Изолирующие огнетушащие
вещества. Создание между зоной
горения и горючим материалом или
воздухом изолирующего слоя из
огнетушащих веществ и материалов
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 огнетущащие 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).
Основным средством изоляции являются огнетушащие пены: химическая и воздушно-механическая.
Некоторые свойства химической пены: плотность 0,15-0,25 г/м3; кратность примерно равна 5. Трудоемкость получения химической пены и достаточно высокие материальные затраты, вредное воздействие на органы дыхания личного состава пеногенераторного порошка в процессе введения его в воду и другие недостатки ограничивают ее практическое применение.
Воздушно-механическая пена (ВМП) получается в результате механического перемешивания водного раствора пенообразователя с воздухом в специальном стволе или генераторе. Различают ВМП низкой, средней и высокой кратности. Кратность ВМП зависит от конструкции ствола (генератора), с помощью которого она получается.
Основное огнетушащее свойство пен — изолирующая способность. Пена изолирует зону горения от горючих паров и газов, а также горящую поверхность
Рис. 2.5. Охлаждение горящей жидкости перемешиванием.
36
горючего материала от тепла,
излучаемого зоной реакции. На
рис. 2.6 можно наглядно все это
представить. Прежде чем нако-
пится на горящей поверхности
достаточным слоем, изолирую-
щим выход горючих паров и
газов в зону горения, пена под
действием тепла разрушается и
охлаждает вещество. При этом
жидкость, из которой получена
пена, испаряется, разбавляя горючие пары и газы, поступающие в зону горения и
т.д. Все это способствует прекращению горения, хотя изоляция — доминирую-
щее свойство, которое приводит именно к потуханию.
Другое свойство пены, представляющее интерес для работников пожарной охраны — стойкость, т.е. способность какое-то время сохраняться, не разрушаясь. Ведь именно от этого свойства зависит нормативное время тушения пенами тех или иных горючих веществ и материалов.
Специфические свойства воздушно-механической пены (ВПМ) средней и высокой кратности приводятся ниже:
хорошо проникает в помещения, свободно преодолевает повороты и подъемы;
заполняет объемы помещений, вытесняет нагретые до высокой температуры продукты сгорания (в том числе токсичные), снижает температуру в помещении в целом, а также строительные конструкции и т.п.;
прекращает пламенное горение и локализует тление веществ и материалов, с которыми соприкасается;
создает условия для проникновения ствольщиков к очагам тления для дотушивания (при соответствующих мерах защиты органов дыхания и зрения от попадания пены).
На основании этих свойств данные виды пены (особенно средней кратности) нашли применение при объемном тушении в помещениях зданий, трюмах судов, в кабельных тоннелях и на других объектах. Пена средней кратности является основным средством тушения ЛВЖ и ГЖ как в резервуарах, так и разлитых на открытой поверхности. Однако отсутствие видимости при работе с пеной затрудняет ориентацию в помещении. Принимая во внимание хорошую смачивающую способность пены, начальствующий состав должен принимать меры для переодевания личного состава в сухую одежду после работы в пенс. Этот факт приобретает особую значимость при ликвидации пожаров в осенне- зимний и весенний периоды.
Рис. 2.6. Тушение горящих жидкостей пенами
37
Для продвижения пены при заполнении ею помещений необходимо создать благоприятные условия, т.е. вскрыть проемы для выпуска продуктов сгорания из помещения, или с помощью передвижных установок для удаления дыма изменить направление газообмена но ходу движения пены.
В настоящее время для тушения различных горючих веществ все более широкое применение находят огнетушащие порошковые составы. Они не токсичны, не оказывают вредного воздействия на материалы, не электропроводны и не замерзают.
Механизм прекращения горения порошками заключается в основном в изоляции горящей поверхности от зоны горения, т.е. в прекращении доступа горючих паров и газов в зону реакции. Основным критерием прекращения горения порошковым составом является удельный расход.
