Способы прекращения горения. Характеристики ОТВ.
V. Текст лекции
На предмете ТГИВ вы рассматривали предельные параметры процессов горения. Известно, что для прекращения горения необходимо либо снизить тепловыделение в зоне горения фронта пламени, либо увеличить из фронта пламени теплоотвод. Цель – понизить температуру горения до критической температуры гашения.
Это может быть достигнуто различными путями:
1. Охлаждением поверхности ГЖ или ТГМ ниже температуры, соответственно, их кипения или термического разложения, тем самым снижая количество горючих паров и газов, поступающих в зону горения фронта пламени;
2. Изоляцией зоны горения от источника горючих газов, паров и окислителя (например, герметизацией либо горящего вещества, либо объема, в котором протекает процесс горения);
3. Разбавлением горючих газов, паров и окислителя, поступающих в зону горения;
4. Ингибированием процессов горения (т.е. введением в исходную горючую смесь или в зону горения ингибиторов средств химического торможения цепных реакций окисления.
Помимо перечисленных способов, прекращения горения можно достичь отрывом пламени, например, путем увеличения линейной скорости поступления горючего вещества (газа) в пламя выше его видимой скорости распространения или же механическим срывом пламени, например, сдувая его сильной струей воздуха.
Огнетушащее вещество (ОТВ) – это вещество, обладающее физико-химическими свойствами, позволяющими создать условия для прекращения горения.
Способы прекращения горения и огнетушащие вещества
Таблица № 1
По способу прекращения горения все ОТВ подразделяются на четыре основные группы в соответствии с таблицей. 1.
| № п/п | Способ прекращения горения | Применяемые огнетушащие вещества |
| Охлаждение зоны горения и поверхности горящих веществ | Вода (до 1700 0 С сплошными струями и тонкораспыленной водой), вода со смачивателями и загустителями, водные растворы солей, твердый СО 2 , снег, перемешиванием. | |
| Разбавление реагирующих веществ в зоне горения. Уменьшение концентрации О 2 до 14 – 16% | Негорючие газы (СО, N 42 0, дымовые газы), водяной пар, тонкораспыленная вода, газо-водяные смеси, аэрозоль. | |
| Изоляция горящих веществ от зоны горения. Сбивание пламени. | Химическая и воздушно-механическая пены, огнетушащие порошковые составы, аэрозоли, негорючие сыпучие вещества (песок, земля, шлаки и т.п.), листовые негорючие материалы. Слоем продуктов взрыва ВВ, подрывом в горючем веществе. | |
| Химическое торможение (ингибирование) реакций горения. | Галогеноуглеводороды (хладоны, фреон в 10 раз эффективнее СО 2) огнетушащие порошковые составы, аэрозоли, (соли металлов) |
Перечисленные в ней ОТВ, обладая одним доминирующим огнетушащим свойством, оказывают комбинированное действие на процесс горения. Например, вода обладает охлаждающим, изолирующим и разбавляющим действием; пена – изолирующим и охлаждающим; порошковые составы – изолирующим и ингибирующим; хладоны – ингибирующим и разбавляющим действием. Поэтому одно и то же ОТВ применяется для тушения разных классов пожаров, что наглядно видно из таблицы 2.
Все способы тушения пожаров, а вместе с ними и ОТВ, подразделяются также на поверхностные и объемные. При поверхностном способе ОТВ подается непосредственно на поверхность горящего вещества, а при объемном – с помощью ОТВ создается негорючая среда в районе очага пожара (локальное тушение) или во всем объеме помещения. Однако такое разделение весьма условно, так как многие ОТВ применяются и для поверхностного, и для объемного тушения.
Таблица № 2
Применение ОТВ для тушения пожаров
Основы прекращения горения на пожаре. Огнетушащие вещества.
С точки зрения пожарной тактики, тушение пожара – это комплекс управленческих решений и оперативно-тактических действий, направленных на обеспечение безопасности людей, животных, спасение материальных ценностей и ликвидацию горения.
Процесс тушения пожара условно принято делить на два периода: первый – до наступления момента локализации, второй – после этого момента, т. е. когда пожар остановлен, ограничен в каких-то пределах.
Пожар считается локализованным, когда распространение огня прекращено, отсутствуют угроза жизни людям, животным и угроза взрыва, созданы условия для его ликвидации.
Условия и способы прекращения горения.
С уменьшением тепловыделения или с уменьшением теплоотдачи снижается температура и скорость горения. При введении в зону горения огнетушащих веществ температура может достигнуть значения, при котором горение прекращается. Минимальная температура горения, ниже которой скорость теплоотвода превышает скорость тепловыделения и горение прекращается, называется температурой потухания . Температура потухания значительно выше температуры самовоспламенения, следовательно, для прекращения горения достаточно понизить температуру зоны реакции ниже температуры потухания, увеличивая интенсивность теплоотвода или уменьшая скорость тепловыделения. Так, если изменить концентрацию кислорода в воздухе, добавив к нему негорючий газ, то скорость выделения теплоты будет уменьшаться и температура горения понизится. При определенной концентрации негорючего газа температура горения опустится ниже температуры потухания и горение прекратится.
Снизить температуру горения и прекратить горение можно как увеличением скорости теплоотвода, так и уменьшением скорости тепловыделения.
Этого можно достигнуть:
Схема прекращения горения
Способы прекращения горения
1. Охлаждение :
2. Разбавление :
3. Изоляция :
4. Химическое торможение реакции :
Каждый из способов прекращения горения можно выполнить различными приемами или их сочетанием. Например, создание изолирующего слоя на горящей поверхности легковоспламеняющейся жидкости может быть достигнуто подачей пены через слой горючего, с помощью пеноподъемников, навесными струями и т. п.
