16.1 Водные средства тушения:
Вода — наиболее распространенное средство тушения пожаров, что обусловлено ее доступностью, низкой стоимостью, значительной теплоемкостью и высокой скрытой теплотой парообразования. Однако вода обладает достаточно высокой температурой замерзания, низкой теплопроводностью, высоким коэффициентом поверхностного натяжения (что препятствует ее быстрому растеканию по поверхности горящих твердых материалов, проникновению вглубь и их смачиванию). В связи с этим вода чаще применяется в виде растворов с различными добавками, которые придают ей особые свойства: снижают температуру замерзания, либо снижают коэффициент поверхностного натяжения, повышая ее смачивающую способность, либо повышает ее вязкость.
Тушение горючих жидкостей компактной струей воды приводит к ее неэффективному использованию. Объясняется это тем, что вода обладает невысоким коэффициентом теплопроводности, поэтому, проходя через факел, она почти не успевает нагреться и поглотить тепло; в виде крупных капель она летит дальше или падает вниз. Это может привести к увеличению площади пожара в результате разбрызгивания горящей жидкости или растекания ее по поверхности воды.
Наиболее огнетушащей способностью обладает струя воды тонкого распыления – с диаметром капель менее 150 мкм, которые интенсивно испаряясь, забирают значительное количество тепла от очага пожара и снижают содержания кислорода воздуха (превращаясь в пар, вода увеличивается в объеме примерно в 1700 раз). Тонкораспыленная вода не разбрызгивает горящую жидкость. И, кроме того, она сочетает в себе преимущества как жидкого, так и газового средства тушения. Получение тонкого распыления достигается применением специальных форсунок, нагревом воды выше температуры ее кипения и последующего выброса перегретой воды на очаг пожара или созданием газонасыщенного раствора СО2 в воде с помощью специальных распылителей. Однако тонкодисперсная струю воды в результате уменьшения диаметра капель и уноса их восходящими газовыми потоками обладает недостаточной проникающей способностью, что затрудняет тушение (так как приходится близко подходить к очагу пожара). Так при тушении твердых материалов, уложенных в штабель, струя не проникает внутрь его и не подавляет горение. Решением этой проблемы стало применение импульсного выброса воды с высокой скоростью подачи ее на очаг горения.
Пена:
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.
Эти огнетушители применяют для тушения твердых горючих веществ (пожары класса А) и горючих жидкостей (пожары класса В). Наибольший огнетушащий эффект по классу А достигается при комплектации огнетушителя стволиком низкой кратности, а по классу В при комплектации пеногенератором средней кратности. Основным достоинством воздушно-пенных огнетушителей является то, что время их работы значительно превышает время работы других типов огнетушителей. Вместе с тем они обладают всеми недостатками водных огнетушителей.
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 стабилизаторы.
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).
Основным компонентом для получения огнетушащей пены являются водные растворы пенообразователей.
По химическому составу пенообразователи подразделяются на углеводородные (ПО-3НП, ПО-6НП, ПО-6ТС, ПО-6ЦТ, ТЭАС, «МОРПЕН» и др.) и фторсодержащие (ПО-6ТФ, ПО-6А3F, «Меркуловский», «Пленкообразующий» и др.)
По назначению пенообразователи делятся на пенообразователи общего назначения (ПО-3НП, ПО-6ТС) и целевого назначения (ПО-6НП, «МОРПЕН», «Полярный», фторсодержащие), которые применяются в особых условиях или для тушения конкретной группы горючих веществ.
Пена характеризуется рядом параметров, одним из которых является значение кратности – отношение объема пены к объему раствора, из которого она была получена, т.е. к объему ее жидкой фазы. Химическая пена обладает кратностью не выше 5. Воздушно – механическая пена может быть низкой кратности (от 4 до 20), средней (от 21 до 200) и высокой кратности (более 200). Для получения пены высокой кратности требуются специальные пеногенераторы, чаще с вентилятором, обеспечивающим принудительную подачу воздуха с необходимым расходом. Поэтому генераторы пены высокой кратности в огнетушителях не применяют.
Порошковые составы:
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.
