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.
6.4. Огнетушащие вещества и материалы
К огнетушащим относятся вещества и материалы, с помощью которых прекращается горение.
Огнетушащие вещества оказывают комбинированное воздействие на процесс горения вещества. Вода, например, может охлаждать и изолировать (или разбавлять) источник горения; пенные средства действуют изолирующее и охлаждающе; огнетушащие порошковые составы (ОПС) изолируют и тормозят реакцию горения; наиболее эффективные газовые вещества действуют одновременно как разбавители и как тормозящие реакцию горения.
Все огнетушащие вещества в зависимости от принципа прекращения горения разделяются на виды:
охлаждающие зону реакции или горящие вещества (вода, водные растворы солей, твердый диоксид углерода и др.);
разбавляющие вещества в зоне реакции горения (инертные газы, водяной пар, тонкораспыленная вода, газоводяные смеси, продукты взрыва и др.);
изолирующие вещества от зоны горения (химическая и воздушно-механическая пены, огнетушащие порошки, негорючие сыпучие вещества, листовые материалы и др.);
химически тормозящие реакцию горения (составы 3.5; хладоны 114В, 13В1 и др.).
Однако, любое огнетушащее вещество обладает каким-либо одним доминирующим свойством.
Таблица 36
|
Класс пожара |
Характеристика класса |
Подкласс пожара |
Характеристика подкласса | |
|
Горение твердых веществ |
Горение твердых веществ, сопровождаемое тлением (например, древесина, бумага, уголь, текстиль) |
Вода со смачивателями, хладоны, порошки для тушения пожаров АВСЕ классов |
||
|
Горение твердых веществ, не сопровождаемое тлением (каучук, пластмассы) |
Все виды огнетушащих веществ |
|||
|
Горение жидких веществ |
Горение жидких веществ, нерастворимых в воде (бензин, нефтепродукты), а также сжижаемых твердых веществ (парафин) |
Пена, мелкораспыленная вода, хладоны, порошки типа для тушения пожаров АВСЕ и ВСЕ классов |
||
|
Горение полярных жидких веществ, растворимых в воде (спирты, ацетон, глицерин и др.) |
Пена на основе специальных пенообразователей, мелкораспыленная вода, хладоны, порошки для тушения пожаров АВСЕ и ВСЕ классов |
|||
|
Горение газообразных веществ |
Бытовой газ, пропан, водород, аммиак и др. |
Объемное тушение и флегматизация газовыми составами, порошки для тушения пожаров АВСЕ и ВСЕ классов, вода для охлаждения оборудования |
||
|
Горение металлов |
Горение легких металлов и их сплавов (алюминий, магний и др.), кроме щелочных |
Специальные порошки |
||
|
Горение щелочных металлов (натрий, калий и др.) |
Специальные порошки |
|||
|
Горение металлосодержащих соединений (металлорганические соединения, гидриды металлов) |
Специальные порошки |
Вода – основное огнетушащее вещество охлаждения, наиболее доступное и универсальное. Хорошее охлаждающее свойство воды обусловлено ее высокой теплоемкостью при нормальных условиях. При попадании на горящее вещество, вода частично испаряется и превращается в пар, а высокая теплота парообразования воды (2236 кДж/кг) позволяет отнимать большое количество тепла в процессе тушения пожара. Низкая теплопроводность способствует созданию на поверхности горящего материала надежной тепловой изоляции. Вода доступна для целей пожаротушения, экономически целесообразна, инертна по отношению к большинству веществ и материалов, имеет не значительную вязкость и несжимаемость. При тушении пожаров воду используют в виде компактных, распыленных и тонкораспыленных струй.Сплошные струи используют при тушении наружных и открытых внутренних пожаров, когда необходимо подать большое количество воды на значительное расстояние. Наибольший огнетушащий эффект достигается при подаче воды в распыленном состоянии, так как увеличивается площадь одновременного равномерного охлаждения, вода быстро нагревается и превращается в пар, отнимая большое количество теплоты.В зависимости от вида горящих материалов используют распыленную воду различной степени дисперсности.
Вода почти со всеми твердыми горючими веществами не вступает в реакцию, за исключением щелочных и щёлочно-земельных металлов (калия, натрия, кальция, магния и др.) и некоторых других веществ.
С некоторыми веществами и материалами вода с добавками ПАВ или без них вступает в реакцию с выделением: водорода, кислорода, фосфористого водорода; ведет к самовозгоранию; а также взрыву; выбросу исходного вещества. Такие вещества нельзя тушить водой, в том числе с добавлением к ней смачивателя (см. таблицу 37).
Таблица 37
Вещества и материалы, при тушении которых опасно применять воду и другие огнетушащие средства на ее основе
|
Азид свинца |
Взрывается при увеличении влажности до 30 % |
|
Алюминий, алюминийорганические соединения, щелочные металлы, магний, цинк, цинковая пыль |
При горении разлагают воду на кислород и водород. Реагируют со взрывом |
|
Подача компактных струй воды ведет к выбросу и усилению горения, вскипание, выброс |
|
|
Гидриды щелочных и щелочноземельных металлов | |
|
Гидросульфит натрия |
Самовозгорается и взрывается от действия воды |
|
Гремучая ртуть |
Взрывается от удара водяной струи |
|
Железо кремнистое (ферросилиций) |
Выделяется фосфористый водород, самовоспламеняющийся на воздухе |
|
Жиры, масла, петролатум |
Усиление горения, разбрызгивание, вскипание, выброс |
|
Калий, кальций, натрий, рубидий, цезий металлические |
Реагируют с водой с выделением водорода, возможен взрыв |
|
Кальций и натрий (фосфористые) |
Реагируют с водой с выделением фосфористого водорода, самовоспламеняющегося на воздухе |
|
Калий и натрий (перекиси) |
При попадании воды возможен взрызообразный выброс с усилением горения |
|
Карбиды алюминия, бария и кальция |
Разлагаются с выделением горючих гaзов, возможен взрыв |
|
Карбиды щелочных металлов |
При контакте с водой взрываются |
|
Литийорганические соединения |
Разложение с выделением горючих газов |
|
Магний и его сплавы |
При горении разлагают воду на водород и кислород |
|
С водой реагирует с образованием взрывоопасного вещества |
|
|
Натрий сернистый в гидросернокислый |
Сильно разогревается (свыше 400 °С), может вызвать возгорание горючих веществ, а также ожог при попадании на кожу, сопровождающийся труднозаживающими язвами |
|
Негашеная известь |
Реагирует с водой с выделением большого количества тепла |
|
Нитроглицерин |
Взрывается от удара струи воды |
|
Подача струи воды в расплав ведет к сильному взрывообразному выбросу и усилению горения |
|
|
Серная кислота Серный ангидрид |
При попадании воды возможен взрывообразный выброс, Сильный экзотермический эффект |
|
Сесквидхлорид |
Взаимодействует с водой с образованием взрыва |
|
Реагируют с водой с выделением водородистого кремния, самовоспламеняющегося на воздухе, при попадании воды возможен взрывообразный выброс |
|
|
Термит, титан и его сплавы, титан четыреххлористый, электрон |
Реагируют с водой с выделением большого количества теплоты, разлагают воду на кислород и водород |
|
Триэтилалюминий и хлорсульфоновая кислота |
Реагируют с водой с образованием взрыва. |
|
Фосфорид алюминия |
Разлагается от воды и самовоспламеняется |
|
Взаимодействует с водой, выделяя хлористый водород |
|
|
Цианамид калия |
При увлажнении выделяется ядовитый цианистый водород |
Огнетушащие средства, допустимые к применению при тушении пожаров различных веществ и материалов приведены в таблице 38.
