ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Работа 1. Выбор огнетушащих веществ и

средств пожаротушения

Цель работы: Ознакомиться с огнетушащими составами и выбрать средства для конкретной ситуации.

Основные понятия

Быстрое и эффективное тушение пожара может быть достигнуто в том случае, если правильно выбрано средство тушения и осуществлена его своевременная подача в очаг горения. Выбор огнетушащих веществ, средств пожаротушения производится на основе их классификации и характеристики.

ОГНЕТУШАЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Классификация огнетушащих веществ

Огнетушащие вещества классифицируют:

По способу прекращения горения:

охлаждающие очаг горения: вода, твердая углекислота.

разбавляющие (снижающие процентное содержание кислорода в очаге горения): углекислый и др. инертные газы, водяной пар.

изолирующего действия (изолирующие горящую поверхность от кислорода воздуха): воздушно-механическая пена, порошки, песок, растворы.

ингибитирующие (тормозящие химическую реакцию горения): составы с галоидосодержащими углеводородами - хладоны, порошковые аэрозольные составы - АОС.

По электропроводности:

электропроводные: вода, растворы, водяной пар, пена.

неэлектропроводные: газы, порошковые составы.

По токсичности:

нетоксичные: вода, пена, порошковые составы, песок.

малотоксичные: углекислота

токсичные: фреоны, галоидированые составы № 3, 5, 7 и др.

Характеристика некоторых огнетушащих веществ

Вода и растворы. Вода является основным средством тушения пожаров. Она дешева, доступна, легко подается к месту горения, хорошо сохраняется в течение длительного времени, не обладает токсическими свойствами, эффективна при тушении большинства сгораемых материалов.

Высокая огнетушащая способность воды обуславливается ее значительной теплоемкостью. При нормальном атмосферном давлении и температуре 20° С теплоемкость воды равна 1 ккал/кг. Из 1 л. воды образуется 1750 л. сухого насыщенного пара. При этом затрачивается 539 ккал. тепловой энергии. Выделяющийся пар вытесняет кислород из зоны горения.

Однако вода обладает большой силой поверхностного натяжения, поэтому проникающая способность воды не всегда бывает достаточной. Известен ряд материалов (пыль, хлопок и др.), в поры которых вода не в состоянии проникнуть и прекратить тление. В таких случаях для снижения поверхностного натяжения и повышения проникающей способности в воду добавляют определенное количество (от 0.5 до 4% по весу) поверхностно-активных веществ-смачивателей. Наиболее распро-стра-нены следующие смачиватели: пенообразователь ПО-1, ПО-5.

Применение смачивателей при прочих равных условиях уменьшает расход воды в 2-2.5 раза и сокращает время тушения на 20-30%. Недостаток смачивателей - их агрессивность.

Для тушения пожаров применяется вода в виде сплошных и тонко распыленных струй. Распыленная вода может быть с успехом применена для тушения нефтепродуктов. При этом важным условием успеха тушения является создание над горящей поверхностью доста-точно плотной завесы из мелких капель. Эта завеса ограничивает поступ-ление кислорода из окружающей среды в зону горения. Кислород, проникший сквозь завесу в зону горения, разбавляется паром, образовав-шимся в результате испарения капель воды. В результате создаются условия, при которых горение невозможно.

Воду в виде сплошных струй применяют для механического отрыва пламени и в меньшей степени чем распыленную воду для охлаждения окружающих конструкций. Недостатком сплошной струи является низкий коэффициент исполь-зования теплоемкости воды из-за короткого времени ее контакта с зоной горения.

Для тушения лесных и степных пожаров применяют различные растворы солей. Для получения раствора к воде добавляют соли хлористого кальция, каустическую соду, глауберову соль, сернокислый аммоний и др., которые повышают теплоемкость воды и после ее испарения образуют на обработанной раствором поверхности пленку из солей. Эта пленка предотвращает повторное загорание потушенного очага от искр и угольков.

Однако вода - не универсальное средство. Со многими веществами, например, со щелочными и со щелочноземельными металлами она вступает в химическую реакцию с выделением водорода, сопровождающуюся значительным выделением тепла. Некоторые соединения, например, гидросульфит натрия при взаимодействии с водой разлагаются. Поэтому в подобных случаях, а также при тушении электроустановок, вода не может рекомендоваться в качестве огнетушащего вещества.

Пены являются эффективным средством пожаротушения. Огнету-шащие пены подразделяются на химическую и воздушно-механическую . Химическую пену получают в результате химической реакции нейтрализации между кислотой и щелочью. Оболочка пузырьков этой пены состоит из смеси водных растворов солей и пенообразующих веществ. Сами пузырьки заполняются углекислым газом - продуктом химической реакции.

