применяется также для тушения электроустановок под напряжением до 1000 В. Преимущественная область применения – моторные и багажные отсеки автомобилей, помещения с наличием легковоспламеняющихся веществ (в том числе, ЛВЖ и ГЖ), горючих газов, электрические установки, хранилища материальных ценностей.
Применение аэрозолей неэффективно для материалов, горение которых происходит в тлеющем режиме, или способных гореть без доступа воздуха, порошков металлов. Запрещается их применение в помещениях, которые не могут быть покинутыми людьми до начала применения аэрозолеобразующего состава.
Источник: учебник Пожарная тактика “Основы тушения пожаров”, В. В. Теребнев, А. В. Подгрушный, Москва 2012.
Источник
