Прекращение горения на пожарах. Прекращение горения на пожарах 1 Основные пути и принципы прекращения горения
 Скачать 1 Mb.
|
|
Прекращение горения на пожарах 1 Основные пути и принципы прекращения горения. Большое внимание заслуживают параметры и условия, за границами которых горение не может протекать. Прежде всего, сюда следует отнести: концентрационные пределы распространения пламени, температурные пределы распространения пламени и ряд других параметров, которые являются производными от этих пределов. Процессы горения не могут протекать вне значений указанных параметров, т.е. процессы горения либо не возникают, а если они существовали, то прекратятся. Эти параметры представляют интерес для пожарной тактики в связи с тем, что возникает возможность оказывать влияние на эти величины и, изменяя тем или иным образом условия, можно добиться прекращения горения. На основе этих параметров можно сформулировать основные направления и способы прекращения горения: снижение скорости тепловыделения или увеличение скорости теплоотвода от зоны горения. Основой является снижение температуры зоны горения до значений ниже температуры потухания. Достигнуть этого можно на основе четырех известных принципов прекращения горения: охлаждения реагирующих веществ; изоляции реагирующих веществ от зоны горения; разбавления реагирующих веществ до негорючих концентраций или концентраций, не поддерживающих горение; химического торможения реакции горения. Для этих целей применяются различные огнетушащие вещества. 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.). Огнетушащих веществ в природе много. Кроме того, современная технология позволяет получать такие огнетушащие вещества, которых нет в природе. Однако не все огнетушащие вещества принимаются на вооружение пожарных подразделений, а лишь те, которые отвечают определенным требованиям. Они должны: обладать высоким эффектом тушения при сравнительно малом расходе; быть доступными, дешевыми и простыми в применении; не оказывать вредного действия при их применении на людей и материалы, быть экологически чистыми. По основному (доминирующему) признаку прекращения горения огнетушащие 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. Более подробно механизм прекращения горения водой и другими огнетушащими веществами будут рассмотрены ниже. Вид и характер выполнения боевых действий в определенной последовательности, направленных на создание условий прекращения горения, называется способом прекращения горения. В зависимости от основного процесса, приводящего к прекращению горения, способы тушения можно разделять на четыре группы (рис. 1): охлаждения зоны горения или горящего вещества; разбавления реагирующих вещества; изоляции реагирующих веществ от зоны горения; химического торможения реакции горения. Способы прекращения горения, основанные на принципе охлаждения реагирующих веществ или горящих материалов, заключаются в воздействии на них охлаждающими огнетушащими веществами; основанные на изоляции реагирующих веществ от зоны горения — в создании между зоной горения и горючим материалом или окислителем изолирующего слоя из огнетушащих материалов и веществ; основанные на разбавлении реагирующих веществ или химическом торможении реакции горения — в создании в зоне горения или вокруг нее негорючей газовой или паровой среды. Подведем некоторые итоги вышесказанного, оформив их в виде схемы (рис. 2). Каждый из способов прекращения горения можно выполнить различными приемами или их сочетанием. Например, создание изолирующего слоя на горящей поверхности легковоспламеняющейся жидкости может быть достигнуто подачей пены через слой горючего, с помощью пеноподьемников, навесными струями и т.п.  Приемы тушения — это те составные части способа прекращения горения, которые могут изменяться в процессе действий пожарных подразделений при изменении обстановки на пожаре, могут изменяться и способы. Применение того или иного способа и приема прекращения горения, огнетушащего вещества зависит от: условий и характера развития пожара; свойств и состояния горючих материалов; трудоемкости и безопасности выполняемой работы личным составом; наличие у руководителя тушения пожара сил и средств; боеготовности пожарных подразделений и др. Все это направлено на наименьшие убытки и затраты.   