Огнетушащие вещества охлаждения
Вода – основное ОТВ охлаждения, наиболее доступное и универсальное. Хорошее охлаждающее свойство воды обусловлено ее высокой теплоемкостью при нормальных условиях. При попадании на горящее вещество вода частично испаряется и превращается в пар. При испарении 1 л воды образуется 1 700 л пара, которым кислород вытесняется из зоны пожара. Вода, имея высокую теплоту парообразования , отнимает от горящих материалов и продуктов горения большое количество теплоты. Вода обладает высокой термической стойкостью; ее пары только при температуре выше 1 700 °С могут разлагаться на водород и кислород. В связи с этим тушение водой большинства твердых материалов (древесины, пластмасс, каучука и др.) безопасно, так как их температура горения не превышает 1 300 °С. Вода не вступает в реакцию почти со всеми твердыми горючими веществами, за исключением щелочных и щелочноземельных металлов (калия, натрия, кальция, магния и др.) и некоторых других веществ:
| Вещество или материал | Результат воздействия воды |
| Азид свинца | Взрывается при увеличении влажности до 30 % |
| Алюминий, магний, цинк | При горении разлагают воду на водород и кислород |
| Гидриды щелочных и щелочноземельных металлов | Выделяют водород |
| Гремучая ртуть | Взрывается от удара струи |
| Калий, кальций, натрий, рубидий, цезий металлические | Реагируют с водой, выделяют водород |
| Карбиды алюминия, бария, кальция | Разлагаются с выделением горючих газов |
| Карбиды щелочных металлов | Взрываются |
| Кальций, натрий фосфористые | Выделяют самовоспламеняющийся на воздухе фосфористый водород |
| Нитроглицерин | Взрывается от удара струи |
| Селитра | Попадание воды в расплав селитры вызывает сильный взрывообразный выброс и усиление горения |
| Серный ангидрид | Взрывообразный выброс |
| Сесквихлорид | Взрывается |
| Силаны | Выделяют самовоспламеняющийся на воздухе гидрид кремния |
| Термит, электрон | |
| Титан и его сплавы | Разлагает воду на водород и кислород |
| Триэтилалюминий | Разлагает воду на водород и кислород |
| Хлорсульфоновая кислота | Взрывается |
Наибольший огнетушащий эффект достигается при подаче воды в распыленном состоянии, так как увеличивается площадь одновременного равномерного охлаждения, вода быстро нагревается и превращается в пар, отнимая большое количество теплоты. Чтобы избежать ненужных потерь, распыленную воду применяют в основном при сравнительно небольшой высоте пламени, когда можно подать ее между пламенем и нагретой поверхностью (например, при горении подшивки перекрытий, стен и перегородок, обрешетки крыши, волокнистых веществ, пыли, темных нефтепродуктов и др.).
Распыленные водяные струи применяют также для снижения температуры в помещениях, защиты от теплового излучения (водяные завесы), для охлаждения нагретых поверхностей строительных конструкций сооружений, установок а также для осаждения дыма. В зависимости от вида горящих материалов используют распыленную воду различной степени дисперсности. При тушении пожаров твердых материалов, смазочных масел применяют струи со средним диаметром капель около 1 мм; при тушении горящих спиртов, ацетона, метанола и некоторых других горючих жидкостей – распыленные струи, состоящие из капель диаметром 0,2–0,4 мм.
Сплошные струи используют при тушении наружных и открытых внутренних пожаров, когда необходимо подать большое количество воды на значительное расстояние или если воде необходимо придать ударную силу. (Например, при тушении газонефтяных фонтанов, открытых пожаров, а также пожаров в зданиях больших объемов, когда близко подойти к очагу горения невозможно; при охлаждении с большого расстояния соседних объектов, металлических конструкций, резервуаров, технологических аппаратов).
Сплошные струи нельзя применять там, где может быть мучная, угольная и другая пыль, а также при горении жидкостей в резервуарах. Для равномерного охлаждения площади горения сплошную струю воды перемещают с одного участка на другой. Когда с увлажненного горючего вещества сбито пламя и горение прекращено, струю переводят в другое место. Как ОТВ, вода плохо смачивает твердые материалы из-за высокого поверхностного натяжения (72,8–103 Дж/м2), что препятствует быстрому распределению ее по поверхности, прониканию в глубь горящих твердых материалов и замедляет охлаждение. Для уменьшения поверхностного натяжения и увеличения смачивающей способности в воду добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ). На практике используют растворы ПАВ (смачивателей), поверхностное натяжение которых в 2 раза меньше, чем у воды. Оптимальное время смачивания 7–9 с. Применение растворов смачивателей позволяет уменьшить расход воды на 35–50 %, что обеспечивает ликвидацию горения одним и тем же объемом ОТВ на большей площади.
Твердый диоксид углерода (углекислота), как и вода, может быстро отнять теплоту от нагретого поверхностного слоя горящего вещества. При температуре −79 °С он представляет собой мелкокристаллическую массу плотностью 1,53 кг/м3. Такая масса образуется при переходе диоксида углерода из жидкой в газообразную фазу при быстром увеличении объема. Жидкий диоксид углерода в результате расширения переходит в твердое состояние и выбрасывается в виде хлопьев, похожих на снежные, с температурой −78,5 °С. Под влиянием теплоты, выделяющейся на пожаре, твердый диоксид углерода, минуя жидкую фазу, превращается в газ. При этом он является средством не только охлаждения, но и разбавления горящих веществ. Теплота испарения твердого диоксида углерода значительно меньше, чем воды – 0,57103 кДж/кг (136,9 ккал/кг), однако, из-за большой разницы температур твердого диоксида углерода и нагретой поверхности, поверхность охлаждается гораздо быстрее, чем при применении воды. Твердый диоксид углерода прекращает горение всех горючих веществ, за исключением магния и его сплавов, металлического натрия и калия. Он неэлектропроводен и не взаимодействует с горючими веществами и материалами, поэтому его применяют при тушении электроустановок, двигателей и моторов, а также при пожарах в архивах, музеях, выставках и т.д. Подают твердый диоксид углерода из огнетушителей, передвижных и стационарных установок.