Порошковы о.применяются для тушения практические всех классов пожаров, в том числе и электрооборудования, находящегося под напряжением до 1000 В. Область их применения зависит от вида используемого в огнетушителе порошка. На сегодняшний день это самый распространенный тип огнетушителей. Температурный диапазон их применения может достигать значений от -50 до +50 С°. Кроме того, если водяные и пенные огнетушители необходимо перезаряжать ежегодно, то порошковые огнетушители можно перезаряжать 1 раз в 5 лет. Основным недостатком порошковых огнетушителей является загрязнение порошком защищаемого объекта. Это ограничивает его применение в помещениях с электронным оборудованием и в музейных залах. При неправильном режиме хранения огнетушителя, огнетушащий порошок может слеживаться и скомкиваться. Часто это приводит к выходу огнетушителя из строя. Порошковые огнетушители имеют довольно ограниченное время срабатывания (от 6 до 15 сек.), а в результате выхода струи порошка возникает значительное реактивное усилие. Человек, использующий порошковый огнетушитель, должен все это учитывать.
В зависимости от назначения порошковые составы делятся на порошки общего назначения, которые могут тушить пожары твердых углеродосодержащих и жидких горючих веществ, горючих газов и электрооборудования под напряжением до 1000 В, и порошки специального назначения, которые применяют для тушения металлов, металлоорганических соединений, гидридов металлов (пожары класса D) или других веществ, обладающих уникальными свойствами. Тушение пожаров порошками общего назначения осуществляется за счет создания огнетушащей концентрации в объеме над горящей поверхностью, порошками специального назначения – путем засыпки и изоляции поверхности горючего от кислорода воздуха.
Огнетушащие порошки в зависимости от того, какие классы пожара ими могут быть потушены, подразделяются следующим образом:
• Порошки типа АВСЕ, основной активный компонент которых фосфорно – аммонийные соли (Пирант-А, Вексон-АВС, ИСТО-1, «Феникс» и др). Они предназначены для тушения твердых, жидких, газообразных горючих веществ и электрооборудования, находящегося под напряжением.
• Порошки типа ВСЕ основным компонентом которых может быть бикарбонат натрия или калия, сульфат калия, хлорид калия, сплав мочевины с солями угольной кислоты и др. (ПСБ-3М, Вексон-ВСЕ, ПХК и др). Эти порошки предназначены для тушения жидких, газообразных горючих веществ и электрооборудования, находящегося под напряжением (очаги пожара класса А этими порошками тушить бесполезно).
• Порошки типа D (порошки специального назначения), основной компонент которых хлорид калия, графит и т.д. (ПХК, Вексон-D и др); применяются для тушения металлов, металлосодержащих соединений.
Порошки экологически инертны и могут применяться для тушения практически любого класса пожаров горючих веществ в широком диапазоне температур (от -50 до +50).
Как и другие огнетушащие вещества, порошки имеют ряд существенных недостатков. Так они не обладают охлаждающим эффектом, поэтому после тушения возможны случаи воспламенения уже потушенного вещества. Они загрязняют объект тушения. В результате образования порошкового облака снижается видимость (особенно в помещении небольшого объема). Кроме того, облако порошка оказывает раздражающие действия на органы дыхания и зрения. Так как порошки являются мелкодисперсными системами (основная масса частиц порошка имеет размер менее 100 мкм), частицы порошка склонны к агломерации (образование комков) и слеживанию, а вещества, которые входят в их рецептуру, - к поглощению воды и ее паров (в том числе из воздуха).
Аэрозольные составы:
В последнее время все более широкое применение находят аэрозольные огнетушащие составы. В качестве источника для их получения используются специальные аэрозолеобразующие твердотопливные или пиротехнические композиции, способные к горению без доступа воздуха. Аэрозольные огнетушащие составы образуются непосредственно в момент тушения при горении таких композиций. При сгорании аэрозолеобразующего состава выделяется огнетушащий аэрозоль, на 35-60 % состоящий из твердых частиц солей и оксидов щелочных металлов размером 1-5 мкм, негорючих газов и паров (N2, CO2, H2O и др.). Высокая огнетушащая эффективность (но только при объемном способе тушения) аэрозольных составов обусловлена достаточно длительным временем сохранения аэрозольного облака над очагом горения и поддержанием первоначальной огнетушащей концентрации, а так же высокой проникающей способностью. По этому параметру аэрозольные составы приближаются к газовым средствам тушения пожара. В момент применения аэрозольных средств тушения происходит также выжигание кислорода воздуха в атмосфере замкнутого объема, разбавление ее инертными продуктами сгорания заряда, ингибирование цепной реакции окисления в пламени высокодисперсными активными твердыми частицами. Аэрозольные составы не слеживаются; твердые мелкие частицы с развитой поверхностью обладают высокой активностью, так как образуются непосредственно в момент применения; аэрозольные генераторы не требуют трудоемкого обслуживания и т.д. Однако при всех своих положительных качествах аэрозольные составы обладают многими из недостатков, присущих огнетушащим порошкам. Кроме того, в устройствах во время их применения развивается высокая температура, а в некоторых конструкциях имеет место наличие открытого пламени, поэтому они могут сами явиться источником воспламенения (например, при ложном срабатывании). Конструкторам приходится применять специальные устройства для того, чтобы убрать открытое пламя и снизить температуру образующегося аэрозоля.