Рис. 3. Эпюра распределения температуры в древесине при горении Воздействие воды на горение древесины сплошной (компактной) струей; Воздействие воды на горение древесины распыленной струей2. Классификация огнетушащих веществ, способов и приемов прекращения горения По способу прекращения горения: Охлаждающие очаг горения: вода, твердая углекислота Разбавляющие (снижающие процентное содержание кислорода в очаге горения): углекислый и другие инертные газы, тонкораспыленная вода, водяной пар Изолирующего действия (изолирующие горящую поверхность от кислорода воздуха): воздушно-механическая пена, сухие порошки, песок, растворы Ингибитирующие (тормозящие химическую реакцию горения): составы с галоидосодержащими углеводородами (хладоны) Прекращение процесса горения может быть достигнуто следующими способами: Прекращением доступа в зону горения окислителя (воздуха) или горючего вещества; Охлаждением зоны горения или горящих веществ; Разбавлением воздуха или горючих веществ негорючими: Интенсивным торможением (ингибированием) скорости реакции горения; Механическим срывом (отрывом) пламени сильной струей газа или воды; Подавлением горения при помощи взрыва. Классификация огнетушащих веществ, способов и приемов прекращения горения Под огнетушащими веществами в пожарной тактике понимаются такие вещества, которые непосредственно воздействуют на процесс горения и создают условия для его прекращения (вода, пена, порошки и др.). По основному (доминирующему) признаку прекращения горения тушащие вещества подразделяются на: • охлаждающего действия (вода, твердый диоксид углерода и др.); • разбавляющего действия (негорючие газы, водяной пар, тонкораспыленная вода и т.п.); • изолирующего действия (воздушно-механическая пена различной кратности, сыпучие негорючие материалы и пр.); • ингибирующего действия (галоидированные углеводороды: бромистый метилен, бромистый этил, тетрафтордибромэтан, огнетушащие составы на их основе и др.). Однако следует отметить, что все огнетушащие вещества, поступая в зону горения, прекращают горение комплексно, а не избирательно, т.е. вода, являясь огнетушащим веществом охлаждения, попадая на поверхность горящего материала, частично будет действовать как вещество разбавляющего и изолирующего действия. Охлаждающие огнетушащие вещества. Для охлаждения горящих материалов применяются жидкости, обладающие теплоемкостью. Для большинства горючих материалов применяется вода. Попадая в зону горения, вода отнимает от горящих материалов и продуктов горения большое количество тепла. При этом она частично испаряется и превращается в пар, увеличиваясь в объеме в 1700 раз (из 1 л воды при испарении образуется 1700 л пара), благодаря чему происходит разбавление реагирующих веществ, что само по себе способствует прекращению горения, а также вытеснению воздуха из зоны пожара. Вода обладает высокой термической стойкостью. Ее пары только при температуре свыше 1700 °С могут разлагаться на кислород и водород, усложняя тем самым обстановку в зоне горения. Большинство же горючих материалов горит при температуре, не превышающей 1300 – 1500 °С и тушение их водой не опасно. Однако металлические магний, цинк, алюминий, титан и его сплавы, при горении создают в зоне горения температуру, превышающую термическую стойкость воды. Тушение их водой недопустимо. Вода имеет низкую теплопроводность, что способствует созданию на поверхности горящего материала надежной тепловой изоляции. Это свойство в сочетании с предыдущими позволяет использовать ее не только для тушения, но и для защиты материалов от воспламенения. Малая вязкость и несжимаемость воды позволяет подавать ее по рукавам на значительные расстояния и под большим давлением. Пары воды способны растворять некоторые горючие пары, газы и поглощать аэрозоли. Распыленной водой можно осаждать продукты горения на пожарах в зданиях. Для этих целей применяют распыленные и тонкораспыленные струи. Некоторые горючие жидкости (жидкие спирты, альдегиды, органические кислоты и др.) растворимы в воде, поэтому, смешиваясь с водой, они образуют негорючие или менее горючие растворы. Наряду с этим у воды имеются и отрицательные свойства. Основной недостаток у воды как огнетушащего вещества заключается в том, что из-за высокого поверхностного натяжения (72,8 10-3 Дж/м2) она плохо смачивает твердые материалы и особенно волокнистые вещества. Для устранения этого недостатка к воде добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ), или, как их еще называют - смачиватели. На практике используют растворы ПАВ, поверхностное натяжение которых в 2 раза меньше, чем у воды. Применение растворов смачиваетелей позволяет уменьшить расход воды при тушении пожаров на 35-50%; снизить время тушения на 20-30%, что обеспечивает тушение одним и тем же объемом огнетушащего вещества на большой площади. Изолирующие огнетушащие вещества. Создание между зоной горения и горючим материалом или воздухом изолирующего слоя из огнетушащих веществ и материалов - распространенный способ тушения пожаров, применяемый пожарными подразделениями. При его реализации применяются самые разнообразные огнетушащие средства, способные на некоторое время изолировать доступ в зону горения либо кислорода воздуха, либо горючих паров и газов. В практике пожаротушения для этих целей широкое применение нашли: жидкие огнетушащие вещества (пена, в некоторых случаях вода и пр.); газообразные огнетушащие вещества (продукты взрыва и т.