Огнетушащие вещества изоляции
К ОТВ, оказывающим изолирующее действие относятся пена, огнетушащие порошки, негорючие сыпучие вещества (песок, земля, флюсы, графит и др.), листовые материалы (войлочные, асбестовые, брезентовые покрывала, щиты). В некоторых случаях, например при тушении сероуглерода, в качестве изолирующего вещества может быть использована вода.
Пены
Пена – наиболее эффективное и широко применяемое ОТВ изолирующего действия, представляет собой коллоидную систему из жидких пузырьков, наполненных газом. Пленка пузырьков содержит раствор ПАВ в воде с различными стабилизирующими добавками. Пены подразделяются на воздушно-механическую и химическую. В настоящее время в практике пожаротушения в основном применяют воздушно-механическую пену (ВМП). Для ее получения используют различные пенообразователи. Воздушно-механическую пену получают смешением водных растворов пенообразователей с воздухом в пропорциях от 1÷3 до 1÷1 000 и более в специальных стволах (генераторах).
Изолирующее свойство пены – способность препятствовать испарению горючего вещества и прониканию через слой пены паров газов и различных излучений. Изолирующие свойства пены зависят от ее стойкости вязкости и дисперсности.
Низкократная и среднекратная воздушно-механическая пена на поверхности горючих жидкостей обладает изолирующей способностью в пределах 1,5–2,5 мин при толщине изолирующего слоя 0,1–1,0 м. Низкократными пенами тушат в основном горящие поверхности. Они хорошо удерживаются и растекаются по поверхности, препятствуют прорыву горючих паров, обладают значительным охлаждающим действием. Низкократную пену используют для тушения пожаров на складах древесины, так как ее можно подать струей значительной длины; кроме того, она хорошо проникает через неплотности и удерживается на поверхности, обладает высокими изолирующими и охлаждающими свойствами.
Высокократную пену , а также пену средней кратности применяют для объемного тушения, вытеснения дыма, изоляции отдельных объектов от действия теплоты и газовых потоков (в подвалах жилых и производственных зданий, в пустотах перекрытий, в сушильных камерах и вентиляционных системах и т. п.).
Пена средней кратности является основным средством тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах и разлитых на открытой поверхности. Воздушно-механическую пену часто применяют в сочетании с огнетушащими порошковыми составами, нерастворимыми в воде. Огнетушащие порошковые составы высокоэффективны для ликвидации пламенного горения, но почти не охлаждают горящую поверхность. Пена компенсирует этот недостаток и дополнительно изолирует поверхность.
Пены – достаточно универсальное средство и используются для тушения жидких и твердых веществ, за исключением веществ, взаимодействующих с водой. Пены электропроводны и коррозируют металлы. Наиболее электропроводна и активна химическая пена. Воздушно-механическая пена менее электропроводна, чем химическая, однако, более электропроводна, чем вода, входящая в состав пены.
Классификация пенообразователей
Пенообразователи и пены различаются по химической природе поверхностно-активного вещества, способу образования, назначению, структуре.
По природе основного поверхностно-активного вещества пенообразователи делятся на:
По способу образования пенообразователи делятся на:
По назначению пенообразователи различают:
По структуре пены подразделяются на высокодисперсные и грубодисперсные.
Огнетушащие порошки
Порошки используются для тушения пожаров большинства классов. Порошками можно тушить любые известные на сегодняшний день вещества и материалы. Универсальным считается порошок для тушения пожаров классов А, В, С, Е. Порошки, предназначенные для тушения только пожаров классов В, С, Е или Д, называются специальными.
К отечественным огнетушащим порошкам общего назначения относят :
ПСБ-ЗМ для тушения пожаров классов В, С и электроустановок под напряжением (активная основа – бикарбонат натрия);
П2-АПМ для тушения пожаров классов А, В, С и электроустановок под напряжением (активная основа - аммофос);
порошок огнетушащий ПИРАНТ-А для тушения пожаров классов А, В, С и электроустановок под напряжением(активная основа – фосфаты и сульфат аммония);
порошок «Вексон-АВС» предназначен для тушения пожаров классов А, В, С и электроустановок под напряжением;
порошки «Феникс АВС-40» и «Феникс АВС-70» предназначены для тушения пожаров классов А, В, С и электроустановок под напряжением;
«Феникс АВС-70», являясь порошком повышенной эффективности, специально разработан для снаряжения автоматических модулей порошкового пожаротушения.
Примером огнетушащего порошка специального назначения является порошок ПХК, применяемый преимущественно Минатомэнерго для тушения пожаров классов В, С, Д и электроустановок. В последние годы в России сертифицированы зарубежные порошки, которые имеют более широкий диапазон эксплуатационных температур: от +85 до −60 °С. Изготовители рекомендуют их для тушения пожаров электроустановок с напряжением до 400 кВ.
Ликвидация горения порошковыми составами осуществляется на основе взаимодействия следующих факторов:
разбавление горючей среды газообразными продуктами разложения порошка или непосредственно порошковым облаком;
охлаждение зоны горения за счет затрат тепла на нагрев частиц порошка, их частичное испарение и разложение в пламени;
эффект огнепреграждения по аналогии с сетчатыми, гравийными и подобными огнепреградителями;
ингибирование химических реакций, обусловливающих развитие процесса горения, газообразными продуктами испарения и разложения порошков;
гетерогенный обрыв реакционных цепей на поверхности частиц порошка или твердых продуктов его разложения.
