Tр -температура среды в аппарате, 0С. 8 страница

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.

 

78. Галогенуглеводороды как огнетушащие вещества. Область применения, достоинства, недостатки

Наиболее широкое применение нашли составы содержащие бром и фтор. Галогенсодержащие 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 огнетушащие 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.

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 CH₂Br₂-жидкость плотностью 1732 кг/м³, плотность пo 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 С₂Н₅Вг - 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 не проводит ток, 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.

Тетрафтордибромэтан 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 галогенсодержащий углеводородов и углекислоты разработаны огнетушащие составы. 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 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.

Водо-бромэтиловая 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.

Галогенсодержащие 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. Галогенсодержащие углеводороды 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 галогенсодержащих углеводородов сокращается

 

79. Огнетушащие порошковые составы, механизм действия, эксплуатационные свойства и методы их контроля. Область применения, достоинства, недостатки.

Огнетушащие порошковые составы (ОПС) являются универсальными и эффективными средствами тушения пожаров при сравнительно незначительных удельных расходах. ОПС применяют для тушения горючих материалов и веществ любого агрегатного состояния, электроустановок под напряжением, металлов, в том числе металлоорганических и других пирофорных соединений, не поддав­шихся тушению водой и пенами, а также пожаров при значительных минусовых температурах.

Тушение пожаров порошковыми составами можно объяснить действием следующих факторов: разбавлением горючей среды газообразными продуктами разложения порошка или непосредственно порошковым облаком; охлаждением зоны горения в результате затрат тепла на нагрев частиц порошка, их частичное испарение и разложение в пламени; эффектом огнепреграждения, достигаемым при прохождении пламени через узкие каналы, как бы создаваемые порошковым облаком; ингибированием химических реакций, обусловливающих развитие процесса горения, газообразными продуктами испарения и разложения порошков или гетерогенным обрывом цепей на поверхности порошков или твердых продуктов их разложения.

Несмотря на то, что до настоящего времени механизм огнетушащего действия порошков еще недостаточно ясен, большинство исследователей считают, что основную роль при тушении играет способность порошков ингибировать пламя. Огнетушащий эффект, например, порошков на основе бикарбонатов щелочных металлов значительно превышает эффект охлаждения или разбавления диоксидом углерода, выделяющимся при разложении этих порошков. Действительно, бензин, горящий на площади 1 м², можно потушить 1 кг порошка типа ПСБ. Для тушения этого очага пожара распыленной водой или диоксидом углерода потребуется несколько килограммов. При полном разложении 1 кг порошка образуется лишь 260 г диоксида углерода, а затрачиваемое на это разложение количество теплоты эквивалентно теплоте испарения всего 300 г воды.

Некоторые исследователи считают, что гашение пламени обусловлено гомогенным ингибированием, заключающимся во взаимодействии с активными центрами газообразных частиц, которые образуются при испарении и разложении порошков. Другая группа специалистов связывает гашение пламени с гетерогенной рекомбинацией радикалов и атомарных частиц на поверхности порошков.

В пользу гетерогенного механизма свидетельствует более высокая огнетушащая эффективность порошков, чем хладонов. Это указывает на их способность интенсивно снижать содержание в пламени различных активных центров, что характерно для процесса гетерогенной рекомбинации, в то время как взаимодействие хладонов с атомарным водородом избирательное.

Порошковые составы представляют собой мелкодисперсные минеральные соли, обработанные специальными добавками. Такие составы подразделяют на порошки общего и специального назначения.

Порошки общего назначения (тип АВСЕ и тип ВСЕ) могут соответственно тушить жидкие горючие, твердые углеродсодержащие материалы, горючие газы, а также электрооборудование, находящееся под напряжением до 1000 В.

Огнетушащие порошки общего назначения обеспечивают тушение пожара в основном за счет прерывания цепи химической реакции горения и экранирования теплоты излучения. Но нужно помнить, что использование этих порошков позволяет только сбить пламя. Для того, чтобы предотвратить возможность повторных возгораний, необходимо далее использовать воду или пену.

Порошки специального назначения (тип D) применяют для тушения горящих металлов, металлоорганических соединений и гидридов металлов (при пожарах класса D). Тушение осуществляется путем изоляции поверхности горящего материала от доступа кислорода, содержащегося в воздухе.

Существует четыре типа огнетушащих порошков специального назначения, в зависимости от их химического состава.

Следует помнить, что ни один из огнетушащих порошков не обладает охлаждающим эффектом. Основным недостатком ОПС является склонность их к слеживанию и комкованию. Из-за большой дисперсности ОПС образуют значительное количество пыли, что обусловливает необходимость работы в специальной одежде, а также с предохранительными для органов дыхания и зрения средствами.

