Характеристика основных огнетушащих средств
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 дляпрекращения горения. Огнетушащие вещества могут быть в твердом, жидком или газообразном состоянии (ГОСТ 12.1.033).
При выборе вещества дляпожаротушения 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.
Как говорилось выше, вода является наиболее дешевым и распространенным средством тушения пожаров. Она обладает высокой теплоемкостью, теплотой парообразования 2258 Дж/г, повышенной термической стойкостью (свыше 1700 °С), значительным увеличением объема при парообразовании (1 кг воды образует при испарении свыше 1700 л пара).
Вода обладает также тремя свойствами огнетушения: охлаждает зону горения или горящие вещества, разбавляет реагирующие вещества в зоне горения и изолирует горючие вещества от зоны горения.
Воду применяют для тушения твердых горючих материалов, создания водяных завес и охлаждения объектов (технологических установок, аппаратов, сооружений, зданий и др.), расположенных вблизи очагов горения.
Воду не применяют для тушения установок и оборудования, находящихся под напряжением, в связи с ее высокой электропроводностью.
При тушении нерастворимых в воде легких нефтепродуктов и других горючих веществ с плотностью меньше Плотности воды они всплывают и продолжают гореть на ее поверхности. Более того, площадь горящей поверхности при этом увеличивается, что существенно может усложнить Условия тушения пожара.
Подача воды к очагу горения может быть в виде:
· сплошной (компактной) струи из лафетных стволов с насадками диаметром 28:-50 мм или из ручных пожарных стволов с насадками диаметром 13-25 мм;
· распыленной струи при диаметре капель воды свыше 100 мкм;
· тонкораспыленной струи с диаметром капель воды до 100 мкм, полученной из стационарных или переносных распылителей;
· растворов, содержащих 0,2-2,0% массы смачивателей для снижения поверхностного натяжения;
· водобромэтиловой эмульсии, содержащей 90% массы воды и 10% бромистого этила.
Воду в виде компактных и распыленных струй применяют при тушении твердых веществ и материалов органического происхождения, горючих жидкостей, таких, как темные нефтепродукты.
Компактные струи сбивают пламя, одновременно охлаждая поверхности. Их применяют преимущественно при подаче воды на большое расстояние или для придания ей ударной силы, когда тушение пожаров производится на значительной высоте или при большом очаге пожара, не дающем близко подойти к очагу горения, а также в случае необходимости охлаждения соседних с горящим объектом зданий, сооружений, металлоконструкций, резервуаров и пр.
В зависимости от напора и расхода воды радиус действия компактной части струи изменяется от 6 до 30 м и более. К преимуществам компактных струй относятся дальнобойность, маневренность, способность сбить пламя.
Недостатками применения компактных струй являются низкая эффективность охлаждения реагирующих веществ, что обусловлено небольшой продолжительностью контакта с зоной горения и электропроводностью потока воды; возможность образования смесей взрывоопасных концентраций при контакте струи воды с горючей пылью; опасность механических повреждений, например, КИП, аппаратуры, а также травмирование людей.
Во многих случаях при тушении пожара более эффективна распыленная струя вследствие создания наилучших условий для испарения воды, следовательно, для повышения охлаждения и разбавления горючей среды.
Распыление струи достигается при прохождении ее через насадку. Такие струи обладают более развитой поверхнocтью поэтому при одинаковом расходе воды они отводят из зоны горения в единицу времени значительно больше теплоты, чем компактные.
Распыленные струи рекомендуется применять при тушении небольших пожаров, когда можно близко подойти к очагу возгорания, для охлаждения конструкций, веществ и материалов, находящихся в зоне интенсивного теплового воздействия, для защиты пожарных-ствольщиков, пожарной техники.
Воду в виде распыленных и тонко распыленных струй применяют при тушении несмешивающихся с водой горючих и легковоспламеняющихся жидкостей.
При попадании на поверхность горящих жидкостей капли воды испаряются, и пузырьки пара образуют с жидкостью негорючую эмульсию. Т.к. эмульсия легче жидкости, она покрывает ее поверхность, изолируя горючее от зоны горения. Мелкие капли воды снижают температуру пламени, охлаждают горящую жидкость, медленно погружаясь в нее; уменьшают концентрацию горючих паров за счет испарения над поверхностью жидкости. Мелкие капли воды не разбрызгивают и не расплескивают горящие жидкости. Тонко распыленная вода образует аэродинамическую систему - туман, в которой она мало или практически неэлектропроводная, следовательно, ее можно при менять при пожарах в электроустановках.
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 капeль от 0,3 до 0,8 мм в зависимости от напора струи. Наилучший эффект тушения ЛВЖ (с низкой температурой воспламенения) достигается мелкораспыленными и туманообразными 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 сульфонаты, 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/СМЗ) 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 nены - это ее способность к сохранению первоначальных свойств.
Кратность nены - 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), среднекратную (20-200) и высокократную (>200).
Огнетушащая эффективность neны характеризуется интенсивностью ее подачи и удельным расходом.
Широкое применение находят два вида устойчивых огнетушащих 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.
