Характеристика основных огнетушащих веществ и принципы тушения пожара

Тушение пожара представляет собой процесс воздействия сил и средств, а также использование методов и приемов для его ликвидации (ГОСТ 12.1.003).

Тушение пожара сводится к активному механическо­му, физическому или химическому воздействию на зону горения для нарушения ее устойчивости одним из.приня­тых средств.

Устойчивость горения зависит в первую очередь от тем­пературы в зоне химической реакции, которая определя­ется условиями теплообмена с окружающей средой.

Таким образом, нарушение теплового равновесия и снижение температуры в зоне горения при пожаротуше­нии может быть достигнуто или увеличением скорости по­терь теплоты или уменьшением скорости выделений теп­лоты в зоне горения.

Важным компонентом эффективного пожаротушения является правильный выбор способов и средств пожаротушения.

Выбор средств пожаротушения зависит от технологии производства и физико-химических свойств применяемо­го сырья, полупродуктов и продуктов; от условий, исклю­чающих появление вредных побочных явлений при взаи­модействии огнетушащего средства с горящим веществом (например, взрывов, образования токсических газов и др.), а также от условий протекания процесса горения и техни­ческих возможностей, используемых для тушения пожара.

При тушении пожаров широкое применение находят такие вещества, как вода, ее пары, а также другие жид­кости, газы, порошки некоторых веществ, обладающих наиболее эффективным огнетушащим действием.

Огнетушащее вещество - это вещество, обладающее физико-химическими свойствами, позволяющими соз­дать условия для прекращения горения. Огнетушащие ве­щества могут быть в твердом, жидком или газообразном состоянии (ГОСТ 12.1.033).

При выборе вещества для пожаротушения необходимо учитывать его совместимость с горящим материалом, т.е. исключить возможность возникновения взрыва, выделе­ний ядовитых, коррозионно-активных и других веществ в зоне пожара.

Наиболее распространенным средством пожаротуше­ния является вода.

Огнетушащие вещества. Как говорилось выше, вода яв­ляется наиболее дешевым и распространенным средством тушения пожаров. Она обладает высокой теплоемкостью (теплота парообразования составляет 2258 Дж/г), повы­шенной термической стойкостью (свыше 1700 °С), значи­тельным увеличением объема при парообразовании (1 кг воды образует при испарении свыше 1700 л пара).

Для тушения пожаров горючих жидкостей (дизельного топлива, керосина, трансформаторного масла, смазочных масел и др.) применяют преимущественно распыленную в виде капельных струй воду с оптимальным размером ка­пель от 0,3 до 0,8 мм в зависимости от напора струи. Наи­лучший эффект тушения ЛВЖ (с низкой температурой воспламенения) достигается мелкораспыленными и тума-нообразными водяными струями.

Для повышения проникающей способности воды необ­ходимо снизить ее поверхностное натяжение. С этой целью в воду вводят поверхностно-активные вещества (ПАВ). Добавление ПАВ (смачивателей) в 2,0-2,5 раза снижает расход воды и значительно уменьшает время ту­шения пожара. Например, введение в воду от 0,5 до 2,0% смачивателя повышает эффект тушения пожаров плохо смачиваемых веществ и материалов почти в два раза. Для получения водохимических растворов применяют сульфо-наты, сульфонолы, смачиватели и пенообразователи.

Воду нельзя применять для тушения ряда органиче­ских жидкостей, которые всплывают и продолжают го­реть на поверхности воды.

При попадании воды на битум, жиры, масло, пероксид натрия, петролатум происходит наоборот усиление горе­ния в результате выброса, разбрызгивания, вскипания этих материалов.

Вода содержит различные природные соли, что приво­дит к повышению ее коррозионной способности и электро­проводности. Усиливают эти свойства вводимые для по­вышения эффективности тушения различные добавки: антифризы и пенообразователи.

Огнетушащие пены. Пена представляет собой систему, в которой дисперсной фазой всегда является газ. Пузырь­ки газа заключены в тонкие оболочки - пленки из жид­кости. Пузырьки газа могут образовываться внутри жид­кости в результате химических процессов или механиче­ского смешения газа (воздуха) с жидкостью. Чем меньше размеры пузырьков газа и поверхностное натяжение пленки жидкости, тем более устойчива пена.

При небольшой плотности (0,1-0,2 г/см³) пена расте­кается по поверхности горящей жидкости, охлаждая и изолируя ее от пламени. При этом поступление горючих паров в зону горения прекращается и пламя гаснет.

Для тушения пожаров применяют устойчивую пену, которая может быть получена при введении в воду неболь­ших количеств (3,0-4,0%) пенообразователя, способного снизить поверхностное натяжение пленки воды.

Пенообразователи - это вещества, находящиеся в кол­лоидном состоянии и способные сорбироваться в поверх­ностном слое раствора на границе жидкость-газ. К таким веществам относятся природные пенообразователи -экстракт лакричного корня, сапонин, альбумины и др.

В настоящее время чаще всего используются синтети­ческие углеводородные и фторсодержащие пенообразова­тели, такие, как «Барьер пленкообразующий», «Барьер-612», ТЭАС, ПО-6 ОСТ и др.