При применении для тушения огнетушащих порошков необходимо учитывать следующие сведения:

- при выпуске огнетушащего порошка в большом количестве он может оказать вредное влияние на находящихся поблизости людей;

- огнетушащие порошки не тушат пожаров, связанных с горением материалов, в состав которых входит кислород (окислители);

- огнетушащий порошок может повредить электро- и электронное оборудование;

- при тушении горючих металлов, таких как магний, калий, натрий и их сплавов, порошок общего назначения не дает огнетушащего эффекта и даже может ухудшить ситуацию.

Совместимость огнетушащих порошков с другими огнетушащими веществами. Любой огнетушащий порошок можно использовать для тушения пожаров совместно с другими огнетушащими порошками.

Многие виды огнетушащей пены разрушаются под воздействием огнетушащего порошка. На объектах, оборудованных системами пенотушения, можно использовать только те огнетушащие порошки, которые совместимы с пеной

Безопасность при применении огнетушащих порошков. Огнетушащие порошки считаются нетоксичными, но при вдыхании они могут вызвать раздражение дыхательных путей и глаз. Поэтому, так же, как и в случае углекислотного тушения, в помещениях, которые могут заполняться огнетушащим порошком, необходимо предусмотреть наличие предупредительных сигналов.

Согласно НПБ 170-98 массовое содержание влаги в огнетушащем порошке должно быть не более 0,35 % (масс.) при испытаниях согласно п. 38 указанного документа.

При испытаниях порошков на склонность к влагопоглощению согласно п. 39 увеличение массы должно составлять не более 3 %.

При испытаниях порошков на склонность к слеживанию согласно п. 39 масса образовавшихся комков не должна превышать 2 % общей массы образца.

При испытаниях порошков на способность к водоотталкиванию согласно п. 40 порошки не должны полностью впитывать капли воды в течение 120 мин.

Текучесть порошков должна составлять не менее 0,28 кг/с при испытаниях согласно п. 41. Остаток порошка после полного выброса не должен превышать 10 % начальной массы порошка.

Порошки, предназначенные для тушения пожаров класса А, должны обеспечивать тушение соответствующего модельного очага пожара при испытаниях согласно п. 42.

Порошки, предназначенные для тушения пожаров класса В, должны обеспечивать тушение соответствующего модельного очага пожара при испытаниях согласно п. 43.

Порошки, предназначенные для тушения электроустановок под напряжением до 1000 В, должны иметь пробивное напряжение не менее 5 кВ при испытаниях согласно п. 44.

Срок сохраняемости порошков должен составлять не менее 5 лет при испытаниях.

Огнетушащие вещества с истекшим гарантийным сроком хранения или по своим параметрам не отвечающие требованиям соответствующих нормативных технических документов должны подвергаться регенерационной обработке или утилизироваться. Некондиционные огнетушащие порошковые составы на фосфорно-аммонийной основе (Пирант-А, ПФ, П-2АШ, Вексон-АВС и др.) или на хлоридной основе (ПХК, Вексон-Д и др.) могут быть использованы в качестве сырья для удобрений.

Порошок на бикарбонатной основе (ПСБ-3М) может быть использован в качестве компонента в чистящих средствах или для нейтрализации кислых сточных вод.

 

80. Пути повышения эффективности основных огнетушащих веществ. Основные типы комбинированных огнетушащих составов

Огнетушащие вещества и составы – химические соединения и их смеси, прекращающие горение.

Вода, являясь эффективным охлаждающим агентом, широко применяется для защиты от возгорания соседних с горящим объектов, охлаждения резервуаров с нефтепродуктами при их тушении другими огнетушащими средствами.

Аэрозольное состояние воды достигается путем выброса либо перегретой воды, либо газонасыщенной (раствор С0₂ в воде) под давлением через специальные распылители. Для повышения смачивающей (проникающей) способности воды в нее добавляют различные смачиватели. Последние, благодаря снижению поверхностного натяжения, также способствуют повышению дисперсности распыленной воды. Водные растворы полиоксиэтилена получили название «скользкая вода». Линейные молекулы полимера, ориентируясь вдоль потока, снижают его турбулизацию, что приводит к повышению пропускной способности трубопроводов. Наиболее эффективным способом подачи воды является ее распыление под высоким давлением с получением микрокапель диметром от 10 до 100 микрон. Системы пожаротушения тонкораспыленной водой высокого давления (50-140 атм на оросителе) позволяют снизить до 90% расход воды на тушение. При этом такие установки способны тушить пожары класса В (ЛВЖ, ГЖ) без применения каких-либо добавок.

Водорастворимые полимерные добавки применяют также для повышения адгезии огнетушащего средства к горящему объекту. Такие составы получили название «вязкая вода». Для повышения огнетушащей способности воды также широко применяют добавки неорганических солей.

Другим эффективным и не менее распространенным, чем вода, огнетушащим средством является пена. Она часто применяется для тушения пожаров, поскольку может одновременно оказывать как изолирующее, так и охлаждающее воздействие. Охлаждающее действие пены позволяет во многих случаях исключить повторное самовоспламенение горючего вещества после разрушения слоя пены.