Огнетушащие вещества разбавления
Огнетушащие вещества разбавления понижают концентрацию реагирующих веществ ниже пределов, необходимых для горения. В результате уменьшается скорость реакции горения, скорость выделения тепла, снижается температура горения. При тушении пожаров разбавляют воздух, поддерживающий горение, или горючее вещество, поступающее в зону горения. Воздух избавляют в относительно замкнутых помещениях (сушильных камерах, трюмах судов и т. п.), а также при горении отдельных установок или жидкостей на небольшой площади при свободном доступе воздуха.
К огнетушащим веществам разбавления относятся: диоксид углерода, азот, тонкораспыленная вода, водяной пар, хладоны и др. Огнетушащая концентрация – это объемная доля ОТВ в воздухе, прекращающая горение.
Наиболее распространенные средства разбавления – диоксид углерода, водяной пар, азот и тонкораспыленная вода, перегретая вода.
Газовые огнетушащие составы условно делятся на нейтральные (негорючие) газы и химически активные ингибиторы.
К нейтральным газам относятся инертные газы аргон, гелий, а также азот и двуокись углерода.
К химически активным , «хладонам» или «фреонам», относятся органические соединения с низкой теплотой испарения, в молекуле которых содержатся атомы галоидов, таких как бром или хлор.
Аэрозолеобразующие огнетушащие составы
Аэрозолеобразующие огнетушащие составы представляют собой твердотопливные или пиротехнические композиции. Их особенность в том, что они способны гореть без доступа воздуха. Образующиеся при горении газы состоят из высокодисперсных частиц, солей и окислов щелочных металлов, обладающих высокой огнетушащей способностью по отношению к углеводородному пламени.
Механизм действия огнетушащего аэрозоля во многом аналогичен механизму действия огнетушащих порошков на основе щелочных металлов. Более высокая его эффективность обусловлена большей дисперсностью частиц и некоторым снижением концентрации кислорода в защищаемом помещении.
Тушение аэрозолями осуществляется объемным способом и рекомендуется применять при пожарах класса А и класса В в помещениях с воздушной средой, атмосферном давлении и имеющих негерметичность помещения до 0,5 %. Применяется также для тушения электроустановок под напряжением до 1 000 В. Преимущественная область применения – моторные и багажные отсеки автомобилей, помещения с наличием легковоспламеняющихся веществ (в том числе, ЛВЖ и ГЖ), горючих газов, электрические установки, хранилища материальных ценностей.
Применение аэрозолей неэффективно для материалов, горение которых происходит в тлеющем режиме, или способных гореть без доступа воздуха, порошков металлов. Запрещается их применение в помещениях, которые не могут быть покинутыми людьми до начала применения аэрозолеобразующего состава.
Внимание!!! Если документ не открылся, обновите страницу, возможно несколько раз. Для удобного чтения разверните документ кликнув на иконку в правом верхнем углу.
Технические средства обучения: компьютерная техника, мультимедийный проектор.
Основные способы прекращения горения.
На предмете ТГИВ вы рассматривали предельные параметры процессов горения. Известно, что для прекращения горения необходимо либо снизить тепловыделение в зоне горения фронта пламени, либо увеличить из фронта пламени теплоотвод. Цель – понизить температуру горения до критической температуры гашения.
Это может быть достигнуто различными путями:
Охлаждением поверхности ГЖ или ТГМ ниже температуры, соответственно, их кипения или термического разложения, тем самым снижая количество горючих паров и газов, поступающих в зону горения фронта пламени;
Изоляцией зоны горения от источника горючих газов, паров и окислителя (например, герметизацией либо горящего вещества, либо объема, в котором протекает процесс горения);
Разбавлением горючих газов, паров и окислителя, поступающих в зону горения;
Ингибированием процессов горения (т.е. введением в исходную горючую смесь или в зону горения ингибиторов средств химического торможения цепных реакций окисления.
Помимо перечисленных способов, прекращения горения можно достичь отрывом пламени, например, путем увеличения линейной скорости поступления горючего вещества (газа) в пламя выше его видимой скорости распространения или же механическим срывом пламени, например, сдувая его сильной струей воздуха.
Огнетушащее вещество (ОТВ) – это вещество, обладающее физико-химическими свойствами, позволяющими создать условия для прекращения горения.
Способы прекращения горения и огнетушащие вещества
Таблица № 1
По способу прекращения горения все ОТВ подразделяются на четыре основные группы в соответствии с таблицей. 1.
|
Способ прекращения горения |
Применяемые огнетушащие вещества |
|
|
Охлаждение зоны горения и поверхности горящих веществ |
Вода (до 1700 0 С сплошными струями и тонкораспыленной водой), вода со смачивателями и загустителями, водные растворы солей, твердый СО 2 , снег, перемешиванием. |
|
|
Разбавление реагирующих веществ в зоне горения. Уменьшение концентрации О 2 до 14 – 16% |
Негорючие газы (СО, N 42 0, дымовые газы), водяной пар, тонкораспыленная вода, газо-водяные смеси, аэрозоль. |
|
|
Изоляция горящих веществ от зоны горения. Сбивание пламени. |
Химическая и воздушно-механическая пены, огнетушащие порошковые составы, аэрозоли, негорючие сыпучие вещества (песок, земля, шлаки и т.п.), листовые негорючие материалы. Слоем продуктов взрыва ВВ, подрывом в горючем веществе. |
|
|
Химическое торможение (ингибирование) реакций горения. |
Галогеноуглеводороды (хладоны, фреон в 10 раз эффективнее СО 2) огнетушащие порошковые составы, аэрозоли, (соли металлов) |
Перечисленные в ней ОТВ, обладая одним доминирующим огнетушащим свойством, оказывают комбинированное действие на процесс горения. Например, вода обладает охлаждающим, изолирующим и разбавляющим действием; пена – изолирующим и охлаждающим; порошковые составы – изолирующим и ингибирующим; хладоны – ингибирующим и разбавляющим действием. Поэтому одно и то же ОТВ применяется для тушения разных классов пожаров, что наглядно видно из таблицы 2.