Таблица 38
Огнетушащие средства, допустимые к применению при тушении пожаров различных веществ и материалов
|
Горючее вещество и материал |
Огнетушащие средства, допустимые к применению |
|
Азотная кислота |
Вода, известь, ингибиторы |
|
Азотнокислый калий и натрий |
Вода, ингибиторы |
|
Алюминиевая пудра (порошок) |
ОПС, инертные газы, ингибиторы, сухой песок, асбест |
|
Водяной пар |
|
|
Амилацетат |
Пены, ОПС, инертные газы, ингибиторы, песок |
|
Аммоний азотнокислый и марганцевокислый |
Вода, ингибиторы |
|
Пены, ОПС, ингибиторы, инертные газы, песок |
|
|
Вода в любом агрегатном состоянии, пены |
|
|
Ацетилен Ацетон |
Водяной пар |
|
Химическая пена, воздушно-механическая пена на основе пенообразователей общего применения, ингибиторы, инертные газы, водяной пар |
|
|
Пены, ингибиторы, инертные газы |
|
|
Бромацетилен |
Раствор едкой щелочи |
|
Инертные газы |
|
|
Волокна (вискозное и лавсан) |
Пены, ОПС, распыленная вода, песок |
|
Водород перекись |
Водяной пар, инертные газы |
|
Древесина |
Вода в любом агрегатном состоянии, пены, ОПС |
|
Калий металлический |
Пригодны любые огнетушащие средства |
|
ОПС, ингибиторы, сухой песок |
|
|
Карбид кальция |
Вода, ОПС, песок |
|
ОПС, сухой песок, ингибиторы |
|
|
Клей резиновый |
Вода, водные растворы смачивателей, |
|
Коллодий |
ОПС, пены |
|
Распыленная вода, пены, ОПС, инертные газы, ингибиторы |
|
|
Пены, ОПС, песок |
|
|
Минеральные токсичные удобрения: |
ОПС, сухой графит, кальцинированная сода |
|
аммиачная, кальциевая, натриевая селитры |
Водяной пар, инертные газы |
|
Натрий металлический |
Вода, ОПС |
|
Нафталин |
ОПС, ингибиторы, сухой песок, кальцинированная сода |
|
Нефть и нефтепродукты: |
Распыленная вода, пены, ОПС, инертные газы |
|
бензин, керосин, мазуты, масла, дизельное топливо и др., олифа, растительные масла | |
|
Вода в любых агрегатных состояниях, ОПС, пены, песок, инертные газы |
|
|
Пластмассы | |
|
Резина и резинотехнические изделия |
Вода, водные растворы смачивателей, ОПС, пены |
|
Сено, солома | |
|
Вода, пены, ОПС, мокрый песок |
|
|
Сероводород |
Водяной пар, инертные газы, ингибиторы |
|
Сероуглерод |
Вода в любом агрегатном состоянии, пены, водяной пар, ОПС |
|
Скипидар |
Пены, ОПС, тонкораспыленная вода |
|
Спирт этиловый |
Химическая пена, воздушно-механическая пена средней кратности на основе пенообразователей общего применения с предварительным разбавлением спирта до 70 %, воздушно-механическая иена средней кратности на основе других пенообразователей с предварительным разбавлением спирта до 50 %, ОПС, ингибиторы, обычная вода с разбавлением спирта до негорючей концентрации 28 % |
|
Вода в любом агрегатном состоянии |
|
|
Вода, ОПС, песок |
|
|
Пригодны любые огнетушащие средства |
|
|
Уголь каменный |
Вода в любом агрегатном состоянии, водные растворы смачивателей, пены |
|
Уголь в порошке |
Распыленная вода, водные растворы смачивателей, пены |
|
Уксусная кислота |
Распыленная вода, ОПС, пены, инертные газы |
|
Фосфор красный и желтый формальдегид |
Вода, ОПС, мокрый песок, пены, инертный газ, ингибиторы |
|
Инертные газы |
|
|
Водяной пар, инертные газы |
|
|
Целлулоид |
Обильное количество воды, ОПС |
|
Целлофан | |
|
Цинковая пыль |
ОПС, песок, ингибиторы, негорючие газы |
|
Вода, водные растворы смачивателей, пены |
|
|
Электрон |
ОПС, сухой песок. |
|
Инертные газы, ингибиторы |
|
|
Эфир этиловый |
Пены, ОПС, ингибиторы |
|
Эфир диэтиловый (серный) |
Инертные газы |
|
Ядохимикаты |
Тонкораспыленная вода |
|
Гексохлоран 16 % ДНОК 40 % |
Обильное количество воды, не допускается высыхание препарата |
|
Дихлорэтан (технический) |
Тонкораспыленная вода, пены |
|
Карбофос 30 % |
Тонкораспыленная вода, водные растворы смачивателей, пены |
|
Метафос 30 % |
Вода, пены |
|
Метилмеркаптофос 30 % |
Распыленная вода, пены |
|
Фозалон 35 % |
ОПС, пены, инертные газы |
|
Хлорпикрин |
Пены, водные растворы смачивателей |
|
Хлорофос технический 80 % |
Вода, пены |
|
Распыленная вода, пены |
|
|
Пены, ОПС |
|
|
Бутифос 70 % |
Тонкораспыленная вода |
|
2,4–Д бутиловый эфир 34...72 % |
Тонкораспыленная вода, пены, инертные газы |
|
Дихлоральмочевина 50 % | |
|
Линурон 50 % | |
|
Суркопур 36 % |
ОПС, тонкораспыленная вода, пены |
|
Симазин 50 % |
Тонкораспыленная вода, пены |
|
Цианамид кальция |
ОПС, песок, инертные газы |
Как огнетушащее средство, вода плохо смачивает твердые материалы из-за высокого поверхностного натяжения (72,8-103 Дж/м 2), что препятствует быстрому распределению её по поверхности, прониканию в глубь горящих твердых материалов и замедляет охлаждение.