Воздушно-механическую пену получают в результате механи-ческого перемешивания пенообразующего раствора с воздухом. Оболочка пузырьков воздушно-механической пены состоит из водного раствора пенообразователей типа ПО-1, ПО-5.

Полученная огнетушащая пена характеризуется:

стойкостью (способностью пены противостоять разрушению в течение определенного времени: чем выше стойкость пены, тем эффективнее процесс тушения);

кратностью пены (отношением объема пены к объему исходных продуктов:);

Различают: низкократные пены с кратностью до 12, средней кратные от 12 до 100 и высокократные К100 (наиболее эффективные).

вязкостью (способностью пены к растеканию по поверхности);

дисперсностью (размерами пузырьков).

Для повышения стойкости пены применяют поверх-ностно_актив-ные вещества (костный или столярный клей), а для хранения при низких температурах - этанол (C 2 H 3 OH) или этиленгликоль.

Пены применяют для тушения пожаров класса A, B, C. Нельзя применять для тушения щелочных и щелочноземельных металлов и электрооборудования под напряжением.

Двуокись углерода. Двуокись углерода, подаваемая в очаг пожара, может быть в твердом состоянии (углекислый снег), газообразном и аэрозольном. Действие СО 2 на очаг горения основано на разбавлении кислорода в зоне горения.

Углекислый снег может быть получен при условии быстрого испарения жидкой углекислоты. Получаемая снегообразная углекислота имеет плотность 1.5 г/см 3 при - 80?С. Снегообразная углекислота снижает температуру и уменьшает содержание кислорода в зоне горения. Из 1 л. твердой кислоты образуется 500 л. газа.

В газообразном состоянии двуокись углерода применяют для объемного тушения внутри помещений, заполняя весь объем и вытесняя из него кислород. Аэрозольная двуокись углерода (в виде мельчайших кристаллических частичек) наибольший эффект дает в помещениях, в воздухе которых могут находиться мельчайшие сгораемые частички (хлопок, пыль и др.) В этом случае двуокись углерода не только производит тушение, но и способствует быстрому осаждению взвешенных в воздухе частичек. Для прекращения горения в помещении необходимо создать 30%-ую концентрацию паров углекислого газа.

Применяя двуокись углерода, необходимо помнить, что она представляет опасность для людей. Поэтому входить в помещение после заполнения его двуокисью углерода можно только в кислородных изолирующих противогазах.

Углекислота не электропроводна и испаряется, не оставляя после себя следов. Двуокись углерода применяется при тушении электро-обору-дования, двигателей внутреннего сгорания, при тушении пожаров в хранилищах ценных материалов, в архивах, библиотеках и т.п. Двуокись углерода нельзя применять как огнетушащее вещество при горении этилового спирта, т.к. углекислый газ растворяется в нем, а также при горении веществ, способных гореть без доступа воздуха (термит, целлулоид и т.д.). Кроме CО 2 в качестве огнетушащих веществ применяют и другие инертные газы: азот, шестифтористая сера.

Хладоновые составы - это составы с галоидосодержащими углеводородами. Они представляют собой легкоиспаряющиеся жидкости, вследствие чего их относят к газам или аэрозолям. Основными составами, используемыми при тушении пожаров, являются:

хладон 125 (C 2 HF 5);

хладон 318 (C 4 Cl 3 F 8).

Эти составы на сегодняшний день являются наиболее эффектив-ными средствами тушения пожаров. Действие их основано на ингибитировании химической реакции горения и взаимодействия с кислородом воздуха.

Применяются для тушения пожаров классов А, Б, С и электро-установок при практически неограниченных температурах.

Достоинства:

наиболее эффективны по сравнению со всеми имеющимися составами;

обладают высокой проникающей способностью;

применяются при отрицательных температурах (до -70єC).

Недостатки:

токсичность;

образование коррозионно-активных соединений в присут-ствии влаги;

неэффективны для применения на открытом воздухе;

нельзя тушить щелочные и щелочноземельные металлы и кислотосодержащие вещества.

Порошковые составы. К порошковым огнетушащим составам, приме-няющимся в настоящее время, относят:

ПСБ-3М (~90% бикарбанат 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.

Разработаны для тушения горящих щелочных и щелочно-земельных металлов, а также широко применяются для тушения пожаров классов: А, Б, С, и Е.

Порошковые огнетушащие составы применяют для тушения пожаров классов А, В, С и Е, электроустановок под напряжением.