д.); негорючие сыпучие материалы (песок, тальк, флюсы, огнетушащие порошки и т.д.); твердые тканевые материалы (асбестовые, войлочные покрывала и другие негорючие ткани, в некоторых случаях листовое железо). Разбавляющие огнетушащие вещества. Для прекращения горения разбавлением реагирующих веществ, применяются такие огнетушащие средства, которые способны разбавить либо горючие пары и газы до негорючих концентраций, либо снизить содержание кислорода воздуха до концентрации, не поддерживающей горения. Приемы прекращения горения заключаются в том, что огнетушащие средства подаются либо в зону горения или в горящее вещество, либо в воздух, поступающий в зоне горения. Наибольшее распространение они нашли в стационарных установках пожаротушения для относительно замкнутых помещений (трюмы судов, сушильные камеры на промпредприятиях и т.д.), а также для тушения горючих жидкостей, пролитых на земле на небольшой площади. Кроме того, разбавление спиртов до 70 % водой - необходимое условие для успешного тушения их в резервуарах воздушно-механической пеной. Практика показывает, что в качестве разбавляющих огнетушащих средств наибольшее распространение нашли диоксид углерода (углекислый газ), азот, водяной пар и распыленная вода. В гарнизонах, имеющих на вооружении автомобили газоводяного тушения (АГВТ), для целей разбавления концентрации кислорода воздуха, поступающего к зоне горения, возможной использование газоводяной смеси. При определенной концентрации разбавляющих огнетушащих веществ в воздухе помещения температура горения снижается и становится меньше, чем температура потухания, горение прекращается. Практика и опыт тушения пожаров показывают, что пламенное горение большинства горючих материалов прекращается при снижении концентрации кислорода в воздухе помещения до 14 – 16 %. Углекислый газ применяется для тушения пожаров электрооборудования электроустановок, в библиотеках, книгохранилищах и архивах и т.п. Однако им категорически запрещено тушение щелочных и щелочноземельных металлов. Азот, главным образом, применяется в стационарных установках пожаротушения для тушения натрия, калия, бериллия и кальция. Для тушения магния, лития, алюминия, циркония применяют аргон, а не азот. Диоксид углерода и азот хорошо тушат вещества, горящие пламенем (жидкости и газы), плохо тушат вещества и материалы, способные тлеть (древесина, бумага). К недостаткам диоксида углерода и азота как огнетушащих веществ следует отнести их высокие огнетушащие концентрации и отсутствие охлаждающего эффекта при тушении. Водяной пар нашел широкое применение в стационарных установках тушения в помещениях с ограниченным количеством проемов, объемом до 500 м3 (сушильные и окрасочные камеры, трюмы судов, насосные по перекачке нефтепродуктов и т.п.), на технологических установках для наружного пожаротушения, на объектах химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Тонкораспыленная вода (диаметр капель меньше 100 мк) - для получения ее применяют насосы. Создающие давление свыше 2 - 3 МПа (20 - 30 атм) и специальные стволы-распылители. Попадая в зону горения, тонкораспыленная вода интенсивно испаряется, снижая концентрацию кислорода и разбавляя горючие пары и газы, участвующие в горении. Об эффективности применения тонкораспыленной воды для целей пожаротушения свидетельствуют опыты, проведенные на морских судах, где установлено, что после четырехминутной работы одного ствола высокого давления температура в помещениях кают снижалась с 700 до 100°С, содержание аэрозоля в дыму уменьшалось в 3 раза, увеличивалась освещенность предметов источником света, резко снижалось содержание оксида углерода за счет поглощения водой. Огнетушащие вещества химического торможения. Сущность прекращения горения химическим торможением реакции горения заключается в том, что в воздух горящего помещения или непосредственно в зону горения вводятся такие огнетушащие вещества, которые вступают во взаимодействие с активными центрами реакции окисления, образуя с ними либо негорючие, либо менее активные соединения, обрывая тем самым цепную реакцию горения. Поскольку эти вещества оказывают воздействие непосредственно на зону реакции, в которой реагирующие вещества находятся в паровоздушной фазе, они должны отвечать следующим специфическим требованиям: • иметь низкую температуру кипения, чтобы при малых температурах разлагаться, легко переходить в парообразное состояние; • иметь низкую термическую стойкость, т.