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 концентраций, не поддерживающих горение. 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.

Механизм прекращения горения при введении разбавляющих огнетушащих веществ в помещение, в котором происходит пожар, заключается в снижении концентрации кислорода вследствие его вытеснения и увеличении концентрации негорючих и не поддерживающих горение газов. При определенной концентрации разбавляющих огнетушащих веществ в воздухе помещения температура горения снижается и становится меньше, чем температура потухания, и горение прекращается. Пламенное горение большинства горючих материалов прекращается при снижении концентрации кислорода в помещении до 14…16 %.

Наибольшее распространение разбавляющие огнетушащие средства нашли в стационарных установках пожаротушения для относительно замкнутых помещений (трюмы судов, окрасочные и сушильные камеры, насосные по перекачке нефтепродуктов и т. п.), а также для тушения горючих жидкостей, пролитых на небольшой площади. Кроме того, разбавление спиртов до 70 % водой – необходимое условие для успешного тушения их в резервуарах воздушно-механической пеной (при разбавлении спиртов до 28 % водой происходит прекращение горения).

Диоксид углерода (СО₂), азот (N₂), аргон (Аr), дымовые газы, водяной пар применяются для тушения пожаров методом разбавления газопаровоздушной среды помещения.

Горение прекращается при снижении содержания кислорода
в атмосфере защищаемого объема до 12…15 % (об.). Для веществ, имеющих широкую концентрационную область распространения пламени (например, водород, ацетилен, диборан и др.), металлов, тлеющих материалов – 5 % и ниже.

Диоксид углерода в газообразном состоянии примерно
в 1,5 раза тяжелее воздуха. При давлении примерно 40 МПа
(40 атм.) и температуре 0 °С сжижается, и в таком виде его хранят
в баллонах, огнетушителях и т.п. При переходе в газообразное состояние из 1 кг жидкого диоксида углерода образуется примерно 500 л газа. В основном СО₂ применяется для тушения пожаров электрооборудования и электроустановок, в складах, аккумуляторных станциях, сушильных печах, в библиотеках, книгохранилищах
и архивах и т. п. Огнетушащая концентрация (объемная доля в воздухе огнетушащего вещества, прекращающая горение) диоксида углерода – 30 % в защищаемом помещении. Однако им, как и твердой углекислотой, категорически запрещено тушение щелочных
и щелочноземельных металлов.

Огнетушащая концентрация СО₂ 20…40 % (масс.) при интенсивности расхода 0,7 кг/м³ и времени тушения от 60 до 120 с.

При объемном тушении щелочных металлов небольшие добавки СО₂ [до 6 % (об.)] к азоту позволяют существенно повысить эффективность последнего.

Азот главным образом применяется в стационарных установках пожаротушения для тушения натрия, калия, бериллия и кальция, а также некоторых технологических аппаратов и установок. Азот – бесцветный газ плотностью 1,25 кг/м³, без запаха, вкуса, неэлектропроводен. Тушение азотом основано на понижении объемной доли кислорода в защищаемом помещении до 5 %. Его огнетушащая объемная доля не менее 31 %.

Диоксид углерода и азот хорошо тушат вещества, горящие пламенем (жидкости и газы), плохо тушат вещества и материалы, способные тлеть (древесины, бумага). К недостаткам диоксида углерода и азота как огнетушащих веществ следует отнести их высокие огнетушащие концентрации и отсутствие охлаждающего эффекта при тушении.

Аргон применяют при опасности образования взрывчатых нитридов соединений (например, нитридов некоторых металлов). Его применяют для тушения магния, лития, алюминия, циркония.

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. Его огнетушащая объемная доля 35 %. Наряду с разбавляющим действием водяной пар оказывает охлаждающее действие
и механически отрывает пламя.