Неэффективны при тушении:

тлеющих материалов и веществ, горящих без доступа кислорода.

Действие огнетушащих порошков ПСБ-3М и Пирант-А основано на изоляции горящей поверхности от доступа кислорода.

Действие порошковых составов ПХК и АОС заключается в ингибитировании химической реакции горения и уменьшении содержания O 2 в зоне горения.

Порошки ПХК и АОС являются самыми перспективными на сегодняшний день. Особой эффективностью обладают аэрозольные огнетушащие составы - АОС.

АОС представляют собой твердотопливные или пиротехнические композиции, способные к самостоятельному горению без доступа воздуха с образованием огнетушащих продуктов горения - инертных газов, высокодисперсных солей и окислов щелочных металлов. Эти соединения малотоксичны, экологически безвредны.

В настоящее время применяются:

пламенные АОС;

охлажденные АОС.

Пламенные составы при срабатывании устройств аэрозо-леобра-зующих составов имеют факел пламени достигающий несколько метров и температуру продуктов горения на выходе 1200-1500єC. Это является их недостатком.

Охлажденные аэрозолеобразующие составы получают с помощью специальных охлаждающих насадок. Это позволяет снизить температуру АОС при горении от 600 до 200єC, но при этом аэрозольная смесь будет содержать продукты неполного сгорания АОС, что значительно повышает токсичность продуктов горения по сравнению с пламенными АОС.

АОС используют для тушения в огнетушителях, в генераторах различных типов, как в автономном режиме, так и в автоматических установках аэрозольного пожаротушения.

Знакомство с огнетушителями целесообразно совместить с рассмотрением наиболее распространенных огнетушащих веществ, используемых в качестве заряда огнетушителей.

В качестве последних могут использоваться:

· вода и водные растворы с добавками;

· рабочий раствор пенообразователя (пенообразующего концентрата);

· порошковый состав (порошок);

· аэрозольные составы;

· газовые составы: двуокись углерода; хладоны.

Вода - традиционно наиболее распространенное огнетушащее вещество для борьбы с загораниями и пожарами, что обусловлено ее доступностью, низкой стоимостью, высокой теплоемкостью. Однако вода чаще применяется с различными добавками, которые придают ей ценные эксплуатационные свойства: смачиваемость, низкий коэффициент поверхностного натяжения (скользкая вода) и др.

Другим эффективным огнетушащим веществом является пена. Она успешно применяется для ликвидации загораний и пожаров, т. к. обладает изолирующим и охлаждающим действием.

Пены, применяемые для целей тушения, должны также обладать высокой структурно-механической стойкостью, обеспечивающей формирование и сохранение слоя пены на поверхности горящей поверхности. Поэтому помимо поверхностно-активных веществ в рецептуру пенообразователя вводят стабилизаторы.

Различают химическую и воздушно-механическую пены.

Химическая пена получается от взаимодействия кислотной и щелочной частей заряда химического пенного огнетушителя (ОХП). Так как химическая пена обладает весьма существенными недостатками, огнетушители ОХП уходят в историю, и их место занимают воздушно-пенные огнетушители (ОВП) .

Воздушно-механическая пена получается в результате взаимодействия (смешения) распыленной струи водного раствора пенообразователя с потоком воздуха или другого газа в насадке-генераторе пены.

Еще одним огнетушащим средством, которое находит все более широкое применение за счет своей универсальности, являются огнетушащие порошковые составы, представляющие собой мелкодисперсные минеральные соли, которые обработаны специальными добавками для придания им текучести и снижения способности к смачиванию и поглощению воды.

Порошковые составы подразделяют на порошки общего назначения (для тушения загораний твердых углеродсодержащих и жидких горючих веществ, горючих газов и электрооборудования под напряжением до 1000 В) и порошки специального назначения (для тушения металлов, металлоорганических соединений, гидридов металлов или других веществ, обладающих уникальными свойствами). В последнее время находят все более широкое применение аэрозольные огнетушащие составы. Для их получения используют специальные аэрозолеобразующие твердотопливные или пиротехнические композиции, способные гореть без доступа воздуха. Аэрозольные огнетушащие составы образуются из таких композиций непосредственно в момент их попадания в зону горения. Высокая огнетушащая способность аэрозольных составов (при объемном способе тушения) обусловлена длительностью нахождения аэрозольного облака над очагом горения и стабильностью его огнетушащей концентрации, при высокой проникающей способности.

Наиболее "чистыми" огнетушащими веществами являются газовые составы. В качестве заряда газовых огнетушителей используют двуокись углерода и хладоны.