Стойкость воздушно-механической пены меньше, чем химической, причем стойкость уменьшается с повышением кратности пены. Для получения воздушно-механической пены необходимо ввести пенообразователь в воду во всасывающем трубопроводе насоса или в напорной линии. Обычно используют пенообразователь типа ПО-1, состоящий из керосинового контакта, столярного клея и этилового спирта.
Для получения воздушно-механической пены используют специальные устройства, так называемые пенокамеры.
Пенокамеры устанавливают вблизи верхней кромки резервуара для равномерного распределения пены по поверхности горящей жидкости.
Стационарную пенокамеру для тушения пожара резервуара 1 подключают к пожарному автонасосу (рис.2). Раствор пенообразователя поступает в пенокамеру 2 по рукавным линиям 6, Проложенным от пожарного автомобиля 5, который располагается на дороге вблизи обваловки 3 и забирает воду из пожарного гидранта 4. Пенообразователь из цистерны пожарного автомобиля вводится в поток воды дозатором, расположенным в дозаторном отделении автомобиля. Поступающий таким образом водный раствор пенообразователя превращается в пенокамерах в воздушно-механическую пену, которая растекается по поверхности и тушит очаг горения, изолируя жидкость от пламени.
Нормативная интенсивность подачи пены средней кратности зависит от свойств горючих жидкостей и колеблется в пределах 0,05-0,30 дм3/(м2с).
Специальные дозирующие устройства с головками для получения пены применяют в спринклерных и дренчерных автоматических установках тушения пожаров.
На поверхности горящих жидкостей пена образует стойкую пленку, не разрушающуюся под действием пламени в течение 30 мин, времени, вполне достаточном для тушения ГЖ и ЛВЖ в резервуарах любых диаметров.
Воздушно-механическая пена совершенно безвредна для людей, не вызывает коррозии металлов, почти неэлектропроводна и весьма экономична. Ее применяют также для тушения твердых горящих веществ (древесины и др.). Деревянные конструкции, покрытые воздушно-механической пеной длительное время (до 40 мин), сопротивляются воздействию лучистой энергии и не воспламеняются. В тех же условиях незащищенные конструкции воспламеняются через 15 мин.
Пенные установки широко применяются на предприятиях по хранению и переработке горючих жидкостей с температурой вспышки паров выше 28 ос и твердых сгораемых материалов и изделий.
Химическая пена образуется при взаимодействии карбоната или бикарбоната натрия или других солей с кислотой в присутствии пенообразователя. Такую пену получают из пенопорошка и воды в пеногенераторах, представляющих собой специальные эжекторные переносные приборы.
Пенопорошок состоит из сухих солей бикарбоната натрия, стабилизаторов, лакричного экстракта или другого пенообразующего вещества. При взаимодействии с водой соли растворяются, вступают в реакцию, образуя диоксид углерода. В результате выделения большого количества диоксида углерода получается устойчивая пена.
При растекании химической пены образуется весьма устойчивый, мало разрушающийся под действием пламени слой толщиной 7-10 см. Химическая пена не взаимодействует с нефтепродуктами и образует плотный покров, не пропускающий паров жидкости.
Стойкость химической пены более 1 ч. В последнее время наметилась тенденция к сокращению применения химической пены, что связано со сравнительно высокой ее стоимостью и сложностью организации тушения пожаров.
При тушении пожаров в резервуарах с нефтепродуктами химическую или воздушно-механическую пену подают в очаг горения стационарными пеногенераторами ГПС-600, ГПС-2000, пеносмесителями (пенокамерами) ГПСС-600, ГПСС-2000 или передвижными пеноподъемниками.
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 составляетоколо 35% объема.
Азот при меняют 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. Длябольшинства веществ огнегасительная концентрация его составляет 20-30'Уо объема. Однако при использовании диоксида углерода в пожаротушении необходимо учитывать его токсичность при высоких концентрациях. Вдыхание воздуха, содержащего 10% СО2, 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 сжиженного диоксида углерода (углекислоты) с образованием твердого диоксида в виде снега, а эффект тушения достигается по принципу охлаждения, во втором случае - по способу разбавления. Для подачи СО2 обычно используют огнетушители или стационарные установки.
Галогеноуглеводороды. Галогенуглеводородные составы - огнегасители на основе углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода замещены на атомы галогенов. Они относятся к ингибирующим 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, втораячисло 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 длятушения пожаров получили такие галогенуглеводороды, как трифторбромметан (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. Они нетоксичны, не оказывают коррозионного действия, их можно использовать в сочетании с распыленной водой и пенными средствами тушения, не приводят в негодность оборудование, материалы.
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% кремнийорганической добавки АМ-1-300);
· ПС (углекислый натрий, 2,5% стеарата металла, 1% графита);
· П-1А (фосфорно-аммонийные соли С добавками АМ1-300);
· 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 азотно-углекислотный 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 азотно-хладоновые и углекислотно-хладоновые составы для объемного тушения.
Широкое применение находят комбинированные порошки типа СИ для тушения органических жидкостей, пирофоров, гидридов металлов, некоторых кремнийорганических 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 пожаpa. При разложении солей выделяются инертные огнегасительные газы.
Огнетушащие вещества выбираются в каждом конкретном случае с учетом условий протекания процесса горения, пожарной опасности и физико-химических свойств веществ и материалов.