В случае объемного тушения — механизм прекращения горения заключается в химическом торможении реакции горения, т.е. ингибирующем воздействии порошков, связанном с обрывом цепной реакции горения.
Способы и приемы применения огнетушащих порошковых составов будут рассмотрены при изучении особенностей тушения пожаров на различных объектах.
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.
Механизм прекращения горения при введении разбавляющих огнетушащих веществ в помещение, в котором происходит пожар, заключается в понижении объемной доли кислорода. При введении разбавляющих веществ в помещении повышается давление, происходит вытеснение воздуха и вместе с ним кислорода,
38
увеличивается концентрация негорючих и не поддерживающих горение газов, парциальное давление кислорода падает.
Все это приводит к снижению скорости диффузии кислорода к зоне горения, уменьшается количество вступающих в реакцию горючих паров и газов, снижается количество выделяющегося тепла в зоне реакции. При определенной концентрации разбавляющих огнетушащих веществ в воздухе помещения температура горения снижается и становится меньше, чем температура потухания, и 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 и 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.
Предпочтение отдают насыщенному пару, хотя применяют и перегретый. Наряду с разбавляющим действием водяной пар охлаждает нагретые до высокой температуры технологические аппараты, не вызывая резких температурных напряжений, а пар, поданный в виде компактных струй, — способен механически отрывать пламя.
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
39
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.
Таким образом, разбавляющие огнетушащие средства, наряду с охлаждающим и изолирующим, обладают достаточно высоким эффектом тушения и должны настойчиво внедряться в практику работы пожарных подразделений. Особое внимание при этом следует уделить более широкому применению тонкораспыленной воды.
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 иа 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.
Причем, прекращение горения достигается именно химическим путем, что подтверждается опытами. Если для прекращения горения разбавлением необходимо снизить концентрацию кислорода, то в данном случае она остается в пределах 20-20,6%, что явно достаточно для протекания реакции окисления.
Исследованиями последних лет установлено, что огнетушащис порошки, которые подаются в горящие объемы в виде аэрозоля (т.е. порошки не покрывают горящую поверхность, а облако из него окружает зону горения), прекращают горение также путем химического торможения.
40
Соли металлов, содержащиеся в порошке, вступают в реакцию с активными центрами. Соли металла в зоне реакции нагреваются до высокой температуры и переходят в жидкое состояние (возможно, частично испаряются). Остальная часть молекулы соли разлагается с образованием либо металла, либо окиси или гидрата металла.
Бромистый метилен СН2Вг2—жидкость плотностью 1732 кг/м3, плотность по воздуху примерно 60; температура замерзания -52,5°С, температура кипения +98°С, из 1 л жидкости получается около 350 л пара. Он хорошо смешивается с бромистым этилом и растворяет углекислоту.
Бромистый этил CJIj&r — ЛВЖ с характерным запахом; плотность 1455 кг/м3, плотность по воздуху примерно 4; температура замерзания -199°С, температура кипения +38.4°С. При объемной доле 6,5-11,3% в воздухе способен воспламеняться от мощного источника зажигания, поэтому в чистом виде не применяется. Из 1 л жидкости при испарении получается 400 л пара. Бромистый этил неэлектропроводен, плохо растворим в воде и образует с ней эмульсию. Обладает высокими коррозионными свойствами, особенно по отношению к алюминиевым сплавам.
Однако из-за высоких огнетушащих свойств он входит как основной компонент в огнетушащие составы, такие, как 3,5,4НД, БФ-1 и 2БМ. Бромистый этил обладает хорошей смачивающей способностью, составы на его основе можно использовать для тушения древесины, органических жидкостей, хлопка и других волокнистых материалов.
Тетрафтордибромэган C2F4Br2 — жидкость плотностью 2175 кг/м3, температура замерзания -112°С, температура кипения +46,4°С, из 1 л жидкости получается около 254 л пара, который почти в 9 раз тяжелее воздуха (плотность по воздуху 8,96), токсичность и коррозионные свойства его паров значительно ниже, чем у паров бромистого этила.