Двуокись углерода (СO 2) при температуре 20 o С и давлении 760 мм рт. ст. представляет собой бесцветный газ в 1,5 раза тяжелее воздуха. Являясь инертным газом, двуокись углерода при введении в зону горения в количестве порядка 30 % (об.) и снижении содержания кислорода до 12-15 % (об.) гасит пламя, а при снижении концентрации кислорода в воздухе до 8 % (об.) прекращает тление. При переходе жидкой двуокиси углерода (которая именно в таком виде находится в огнетушителе) в газ ее объем увеличивается в 400-500 раз, этот процесс идет с большим поглощением тепла. Углекислота применяется или в газообразном виде, или в снегообразном состоянии. Она не причиняет порчи объекту тушения; обладает хорошими диэлектрическими свойствами.

Наибольший эффект достигается при тушении двуокисью углерода пожаров в замкнутых объемах.

Из недостатков, которые имеет двуокись углерода, можно отметить: охлаждение металлических деталей огнетушителя и раструба до минус 60 o С, на пластмассовом раструбе образуется заряд статического электричества (до нескольких тысяч вольт), снижение содержания кислорода в атмосфере помещений.

Среди хладонов (галогенсодержащих углеводородов) до недавнего времени для тушения загораний применялись хладон 114В2 (зарубежная марка - галон 2402), хладон 12В1 (галон 1211) и хладон 13В1 (галон 1301).

Принцип огнетушащего действия хладонов основан на снижении объемного содержания кислорода в газовой среде. Хладоны эффективны при тушении почти всех горючих веществ. Однако они имеют достаточно выраженное наркотическое действие и отрицательно воздействуют на окружающую среду. Пары бромхлорсодержащих хладонов, поднимаясь на большую высоту, взаимодействуют с озоном и снижают его концентрацию в атмосфере, нарушая ее защитные свойства. Поэтому Монреальским протоколом и другими международными соглашениями государствам было рекомендовано серьезно сократить производство хладонов, а в дальнейшем намечено производство и применение хладонов запретить.

Взамен указанных выше хладонов в последнее время были разработаны рецептуры озонобезопасных хладонов.

Новые марки хладонов в основном применяют для оснащения стационарных автоматических установок пожаротушения, а поскольку эти марки уступают по огнетушащей способности прежним хладонам, они не нашли применения в качестве заряда для огнетушителей.

Появившиеся в последнее время в продаже разного рода импортные "пшикалки" не могут всерьез рассматриваться в качестве средства тушения пожара. Некоторые из огнетушителей содержат горючие и достаточно токсичные галогенсодержащие соединения.

Прежде чем перейти к классификации и конструкциям огнетушителей, необходимо рассмотреть свойства наиболее распространенных огнетушащих веществ, используемых для зарядки в огнетушители.

В качестве зарядов в огнетушителях используются следующие огнетушащие вещества:
. Вода и водные растворы химических веществ;
. Пена;
. Порошковые составы;
. Аэрозольные составы;
. Газовые составы;

Водные средства тушения:

Вода — наиболее распространенное средство тушения пожаров, что обусловлено ее доступностью, низкой стоимостью, значительной теплоемкостью и высокой скрытой теплотой парообразования. Однако вода обладает достаточно высокой температурой замерзания, низкой теплопроводностью, высоким коэффициентом поверхностного натяжения (что препятствует ее быстрому растеканию по поверхности горящих твердых материалов, проникновению вглубь и их смачиванию). В связи с этим вода чаще применяется в виде растворов с различными добавками, которые придают ей особые свойства: снижают температуру замерзания, либо снижают коэффициент поверхностного натяжения, повышая ее смачивающую способность, либо повышает ее вязкость.

Тушение горючих жидкостей компактной струей воды приводит к ее неэффективному использованию. Объясняется это тем, что вода обладает невысоким коэффициентом теплопроводности, поэтому, проходя через факел, она почти не успевает нагреться и поглотить тепло; в виде крупных капель она летит дальше или падает вниз. Это может привести к увеличению площади пожара в результате разбрызгивания горящей жидкости или растекания ее по поверхности воды.

