Я с. повзик пожарная тактика переработанное и дополненное издание Рекомендовано Главным Управлением Государственной противопожарной службы для учебных заведений пожарно технического профиля как учебное пособие
 Скачать 3.32 Mb.
|
|
ГЛАВА 2. ПРЕКРАЩЕНИЕ ГОРЕНИЯ НА ПОЖАРАХ В данной главе рассматриваются вопросы, связанные с прекращением горения, ограничением интенсивности его развития и распространения наиболее простыми и эффективными средствами. 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. 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.). 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: 28 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-мсханическая пена различной кратности, сыпучие негорючие материалы и пр.); ингибирующего действия (галоидированные углеводороды; бромистый метилен, бромистый эгил, 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. 2.1): 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.2.2). Каждый из способов прекращения горения можно выполнить различными приемами или их сочетанием. Например, создание изолирующего слоя на горящей 29 Рис. 2.1. Схема прекращения горения на пожарах 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, огиетушащего 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. 30 Рис. 2.2. Классификация способов прекращения горения Механизм прекращения горения 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 31 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. Рекомендуемые концентрации смачивателей, %, в водных растворах для тушения пожаров приведены ниже: Смачиватель ДБ 0,2 Сульфонат 0,4 Сульфанол НП-1 0,4 Синтанол Д-ЗС 0,5 Первичные алкилсульфаты С—С 0,6 Рафинированный алкнлкрнлсульфонат (РАС).. 2 Эмульгатор ОП-4 2 Вспомогательное вещество: ОП-6 4 ОП-20 4 Сульфанол НП-3 0,6 Смачиватель НБ 0,75 Сульфанол хлорный 1 Вторичные алкилсульфаты (очищенные) 1,5 32 Пенообразователи ПО-1Д 5,0 Нейтрализованный черный контакт (НЧК) 5 Вода имеет относительно большую плотность (при 4°С — 1г/см3, при 100°С — 0,958 г/см3), что ограничивает, а иногда и исключает ее применение для тушения нефтепродуктов, имеющих меньшую плотность и нерастворимых в воде. Она хорошо тушит сероуглерод, имеющий более высокую плотность, чем вода (1,264 г/см3). Вода с абсолютным большинством горючих веществ не вступает в химическую реакцию. Исключение составляют щелочные и щелочно-земельные металлы, при взаимодействии которых с водой выделяется водород. Их тушить водой нельзя. Выше отмечалось, что вода имеет малую вязкость. В силу этого значительная часть ее утекает с места пожара, не оказывая существенного влияния на процесс прекращения горения. Если увеличить вязкость воды до 2,5-10'3 м/с, то значительно снизится время тушения и коэффициент ее использования повысится более чем в 1,8 раза. Для этих целей применяют добавки из органических соединений, Огнетушащая эффектив- ность воды зависит от способа подачи ее в очаг пожара (сплош- ной или распыленной струей). Механизм прекращения горения и эффективность применения сплошных етруй рассмотрим на примере тушения древесины. На (рис.2.3) схематично показаны процесс горения и эпюра распре- деления температур в древесине. Под воздействием тепла, выделя- ющегося в зоне реакции, на по- верхности материала образуется слой угля, температура которого около 600-700°С, что значительно превышает температуру начала пиролиза дре- весины, равную около 200°С. На (рис. 2.4), а и б схематично показаны воздействия на горящую древесину сплошной (компактной) и распыленной водяных струй. Поданная вода при этом: охлаждает верхний наиболее нагретый слой угля и зоны реакции, пролетая через нее; испаряясь, разбавляет и охлаждает газы и пары в зоне горения; например, КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза). Рис. 2.3. Эпюра распределения температуры в древесине прн горении 33 растекаясь по поверхности угля, изолирует древесину от действия лучистого тепла, препятствует выходу паров и газов (продуктов разложения древесины) в зону горения. •Ч •. ОЬ^Риэ+Ч г+Ч уг Древесина Рис. 2.4. Воздействие воды на горение древесины: а - сплошной (компактной) струей; б - распыленной струей Но к прекращению горения приводит охлаждающее свойство воды как доминирующее. Изоляция и разбавление лишь способствуют прекращению горения. Поданная вода на тушение горящей древесины быстро снижает температуру в верхнем слое угля, и горение на этом участке