Для уменьшения поверхностного натяжения и увеличения смачивающей способности в воду добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ). На практике используют растворы ПАВ (смачивателей), поверхностное натяжение которых в 2 раза меньше, чем у воды. Применение растворов смачивателей 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 большей площади.
Воздушно-механическая пена (ВМП) получается смешением в пенных стволах или генераторах водного раствора пенообразователя с воздухом. ВМП обладает необходимой стойкостью, дисперсностью, вязкостью, охлаждающими и изолирующими свойствами, которые позволяют использовать её для тушения твердых материалов, жидких веществ и осуществления защитных действий, для тушения пожаров по поверхности и объемного заполнения горящих помещений (пена средней и высокой кратности). Для подачи пены низкой кратности применяют воздушно-пенные стволы СВП (CBПЭ), а для подачи пены средней и высокой кратности – пеногенераторы ГПС.
Классификация пенообразователей.
Пенообразователи и пены различаются:
по назначению,
по структуре,
по химической природе поверхностно-активного вещества и по способу образования.
По природе основного поверхностно-активного вещества:
протеиновые (белковые);
синтетические углеводородные;
По способу образования:
химические (конденсационные);
воздушно-механические;
барботажные;
Струйные.
По назначению пенообразователи различают:
общего назначения;
целевого назначения;
пленкообразующие.
По структуре пены подразделяются на высокодисперсные и грубодисперсные.
По кратности:
пены низкой кратности и пеноэмульсии;
пены средней кратности;
пены высокой кратности.
Отношение объема пены V 1 к объему жидкости в пене V o называется кратностью К: K = V 1 / V 0 .
Пенообразователи целевого назначения отличаются определенной направленностью состава. Например, образующие очень устойчивую пену, длительно не разрушающуюся на открытом воздухе.
Для тушения спиртов и водорастворимых органических соединений используют пенообразователи, в состав которых входят природные или синтетические полимеры, которые коагулируют при смешении водного раствора с растворителем. В результате коагуляции на поверхности органического растворителя образуется толстая полимерная пленка, которая механически защищает пену от контакта с растворителем.
Кратность пены. В зависимости от величины кратности пены разделяют на четыре группы:
пеноэмульсий, К < 3;
пены низкой кратности, 3 < К < 20;
пены средней кратности, 20 < К < 200;
пены высокой кратности, К > 200.
В практике тушения пожаров используются все четыре вида пены, которые получают различными способами и устройствами:
пеноэмульсий – соударением свободных струй раствора;
пены низкой кратности – пеногенераторами, в которых эжектируемый воздух перемешивается с раствором пенообразователя;
пена средней кратности образуется на металлических сетках эжекционных пеногенераторов;
пена высокой кратности получается на генераторах с перфорированной поверхностью тонких металлических листов или на специальном
оборудовании, в результате принудительного наддува воздуха в пеногенератор от вентилятора.
Огнетушащие порошковые составы (ОПС) являются универсальными и эффективными средствами тушения пожаров при сравнительно незначительных удельных расходах. ОПС применяют для тушения горючих материалов и веществ любого агрегатного состояния, электроустановок под напряжением, металлов, в том числе металлоорганических и других пирофорных соединений, не поддающихся тушению водой и пенами, а также пожаров при значительных минусовых температурах. Они способны оказывать эффективные действия на подавление пламени комбинированно: охлаждением (отнятием теплоты), изоляцией (за счет образования пленки при плавлении), разбавлением газообразными продуктами разложения порошка или порошковым облаком, химическим торможением реакции горения.
Огнетушащее действие огнетушащих порошковых составов заключается, в основном, в изоляции горящей поверхности от воздуха, а при объемном тушении – в ингибирующем действии порошков, связанным с обрывом цепей реакции горения.
В качестве основных компонентов в рецептуре огнетушащих порошков используются три класса веществ: фосфорно-аммонийные соли, бикарбонаты и хлориды щелочных металлов (Na и К ). Все это хорошо растворимые в воде соли с ионной кристаллической структурой.
Огнетушащие порошки, основой которых является фосфорно-аммонийные соли применяются для тушения пожаров классов А, В, С, Е; бикарбонатные порошки – для В, С, Е и хлоридные порошковые составы – для В, С, Е, Д.
Таблица 39
Характеристика наиболее распространенных огнетушащих порошковых составов
|
Механическая смесь бикарбоната натрия с химически осажденным мелом (углекислым кальцием), тальком и аэросилом АМ-1-300 (кремнийорганическая добавка). Бывают трех марок – А, Б, В: Марка А : 97...98"% бикарбоната натрия и 1,5...2,5 % аэросила; Марка Б : 91...94 % бикарбоната натрия, 4...6 % углекислого кальция и 1,5...2,5 % аэросила; Марка В . 91...94 % бикарбоната натрия, 1,5...2,5 % аэросила и 4–6 % талька |
Для тушения ЛВЖ, ГЖ, растворителей, сжиженных газов, газовых фонтанов, электроустановок под напряжением до 1000 В. Можно применять для пожаротушения в сочетании с огнетушащей пеной |
|
|
99 % фосфорноаммонийвые соли и 1 % аэросила АМ-1-300 |
Для тушения твердых горючих материалов (древесины, бумаги, пластмасс, угля и др.), нефтепродуктов, сжиженных газов, газовых фонтанов и электроустановок под напряжением до 1000 В |
|
|
Смесь карбоната натрия с графитом и стеаратов тяжелых металлов: 95...96 % соды, 1... ...1,5 % графита, улучшающего текучесть; 0.5...3 % стеарата металла (магния, цинка, кальция) |
Для тушения горящих щелочных металлов и их сплавов |
|
|
Мелкозернистый силикагель марки МСК (50 %). насыщенный хладон И4В2 (50 %) |
Для тушения многих горючих веществ, в том числе пирофорных, кремнийорганических и алюминийорганических соединений, а также гидридов металлов |
Таблица 40
Основные свойства огнетушащих порошков
|
Марка порошка |
Основной компонент |
Область применения (классы пожаров) |
Огнетушащая способность, кг/м 2 |
|
Бикарбонат натрия | |||
|
Диаммонит фосфат | |||
|
Карбонат натрия | |||
|
Смесь хлоридов калия и натрия | |||
|
Силикогель, насыщенный хладоном 114В2 |
Д (металлорганические соединения, гидриды металлов) | ||
|
Графит, вспучивающийся при нагреве |
Д (сплав калия и натрия) | ||
|
Графит с пониженной плотностью |
Д (для натрия и лития) |
Огнетушащие средства разбавления понижают концентрацию реагирующих веществ ниже пределов, необходимых для горения. В результате уменьшается скорость реакции горения, скорость выделения тепла, снижается температура горения. При тушении пожаров разбавляют воздух, участвующий в горении, или горючее вещество, поступающее в зону горения. Воздух разбавляют в относительно замкнутых помещениях (сушильных камерах, трюмах судов и т.п.), а также при горении отдельных установок или жидкостей на небольшой площади при свободном доступе воздуха.