Огнетушащие свойства пены определяются ее устойчи­востью, кратностью, биоразлагаемостью и смачивающей способностью.

Устойчивость пены - это ее способность к сохранению первоначальных свойств.

Кратность пены - отношение объема пены к объему раствора, из которого она образована. Пены с большей кратностью менее стойки.

Качество пены во многом определяется ее дисперс­ностью. Чем выше дисперсность, тем больше стойкость пены и выше ее огнетушащая эффективность.

В зависимости от величины кратности устойчивость пены подразделяют на низкократную (<20), среднекрат-ную (20-200) и высокократную (>200).

Огнетушащая эффективность пены характеризуется интенсивностью ее подачи и удельным расходом.

Широкое применение находят два вида устойчивых ог-нетушащих пен: воздушно-механическая и химическая. Их применяют для тушения твердых веществ, ЛВЖ с плотностью менее 1 и не растворяющихся в воде. Хими­ческая пена, как правило, более стойкая, чем воздушно-механическая.

Воздушно-механическая пена представляет собой ме­ханическую смесь воздуха, воды и поверхностно-активно­го вещества (пенообразователя). Она содержит около 99% воздуха, 1% воды и 0,04% пенообразователя.

В настоящее время для получения пены широко использу­ются генераторы пены высокой кратности (ГПВК) и высо­конапорные пеногенераторы (ВПГ). Химическая пена об­разуется в рукавной линии, транспортирующей водный раствор пеногенераторного порошка, по мере движения потока к пеносливу.

Однако в большинстве случаев химическую пену ус­пешно заменяют воздушно-механической.

Инертные разбавители. В случае возможности взрыва из-за скопления в горящем помещении горючих газов или паров необходимо создать в нем среду, не поддерживаю­щую горение. Это достигается применением в качестве средств пожаротушения инертных разбавителей, таких, как водяной пар, азот, диоксид углерода, аргон, дымовые газы и некоторые другие вещества. Инертные разбавители снижают скорость реакции, так как часть теплоты горе­ния расходуется на их нагрев.

Водяной пар - технологический и отработавший - ис­пользуют для создания паровоздушных завес на откры­тых технологических установках, а также для тушения пожаров в помещениях малого объема и технологическом оборудовании (сушилки, реакторы, колонны и др.). Огнегасительная концентрация водяного пара при этом состав­ляет около 35% объема.

Азот применяют главным образом при тушении ве­ществ, горящих пламенем. Он плохо тушит вещества, спо­собные тлеть (дерево, бумага), и практически не тушит во­локнистые вещества (ткань, вата, хлопок). Огнегасительная концентрация азота в воздухе принимается не менее 35% объема. Разбавление воздуха азотом до содержания кислорода в пределах 12-16% объема безопасно для чело­века. Более высокое разбавление опасно.

Диоксид углерода применяют для объемного тушения пожаров на складах ЛВЖ, аккумуляторных станциях, в сушильных печах, на стендах для испытания двигателей электрооборудования и др.

Диоксид углерода - бесцветный газ, из одного литра жидкой углекислоты при О °С образуется 506 л газа. Для большинства веществ огнегасительная концентрация его составляет 20-30% объема. Однако при использовании диоксида углерода в пожаротушении необходимо учиты­вать его токсичность при высоких концентрациях. Вдыха­ние воздуха, содержащего 10% С0₂, смертельно.

Поэтому в системе тушения с использованием диокси­да углерода необходимо предусматривать сигнализирую­щее устройство для обеспечения своевременной эвакуа­ции людей из помещения.

Подача диоксида углерода для тушения может быть двоякой: через раструбы-диффузоры или через перфори­рованный трубопровод. В первом случае происходит пе­реохлаждение выходящего жидкого диоксида углерода с образованием твердого диоксида в виде снега, а эффект тушения достигается по принципу охлаждения, во вто­ром случае - по способу разбавления. Для подачи С0₂ обычно используют огнетушители или стационарные установки.

Галоидоуглеводороды. Галоидоуглеводородные, или га-логенуглеводородные составы - огнегасители на основе углеводородов, в которых один или несколько атомов во­дорода замещены на атомы галоидов. Они относятся к ин-гибирующим или флегматизирующим средствам, туше­ние которыми происходит в результате торможения хи­мических реакций.

Наиболее эффективное действие оказывают бром-, фторпроизводные метана и этана. При этом реакционная способность и склонность к термическому разложению за­висят от галогена, замещающего водород. Эти свойства по­вышаются в ряду фтор - хлор - бром - йод.

Современные торговые названия галогенуглеводородов - хладоны, ранее - фреоны. За рубежом они называются галлоны. По принятой в нашей стране номенклатуре но­мер хладона составляется следующим образом: первая цифра - число атомов углерода минус единица, вторая -число атомов водорода плюс единица, третья - число ато­мов фтора. Бром характеризуется буквой «В» и цифрой по числу атомов, число атомов хлора определяется по свобод­ным связям.