Все способы тушения пожаров, а вместе с ними и ОТВ, подразделяются также на поверхностные и объемные. При поверхностном способе ОТВ подается непосредственно на поверхность горящего вещества, а при объемном – с помощью ОТВ создается негорючая среда в районе очага пожара (локальное тушение) или во всем объеме помещения. Однако такое разделение весьма условно, так как многие ОТВ применяются и для поверхностного, и для объемного тушения.
Таблица № 2
Применение ОТВ для тушения пожаров
|
Класс пожарной нагрузки |
Вид пожарной нагрузки |
Огнетушащее вещество |
|
|
Обычные твердые горючие материалы (ТГМ). (Древесина, бумага, текстиль, каучук) |
Все виды ОТВ (прежде всего вода) Хладоны, порошки, пены и др. |
||
|
Горючие жидкости (нефтепродукты, бензин, спирт, ацетон и др.) |
Распыленная вода(d<100мк), все виды пен(низкой К<10, средней 10 < К<200, высокой К>200 кратности), составы на основе галогеноуглеводородов, порошки, аэрозоли. |
||
|
Горючие газы (бытовой газ, водород, аммиак, пропан и др.). |
Газовые составы: инертные разбавители (СО 2 , N 2), галогеноуглеводороды - ингибиторы; порошки, вода (для охлаждения), газоводяные струи АГВТ. |
||
|
Металлы, металлосодержащие вещества, (щелочные металлы, магний, натрий, цинк, титан и его сплавы, термит, электрон.) |
Порошки П- 2АП, ПС, МГС, (при спокойной подаче на горящую поверхность). Азот (Na,Ka,Ca), Аргон (Mq, Li, Al) |
||
|
Электроустановки находящиеся под, напряжением |
Хладоны, диоксид углерода, порошки, аэрозоли. |
Эффективность пожаротушения определяется многими факторами, важнейшими из которых являются: класс пожарной нагрузки; характер процесса горения; условия, при которых протекает горение, способ пожаротушения; вид огнетушащего вещества; конструкция аппарата пожаротушения; метеорологические и погодные условия на пожаре и др.
Основными характеристиками ОТВ являются:
огнетушащая эффективность;
интенсивность подачи;
удельный расход.
Данные показатели применяются для сравнительной оценки эффективности ОТВ, при проектировании передвижных и стационарных установок пожаротушения, для нормирования и создания необходимых запасов ОТВ в пожарных частях и на защищаемых объектах, при расчете сил и средств на тушение пожара и т.д.
Огнетушащая эффективность – это минимальное количество ОТВ, израсходованное на тушение модельного очага пожара данного класса. Для объемного способа тушения огнетушащая эффективность различных ОТВ зависит от многих факторов: природы горючего вещества, условий горения, свойств ОТВ, способов его применения и т.д.
Интенсивность подачи огнетушащего вещества (I) – это расход ОТВ во времени на единицу защищаемой поверхности или объема. Размерность при поверхностном способе тушения – , для объемного способа – , для линейного способа . Ранее интенсивность подачи ОТВ определялась расчетным путем на основе анализа наиболее успешно потушенных пожаров:
I = Q отв. / (П · τ т · 60), (1)
где: Q отв – общее количество ОТВ, израсходованного на тушение пожара или проведение опыта, л, кг, м 3 ;
τ т – время, затраченное на тушение или проведение опыта, мин.;
П – величина расчетного параметра пожара (площадь - м 2 , объем - м 3 , периметр или фронт – м.).
В настоящее время оптимальные параметры подачи ОТВ определяются следующим образом. На основе результатов лабораторных и полигонных экспериментов строят график зависимости времени тушения от интенсивности подачи . График этой зависимости представлен на рис.1.
Удельный расход ОТВ (q уд) – это количество огнетушащего вещества (кг, л), которое требуется на единицу расчетного параметра пожара (м 3 , м 2 , м) для его успешного тушения:
q уд = Q отв. / П п (2)
где: Q отв – общее количество ОТВ на тушение, л, кг, м 3 ;
q уд – удельный расход л/м 2 ; л/м 3 ; кг/м 3 ;
П п – величина расчетного параметра пожара (м, м 2 , м 3)
Рис.1. Зависимость времени тушения от интенсивности подачи ОТВ.
Рис.2. Зависимость удельного расхода от интенсивности подачи ОТВ.
Удельный расход ОТВ непосредственно определяет затраты на тушение пожара, поэтому должен быть минимальным.
Удельный расход ОТВ является одним из основных параметров тушения пожара. Он зависит от физико-химических свойств пожарной нагрузки (n) и огнетушащих средств (w), коэффициента поверхности пожарной нагрузки (К п), удельных потерь ОТВ (q пот). которые влияют на процесс подачи его в зону горения и нахождения в ней, т. е.
q уд =f(n, w, К п, q пот) (3)
q пот = f(k пот, К р, t) (4)
где: k пот – коэффициент потерь ОТВ при подаче в зону горения;
К р – коэффициент потерь (разрушения) ОТВ в зоне горения;
t – время тушения.
Фактический удельный расход ОТВ в некоторой степени позволяет оценить деятельность РТП и подразделений по тушению пожаров в сравнении с подобными по виду и классу пожарами. Снижение удельного расхода служит одним из показателей успешного тушения пожара.