Огнетушащая концентрация – это объемная доля огнетушащего вещества в воздухе, прекращающая горение. Наиболее распространены диоксид углерода, водяной пар, азот и тонкораспыленная вода.
Газовые огнетушащие составы условно делятся на нейтральные (негорючие) газы – НГ и химически активные ингибиторы – ХАИ.
К нейтральным газам относятся инертные газы аргон, гелий, а также азот и двуокись углерода. Применяются смеси СО 2 с инертными газами.
Нейтральные газы (НГ):
К химически активным ингибиторам, называемым "хладонами" или "фреонами", относятся органические соединения с низкой теплотой испарения, в молекулах которых содержатся атомы галоидов, таких как бром или хлор.
Хладон – это общее название галогенозамещённых углеводородов, причем для их обозначения применяют численное обозначение, характеризующее число и последовательность атомов углерода, фтора, хлора, брома, называемое хладоновым номером, например, CF 3 Br обозначают числом 1301. Огнетушащая способность хладона, как правило, тем выше, чем больше атомов брома, фтора и хлора в молекуле.
Таблица 41
Основные физико-химические свойства галоидоуглеводородов и составов на их основе, используемых при тушении пожаров
|
Условное обозначение |
Компоненты, % |
Плотность |
Температура, °С |
||
|
жидкости, кг/м 3 |
паров по воздуху |
Замерзания |
|||
|
Бромистый этил – 100 Бромистый этил – 70 Диоксид углерода – 30 | |||||
|
Бромистый этил – 97 Диоксид углерода – 3 | |||||
|
Бромистый метилен – 80 Бромистый этил – 20 | |||||
|
Бромистый этил – 70 Бромистый метилен – 30 | |||||
|
Бромистый этил – 84 Тетрафтордибромэтан – 16 | |||||
|
Бромистый этил – 73 Тетрафтордибромэтан – 27 | |||||
|
Хладон 114В2 |
Тетрафтордибромэтан– 100 | ||||
|
Хладон 13В1 |
Трифторбромметан – 100 | ||||
Таблица 42
|
С 2 Н 2 В |
СО 2 (жидкость) |
C 4 F 4 Br 2 |
СН 2 В 2 |
|
Огнетушащее вещество, при попадании в очаг пожара которого снижается скорость горения или горение полностью прекращается. Есть: газообразные (водяной пар), жидкие (вода, пена), твердые (песок, земля, порошки), асбестовые или брезентовые покрывала.
По принципу действия разделяют:
охлаждающие (вода) – лучше горячей, тем быстрее испарение
изолирующие (порошок, пена, покрывала) – изолирование зоны горения от доступа кислорода
разбавление горючих жидкостей или уменьшение содержания кислорода (пар, вода, углекислый газ)
замедление горения (порошки)
На каждом предприятии должны быть первичные средства пожаротушения: песок, вода, покрывала, огнетушители, топоры и др.
Вода – наиболее распространенное средство тушения пожаров. Попадая в зону горения, вода нагревается и испаряется, поглощая большое кол-во теплоты. При испарении воды образуется пар, который затрудняет доступ воздуха к очагу горения. Водой нельзя тушить горение таких в-в и материалов, как щелочные металлы, карбид кальция, алюминиевая пудра и др., при взаимодействии которых с водой выделяется большое кол-во теплоты, горючие газы и др. Вода – хороший проводник электрического тока, поэтому применение ее для тушения пожаров в электроустановках, находящихся под напряжением, может привести к поражению электротоком. Воду в виде компактных струй нельзя применять для тушения пожаров легковоспламеняющихся жидкостей. Водой нельзя гасить лаки, бензин (т.к. они легче), электрооборудование под напряжением (вода хороший проводник), нельзя применять к гашению ценных вещей.
Преимущества воды: доступность, низкая стоимость, большая теплоемкость, химическая нейтральность.
Недостатки воды : невысокая смачиваемость, поэтому добавляют поверхностно-активные вещества – мыло, порошки.
Водные растворы солей относятся к числу жидких огнегасящих средств. Применяются растворы бикарбоната натрия, хлоридов кальция и аммония и др. Соли, выпадая из водного раствора, образуют на поверхности горящего в-ва изолирующие пленки, отнимающие теплоты. При разложении солей выделяются негорючие газы.
Пена – для тушения всех твердых горючих веществ, для которых применимо и тушение водой. Способы получения пены:
химический – соединение щелочи и кислоты, нельзя этим гасить электрооборудование
воздушно-механический – пеногенераторы: смешивание специальных порошков с водой и рассеивание струи на специальных сетках.
Она закрывает доступ кислорода. Применяется и для гашения горючих жидкостей.
Химическая пена получается при взаимодействии щелочного и кислотного растворов в присутствии пенообразователей. При этом образуется газ. Пузырьки газа обволакиваются водой с пенообразователем, в результате создается устойчивая пена, которая может долго оставаться на поверхности жидкости. В-ва, которые необходимы для получения диоксида углерода, применяются или в виде водных растворов, или сухих пенопорошков. Применение химической пены в практике сокращается, ее все больше вытесняет воздушно-механическая пена.
Воздушно-механическая пена – смесь воздуха-90%, воды- 9,7 и пенообразователя- 0,3%. Характеристикой пены является кратность- отношение объема полученной пены к объему исходных в-в. Пену обычной кратности (20%) получают с помощью воздушно-пенных стволов. Вода под давлением, предварительно смешанная с пенообразователем, поступает в специальное устройство, обеспечивающее подсос воздуха. За последнее время в практике тушения пожаров находит применение высокократная (200) пена, значительно более объемная и дольше сохраняющаяся. Она получается в специальных генераторах, где воздух не подсасывается, а нагнетается под некоторым давлением.
Водяной пар применяют для тушения пожаров в помещениях объемов до 500м 3 и небольших пожаров на открытых площадках и установках. Пар увлажняет горящие предметы и снижает концентрацию кислорода. Огнегасящая концентрация водяного пара в воздухе составляет примерно 35% по объему.
Тушение углекислотой – осуществляется путем выпуска углекислоты из емкости с большим давлением.
Огнетушащие порошки – мелкоизмельченные минеральные соли с различными добавками, препятствующими их слеживанию и комкованию. Они обладают хорошей огнетушащей способностью, в несколько раз превышающей способность таких ингибиторов горения, как галоидоуглеводороды, а также универсальностью применения так как подавляют горение материалов, которые нельзя потушить водой и др. средствами.