На основе галоидированных углеводородов и углекислоты разработаны огнетушащие составы, компоненты которых приведены в (табл. 2.1).
Составы
|
Содержание компонентов, % по массе
|
СгН,В
|
СО> (жидкость)
|
|
СН2В2
|
3,5
|
70
|
30
|
—
|
—
|
7
|
20
|
—
|
—
|
80
|
4НД
|
97
|
3
|
—
|
—
|
БФ-1
|
84
|
—
|
16
|
—
|
БФ-2
|
73
|
—
|
27
|
—
|
ТФ
|
—
|
—
|
100
|
—
|
БМ
|
70
|
—
|
—
|
3
|
Составы обладают свойствами компонентов их составляющих. Например, состав ТФ — это чистый тетрафтордибромэтан, или, как его нередко называют, фреон 114В2 или хладон. Состав 3,5 в 3,5 раза эффективнее диоксида углерода (отсюда и название состава). При нормальных условиях из 1 кг состава 3,5
41
образуется 144 л паров бромистого углерода. При тушении состав выбрасывается из насадки в виде распыленной струи жидкости, которая быстро испаряется. На открытых пожарах струя подается в зону горения на поверхность горящего материала; при тушении внутренних пожаров — в объем помещения.
Состав 7 по своим свойствам ближе к бромистому метилену. Из 1 л состава образуется 430,2 л паров (342,3 л бромистого метилена и 80,9 л бромистого этила).
Состав 4НД по свойствам почти не отличается от бромистого этила. Небольшое количество углекислоты вводится в качестве флегматизатора и для лучшего распыления.
Водобромэтиловая эмульсия состоит из 90% воды и 10% по массе бромистого этила. Для ее получения не требуется никаких дополнительных устройств. В бачок для пенообразователя заливается бромистый этил. С помощью стационарного пеносмесителя он вводится в воду, эмульсия подается через обычные стволы- распылители. Капли эмульсии, подаваемые в очаг пожара, имеют следующее строение—капелька бромэтила снаружи имеет водяную оболочку. Достигая зоны горения или попадая в нее, из-за низкой температуры кипения бромистый этил превращается в пар, разрывая при этом капли воды, делая воду мелкодисперсной. Горение прекращается как за счет разбавления горючих паров и газов водяным паром (мелкодисперсная вода почти полностью испаряется в зоне горения), так и химическим торможением реакции окисления. Время тушения эмульсией в 7-10 раз меньше по сравнению с водой, подаваемой из того же ствола-распылителя.
Галоидированные углеводороды эффективнее инертных газов. Например, тетрафтордибромэтан более чем в 10 раз эффективнее диоксида углерода и почти в 20 — водяного пара.
Благодаря высокой плотности паров и жидкостей возможна подача их в очаг пожаров в виде струй, проникновение капель в зону горения, а также удержание огнетушащих паров у очага горения. Галоидоуглеводороды и огнетушащие составы на их основе имеют низкую температуру замерзания, поэтому они могут быть эффективно применены в условиях низких температур, однако по экологическим условиям производство галоидированных углеводородов сокращается.
Интенсивность подачи и удельный расход огнетушащих веществ
Огнетушащие вещества имеют первостепенное значение в прекращении гореиия. Однако горение может быть ликвидировано лишь в том случае, когда для его прекращения подается определенное количество огнетушащего вещества.
В практических расчетах необходимого количества огнетушащего вещества для прекращения горения пользуються величиной интенсивности его подачи.
42
Под интенсивностью подачи огнетушащих веществ (J) понимается их количество, подаваемое в единицу времени на единицу расчетного параметра пожара (площади, периметра, фронта или объема).
Различают: линейную —У, л/(с-м); кг/(с-м); поверхностную —У, л/(с-м2); кг/(с-м2); объемную — Уу, л/(с-м3); кг/(с-м3) интенсивности подачи. Они определяются опытным путем и расчетами при анализе потушенных пожаров. Можно воспользоваться соотношением:
J=Q /П-т-60,
°“ Т (2.1) где Qm — расход огнетушащего вещества за время проведения опыта или тушения пожара, л; кг; м3; Пт — величина расчетного параметра пожара, м; м2; м3; г— время проведения опыта или тушения пожара, мин.