Фактический и необходимый удельные расходы можно определить так:
q ф =Q Ф ·t т (5)
q н =Q тр ·t р (6)
где: Q Ф, Q тр – фактическое и требуемое количество ОТВ, подаваемого в единицу времени (фактический, требуемый расход), л/с, л/мин;
t т – время подачи ОТВ в зону горения (время тушения пожара ) в мин;
t р – расчетное время тушения в мин.
Минимальный удельный расход и соответствующая ему оптимальная интенсивность определяются аналитическим путем по формулам или графически по рис. 2. Тушение пожара при этих параметрах подачи ОТВ будет наиболее экономичным.
Однако надо отметить, что до настоящего времени ряд действующих нормативных документов не учитывает это важное обстоятельство. В них нормативная интенсивность определена по формуле.
Под способами прекращения горения на пожаре предусматривается выполнение подразделениями противопожарной службы в определенной последовательности боевых действий, направленных на прекращение горения.
Согласно тепловой теории существует одно условие прекращения горения - понижение температуры горения ниже температуры потухания. Этого условия можно достигнуть многими способами прекращения горения.
Все способы прекращения горения по принципу, на котором основано условие прекращения горения, можно разделить на четыре группы:
Способы охлаждения зоны горения или горящего вещества;
Способы разбавления реагирующих веществ;
Способы изоляции реагирующих веществ от зоны горения;
Способы химического торможения реакции горения.
При использовании способов прекращения горения подразделения противопожарной службы для создания условия прекращения горения применяют огнетушащие и технические средства или только технические.
Вид огнетушащего средства, применяемого для прекращения горения, зависит от обстановки на пожаре и, в основном, определяется:
Свойствами и состоянием горящего материала;
Наличием на пожаре огнетушащих средств и их количества;
Группой пожара (в открытом пространстве, в ограждениях);
Условиями газообмена в помещении;
Параметрами пожара, определяющими способ прекращения горения (объемом помещения);
Трудоемкостью и безопасностью работ подразделений по прекращению горения;
Эффективностью огнетушащего средства.
Следует отметить, что огнетушащие средства, поступая в зону горения, действуют комплексно, а не избирательно, т. е. одновременно производят, например, охлаждение горящего материала и разбавление его паров или газов. Однако в зависимости от свойств огнетушащего средства, его физического состояния и свойств горящего материала к прекращению горения может привести только один из этих процессов, другой же только способствует прекращению горения.
Например, воздушно-механическая пена средней кратности при тушении бензина охлаждает верхний слой его и одновременно изолирует от зоны горения. Основным процессом, приводящим к прекращению горения бензина, является изоляция, так как пена, имеющая температуру 5-15°С, не может охладить бензин ниже его температуры вспышки минус 35°С.
В зависимости от основного процесса, приводящего к прекращению горения, все наиболее распространенные способы можно отнести к группам.
Способы охлаждения - охлаждение сплошными струями воды; охлаждение распыленными струями воды; охлаждение перемешиванием горючих материалов.
Способы разбавления - разбавление струями тонкораспыленной воды; разбавление горючих жидкостей водой; разбавление негорючими парами и газами.
Способы изоляции - изоляция слоем пены; изоляция слоем продуктов взрыва ВВ; изоляция созданием разрыва в горючем веществе; изоляция слоем огнетушащего порошка; изоляция огнезащитными полосами.
Способы химического торможения реакции горения - торможение реакций огнетушащими порошками; торможение реакций галоидопроизводными углеводородами.
Способы прекращения горения состоят из нескольких последовательно выполняемых приемов. Приемы раскрывают действия подразделений, которые они выполняют при использовании способа прекращения горения. Приемы - это те составные части способа, которые могут изменяться в процессе прекращения горения при изменении обстановки на пожаре.
Например, при тушении пожаров штабелей пиломатериалов прекращение горения чаще всего производится сплошными струями воды. Этот способ прекращения горения может не изменяться с момента введения первого ствола и до ликвидации пожара. Приемы же этого способа за время прекращения горения меняются. Так, например, прием расстановки сил и средств при локализации пожара мог быть по фронту распространения горения, а после локализации по периметру пожара.
При тушении пожаров видно, что применяемые приемы прекращения горения имеют сходства и различия. По признакам сходства и различия в действиях подразделений с огнетушащими и техническими средствами приемы прекращения горения можно подразделить на следующие группы:
По месту введения огнетушащих средств: на поверхность горения; на поверхность горючих материалов, защищаемых от воспламенения; в объем помещения, где происходит пожар; в объем пламени; в объем горючих веществ.
Приемы введения огнетушащих средств на поверхность горения используются при тушении пожаров, главным образом, твердых материалов и жидкостей, находящихся в емкостях или розлитых. Введение огнетушащих средств на поверхность горючих материалов для их защиты от воспламенения применяется на пожарах при угрозе распространения горения на негорящие объекты. Приемы введения огнетушащих средств в объем помещения применяются, когда горючая загрузка расположена на различных уровнях по высоте помещения и близко к перекрытию (1-1,5 м), а также, когда в качестве огнетушащих средств применяются пары и газы. Приемы введения огнетушащих средств в пламя применяются при локальном горении жидкостей и газов в емкостях, технологических аппаратах, выходящих под давлением из трубопроводов (факелы, фонтаны) и т. п. Введение огнетушащих средств в горючее вещество для разбавления его до негорящего состояния применяется при пожаре жидкостей, растворимых в воде (спирты, кетоны), и газов.
По времени введения огнетушащих средств: последовательно и одновременно (пенная атака).
Приемы последовательного введения требуемого расхода огнетушащих средств, т. е. по мере прибытия на пожар подразделений, чаще применяются для тушения распространяющихся пожаров. Они используются в способах прекращения горения, где применяется в качестве огнетушащего средства вода или средства, получаемые на ее основе. Приемы последовательного введения огнетушащих средств могут применяться для тушения и нераспространяющихся пожаров.