Наиболее огнетушащей способностью обладает струя воды тонкого распыления - с диаметром капель менее 150 мкм, которые интенсивно испаряясь, забирают значительное количество тепла от очага пожара и снижают содержания кислорода воздуха (превращаясь в пар, вода увеличивается в объеме примерно в 1700 раз). Тонкораспыленная вода не разбрызгивает горящую жидкость. И, кроме того, она сочетает в себе преимущества как жидкого, так и газового средства тушения. Получение тонкого распыления достигается применением специальных форсунок, нагревом воды выше температуры ее кипения и последующего выброса перегретой воды на очаг пожара или созданием газонасыщенного раствора СО2 в воде с помощью специальных распылителей. Однако тонкодисперсная струю воды в результате уменьшения диаметра капель и уноса их восходящими газовыми потоками обладает недостаточной проникающей способностью, что затрудняет тушение (так как приходится близко подходить к очагу пожара). Так при тушении твердых материалов, уложенных в штабель, струя не проникает внутрь его и не подавляет горение. Решением этой проблемы стало применение импульсного выброса воды с высокой скоростью подачи ее на очаг горения.

Пена:

Другим эффективным и не менее распространенным, чем вода, огнетушащим средством является пена. Она часто применяется для тушения пожаров, поскольку может одновременно оказывать как изолирующее, так и охлаждающее воздействие. Охлаждающее действие пены позволяет во многих случаях исключить повторное самовоспламенение горючего вещества после разрушения слоя пены.
Пена представляет собой дисперсную систему типа газ - жидкость, в которой каждый пузырек газа (для огнетушителей это - воздух) заключен в оболочку из тонкой пленки и они связанны друг с другом этими пленками в единый каркас.
Однако не все пены могут быть использованы для тушения пожаров. Бесполезно, например, тушить горящую жидкость мыльной пеной, так как она мгновенно разрушается в очаге пожара. Пены, применяемые для этих целей, должны обладать высокой структурно - механической прочностью, чтобы за время, необходимое для ее накапливания и тушения пожара, сохранится на поверхности горючей жидкости. Поэтому, помимо поверхностно - активных веществ, которые собственно и участвуют в создании пены, в рецептуру пенообразователя обязательно вводят стабилизатора.
Кроме пены, для тушения пожаров применяется также воздушная эмульсия. Она в отличие от пены представляет собой систему, состоящую из отдельных пузырьков воздуха, и связанных единым каркасом и свободно распределенных в жидкости. Такая эмульсия образуется при ударе распыленного жидкостного заряда огнетушителя о поверхность горящего вещества.
В отечественной практике водные растворы пенообразователей «в чистом виде» практически не используют в качестве заряда воздушно-пенных огнетушителей. Так как пенообразователи не могут долго храниться в виде рабочих растворов, к ним добавляют специальные соли, повышающие стойкость рабочих растворов и огнетушащую способность получаемой из них пены (особенно для тушения твердых веществ).
Основным компонентом для получения огнетушащей пены являются водные растворы пенообразователей.
По химическому составу пенообразователи подразделяются ан углеводородные (ПО-3НП, ПО-6НП, ПО-6ТС, ПО-6ЦТ, ТЭАС, «МОРПЕН» и др.) и фторсодержащие (ПО-6ТФ, ПО-6А3F, «Меркуловский», «Пленкообразующий» и др.)
По назначению пенообразователи делятся на пенообразователи общего назначения (ПО-3НП, ПО-6ТС) и целевого назначения (ПО-6НП, «МОРПЕН», «Полярный», фторсодержащие), которые применяются в особых условиях или для тушения конкретной группы горючих веществ.
Пена характеризуется рядом параметров, одним из которых является значение кратности - отношение объема пены к объему раствора, из которого она была получена, т.е. к объему ее жидкой фазы. Химическая пена обладает кратностью не выше 5. Воздушно - механическая пена может быть низкой кратности (от 4 до 20), средней (от 21 до 200) и высокой кратности (более 200). Для получения пены высокой кратности требуются специальные пеногенераторы, чаще с вентилятором, обеспечивающим принудительную подачу воздуха с необходимым расходом. Поэтому генераторы пены высокой кратности в огнетушителях не применяют.

Порошковые составы:

Другим огнетушащим веществом, которое находит все более широкое применение благодаря своей универсальности, являются порошковые составы, представляющие собой мелкодисперсные минеральные соли, которые обработаны специальными добавками для придания им текучести и снижения способности к смачиванию и поглощению воды. Наибольший эффект тушения порошком достигается, когда его частицы имеют размер порядка 5-15 мкм, однако такой порошок трудно подавать на очаг горения. Поэтому обычно порошок делают полидисперсным, т.е. состоящим из крупных (размером от 50 до 100 мкм) и мелких частиц. При подаче порошка из ствола или огнетушителя поток крупных частиц захватывает и доставляет мелкие частицы к очагу горения. Для получения порошковых составов используют аммонийные соли фосфорной кислоты, карбонаты, бикарбонаты, хлориды щелочных металлов и другие соединения.
В зависимости от назначения порошковые составы делятся на порошки общего назначения, которые могут тушить пожары твердых углеродосодержащих и жидких горючих веществ, горючих газов и электрооборудования под напряжением до 1000 В, и порошки специального назначения, которые применяют для тушения металлов, металлоорганических соединений, гидридов металлов (пожары класса D) или других веществ, обладающих уникальными свойствами. Тушение пожаров порошками общего назначения осуществляется за счет создания огнетушащей концентрации в объеме над горящей поверхностью, порошками специального назначения - путем засыпки и изоляции поверхности горючего от кислорода воздуха.

Огнетушащие порошки в зависимости от того, какие классы пожара ими могут быть потушены, подразделяются следующим образом:
. Порошки типа АВСЕ, основной активный компонент которых фосфорно - аммонийные соли (Пирант-А, Вексон-АВС, ИСТО-1, «Феникс» и др). Они предназначены для тушения твердых, жидких, газообразных горючих веществ и электрооборудования, находящегося под напряжением.
. Порошки типа ВСЕ основным компонентом которых может быть бикарбонат натрия или калия, сульфат калия, хлорид калия, сплав мочевины с солями угольной кислоты и др. (ПСБ-3М, Вексон-ВСЕ, ПХК и др). Эти порошки предназначены для тушения жидких, газообразных горючих веществ и электрооборудования, находящегося под напряжением (очаги пожара класса А этими порошками тушить бесполезно).
. Порошки типа D (порошки специального назначения), основной компонент которых хлорид калия, графит и т.д. (ПХК, Вексон-D и др); применяются для тушения металлов, металлосодержащих соединений.
Порошки экологически инертны и могут применяться для тушения практически любого класса пожаров горючих веществ в широком диапазоне температур (от -50 до +50).
Как и другие огнетушащие вещества, порошки имеют ряд существенных недостатков. Так они не обладают охлаждающим эффектом, поэтому после тушения возможны случаи воспламенения уже потушенного вещества. Они загрязняют объект тушения. В результате образования порошкового облака снижается видимость (особенно в помещении небольшого объема). Кроме того, облако порошка оказывает раздражающие действия на органы дыхания и зрения. Так как порошки являются мелкодисперсными системами (основная масса частиц порошка имеет размер менее 100 мкм), частицы порошка склонны к агломерации (образование комков) и слеживанию, а вещества, которые входят в их рецептуру, - к поглощению воды и ее паров (в том числе из воздуха).

Аэрозольные составы:

В последнее время все более широкое применение находят аэрозольные огнетушащие составы. В качестве источника для их получения используются специальные аэрозолеобразующие твердотопливные или пиротехнические композиции, способные к горению без доступа воздуха. Аэрозольные огнетушащие составы образуются непосредственно в момент тушения при горении таких композиций. При сгорании аэрозолеобразующего состава выделяется огнетушащий аэрозоль, на 35-60 % состоящий из твердых частиц солей и оксидов щелочных металлов размером 1-5 мкм, негорючих газов и паров (N2, CO2, H2O и др.). Высокая огнетушащая эффективность (но только при объемном способе тушения) аэрозольных составов обусловлена достаточно длительным временем сохранения аэрозольного облака над очагом горения и поддержанием первоначальной огнетушащей концентрации, а так же высокой проникающей способностью. По этому параметру аэрозольные составы приближаются к газовым средствам тушения пожара. В момент применения аэрозольных средств тушения происходит также выжигание кислорода воздуха в атмосфере замкнутого объема, разбавление ее инертными продуктами сгорания заряда, ингибирование цепной реакции окисления в пламени высокодисперсными активными твердыми частицами. Аэрозольные составы не слеживаются; твердые мелкие частицы с развитой поверхностью обладают высокой активностью, так как образуются непосредственно в момент применения; аэрозольные генераторы не требуют трудоемкого обслуживания и т.д. Однако при всех своих положительных качествах аэрозольные составы обладают многими из недостатков, присущих огнетушащим порошкам. Кроме того, в устройствах во время их применения развивается высокая температура, а в некоторых конструкциях имеет место наличие открытого пламени, поэтому они могут сами явиться источником воспламенения (например, при ложном срабатывании). Конструкторам приходится применять специальные устройства для того, чтобы убрать открытое пламя и снизить температуру образующегося аэрозоля.

Газовые составы:

Наиболее «чистыми» огнетушащими веществами являются газовые составы. В качестве зарядов в газовых огнетушителях используют диоксид углерода и хладона.