Пена представляет собой дисперсную систему типа газ – жидкость, в которой каждый пузырек газа (для огнетушителей это - воздух) заключен в оболочку из тонкой пленки и они связанны друг с другом этими пленками в единый каркас.

Однако не все пены могут быть использованы для тушения пожаров. Бесполезно, например, тушить горящую жидкость мыльной пеной, так как она мгновенно разрушается в очаге пожара. Пены, применяемые для этих целей, должны обладать высокой структурно – механической прочностью, чтобы за время, необходимое для ее накапливания и тушения пожара, сохранится на поверхности горючей жидкости. Поэтому, помимо поверхностно – активных веществ, которые собственно и участвуют в создании пены, в рецептуру пенообразователя обязательно вводят стабилизатора.

Кроме пены, для тушения пожаров применяется также воздушная эмульсия. Она в отличие от пены представляет собой систему, состоящую из отдельных пузырьков воздуха, и связанных единым каркасом и свободно распределенных в жидкости. Такая эмульсия образуется при ударе распыленного жидкостного заряда огнетушителя о поверхность горящего вещества.

В отечественной практике водные растворы пенообразователей «в чистом виде» практически не используют в качестве заряда воздушно-пенных огнетушителей. Так как пенообразователи не могут долго храниться в виде рабочих растворов, к ним добавляют специальные соли, повышающие стойкость рабочих растворов и огнетушащую способность получаемой из них пены (особенно для тушения твердых веществ).

Другим огнетушащим веществом, которое находит все более широкое применение благодаря своей универсальности, являются порошковые составы, представляющие собой мелкодисперсные минеральные соли, которые обработаны специальными добавками для придания им текучести и снижения способности к смачиванию и поглощению воды. Наибольший эффект тушения порошком достигается, когда его частицы имеют размер порядка 5-15 мкм, однако такой порошок трудно подавать на очаг горения. Поэтому обычно порошок делают полидисперсным, т.е. состоящим из крупных (размером от 50 до 100 мкм) и мелких частиц. При подаче порошка из ствола или огнетушителя поток крупных частиц захватывает и доставляет мелкие частицы к очагу горения. Для получения порошковых составов используют аммонийные соли фосфорной кислоты, карбонаты, бикарбонаты, хлориды щелочных металлов и другие соединения.

Для тушения наиболее сложных (развитых) пожаров и тушения пожаров, связанных с горением некоторых видов горючих веществ и материалов, не допускающих применения в качестве огнетушащих средств обычных средств тушения, нередко применяют комбинированные огнетушащие средства. Комбинированные огнетушащие составы – это огнетушащие составы, в которых сочетаются свойства различных огнетушащих средств.

Существуют два способа применения комбинированных средств тушения:

- совмещение различных компонентов в одном (комбинированном) огнетушащем составе (т.е. создание огнетушащих средств сложного рецептурного состава);

- раздельная (одновременная или последовательная) подача различных огнетушащих средств в зону горения.

Принцип создания комбинированных огнетушащих средств основан на выгодном сочетании или взаимном усилении (синергизме) механизмов тушения отдельных компонентов, входящих в состав огнетушащего средства (или их комбинацию).

Примером комбинированного способа тушения является тушение послеаварийных пожаров самолетов и вертолетов такими сочетаниями ОС как вода+ пена; порошок+пена; тушение пожаров ЛВЖ, ГЖ на резервуарах комбинацией типа вода+пена; порошок+пена и т.д.

Для объёмного тушения применяют азотнохладоновые и углекислотно-хладоновые составы, которые в 5 раз дешевле, чем бромхладоновые.

Достоинства последних – это возможность хранения состава в одном баллоне. Недостатки их – это дороговизна и дополнительное оборудование для подачи средств. Наиболее эффективны комбинированные огнетушащие составы, действующие одновременно по механизмам ингибирования, охлаждения и разбавления. Для объемного тушения применяют азотно-хладоновые и углекислотно-хладоновые огнетушащие составы, для поверхностного тушения - азотно-водо-хладоновые и хладоно-порошковые (табл. 1).

Таблица 1

Состав и основные свойства комбинированных огнетушащих составов

	// Компоненты (% по массе)	Огнетушащая концентрация	Уд. расход хладона
	N2 (98*) + хладоны 13В1 или 114В2 (2*)	0,278 кг•м-3	0,031 кг•м-3
	СО2 (85) + хладоны 13В1 или 114В2(15)	0,244 кг•м-3	0,029 кг•м-3
	Н2О (35 40) + хладон 114В2 (45 55) + N2(10 15)	1,24 кг•м-2	0,19 кг•м-2
	ПСБ-3 (50 65) + N2 (15-20) + + хладон 114В2 (20 35)	0,72 кг•м-2	0,145 кг•м2
	// Хладон 114В2	То же	0,250 кг•м-3

* % по объему

Список литературы

1. ГОСТ 7.32-2001. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления.

2. ГОСТ 12.1.004-91 Пожарная безопасность. Общие требования.

3. ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.