Наиболее широкое распространение для тушения по­жаров получили такие галогенуглеводороды, как трифтор-бромметан (хладон 13В1), дифторхлорбромметан (хладон 12В1), дибромтетрафторэтан (хладон 114В2), дибромдифторметан (хладон 12В2). Хладоны 114В2, 12В2 и бромис­тый этил представляют собой тяжелые жидкости с запа­хом, остальные хладоны при нормальных условиях - газы. Они плохо растворяются в воде, но хорошо смешива­ются со многими жидкими органическими веществами.

Хладоны применяют для объемного тушения, для по­верхностного тушения небольших очагов пожаров и для предупреждения образования взрывоопасной среды. Их используют для защиты особо опасных цехов химических производств, сушилок, окрасочных камер, складов с го­рючими жидкостями и т.п. Хладоны не рекомендуется применять для тушения металлов, ряда металлосодержащих соединений, гидридов металлов, а также материалов, содержащих в своем составе кислород.

Многоплановость их применения объясняется рядом специфических свойств. Хладоны обладают хорошими диэлектрическими свойствами, что делает их пригодны­ми для тушения пожаров электрооборудования, находя­щегося под напряжением. В результате высокой плотнос­ти хладоны в жидком и газообразном состоянии хорошо формируют струю, и капли хладона легко проникают в пламя. Низкая температура замерзания позволяет ис­пользовать их при минусовых температурах, а хорошая смачиваемость - тушить тлеющие материалы.

Однако хладоны, как средства тушения пожаров, не лишены и недостатков. Прежде всего, практически все эти соединения вредны для организма человека. При этом сами хладоны являются слабыми наркотическими ядами, а продукты их термического разложения обладают высо­кой токсичностью. Хладонам свойственна и высокая кор­розионная активность.

Твердые и комбинированные огнетушащие вещества. Эти вещества в виде порошков обладают высокой огнетушащей эффективностью. Они способны подавлять горение различных, в том числе и пирофорных соединений и ве­ществ, не поддающихся тушению водой или пеной.

Принцип тушения порошковыми составами заключа­ется либо в изоляции горящих материалов от воздуха, ли­бо в изоляции паров и газов от зоны горения. Кроме того, порошковые составы при поступлении в очаг горения спо­собны ингибировать пламя. Поэтому огнетушащий эф­фект, например, порошков на основе бикарбонатов щелоч­ных металлов значительно превышает эффект охлажде­ния или разбавления диоксидом углерода, выделяющим­ся при разложении этих порошков.

Порошковые составы применяют для тушения метал­лов и металлоконструкций, металлоорганических соеди­нений, пирофорных веществ, газового пламени.

Порошковые составы обладают такими преимущества­ми, как высокая огнетушащая эффективность; универ­сальность; возможность тушения пожаров электрообору­дования, находящегося под напряжением, и использова­ния их при минусовых температурах. Порошковые соста­вы практически нетоксичны, не оказывают коррозионно­го действия, их можно использовать в сочетании с распы­ленной водой и пенными средствами тушения.

Недостатками их применения являются слеживаемость и комкование. Однако современные технологии по­лучения порошковых составов позволяют в значительной степени избежать этих недостатков.

В настоящее время выпускаются и используются в по­жаротушении порошки следующего состава:

♦ ПСБ (бикарбонат натрия, 10% талька, 1-2% крем-ийорганической добавки АМ-1-300);

♦ ПС (углекислый натрий, 2,5% стеарата металла, 1% графита);

♦ П-1А (фосфорно-аммонийные соли с добавками АМ-1-300);

♦ СИ-2 (силикагель марки МСК, ШСК или КСК 50%, хладон 114В2 50%);

♦ ПФ (фосфорно-аммонийные соли, 5% талька, 1-2% АМ-1-300).

Порошки состава ПСБ и ПФ способны создавать огнетушащее облако и предназначены для тушения пожаров углеводородов, древесины, электрооборудования.

Порошки же типа ПС создают на поверхности горящих материалов изолирующий слой и предназначены для ту­шения металлов, металлоорганических соединений и т.п.

Комбинированные составы - к ним относятся водогалогенуглеводородные эмульсии, комбинированный азотноуглекислотный состав для тушения щелочных метал­лов в помещениях, водные растворы двууглекислой соды, углекислой соды, поташа, хлористого аммония, поварен­ной соли, глауберовой соли, аммиачно-фосфорных солей, сернокислой меди, а также четыреххлористый углерод, бромэтил и другие соединения галогенов. Разработаны также комбинированные азотнохладоновые и углекислотнохладоновые составы для объемного тушения.

Широкое применение находят комбинированные по­рошки типа СИ для тушения органических жидкостей, пирофоров, гидридов металлов, некоторых кремнийорга-нических соединений.

Огнетушащие свойства комбинированных водных растворов солей отличаются от огнегасительного действия воды тем, что соли, выпадая из растворов, образуют на по­верхности горящего вещества изолирующие пленки, на которые затрачивается определенная часть теплоты пожа­ра. При разложении солей выделяются инертные огнега-сительные газы.

Огнетушащие вещества выбираются в каждом конк­ретном случае с учетом условий протекания процесса го­рения, пожарной опасности и физико-химических свойств веществ и материалов.