Диоксид углерода (углекислота) при температуре 20 0С и давлении 760 мм рт.ст. представляет собой бесцветный газ с кисловатым вкусом и слабым запахом, в 1,5 раза тяжелее воздуха. Являясь инертным газом, диоксид углерода не поддерживает горения; при введении его в область пламенного горения в количестве порядка 30 % об. и понижении содержания кислорода до 12-15% об. пламя гаснет, а при снижении концентрации кислорода в воздухе до 8% об. прекращаются и процессы тления. При переходе жидкого диоксида углерода (кот орый именно в таком виде находится в огнетушителе) в газ его объем увеличивается в 400-500 раз, причем этот процесс идет с большим поглощением тепла. Диоксид углерода применяется или в газообразном состоянии, или в виде снега. Он не загрязняет и почти не действует на сам объект тушения; обладает хорошими диэлектрическими свойствами, достаточно высокой проникающей способностью; не изменяет своих свойств в процессе хранения.
Наибольший эффект достигается при тушении диоксидов углерода пожаров в замкнутых объемах.

Из недостатков, которыми обладает это огнетушащее вещество, необходимо отметить следующее: охлаждение металлических деталей огнетушителя до температуры порядка минус 60 0С; накопление на пластмассовом раструбе значительных зарядов статистического электричества (до нескольких тысяч вольт); снижение при его применении содержания кислорода в атмосфере помещения и т.п.

В заключении необходимо отметить, что для зарядки в огнетушители могут использоваться только огнетушащие вещества, имеющие санитарно-эпидемиологическое заключение и сертификат пожарной безопасности России. Для огнетушителей, поставляемых из-за рубежа в заряженном виде, наличие сертификата пожарной безопасности на огнетушащее вещество не требуется, необходимо наличие только санитарно-эпидемиологического заключения.

Для эффективной борьбы с очагами пламени во время пожара нужны специальные вещества, которые позволят локализовать и нейтрализовать огонь, не допуская его распространение на большие площади. К ним относятся специальные огнетушащие вещества, основными задачами которых являются:

• исключить доступ воздуха к очагу возгорания;
• прекратить подачу горючего жидкого и газообразного вещества в область горения;
• снизить активность химических реакций, поддерживающих горения;
• охладить область горения до температур, при которых не происходит самовозгорание;
• разбавить газообразную и жидкую горючую среду негорючими компонентами.

Чтобы можно было быстро и эффективно потушить пожар важно правильно подобрать огнетушащий состав и обеспечить его быструю доставку в очаг возгорания. Выбор составов для бороньбы с пожаром на конкретном объекте определяется исходя из их физических и химических характеристик.

Область применения

Огнетушащие вещества – это специальные субстанции, которые применяются для заполнения систем первичного пожаротушения, а также для использования различной пожарной техникой, применяемой для ликвидации возгорания и очагов открытого пламени.

К оборудованию первичного пожаротушения относятся индивидуальные средства борьбы с огнем в виде ручных и передвижных огнетушителей, автономных систем тушения пожаров, подключенных к охранно-пожарной сигнализации.

В зависимости от объекта, на котором произошло возгорание, и от класса пожара может использоваться тот или иной тип субстанций для эффективной борьбы с огнем. Чтобы правильно подобрать огнетушащие вещества понятие их классификации является важным аспектом.

Классификация веществ

Для борьбы с огнем используются средства, которые способны обеспечить быстрое прекращение горения как на поверхности, так и в объеме за счет химико-физического воздействия на объект горения. Все вещества для тушения можно разделить на несколько категорий.

• Огнетушащие вещества охлаждающего действия. Они обеспечивают снижение температурного режима в очагах горения, что исключает самовоспламенения близлежащих материалов и последующего распространения огня. К ним относятся вода и твердая углекислота.

• Изолирующие. Эти субстанции обеспечивают прекращение подачи кислорода к раскаленным поверхностям, что исключает продолжение горения. К ним относятся различные негорючие сухие порошки, воздушно-механическая пена, не поддерживающие горение растворы.

• Огнетушащие вещества разбавления. С их помощью снижается концентрация кислорода в очагах горения, а также разбавляется горючее средство, не поддерживающими горение, добавками. К таким веществам относится инертный газ и углекислый газ, пар и распыляемая вода.

• Ингибитирующие. Эти вещества обеспечивают снижение активности химической реакции горения, вследствие чего пламя начинает тухнуть и гаснет. Такие субстанции включают в свой состав галоидосодержащие углеводороды.