е. при малых температурах разлагаться на составляющие их атомы и радикалы; • продукты термического распада огнетушащих веществ должны активно вступать в реакцию с активными центрами. Этим требованиям отвечают галоидированные углеводороды — особо активные вещества, оказывающие ингибирующее действие, т.е. тормозящие химическую реакцию горения. Однако в отношении этих веществ следует напомнить общие требования к огнетушащим веществам и особенно на такое, как токсичность. Наиболее широкое применение нашли составы на основе брома и фтора. Галоидированные углеводороды и огнетушащие составы на их основе имеют высокую огнетушащую способность при сравнительно небольших расходах. 3. Механизм прекращения горения Механизм прекращения горения заключается в уменьшении скорости разложения твердых веществ или испарения жидкостей и, в результате приближения зоны горения к горючему веществу, увеличения скорости теплоотвода и понижения температуры горения. При способе охлаждения в зону горения вводят вещества с низкой температурой и высокой теплоемкостью, что отнимает часть тепла, идущего на продолжение горения, и нарушает устойчивое тепловое равновесие. Механизм прекращения горения заключается в уменьшении скорости разложения твердых веществ или испарения жидкостей и, в результате приближения зоны горения к горючему веществу, увеличения скорости теплоотвода и понижения температуры горения. При способе охлаждения в зону горения вводят вещества с низкой температурой и высокой теплоемкостью, что отнимает часть тепла, идущего на продолжение горения, и нарушает устойчивое тепловое равновесие. Также возможно использование средств, которые подавляют химические реакции, протекающие в зоне горения. Это достигается за счет введения веществ, препятствующих образованию свободных радикалов и уменьшающих концентрацию кислорода в зоне горения. Классификация огнетушащих веществ основана на их механизме действия. Класс А огнетушителей применяется для тушения горящих твердых веществ, класс В - для жидкостей и жирных горючих веществ, а класс С - для электроустановок. Также существуют универсальные огнетушители, которые могут применяться для тушения различных классов пожаров. Способы прекращения горения включают в себя охлаждение, задувание, задержание цепной реакции, использование инертных газов и пенообразователей. Охлаждение применяется для снижения температуры горения, задувание - для исключения доступа кислорода к горящему веществу, задержание цепной реакции - для прерывания процесса горения, а использование инертных газов и пенообразователей - для изоляции горящего вещества от окружающей среды и снижения концентрации кислорода в зоне горения. 4. Дайте определение интенсивности подачи и удельный расход огнетушащих веществ. Интенсивность подачи огнетушащего вещества - это количество огнетушащего вещества, подаваемого в единицу времени на единицу площади пожара. Интенсивность подачи может быть выражена в литрах в минуту на квадратный метр или в килограммах в секунду на квадратный метр. Удельный расход огнетушащих веществ - это количество огнетушащего вещества, необходимое для тушения единицы площади пожара. Удельный расход может быть выражен в литрах на квадратный метр или в килограммах на квадратный метр. Интенсивность подачи огнетушащего вещества – это количество огнетушащего средства, подаваемого в единицу времени на единицу соответствующего геометрического параметра пожара (площади, объема, периметра или фронта). Нормативная Нормативная интенсивность подачи огнетушащего вещества – это интенсивность подачи огнетушащего вещества для тушения конкретного объекта, установленная в действующей нормативной документации. При нормативной (оптимальной) интенсивности подачи различных огнетушащих веществ прекращение горения осуществляется за практически приемлемое время, называемое нормативным. Дальнейшее увеличение интенсивности подачи огнетушащего вещества сверх нормативного не приводит к заметному сокращению времени прекращения горения. Так, в соответствии с нормативным документом: для установок водяного и пенного