В замкнутых пространствах для тушения используют и инертные газы . В качестве реакторов инертных газов – струя с реактивного двигателя.
Огнетушитель – переносное или передвижное устройство для тушения пожаров, после приведения его в действие выпускается струя огнегасящего вещества. Огнетушители бывают массой от 2 кг до 100 кг.
Огнегасящее вещество : химическая или воздушно-химическая пена, диоксид углерода в сжиженном состоянии, порошки.
Виды:
жидкостный (вода или вода с добавками);
химический пенный (кислота и щелочь) – при приведении его в действие химическая реакция нейтрализации
углекислотный – устройство многоразового действия, заполняется сжиженной кислотой. Длина струи – 2-3 м, длительность – 30-40 сек.
порошковые – баллон заполнен порошком, внутри еще 1 баллон – воздух. Длительность действия – 30 сек.
Принципы приведения их в действие: на каждом огнетушителе есть своя инструкция.
Успешное тушение пожаров зависит от быстрого обнаружения их и своевременно принятых мер по ликвидации очага возгорания.
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.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ
НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА и ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ
при ПРЕЗИДЕНТЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ЧЕЛЯБИНСКИЙ ФИЛИАЛ
Кафедра экономики и менеджмента
Огнетушащие вещества и их свойства.
Назначение, устройство и принцип действия пенных огнетушителей
Диндибериной Юлии Олеговны
Студентки 4 курса, группы Мо-41-11
Руководитель:
Рудакова Т.И. к.т.н., доц.
Челябинск
Введение
Глава 1. Огнетушащие вещества
Понятие пожара
Вода, как огнетушащее вещество
Пены
Огнетушащие порошки
Галоны
Подручные огнетушащие вещества
Глава 2. Пенные огнетушители
Назначение пенных огнетушителей
Устройство и принцип работы пенных огнетушителей
Заключение
Библиографический список
Введение
В данный момент существует множество различных средств пожаротушения, с различными характеристиками и способами применения. В связи с этим я считаю, что каждый пожарный должен знать классификацию этих веществ и область их применения. Это обусловлено тем, что от правильного выбора огнетушащего вещества напрямую будет зависеть скорость и эффективность тушения пожара или возгорания, а также жизнь и здоровье личного состава принимающего участие в ликвидации ЧС. Немало важным является знание того как правильно скомбинировать подачу того или иного огнетушащего вещества и его количество необходимое для достижения максимального эффекта.
Актуальность проблемы рассматриваемой темы заключается в том, что пожары являются одним из распространенных и опасных бедствий на планете. Ежегодно в пожарах гибнут и получают увечье десятки тысяч человек, на миллиарды долларов сгорает ценностей.
Ежедневно мы получаем от СМИ сведения о пожарах со всех континентов. Огромные массивы леса и населенные пункты выгорают в Азии, в Европе, в Америке, в Америке и в Африке. А поэтому проблема борьбы с пожарами является мировой проблемой.
Можно с уверенностью сказать, что сейчас в России пожаров в 10 раз больше, чем 100 лет назад. Ежегодно их происходит около 300 тысяч. Относительный уровень потерь в России самый высокий среди высокоразвитых стран мира. Он превышает сопоставимые показатели потерь Японии - в 3,5 раза, Великобритании - в 4,5 раза, США - в 3 раза.
На территории России ежедневно происходит в среднем около 600 пожаров, в которых погибают 55 человек; уничтожается около 200 строений. В городах происходят 70% всех возгораний.
Цель данной работы - проанализировать существующие на данный момент огнетушащие вещества, их характеристики и способы применения в ходе тушения пожаров возникших на различных объектах и при определенных условиях характерных для того или иного пожара.
Для достижения цели необходимо решить ряд задач:
Дать понятие, что такое пожар, огнетушащее вещество;
Охарактеризовать огнетушащие вещества;
Указать способы применения огнетушащих веществ.
Глава 1. Огнетушащие вещества
Понятие пожара
Что же собой представляет пожар, как социальное явление? Это неконтролируемые горения, причиняющие материальный ущерб, вред жизни и здоровье граждан, интересам общества и государства.
Обычно пожары возникают на пожароопасных объектах (ПОО). К ПОО следует относить такие объекты, на которых имеются легковоспламеняющиеся или горючие вещества или жидкости. К легковоспламеняющимся веществам или жидкостям относятся вещества или жидкости, имеющие температуру воспламенения ниже 48оС; к горючим - свыше 45оС.
Пожары классифицируются по следующим признакам: по месту возникновения, по причине возникновения, по виду пожаров по интенсивности горения и др.
Статистика нам дает такую картину распределения возникновения пожаров:
в результате хозяйственной деятельности аборигенов - 64,8%;
работа лесозаготовителей, экспедиций и др. организаций дает 8,8% пожаров;
сельскохозяйственные палы - 7,3%;
молнии - 16%;
поджоги и неустановленные причины - 3,1%.
Пожаротушение - процесс воздействия сил и средств, а также использование методов и приемов для ликвидации пожара.
При тушении пожара обычно используют следующие огнетушащие вещества:
Жидкости: распыленная вода; пена.
Газы: углекислый газ; галоны 12В1, 13В1.
Огнетушащие порошки: фосфат аммония; бикарбонат натрия; бикарбонат калия; хлорид калия.
В Российской Федерации с 1 мая 2009 года
основная классификация установлена «Техническим регламентом о требованиях
пожарной безопасности». Статья 8 Регламента определяет классы пожаров:
|
Класс пожара |
Характеристики горящих материалов и веществ |
Огнетушащие составы |
||
|
Горение твердых горючих материалов, кроме металлов(дерево, уголь, бумага) |
Вода и другие средства |
|||
|
Горение жидкостей и плавящихся материалов |
Распыленная вода, пена, порошки |
|||
|
Горение газов |
Газовые составы, порошки, вода для охлаждения |
Горение металлов и их сплавов(Na,Mg,Al) |
Порошки при их спокойной подаче на горящую поверхность |
|
|
Горение оборудования, находящегося под напряжением |
Порошки, углекислый газ, хладоны, АОС |
Таблица 1. Классификация пожаров и способы их
тушения
Вода - это, главным образом, охлаждающее вещество. Она поглощает теплоту и охлаждает горящие материалы эффективнее любого другого из обычно применяющихся огнетушащих веществ. Вода наиболее эффективна для поглощения теплоты при температуре до 100°С. При температуре 100°Свода продолжает поглощать теплоту, превращаясь в пар, и отводит поглощенную теплоту от горящего материала. Это быстро снижает его температуру до значения ниже температуры его воспламенения, в результате чего пожар прекращается.