Под одновременным введением понимается введение огнетушащих средств для прекращения горения несколькими подразделениями. Приемы одновременного введения применяются при тушении нераспространяющихся пожаров, когда применяемое огнетушащее средство должно подаваться в течение короткого времени, так как быстро разрушается в условиях пожара или когда для применения и введения огнетушащего средства требуется длительная подготовка.
По последовательности прекращения горения на площади пожара: одновременное прекращение горения на всей площади пожара; последовательное прекращение горения на площади пожара (площади тушения).
По введению огнетушащего средства на площадь пожара: введение огнетушащего средства в одно место пожара; введение огнетушащего средства в несколько мест пожара.
Сущность этих приемов заключается в том, что требуемый расход огнетушащего средства, например воды, для прекращения горения может быть введен на площадь пожара одной или несколькими струями.
Например: расход воды, равный 14 л/с, может быть введен на площадь пожара одной струёй или четырьмя струями с расходом 3,5 л/с каждая.
Единовременная площадь орошения в каждом приеме различная, а следовательно, различная и их огнетушащая эффективность. Изменение огнетушащей эффективности приемов объясняется изменением коэффициента использования воды при различной величине площади орошения.
По расстановке сил и средств при тушении распространяющихся пожаров: по всему фронту распространения горения; по фронту распространения горения, где оно может принести наибольший ущерб; по фронту распространения горения на флангах и в тылу; по фронту распространения в тылу с последующим передвижением по флангам вперед к передней линии фронта; по передней линии фронта с последующей ликвидацией огня на флангах и с тыла.
По расстановке сил и средств при тушении нараспространяющихся пожаров: по всему периметру пожара, где возможна расстановка сил и средств; по местам наиболее интенсивного горения; по местам, где создается угроза взрыва.
По созданию разрывов в горючей среде: эвакуация горючего материала; опашка, рытье канав; создание заградительных полос; отжигом горючего материала.
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.
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 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.
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, КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза).
Огнетушащая эффективность воды зависит от способа подачи ее в очаг пожара (сплошной или распыленной струёй). При горении древесины, под воздействием тепла, выделяющегося в зоне реакции, на поверхности материала образуется слой угля, температура которого около 600–700°С, что значительно превышает температуру начала пиролиза древесины, равную около 200 °С.
Поданная вода при этом:
· охлаждает верхний наиболее нагретый слой угля и зону реакции, пролетая через нее;
· испаряясь, разбавляет и охлаждает газы и пары в зоне горения;
· растекаясь по поверхности угля, изолирует древесину от действия лучистого тепла, препятствует выходу паров и газов (продуктов разложения древесины) в зону горения.
Но к прекращению горения приводит охлаждающее свойство воды как доминирующее. Изоляция и разбавление лишь способствуют прекращению горения.
Поданная вода на тушение горящей древесины быстро снижает температуру в верхнем тонком слое угля, и горение на этом участке прекращается. Быстро – потому, что значительна разность температуры у угля и воды; в тонком слое – из-за небольшой теплопроводности угля и кратковременного контакта его с водой. Вот почему при переносе струи воды в другое место верхний слой угля быстро высыхает, продолжается разложение древесины и горение возникает вновь.
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.
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 негорючие 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 пен – изолирующая 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.
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.
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 паровоздушной 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.
Этим требованиям отвечают галоидированные углеводороды – особо активные вещества, оказывающие ингибирующее действие, т. е. тормозящее химическую реакцию горения. Однако в отношении этих веществ следует напомнить общие требования к огнетушащим средствам и особенно такое, как токсичность. Наиболее широкое применение нашли составы на основе брома и фтора. Галоиди-рованные 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. порошок не покрывает 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 - жидкость плотностью 1732 кг/м3, плотность по 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 – ЛВЖ с характерным запахом; плотность 1455,5 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 зажиания, поэтому в чистом виде не применяется. Из 1 л жидкости при испарении получается 400 л пара. Бромистый этил не электропроводен, 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 – жидкость плотностью 2175 кг/м3, температура замерзания –112° С, температура кипения +46,4 °С, из 1 л жидкости образуется 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 галоидированных 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 этила и 153 л диоксида углерода. При тушении состав выбрасывается из насадка в виде распыленной струи жидкости, которая быстро испаряется. На открытых пожарах струя подается в зону горения на поверхность горящео 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.
Водобромэтиловая 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 (мелкораспыленная 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.
Галодированные 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. Галондоуглеводороды 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 гилоидированных углеводородов сокращается.
Способы прекращения горения
Под способами прекращения горения на пожаре предусматривается выполнение подразделениями противопожарной службы в определенной последовательности действий, направленных на прекращение горения.
Согласно тепловой теории существует одно условие прекращения горения - понижение температуры горения ниже температуры потухания. Этого условия можно достигнуть многими способами прекращения горения.
Все способы прекращения горения по принципу, на котором основано условие прекращения горения, можно разделить на четыре группы:
Способы охлаждения зоны горения или горящего вещества;
Способы разбавления реагирующих веществ;
Способы изоляции реагирующих веществ от зоны горения;
Способы химического торможения реакции горения.
При использовании способов прекращения горения подразделения противопожарной службы для создания условия прекращения горения применяют огнетушащие и технические средства или только технические. Вид огнетушащего средства, применяемого для прекращения горения, зависит от обстановки на пожаре и, в основном, определяется:
Свойствами и состоянием горящего материала;
Наличием на пожаре огнетушащих средств и их количества;
Группой пожара (в открытом пространстве, в ограждениях);
Условиями газообмена в помещении;
Параметрами пожара, определяющими способ прекращения горения (объемом помещения);
Трудоемкостью и безопасностью работ подразделений по прекращению горения;
Эффективностью огнетушащего средства.