пожаротушения нормативные интенсивности подачи (интенсивности орошения) составляют от 0,08 до 0,50 л/(м2/с); для автоматических установок газового пожаротушения (АУГП) модульного типа, где в качестве газовых огнетушащих веществ применяются сжиженные газы (кроме двуокиси углерода), установлено время их подачи не более 10 секунд; для АУГП централизованного типа, в которых в качестве газовых огнетушащих веществ используются сжиженные газы (кроме двуокиси углерода), установлено время их подачи не более 15 секунд; для АУГП модульного и централизованного типов, в которых в качестве газовых огнетушащих веществ применяются двуокись углерода или сжатые газы, установлено время их подачи не более 60 секунд; для АУГП в негерметичных помещениях интенсивность подачи огнетушащих веществ должна быть равна или свыше некоторой величины, обеспечивающей накопление огнетушащего аэрозоля в защищаемом помещении до концентрации, при которой возможно эффективное тушение пожара. Нормативная интенсивность подачи огнетушащего вещества определяется, исходя из значений критической (пороговой) интенсивности подачи огнетушащего вещества, путём умножения последней на некоторый коэффициент безопасности. Критическая Критическая интенсивность подачи огнетушащего вещества – это предельное минимальное значение интенсивности подачи огнетушащих веществ, разделяющее области параметров, в которой происходит тушение пожара, и области, в которой невозможно тушение материалов данными огнетушащими средствами. Существует понятие нормативной (оптимальной) интенсивности подачи огнетушащего вещества, которая определяется произведением критической интенсивности и численного коэффициента, устанавливаемого специальными исследованиями. Определение критических (предельных) условий горения материалов имеет очень важное значение в пожарном деле, так как на основе этих данных можно определить нормативные значения параметров, которые могут быть использованы для разработки установок пожаротушения.  Интенсивность подачи огнетушащего вещества Расчет Интенсивность подачи огнетушащих средств определяют опытным путем и расчетами при анализе потушенных пожаров по формуле: I = Qо.с. / 60 · tт · П, где: НА ЭТУ ТЕМУ ▼Методика проведения пожарно-тактических расчетов  I – интенсивность подачи огнетушащих средств, л/(м2 ·с), кг/(м2 ·с), кг/(м3 ·с), м3/(м3 ·с), л/(м ·с); Qо.с. – расход огнетушащего средства во время тушения пожара или проведения опыта, л, кг, м3; tт – время, затраченное на тушение пожара или проведение опыта, мин; П – величина расчетного параметра пожара: площадь, м2; объем, м3; периметр или фронт, м. Интенсивность подачи можно определять через фактический удельный расход огнетушащего средства; I = Qу / 60 · tт · П, где: Qу – фактический удельный расход огнетушащего средства за время прекращения горения, л, кг, м3. Для зданий и помещений интенсивность подачи определяют по тактическим расходам огнетушащих средств на имевших место пожарах: I = Qф / П, где: Qф – фактический расход огнетушащего средства, л/с, кг/с, м3/с. Виды В зависимости от расчетной единицы параметра пожара (м2, м3 , м) интенсивность подачи огнетушащих средств подразделяют на поверхностную [Is, л/(м2·с), кг/(м2·с)], объемную [Iv, л/(м3·с), кг/(м3·с)] и линейную [Iл, л/(м·с), кг/(м·с)]/ Если в нормативных документах и справочной литературе нет данных по интенсивности подачи огнетушащих средств на защиту объектов (например, при пожарах в зданиях), ее устанавливают по тактическим условиям обстановки и осуществления боевых действий по тушению пожара, исходя из оперативно-тактической характеристики объекта, или принимают уменьшенной в 4 раза по сравнению с требуемой интенсивностью подачи на тушение пожара: Iз = 0,25 · Iтр, Линейная интенсивность подачи огнетушащих средств для тушения пожаров в таблицах, как правило, не приводится. Она зависит от обстановки на пожаре и, если используется при расчете огнетушащих средств, ее находят как производный показатель от интенсивности поверхностной: Iл = Is · hт, где: hт – глубина тушения пожарными стволами, м (принимается, при тушении ручными стволами – 5 м, лафетными – 10 м). Общая интенсивность подачи огнетушащих средств состоит и двух частей: интенсивности огнетушащего средства, участвующего непосредственно в прекращении горения Iпр.г, и интенсивности потерь Iпот. I = Iпр.г + Iпот. Средние, практически целесообразные, значения интенсивности подачи огнетушащих средств, называемые оптимальными (требуемыми, расчетными), установленные опытным путем и практикой тушения пожаров, приведены ниже и в таблицах. |