Вода имеет важный вторичный эффект: превращаясь в пар, она расширяется при этом в 1700 раз. Возникшее большое облако пара окружает пожар, вытесняя воздух, в котором содержится кислород, необходимый для поддержания процесса горения. Таким образом, кроме охлаждающей способности, вода обладает эффектом объемного тушения.
Вода является широко применяемым средством пожаротушения,это обусловлено следующими достоинствами воды:
дешевизна и доступность;
относительно высокая удельная теплоемкость;
химическая инертность к большинству веществ и
материалов.
Пена - это скопление пузырьков, которое способствует ликвидации пожара, главным образом, за счет эффекта поверхностного тушения. Пузырьки возникают при смешивании воды с пенообразователем. Пена легче самого легкого воспламеняющегося нефтепродукта, поэтому при подаче на горящий нефтепродукт она остается на его поверхности.
Огнетушащий эффект пены. Пена используется для создания слоя на поверхности воспламеняющихся жидкостей, включая нефтепродукты. Слой пены не дает возможности воспламеняющимся парам выходить за пределы поверхности, а кислороду проникать к горючему веществу. Вода, которая содержится в пенном растворе, имеет также и охлаждающий эффект, что позволяет успешно применять пену для тушения пожаров класса A.
Идеальная пена должна течь достаточно свободно и быстро покрывать поверхность, прочно соединяясь с ней для создания и поддержания паронепроницаемого слоя, и сохранять количество воды, необходимое для обеспечения прочного слоя в течение продолжительного времени. При быстрой потере воды пена высыхает и разрушается под воздействием высокой температуры, образующейся при пожаре. Пена должна быть достаточно легкой, чтобы плавать на поверхности воспламеняющихся жидкостей, и вместе с тем достаточно тяжелой, чтобы ее не сносило ветром.
Качество пены обычно определяется:
временем разрушения 25% ее объема,
относительным расширением
способностью выдерживать тепло (сопротивлением обратному удару пламени).
На эти качества влияют химический состав пенообразователя, температура и давление воды, эффективность пенообразующего устройства.
Пена, быстро теряющая воду, практически представляет собой жидкость. Она свободно обтекает препятствия и быстро распространяется.
При правильном использовании, пена - эффективное огнетушащее вещество. Тем не менее, существуют определенные ограничения в ее применении.
Поскольку пена представляет собой водный раствор, она проводит электричество, поэтому ее нельзя подавать на электрооборудование, находящееся под напряжением.
Пену, так же как и воду, нельзя применять для тушения горючих металлов.
Многие типы пены нельзя употреблять с огнетушащими порошками. Исключение из этого правила составляет "легкая вода", которая может использоваться с огнетушащим порошком.
Пена не годится для тушения пожаров, связанных с горением газов и криогенных жидкостей. Но высокократная пена применяется при тушении растекающихся криогенных жидкостей для быстрого подогрева паров и уменьшения опасностей, сопутствующих такому растеканию.
Если пена подается на горящие жидкости, температура которых превышает 100°С (например, асфальта), то вода, содержащаяся в пене, может вызвать их вспучивание, разбрызгивание и вскипание.
Запаса пенообразователя должно хватать для покрытия пеной всей поверхности горящего материала. Кроме того, его должно быть достаточно для замены той пены, которая выгорает, и заполнения разрывов, образующихся на ее поверхности.
Несмотря на существующие ограничения в применении, пена очень эффективна при борьбе с пожарами классов A и B.
Пена - очень эффективное огнетушащее вещество, которое, кроме того, обладает и охлаждающим эффектом.
Пена создает паровой барьер, препятствующий выходу воспламеняющихся паров наружу. Поверхность цистерны может быть покрыта пеной для защиты ее от пожара в соседней цистерне.
Пена может быть использована для тушения пожаров класса А в связи с наличием в ней воды. Особенно эффективна "легкая вода".
Пена - эффективное огнетушащее вещество для покрытия растекающихся нефтепродуктов. Если нефтепродукт вытекает, нужно попытаться закрыть клапан и таким образом прервать поток. Если это невозможно сделать, надо преградить путь потоку при помощи пены, которую следует подавать в район пожара для его тушения и затем для создания защитного слоя, покрывающего просачивающуюся жидкость.
Пена - наиболее эффективное огнетушащее вещество для тушения пожаров в больших емкостях с воспламеняющимися жидкостями.
Для получения пены может использоваться пресная или забортная, жесткая или мягкая ввода.
Пена не склонна к быстрому разрушению, при правильной подаче она тушит пожар постепенно.
Пена удерживается на месте, покрывает горящую поверхность и поглощает теплоту, содержащуюся в тех материалах, которые могут вызвать повторное возгорание.
Пена обеспечивает экономный расход воды и не вызывает перегрузки судовых пожарных насосов.
Пенообразователи имеют небольшой вес, системы
пенотушения не требуют много места.
Огнетушащие порошки
Огнетушащие вещества в виде порошка делятся на огнетушащие порошки общего назначения и огнетушащие порошки специального назначения, которые используются только для тушения пожаров горючих металлов.
В настоящее время применяются пять типов огнетушащих порошков общего назначения. Аналогично другим огнетушащим средам огнетушащие порошки могут использоваться в стационарных системах и в переносных, а также стационарных огнетушителях.
Бикарбонат натрия. Это один из основных огнетушащих порошков. Он находит широкое применение в связи с тем, что является самым экономичным из всех существующих. Он особенно эффективен при тушении пожаров животных жиров и растительных масел, поскольку вызывает химические изменения в этих веществах, превращая их в невоспламеняющееся мыло. При использовании бикарбоната натрия всегда нужно помнить о возможности обратного выброса пламени на поверхность горящего масла.
Бикарбонат калия. Этот огнетушащий порошок первоначально был разработан для использования в сдвоенных системах с "легкой водой", но в настоящее время он, как правило, используется самостоятельно. Было установлено, что он очень эффективен при тушении пожаров жидкого топлива. Применение бикарбоната калия позволяет успешно предотвращать обратный выброс пламени. Этот порошок стоит дороже бикарбоната натрия.
Хлорид калия. Это огнетушащий порошок, который совместим с пеной на протеиновой основе. Его огнетушащие качества примерно равноценны качествам бикарбоната калия, единственный недостаток заключается в том, что после его применения для тушения пожаров возможно появление коррозии.
Смесь мочевины и бикарбоната калия. Этот порошок, разработанный в Англии и состоящий из мочевины и бикарбоната калия, является наиболее эффективным из всех испытанных огнетушащих порошков. Однако он не нашел широкого применения, ввиду высокой стоимости.