прекращается. Быстро — потому, что значительная разность температуры у угля и воды; в тонком слое — из-за небольшой теплопроводности угля и кратковременного контакта его с водой. Вот почему при переносе струи воды в другое место верхний слой угля быстро высыхает, продолжается разложение древесины и горение возникает вновь. Для охлаждения отдельных видов горючих материалов кроме воды применяется твердый диоксид углерода. Это мелкая кристаллическая масса с плотностью г = 1,53 кг/м3, которая при нагревании переходит в газ, минуя жидкое состояние. Это позволяет тушить ею материалы, портящиеся от воздействия влаги. Кипит твердая углекислота (диоксид углерода) при температуре -78,5°С, и теплота ее испарения равна 573,6 Дж/кг. Эта цифра значительно меньше, чем у воды, однако скорость охлаждения горящих веществ достаточно высокая. Это объясняется большой разностью температур у углекислоты и на поверхности горящего материала, а также большой теплоемкостью углекислого газа. Твердый диоксид углерода прекращает горение всех горючих веществ, за исключением металлического натрия и калия, магния и его сплавов. Он неэлектропроводен и не смачивает горючие вещества. Поэтому применяется для 34 тушения электроустановок под напряжением, двигателей, а также при пожарах в архивах, музеях, библиотеках, на выставках и т.д. При тушении он подается на поверхность горящих веществ равномерным слоем. Несмотря на то, что плотность твердой углекислоты больше, чем воды, вследствие непрерывного перехода в газ и создания своеобразной газовой подушки, она не тонет в горящей жидкости и находится на ее поверхности. Верхний слой горящего вещества при этом охлаждается, и количество горючих паров и газов в зоне горения уменьшается. Возгонка (кипение) твердой углекислоты в газ и испарение горючего вещества происходят на одной поверхности. Поэтому в зону горения поступает смесь горючих паров с диоксидом углерода, что приводит к снижению скорости реакции и температуры горения ниже температуры потухания, а значит и к ликвидации пожара. Из вышесказанного следует вывод, что механизм прекращения горения твердым диоксидом углерода заключается в охлаждении горящих материалов и разбавлении их паровой фазы или продуктов разложения диоксидом углерода одновременно. Однако в прекращении горения большее влияние оказывает процесс охлаждения. Действительно, горение не прекращается сразу после подачи слоя твердой углекислоты на поверхность горящего материала, т.е. когда объем образующегося диоксида углерода максимальный. Горение прекращается именно после снижения температуры горящего материала, снижения скорости испарения и термического разложения. Наиболее быстро твердая углекислота охлаждает жидкие горючие вещества, так как они своей текучестью компенсируют недостаток ее удельной поверхности соприкосновения. Значительно медленнее происходит охлаждение (прекращение горения) горящих твердых веществ (древесины, резины и т.п.), и оно вообще не наступает у волокнистых веществ и материалов (хлопок, шерсть, торф). Снизить температуру горящего слоя горючих веществ и тем самым прекратить горение можно перемешиванием самих горящих веществ. Всем известен прием прекращения самонагревания сырого зерна на току перелопачиванием. Это не что иное, как прекращение горения за счет дробления очага пожара, увеличения его поверхности теплообмена, т.е. за счет охлаждения. Путем перемешивания можно прекратить горение и горючих жидкостей. Очевидно, что в процессе горения жидкости прогреваются в глубину. Первоначально толщина прогретого слоя не превышает нескольких сантиметров, и нижние слои горячей жидкости в резервуаре имеют первоначальную температуру, т.е. температуру хранения. Если перемешать жидкость, то можно охладить верхний ее слой и тем самым снизить скорость горения (рис. 2.5). При определенных условиях степень охлаждения может оказаться такой, что температура верхнего слоя жидкости снизится ниже температуры воспламенения, и горение прекратится. Опытами и практикой доказано, что такое явление может наступить в случае, когда температура вспышки горючей жидкости не менее чем 35 на 5°С выше температуры хранения ее в данных условиях. Например, при температуре воздуха 30°С можно прекратить горение перемешиванием жидкости в резервуаре е температурой вспышки 35°С и более. Но при этом должно быть выполнено дополнительное условие — интенсивное охлаждение стенок горящего резервуара. |