Следует отметить, что огнетушащие средства, поступая в зону горения, действуют комплексно, а не избирательно, т. е. одновременно производят, например, охлаждение горящего материала и разбавление его паров или газов. Однако в зависимости от свойств огнетушащего средства, его физического состояния и свойств горящего материала к прекращению горения может привести только один из этих процессов, другой же только способствует прекращению горения.
Например, воздушно-механическая пена средней кратности при тушении бензина охлаждает верхний слой его и одновременно изолирует от зоны горения. Основным процессом, приводящим к прекращению горения бензина, является изоляция, так как пена, имеющая температуру 5-15°С, не может охладить бензин ниже его температуры вспышки минус 35°С.
В зависимости от основного процесса, приводящего к прекращению горения, все наиболее распространенные способы можно отнести к группам.
Способы охлаждения - охлаждение сплошными струями воды; охлаждение распыленными струями воды; охлаждение перемешиванием горючих материалов.
Способы разбавления - разбавление струями тонкораспыленной воды; разбавление горючих жидкостей водой; разбавление негорючими парами и газами.
Способы изоляции - изоляция слоем пены; изоляция слоем продуктов взрыва ВВ; изоляция созданием разрыва в горючем веществе; изоляция слоем огнетушащего порошка; изоляция огнезащитными полосами.
Способы химического торможения реакции горения - торможение реакций огнетушащими порошками; торможение реакций галоидопроизводными углеводородами.
Приемы прекращения горения
Способы прекращения горения состоят из нескольких последовательно выполняемых приемов. Приемы раскрывают действия подразделений, которые они выполняют при использовании способа прекращения горения. Приемы - это те составные части способа, которые могут изменяться в процессе прекращения горения при изменении обстановки на пожаре.
Например, при тушении пожаров штабелей пиломатериалов прекращение горения чаще всего производится сплошными струями воды. Этот способ прекращения горения может не изменяться с момента введения первого ствола и до ликвидации пожара. Приемы же этого способа за время прекращения горения меняются. Так, например, прием расстановки сил и средств при локализации пожара мог быть по фронту распространения горения, а после локализации по периметру пожара.
При тушении пожаров видно, что применяемые приемы прекращения горения имеют сходства и различия. По признакам сходства и различия в действиях подразделений с огнетушащими и техническими средствами приемы прекращения горения можно подразделить на следующие группы:
По месту введения огнетушащих средств: на поверхность горения; на поверхность горючих материалов, защищаемых от воспламенения; в объем помещения, где происходит пожар; в объем пламени; в объем горючих веществ.
Приемы введения огнетушащих средств на поверхность горения используются при тушении пожаров, главным образом, твердых материалов и жидкостей, находящихся в емкостях или розлитых. Введение огнетушащих средств на поверхность горючих материалов для их защиты от воспламенения применяется на пожарах при угрозе распространения горения на негорящие объекты. Приемы введения огнетушащих средств в объем помещения применяются, когда горючая загрузка расположена на различных уровнях по высоте помещения и близко к перекрытию (1-1,5 м), а также, когда в качестве огнетушащих средств применяются пары и газы. Приемы введения огнетушащих средств в пламя применяются при локальном горении жидкостей и газов в емкостях, технологических аппаратах, выходящих под давлением из трубопроводов (факелы, фонтаны) и т. п. Введение огнетушащих средств в горючее вещество для разбавления его до негорящего состояния применяется при пожаре жидкостей, растворимых в воде (спирты, кетоны), и газов.
По времени введения огнетушащих средств: последовательно и одновременно (пенная атака).
Приемы последовательного введения требуемого расхода огнетушащих средств, т. е. по мере прибытия на пожар подразделений, чаще применяются для тушения распространяющихся пожаров. Они используются в способах прекращения горения, где применяется в качестве огнетушащего средства вода или средства, получаемые на ее основе. Приемы последовательного введения огнетушащих средств могут применяться для тушения и нераспространяющихся пожаров.
Под одновременным введением понимается введение огнетушащих средств для прекращения горения несколькими подразделениями. Приемы одновременного введения применяются при тушении нераспространяющихся пожаров, когда применяемое огнетушащее средство должно подаваться в течение короткого времени, так как быстро разрушается в условиях пожара или когда для применения и введения огнетушащего средства требуется длительная подготовка.
По последовательности прекращения горения на площади пожара: одновременное прекращение горения на всей площади пожара; последовательное прекращение горения на площади пожара (площади тушения).
По введению огнетушащего средства на площадь пожара: введение огнетушащего средства в одно место пожара; введение огнетушащего средства в несколько мест пожара.
Сущность этих приемов заключается в том, что требуемый расход огнетушащего средства, например воды, для прекращения горения может быть введен на площадь пожара одной или несколькими струями.
Например: расход воды, равный 14 л/с, может быть введен на площадь пожара одной струёй или четырьмя струями с расходом 3,5 л/с каждая.
Единовременная площадь орошения в каждом приеме различная, а следовательно, различная и их огнетушащая эффективность. Изменение огнетушащей эффективности приемов объясняется изменением коэффициента использования воды при различной величине площади орошения.
По расстановке сил и средств при тушении распространяющихся пожаров: по всему фронту распространения горения; по фронту распространения горения, где оно может принести наибольший ущерб; по фронту распространения горения на флангах и в тылу; по фронту распространения в тылу с последующим передвижением по флангам вперед к передней линии фронта; по передней линии фронта с последующей ликвидацией огня на флангах и с тыла.
По расстановке сил и средств при тушении нараспространяющихся пожаров: по всему периметру пожара, где возможна расстановка сил и средств; по местам наиболее интенсивного горения; по местам, где создается угроза взрыва.
По созданию разрывов в горючей среде: эвакуация горючего материала; опашка, рытье канав; создание заградительных полос; отжигом горючего материала.