Фосфат аммония. Этот порошок является универсальным, поскольку может успешно применяться при тушении пожаров классов A, B и C. Соли аммония разрывают цепную реакцию пламенного горения. Фосфат превращается при повышении температуры, вызванной пожаром, в метафосфорную кислоту - стекловидное плавкое вещество. Кислота покрывает твердые поверхности огнезадерживающим слоем, поэтому это огнетушащее вещество может применяться для тушения пожаров, связанных с горением обычных горючих материалов, таких как древесина и бумага, а также пожаров воспламеняющихся нефтепродуктов, газов и электрооборудования. Но что касается пожаров, очаги которых расположены на значительной глубине, то этот порошок позволяет только взять пожар под контроль, но не обеспечивает полного тушения.
Для окончательной ликвидации такого пожара требуется тушение водой. Вообще всегда следует помнить о целесообразности иметь под рукой раскатанный пожарный рукав, которым можно воспользоваться в качестве дополнительного средства при использовании порошкового огнетушителя.
Ограничения в применении огнетушащих порошков
Выпуск большого количества огнетушащего порошка может оказать вредное влияние на находящихся поблизости людей. Образующееся непрозрачное облако может значительно ухудшить видимость и затруднить дыхание.
Как и другие огнетушащие среды, не содержащие воды, огнетушащие порошки не тушат пожаров, связанных с горением материалов, в состав которых входит кислород.
Огнетушащий порошок может оставить изолирующий слой на электронном или телефонном оборудовании, влияющий на работу этого оборудования.
При тушении горючих металлов, таких как магний, калий, натрий и их сплавы, порошок общего назначения не дает огнетушащего эффекта, а в некоторых случаях может вызвать бурную химическую реакцию.
В местах, где имеется влага, огнетушащий порошок может вызвать коррозию или деформацию поверхности, на которой он осаждается.
Безопасность
Огнетушащие порошки считаются нетоксичными, но при вдыхании они могут вызвать раздражение дыхательных путей. Поэтому, так же как и в случае углекислотного тушения, в помещениях, которые могут заполняться огнетушащим порошком, необходимо предусмотреть предварительные сигналы. Кроме того, если личному составу принимающему участие в тушении пожара нужно войти в помещение, куда был подан порошок, до окончания проветривания, они должны обязательно воспользоваться дыхательными аппаратами и сигнальными тросами.
Применение огнетушащих порошков очень эффективно
для тушения пожаров газа. Воспламенившиеся газы нужно тушить тогда, когда будет
перекрыт источник газа.
Галоны
Галоны состоят из углеводорода и одного или нескольких галогенов: фтора, хлора, брома и йода. В России применяют два галона: бромтрифторметан (известный как хладон 13В1) и бромхлор-дифтор-метан (хладон 12В1).
Галоны 13В1 и 12В1 подаются в зону горения в виде газа. Большинство специалистов считает, что галоны прерывают цепную реакцию. Но точно неизвестно, замедляют ли они цепную реакцию, прерывают ее течение или вызывают какую-то другую реакцию.
Галон 13В1 хранится и перевозится в жидком состоянии под давлением. При выпуске в защищаемое помещение он испаряется, превращаясь в бесцветный газ, не имеющий запаха, и подается в зону горения под тем же давлением, под которым хранится. Галон 13В1 не проводит электричества.
Галон 12В1 также бесцветен, но имеет слабый сладковатый запах. Этот галон хранится и перевозится в жидком состоянии и поддерживается под давлением газообразного азота, которое необходимо для обеспечения надлежащей подачи его в зону пожара, так как давление паров галона 12В1 слишком мало для этого. Он не проводит электричества.
Применение галонов
Огнетушащие качества галонов 12В1 и 13В1 позволяют использовать их для тушения различных пожаров, в том числе:
пожаров электрооборудования;
пожаров в помещениях, в которых возможно горение воспламеняющихся масел и консистентных смазок;
пожаров класса A, связанных с горением твердых горючих веществ, однако если очаг пожара находится глубоко внизу, для тушения пожара может потребоваться смачивание водой;
Для тушения пожаров, связанных с горением электронно-вычислительных машин и постов управления, рекомендуется использовать галон 13В1. Применять в этих случаях галон 12В1 не следует.
Существуют некоторые ограничения употребления галонов. Они непригодны для тушения веществ, содержащих кислород, горючих металлов и гидридов.
Безопасность
Вдыхание галонов 13В1 и 12В1 может вызвать головокружение и нарушение координации движений. Эти газы способны ухудшить видимость в зоне их применения. При температуре выше 500°С газы обоих галонов разлагаются. Обычно пары при температуре ниже указанной не считаются очень токсичными, но разложившиеся газы могут быть очень опасными, что зависит от их концентрации, температуры и количества.
Галон 12В1 не рекомендуется применять для
заполнения ограниченных помещений. Если галон 13В1 используется для заполнения
помещений, в которых могут находиться люди, должен быть предусмотрен
предупредительный сигнал, услышав который необходимо немедленно покинуть
помещение. При употреблении огнетушителя с галоном 13В1 все люди,
непосредственно не занятые работой с огнетушителем, должны тотчас же покинуть
район пожара. После использования огнетушителя человек, работавший с ним,
должен по возможности быстро уйти. В помещение нельзя входить до тех пор, пока
оно не будет тщательно провентилировано. Если нужно остаться в помещении, куда
был подан галон 13В1, или войти в него, следует воспользоваться дыхательным
аппаратом и сигнальным тросом
Подручные огнетушащие вещества
Песок, опилки, пар
Песок, используемый для тушения пожара, не обладает такой эффективностью, которой отличаются современные огнетушащие вещества.
Песок дает возможность ликвидировать пожары масел, создавая эффект объемного тушения и покрывая поверхность горящего вещества. Однако, если толщина горящего масла составляет примерно 25 мм и в распоряжении людей, ведущих борьбу с пожаром, не будет достаточного количества песка для покрытия всего горящего масла, песок осядет под поверхностью масла и ликвидировать пожар не удастся. При правильном применении песок может быть использован в качестве преграды на пути растекающегося масла или для покрытия его.
Песок следует подавать на пожар с помощью совка или лопаты. Его и без того незначительная эффективность может быть еще более снижена при неумелой подаче. После ликвидации пожара возникает проблема уборки песка. Кроме указанных недостатков, следует упомянуть об абразивных свойствах песка при попадании его в механизмы и другое оборудование.
Трудно потушить при помощи песка пожар, связанный с горением горючих металлов, так как при очень высокой температуре, сопровождающей такие пожары, песок выделяет кислород. Присутствие воды в песке будет способствовать усилению пожара или вызывать взрыв пара. Песок может быть использован только в качестве преграды на пути растекающегося расплавленного металла, а для тушения такого пожара следует воспользоваться порошком специального назначения.