Химико-физические свойства огнетушащих веществ

Чтобы понять какое вещество следует использовать при тушении пожара, рассмотрим, какие бывают огнетушащие вещества и их свойства.

Вода и водные солевые растворы

Вода относится к одним из наиболее распространенных веществ для тушения пожаров различных классов. Широкое практическое применение воды обусловлено тем, что она дешевая, легко подается к месту возгорания и может сохраняться на протяжении длительного времени.

Высокие показатели тушения огня водой обуславливаются ее высокой теплоемкостью, которая при Т=+20ºС составляет 1ккал/л. При испарении воды из одного ее литра может образоваться более 1500 л перенасыщенного пара Н 2 О, который впоследствии вытесняет О 2 из области горения. В процессе парообразования нужно около 540 ккал энергии, что позволяет существенно снизить температуру области горения.

Поскольку вода владеет большим показателем поверхностного натяжения, ее проникающих свойств не всегда достаточно, особенно когда горят пылевидные материалы. В таком случае она используется совместно с поверхностно активными веществами (0,50…4%).

Обратите внимание!

Чтобы эффективно тушить лесные/степные пожары в воде растворяют различные соли. Наиболее часто применяют сернокислотный аммоний, хлористый кальций, каустическую соль и пр.

Ограничения:

Важно помнить!

Вода не является универсальным средством пожаротушения.

От ее использования следует оказаться при тушении:

• электрифицированного оборудования, которое пребывает под высоким напряжением;
• щелочных и щелочноземельных металлов, с которыми вода вступает в реакцию с последующим выделением горючего водорода и большого количества тепла;
• веществ, поддерживающих горение и без доступа воздуха.

Пена для тушения возгораний

Эти огнетушащие вещества и их классификация предусматривают использование двух типов пены – создаваемой химической реакцией или механическим способом, используя воздух.

Химическую пену получают вследствие протекания химической реакции между щелочной и кислой средой. Оболочка отдельных пузырьков такого типа пены включает в свой состав пенообразующий материал и водный солевой раствор. Сами пузырьки наполняются СО 2 , который появляется в результате происходящей химической реакции.

Воздушную пену получают, когда происходит перемешивание воздушного потока со специальными пенообразующими веществами. Оболочка пузырей этой пены имеет в своем составе только пенообразователь.

Ограничения:

Пена не может быть использована при тушении:

• электрифицированных установок;
• щелочноземельных, а также щелочных металлов.

Двуокись углерода

Применяется в твердом, в виде «углекислого снега», или в газообразном/аэрозольном состоянии.

Использование «углекислого снега» позволяет существенно понизить температуру в очаге пожара, а также уменьшает концентрацию кислорода, подаваемого к очагу пламени. СО 2 в твердом состоянии владеет плотностью 1500 кг/м 3 , а из одного литра этого вещества можно получить до 500 литров газа.

Эти огнетушащие вещества в газовой форме эффективно применяются для тушения в объеме. Газ заполняет все помещение, вытесняя кислород из зоны горения.

Аэрозольные смеси двуокиси углерода будут полезны, когда в воздухе присутствует высокая концентрация мелких сгораемых частичек, которые с помощью аэрозоля можно осадить.

Ограничения:

Важно помнить!

СО 2 в любом состоянии является опасным для людей. Поэтому, доступ помещение, где использовалось этот материал, следует осуществлять с использованием специальных защитных средств.

СО 2 не может применяться при тушении:

• этилового спирта;
• веществ и материалов, которые горят и тлеют и без доступа кислорода.

Хладоны для тушения

Эти вещества являются высокоэффективными составами, включающими галлоидосодержащие углеводороды. Вещества-хладоны будут эффективны для быстрого тушения пожаров разного класса, включая и установки под рабочим напряжением. Их воздействие основано на снижении активности химических реакций, поддерживающих горение, а также возможности взаимодействия с кислородом воздушной среды, что позволяет снизить его концентрацию.

Ограничение:

Хладоны являются токсичными и опасными для людей. С их помощью нельзя тушить:

• кислосодержащие субстанции;
• щелочные, а также щелочноземельные металлы.

Подробное описание огнетушащих веществ

Заключение

Благодаря широкому спектру различных тушащих веществ можно эффективно бороться с пожарами различного класса и разной сложности. Чтобы быстро нейтрализовать огонь важно правильно подобрать материал для тушения. При выборе следует учитывать ограничения на тушение определенных веществ, а также и то, что некоторый огнетушащий материал является токсичным и может составлять опасность для людей и окружающей среды.

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.