Тонкораспыленная вода (диаметр капель меньше 100 мкк). Для ее получения 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. Применение тонкораспыленной воды очень эффективно, так как наряду с разбавляющим она оказывает и охлаждающее действие. Например, после 4-минутной работы одного ствола высокого давления в замкнутом помещении температура снижалась с 700 до 100 °С.

 

 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 разнообразные огнетушащие вещества, 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, вода и т. д.)

– газообразные огнетушащие вещества (продукты взрыва и т. д.);

– негорючие сыпучие материалы (песок, тальк, флюсы, огнетушащие порошки и т. д.)

– твердые листовые материалы (асбестовые, войлочные, брезентовые полотна, кошма, листовое железо и т. д.).

Основным средством изоляции являются пены: химическая
и воздушно-механическая.

Пеной называется дисперсная система, в которой газ заключен в ячейки, отделенные одна от другой жесткими стенками. Для образования пены необходимо, чтобы пузырьки газа располагались внутри жидкости (воды). Достигнуть этого можно либо химическим способом благодаря химической реакции между щелочным и кислотным составами в присутствии пенообразователя, либо механическим способом путем смешения воды, содержащей небольшое количество пенообразователя, с воздухом.

Основным огнегасительным свойством пены является изоляция зоны горения путем образования на горящей поверхности паронепроницаемого слоя, препятствующего проникновению кислорода из воздуха в область горения, а также передаче тепла от зоны горения к горящей поверхности.

Пена широко применяется для тушения легковоспламеняющихся жидкостей, не растворимых в воде, с удельным весом менее 1,0, а также различных твердых веществ.

Химическая пена нашла применение в огнетушителях (химическипенных). Ее состав: 80 % углекислого газа; 19,7 % жидкости (воды); 0,3 % пенообразующего вещества. Кратность химической пены не превышает 5, на поверхности жидкости она сохраняется не более часа. Трудоемкость получения химической пены и достаточно высокие материальные затраты, вредное воздействие на органы дыхания и окружающую среду и другие недостатки ограничивают ее практическое применение. Химическая пена малоэффективна при тушении гидрофильных легковоспламеняющихся жидкостей (спиртов), так как под их воздействием она быстро разрушается. Вследствие этого в практике пожаротушения ее все более вытесняет воздушно-механическая пена, как более дешевая и эффективная.

Воздушно-механическая пена (ВМП) получается в результате механического перемешивания водного раствора пенообразователя с воздухом в специальном стволе (пеногенераторе). Ее состав: 90 % воздуха; 9,6 % жидкости; 0,4 % пенообразующего вещества.

Основное огнетушащее свойство пены – изолирующая способность, т.е. способность препятствовать испарению горючего вещества и проникновению через слой пены паров, газов и различных излучений. Изолирующие свойства пены в основном зависят от кратности, стойкости и дисперсности.

Кратность (К) – отношение объема пены к объему раствора, из которого она получена. По кратности пены подразделяются на низкократные (К < 20), средней кратности (21 < К < 200) и высокократные (К > 200). Кратность пены зависит от состава пенообразующих веществ и массовой доли их в растворе, конструкции пеногенераторов, давления на спрысках пеногенераторов, а также от температуры воздуха, входящего в состав пены. Например, при температуре воздуха 200 °С кратность пены снижается на 60 %.

Стойкость – свойство пены не разрушаться под воздействием теплоты и других факторов. Стойкость измеряется временем, в течение которого из пены выделяется 50 % жидкости (воды), взятой для пенообразования.

Положительные свойства пены как огнетушащего вещества:

– хорошо заполняет объемы помещений, вытесняет нагретые продукты сгорания (в том числе токсичные), снижает температуру в помещении в целом, а также строительных конструкций, агрегатов, установок 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);

– пена средней кратности является основным средством тушения ЛВЖ и ГЖ как в резервуарах, так и разлитых на открытой поверхности.