Иногда для тушения небольших пожаров используются опилки, пропитанные содой. Как и песок, они подаются на пожар совком с небольшого расстояния. Недостатки опилок как огнетушащей среды те же, что и песка. Более эффективной заменой опилок является огнетушитель, пригодный для тушения пожаров класса B, по тем же причинам, которые были приведены для песка.
Пар - это объемная огнетушащая среда, препятствующая поступлению воздуха к пожару и снижающая концентрацию кислорода в воздухе вокруг пожара. Пока пар заполняет объем, повторного возгорания не произойдет. Но он имеет ряд недостатков, особенно по сравнению с другими огнетушащими средами.
Пар обладает слабой теплопоглощающей способностью, вследствие чего его охлаждающий эффект очень невелик. Кроме того, при прекращении подачи пар начинает конденсироваться. Его объем значительно уменьшается, и горючие пары и воздух тотчас начинают поступать к огню, вытесняя пар. В этот момент, если пожар не был полностью потушен, вполне вероятно повторное возгорание. Температура самого пара достаточно высока для воспламенения многих жидких горючих веществ. И, наконец, пар представляет опасность для людей, так как содержащаяся в нем теплота может вызвать тяжелые ожоги.
Глава 2. Пенные огнетушители
Назначение пенных огнетушителей
Пенные огнетушители предназначены для тушения пожаров и загораний твердых веществ и материалов, ЛВЖ и ГЖ, кроме щелочных металлов и веществ, горение которых происходит без доступа воздуха, а также электроустановок под напряжением.
По виду огнетушащего вещества пенные огнетушители классифицируются:
химические пенные (ОХП);
воздушно-пенные (ОВП);
Промышленность выпускает три вида ручных химических пенных огнетушителей: ОХП-10, ОП-М, ОП-9ММ. Химические пенные огнетушители предназначены для тушения пожаров химической пеной, которая образуется в результате взаимодействия щелочной и кислотной частей зарядов.
Категорически запрещается применять огнетушитель для тушения пожаров электроустановок, находящихся под напряжением, а также щелочных металлов. Огнетушитель рекомендуется использовать на стационарных объектах народного хозяйства при температуре окружающего воздуха от +5до +45 °С. пожар огнетушитель пена тушение
Воздушно-пенные огнетушители предназначены для тушения загораний различных веществ и материалов, кроме щелочных металлов и веществ, горящих без доступа воздуха, а также электроустановок, находящихся под напряжением. В качестве заряда применяют, как правило, 6%-й водный раствор пенообразователя ПО-1.
Устройство и принцип работы пенных огнетушителей
Чтобы привести в действие химический пенный огнетушитель, поднимают вверх рукоятку, открывающую клапан кислотного стакана, и опрокидывают огнетушитель вниз головкой. Вытекающая из стакана кислотная часть заряда смешивается со щелочной, залитой в корпус огнетушителя, и между ними происходит реакция с образованием углекислого газа, заполняющего пузырьки пены.
Углекислотный газ создает давление 1,4 МПа (14 кг/см2) внутри корпуса, которое выталкивает пену из огнетушителя в виде струи. Ввиду того, что в корпусах химических пенных огнетушителей создается сравнительно высокое давление, перед работой необходимо прочистить спрыск шпилькой, подвешенной к ручке огнетушителя.
Химический густопенный морской огнетушитель ОП-М
предназначен для тушения загораний на судах, в портовых сооружениях и на
складах. Химический пенный огнетушитель ОП-9ММ предназначен для тушения
загораний и пожаров всех горючих материалов, а так же электроустановок,
находящихся под напряжением.
Рис. 1. Схема химического пенного огнетушителя ОХП-10: 1 - корпус огнетушителя; 2 - кислотный стакан; 3 - предохранительная мембрана; 4 - спрыск; 5 - крышка огнетушителя; 6 - шток; 7 - рукоятка; 3 и 9 - резиновые прокладки; 10 - пружина; 11 - горловина; 12 - верх огнетушителя; 13 - резиновый клапан; 14 - боковая ручка; 15 - днище.
Рис.2. Огнетушитель воздушно-пенный ОВП-10: I -
стальной корпус; 2 - рукоятка для переноса; 3 - баллончик для выталкивающего
газа; 4 - воздушно-пенный насадок с распылителем; 5 - пусковой механизм; 6 -
крышка корпуса огнетушителя; 7 - сифонная трубка насадка.
Различают два вида воздушно-пенных огнетушителей (рис. 2, 3): ручные (ОВП-5 и ОВП-10) и стационарные (ОВПУ-250 и ОВП-100). Для приведения в действие огнетушителя необходимо нажать на пусковой рычаг. При этом пломба срывается, и щиток прокалывает мембрану баллона. Выходящая из баллончика через ниппель углекислота создает в корпусе огнетушителя давление, под действием которого раствор по сифонной трубке поступает через распылитель в насадку. В насадке раствор смешивается с воздухом и образуется воздушно-механическая пена.
Огнетушитель не может быть применен для тушения
веществ, горение которых происходит без доступа воздуха (хлопок, пироксилин и
т.п.), горящих металлов (щелочных натрий и т.п. и легких магний и т.п.).
Запрещается использовать для тушения электроустановок, находящихся под
напряжением. Огнетушитель применяют при температуре окружающего воздуха от +3
до +50 С.
Рис. 3. Огнетушитель воздушно-пенный стационарный ОВПУ-250: 1 - стальной корпус на опорах; 2 - пусковой баллон; 3 - пеногенератор; 4 - катушка со шлангом; 5 - предохранительный клапан; 6 - патрубок для заливки раствора пенообразователя; 7 - сифонная трубка пеногенератора; 8 - сливной патрубок; 9 - трубка контроля раствора пенообразователя.
Заключение
Целью данного реферата было проанализировать существующие на данный момент огнетушащие вещества, их характеристики и способы применения в ходе тушения пожаров возникших на различных объектах и при определенных условиях характерных для того или иного пожара. И в ходе работы было выявлено, что основными огнетушащими веществами являются: вода, порошки, пены, галлоны, песок, опилки, пар. У каждого из перечисленных веществ есть свои преимущества и недостатки в использовании при тушении пожаров, во многом это зависит от типов пожаров, классификация которых также была приведена в работе.
Библиографический список
ГОСТ 28130-89 Пожарная техника. Огнетушители. Установки пожаротушения и пожарной сигнализации.
Миронов С.К., Латук В.Н. Первичные средства пожаротушения. Дрофа, 2008
Теребнев В.В. Справочник руководителя тушения пожара. Возможности пожарных подразделений. Москва. "Пожаротехника" 2004 г.
Учебное пособие. Безопасность жизнедеятельности. ЯЗРИ ПВО. 2002.
Юдахин А.В. Методическое пособие. Вопросы организации БВС в процессе повседневной деятельности в частях ВВС. 2001.