Наиболее часто в расчетах используется поверхностная интенсивность подачи (по площади пожара). Некоторые значения требуемой интенсивности подачи огнетушащих веществ, которыми пользуются при расчетах сил и средств, приводятся ниже. Например, для воды, л/(с-м2):
Административные здания... 0,08-0,1
Жилые здания, гостиницы, здания 11-111 степени огнестойкости — 0,08-0,1 Животноводческие здания ... 0,1-0,2
Производственные цеха и помещения категорий А, Б, В ... 0,06-0,2 Это обобщенные цифры. В справочной литературе они даются конкретно для того или иного объекта. Обобщение сделано с целью демонстрации интервала разброса и необходимости учета конкретной обстановки.
В зависимости от вида пожара, способа прекращения горения расчет огнетушащих веществ производится на различные параметры пожара. Например, метр (м) периметра площади тушения или ее части (фронта, флангов и т.п.), метр квадратный (м2) площади тушения, метр кубический (м3) объема помещения, установки, здания, дебита газонефтяного фонтана и т.д. Такие параметры пожара называются расчетными.
Расход огнетушащего вещества на расчетный параметр пожара за все время тушения называется удельным расходом и определяется по формуле:
д =д/П,
” " т (2.2) где дп — расход огнетушащего вещества за время тушения, л, м3; с)уд — удельный расход л/м2; л/м3; кг/м3; Ят — величина расчетного параметра пожара (рассмотрено выше).
Удельный расход огнетушащего вещества является одним из основных параметров тушения пожара. Он зависит от физико-химических свойств пожарной нагрузки р и огнетушащих веществ W, коэффициента поверхности веществ пожарной нагрузки Кп удельных потерь огнетушащего вещества дпат, которые происходят в процессе подачи его в зону горения и нахождения в ней,т.е.
43
д =Др, w, К, д )
уд У\Г> > „> ПОТ/
При этом:
д =ЛК ,К,х),
пот J v пот’ р’ ' ’
где Кпт — коэффициент потерь огнетушащего вещества при подаче в зону горения; Кр — коэффициент потерь (разрушения) огнетушащего вещества в зоне горения; г—время тушения.
Фактический удельный расход огнетушащего вещества в некоторой степени позволяет оценить деятельность РТП и подразделений по тушению пожаров в сравнении с подобными по виду и классу пожарами. Снижение удельного расхода служит одним из показателей успешного тушения пожара. Фактический и необходимый удельный расходы можно определить так:
д*в*Х'г (2.3) d" = Q^ (2.4)
где — фактическое, требуемое количество огнетушащего вещества,
подаваемого в единицу времени (фактический, требуемый расход), л/с, л/мин; tr—время подачи огнетушащего вещества в зону горения (время тушения пожара), с; мин; гр — расчетное время тушения, с; мин.
Фактический удельный расход огнетушащих веществ представляет собой сумму необходимого удельного расхода дн и его потерь дпот:
д.=д + д
Ф " "от (2.5)
Это выражение справедливо для всех принципов прекращения горения.
Количество огнетушащего вещества, необходимое для прекращения горения на расчетном параметре пожара, при условии, что оно полностью расходуется на прекращение горения (дпот=0), называется необходимым удельным расходом ди.
На удельный расход влияет не только стадия развития пожара, свойства (природа) огнетушащего вещества, но и степень соприкосновения его с поверхностью горения.
В тех случаях, когда за расчетный параметр принимается площадь пожара, для более точного определения фактического удельного расхода вводится коэффициент поверхности горения Кп:
д=К(д+д J Ф я "ОТ7
(2.6)
Козффициенг поверхности твердых горючих материалов изменяется при изменении пожарной нагрузки прямопропорционально. Следовательно, увеличивается и удельный расход огнетушащих веществ.