Отрицательные свойства пены как огнетушащего вещества:

– взаимодействует с некоторыми веществами и материалами (пероксидами, карбидами, щелочными и щелочноземельными металлами и т.п.), которые поэтому нельзя тушить пеной;

– электропроводна, поэтому ее нельзя применять для тушения электроустановок, находящихся под напряжением;

– обладает высокими коррозийными свойствами;

– имеет малую механическую прочность, поэтому относительно быстро разрушается.

Огнетушащие порошковые составы, применяемые в настоящее время: ПСБ-3М (~90 % бикарбонат натрия); Пирант – А (~96 % фосфаты и сульфаты аммония); ПХК (~90% хлорид калия); АОС – аэрозолеобразующие составы. Кроме основных составляющих огнетушащих порошков в их состав входят антислеживающие и гидрофобные добавки.

Порошковые огнетушащие составы применяют для тушения пожаров классов А, В, С и Е, электроустановок под напряжением.

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,
а при объемном тушении – в ингибирующем действии порошков, связанном с обрывом цепей реакции горения.

Огнетушащие порошки не токсичны, не электропроводны и не оказывают вредного воздействия на материалы, они не замерзают, поэтому их можно применять в условиях низких температур.

Огнетушащие порошковые составы ПСБ, ПФ, ПС-1, СИ-2 являются мелкодисперсными системами, состоящими из твердых частиц со сложным химическим составом (табл. 7.3). Огнетушащая способность порошков зависит от химической природы компонентов, их гранулометрического состава, влажности, текучести, насыпной массы и т.д. Тушение пожара порошками общего назначения (ПСБ, ПФ) достигается созданием плотного облака в зоне всего очага пожара. При тушении порошковыми составами ПС-1 горящих материалов и составами СИ-2 пирофорных жидкостей подача порошка осуществляется путем нанесения его слоя на всю горящую поверхность для полной изоляции последней от кислорода воздуха. Недостатком огнетушащих порошков является их низкая охлаждающая способность, поэтому при порошковом тушении возможны повторные вспышки от раскаленных в огне предметов, что заставляет применять совместно с порошками другие огнетушащие вещества. Порошки неэффективны при тушении тлеющих материалов и веществ, горящих без доступа кислорода.

 

Таблица 7.3

Характеристика огнетушащих порошков

Наименование порошка	Состав порошка по основному компоненту	Влажность, %	Насыпная масса, г/см^2	Область применения
ПСБ	Бикарбонат натрия с добавками	< 0,5	0,9…1,2	Тушение газов; разлившихся жидкостей; электроустановок, находящихся под напряжением
ПФ	Фосфорно-аммонийные соли с добавками	< 0,5	0,8…09	То же и тушение древесины
ПС-1	Углекислый натрий с добавками	< 0,5	0,9…1,3	Тушение щелочных металлов, натрия, калия и сплавов
СИ-2	Силикагель и наполнитель	–	0,9	Тушение нефтепродуктов и пирофорных жидкостей

 

 

Песок и бишофит относятся к группе огнегасящих порошков природного происхождения.

Песок является наиболее эффективным при тушении открытых пожаров. Однако необходимо помнить, что даже сухой песок может реагировать с горящим материалом и усиливать горение. При значительных размерах пожара происходит реакция разложения песка с образованием свободного кремния и кремнистых соединений; последние реагируют с влагой, в результате чего образуются горючие и ядовитые газы.

Бишофит – материал в виде кристаллического порошка розового или сиреневого цвета. В его состав входят соли неорганических веществ; содержание активных веществ в порошке бишофита составляет 50…55 %, остальное – кристаллизационная сода. Бишофит добывают способом подземного выщелачивания в виде концентрированного 40%-го раствора (хлормагниевый рассол).

Горючие материалы, обработанные раствором бишофита, теряют способность гореть на длительное время (до выпадения осадков). Практика применения бишофита показывает, что слабощелочной раствор этого материала может быть с успехом использован для создания огнестойких полос вдоль дорог, лесов, стоянок, огнеопасных производств и т.д.