начало. Охлаждающие огнетушащие вещества

• Название: Охлаждающие огнетушащие вещества
• Дата: 01.06.2022
• Размер: 28.93 Kb.
• Имя файла: начало.docx
• Тип: Документы; #561231

ВВЕДЕНИЕ

Масштабы ущерба от возникновения пожаров могут достигать внушительных размеров. Поэтому организация систем пожарной безопасности по-прежнему является вопросом важным и не теряющим своей актуальности. Над повышением пожарной безопасности неустанно работают многие исследовательские организации и лаборатории. Можно даже сказать, что эта проблема имеет общегосударственный масштаб. Ежегодно в России происходит огромное число пожаров, начиная от мелких бытовых и заканчивая крупными промышленными. Оттого и вопросы организации эффективной борьбы с ними имеют столь важное значение.

Первое устройство пожаротушения появилось в 1863 году в США и представляло собой обычный огнетушитель. В 1897 году была запатентована первая система пожаротушения, а в 1874 году на фабрике по производству фортепиано пианиста Генри С. Пармели была установлена первая полуавтоматическая система водного пожаротушения – предшественница современных АУПТ. С тех пор изменилось многое, но не изменилось отношение людей к огнетушителям.

Многие из людей не задумываются, что будет, если в помещении вспыхнет пламя, смогут ли они самостоятельно быстро справиться с возгоранием при помощи подручных средств. Поэтому самым главным в разработке средств пожаротушения является доступность, простота и эргономичность.

Охлаждающие огнетушащие ве­щества. Для охлаждения горящих материа­лов применяются жидкости, обладаю­щие большой теплоемкостью. Для большинства горючих материалов применяется вода.

Попадая в зону горения, на горя­щее вещество, вода отнимает от горя­щих материалов и продуктов горения большое количество теплоты. 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 очага 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 1300–1350 °С и тушение их водой не опасно. Однако металлические магний, цинк, алюми­ний, титан и его сплавы, термит и электрон при горении создают в зоне горения температуру, превышающую термическую стойкость воды. Тушение их водяными струями 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 позволяют подавать ее по рука­вам на значительные расстояния и под большим давлением.

Вода способна растворять некото­рые пары, газы и поглощать аэро­золи. Значит, 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 средства заключается в том, что из-за высокого поверхностного натяжения (72,8-10^-3 Дж/м³) 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 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. Реко­мендуемые концентрации смачивате­лей, %, в водных растворах для тушения пожаров:

Смачиватель ДБ	0,2
Сульфонат	0,4
Сульфанол НП-1	0,4
Синтанол Д-3С	0,5
Первичные алкилсульфаты С–С	0,6
Реагинированный алкилкрилсульфанол (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
Пенообразователи ПО-1Д	5,0
Нейтрализованный черный контакт (НЧК)	5

Вода имеет относительно большую плотность (при 4ºС – 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, например, КМ.Ц (карбоксиметилцеллюлоза).

Огнетушащая эффективность воды зависит от способа подачи ее в очаг пожара (сплошной или распыленной струёй).

К прекращению горения при­водит охлаждающее свойство воды как доминирующее. Изоляция и раз­бавление лишь способствуют прек­ращению горения.

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 горючей 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. 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 на 5°С выше температуры хранения ее в данных условиях. Например, при температуре воздуха 30°К можно прекратить горение перемешиванием жидкости в резервуаре с температу­рой вспышки 35°С и более. Но при этом должно быть выполнено допол­нительное условие – интенсивное охлаждение стенок горящего резер­вуара.

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 листовые материалы (ас­бестовые, войлочные покрывала и другие негорючне 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 воздушно-механи­ческую пену низкой, средней и высокой кратности. Кратность воздушно-ме­ханической пены зависит от конструк­ции ствола (генератора), с помощью которого она получается.

Основное огнетушащее свойство - пеноизолирующая способность. Пе­на изолирует зону горения от горючих паров и газов, а также горящую поверхность горючего материала от тепла, излучаемого зоной реакции. Прежде чем накопится на горящей поверхности достаточным слоем, изолирующим 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 – доминирующее свойство, которое при­водит именно к потуханию.

Другое свойство пены, представ­ляющее интерес работников противопожарной службы – 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 (ВМП) 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 строительных конструкций 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 туннелях 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 пене. Этот факт приобретает особую значимость при ликвидации пожаров в осенне-зимний и весенний периоды.

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 по 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 в следующей главе, при изучении особенностей тушения пожаров на объектах народного хо­зяйства.

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 к зоне горения. Наибольшее распространение они на­шли в стационарных установках пожаротушения для относительно зам­кнутых помещений (трюмы судов, сушильные камеры, испытательные боксы и покрасочные камеры на пром-предприятиях 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 нар и распылен­ная вода.

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, 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, как и твердой угле­кислотой, категорически запрещено тушение щелочных и щелочно-земельных 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 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 охлаж­дающими и изолирующими, 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 средства 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, образуют 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 паро-воздушной 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 горения.
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.