44
Кроме того, в реальных условиях процесс прекращения горения сопровождается сравнительно большими потерями огнетушащих веществ вследствие их разрушения и по другим причинам. Отношение фактического удельного расхода огнетушащего вещества дф к необходимому Эн называется коэффициентом потерь (А*пот):
К =dJdH “от Ф " (2.7)
Причинами потерь огнетушащих веществ могут быть отсутствие видимости зоны горения из-за задымления, воздействия высокой температуры как на огнетушащее вещество, так и на ствольщика, который не может приблизиться к зоне горения на необходимое для эффективной работы расстояние; отклонение струй огнетушащих веществ газовыми потоками или ветром, наличие в зоне горения скрытых поверхностей горючего материала от воздействия огнетушащего средства и т.п. Кроме того, потери огнетушащих веществ зависят от опыта работы ствольщика, вида и технического уровня средств подачи, оснащенности пожарных подразделений и др.
Анализ тушения пожаров показывает, что фактические удельные расходы воды при тушении пожаров в гражданских и промышленных зданиях колеблются в пределах 400-600 л/м2. Если подойти к определению QH с позиции теплового баланса на внутреннем пожаре и принять, что за время свободного развития пожара выгорает примерно до 50% пожарной нагрузки (типа древесины), то численное значение необходимого удельного расхода воды на охлаждение пожарной нагрузки, конструктивных элементов здания и нагретых газов составит 80-160 л/м2.
Там, где выполняются условия:
(2.8)
<2.4
где /ф — количество огнетушащеш вещества, которое фактически подается в единицу времени на единицу геометрического параметра пожара (фактическая интенсивность подачи), л/(с-м); л/(с-м2); л/(с-м3); / — количество огнетушащего вещества, которое требуется подавать в единицу времени на единицу геометрического параметра пожара для прекращения горения (требуемая интенсивность подачи), л/(с-м); л/(с-м2); л/(с-м3).
Фактический удельный расход огнетушащего вещества не применяется непосредственно для расчета сил и средств, а потребляемая для определения фактической интенсивности подачи огнетушащих веществ при исследовании пожаров и других необходимых случаях:
45
v v (2.10)
Интенсивность подачи огнетушащих веществ находится в функциональной зависимости от времени тушения пожара. Чем больше расчетное время тушения, тем меньше интенсивность подачи огнетушащих веществ и наоборот. Область интенсивности подачи от нижнего до верхнего пределов называется областью тушения. Все интенсивности, лежащие в этой области, могут применяться для тушения. Это дает возможность РТП широко маневрировать имеющимися у него в распоряжении силами и средствами пожаротушения. В справочной литературе требуемая интенсивность подачи огнетушащих веществ соответствует ее оптимальным значениям для тех или иных горючих веществ и материалов и называется нормативной или требуемой.
Требуемая интенсивность подачи огнетушащего вещества даже для одного и того же вида пожарной нагрузки изменяется в широких пределах и зависит от коэффициента поверхности горения, плотности самой пожарной нагрузки и др. Зависимость требуемой интенсивности подачи воды, например для тушения твердых горючих материалов, от интенсивности тепловыделения на пожаре приведена ииже:
Интенсивность
тепловыделения,
|
Требуемая интенсивность подачи
|
Q Вт/м2
|
воды, л/(с-м2)
|
0,14
|
0,05
|
0,29
|
0,10
|
0,58
|
0,20
|
1,06
|
0,40
|
РТП должен учитывать и тот факт, что на интенсивность подачи огнетушащих веществ оказывает влияние расположение пожарной нагрузки и по высоте помещения.
В практике пожаротушения целесообразно использовать такие интенсивности поДачи огнетушащих веществ, которые могут быть реализованы существующими техническим'1 средствами подачи и обеспечивают эффективность тушения с минимальными расходами огнетушащих веществ и за оптимальное время.
|
Скачать 3.32 Mb.