Газовые составы:
Наиболее «чистыми» огнетушащими веществами являются газовые составы. В качестве зарядов в газовых огнетушителях используют диоксид углерода и хладон.
Углекислотные огнетушители (ОУ) Используются для тушения: жидких (класса В) и газообразных (класс С) горючих веществ, горение которых не может происходить без доступа воздуха; пожаров на транспорте (в том числе и на электрифицированном); пожаров электрооборудования, находящегося под напряжением не более 10 кВ. Огнетушащий эффект достигается за счет снижения концентрации кислорода в атмосфере над очагом пожара. Основным достоинством этих огнетушителей является специфическая область их применения. При этом имеется и ряд недостатков: опасность обморожения оператора (температура металлических деталей огнетушителя может достигать -60 С°) и возможность токсичного воздействия паров диоксида углерода на организм человека при тушении пожара в закрытых помещениях.
Диоксид углерода (углекислота) при температуре 20 0С и давлении 760 мм рт.ст. представляет собой бесцветный газ с кисловатым вкусом и слабым запахом, в 1,5 раза тяжелее воздуха. Являясь инертным газом, диоксид углерода не поддерживает горения; при введении его в область пламенного горения в количестве порядка 30 % об. и понижении содержания кислорода до 12-15% об. пламя гаснет, а при снижении концентрации кислорода в воздухе до 8% об. прекращаются и процессы тления. При переходе жидкого диоксида углерода (кот орый именно в таком виде находится в огнетушителе) в газ его объем увеличивается в 400-500 раз, причем этот процесс идет с большим поглощением тепла. Диоксид углерода применяется или в газообразном состоянии, или в виде снега. Он не загрязняет и почти не действует на сам объект тушения; обладает хорошими диэлектрическими свойствами, достаточно высокой проникающей способностью; не изменяет своих свойств в процессе хранения.
Наибольший эффект достигается при тушении диоксидов углерода пожаров в замкнутых объемах.
Из недостатков, которыми обладает это огнетушащее вещество, необходимо отметить следующее: охлаждение металлических деталей огнетушителя до температуры порядка минус 60 0С; накопление на пластмассовом раструбе значительных зарядов статистического электричества (до нескольких тысяч вольт); снижение при его применении содержания кислорода в атмосфере помещения и т.п.
В заключении необходимо отметить, что для зарядки в огнетушители могут использоваться только огнетушащие вещества, имеющие санитарно-эпидемиологическое заключение и сертификат пожарной безопасности России. Для огнетушителей, поставляемых из-за рубежа в заряженном виде, наличие сертификата пожарной безопасности на огнетушащее вещество не требуется, необходимо наличие только санитарно-эпидемиологического заключения.
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. Рекомендуемые концентрации смачивателей, %, в водных растворах для тушения пожаров приведены ниже:
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.
Для охлаждения отдельных видов горючих материалов кроме воды применяется твердый диоксид углерода. Это мелкая кристаллическая масса с плотностью r = 1.53 кг/м3, которая при нагревании переходит в газ, минуя жидкое состояние. Это позволяет тушить ею материалы, портящиеся от воздействия влаги. Кипит твердая углекислота (диоксид углерода) при температуре –78,5 °С, и теплота ее испарения равна 573,6 Дж/кг. Эта цифра значительно меньше, чем у воды, однако скорость охлаждения горящих веществ достаточно высока. Это объясняется большой разностью температур у углекислоты и на поверхности горящего материала.
Твердый диоксид углерода прекращает горение всех горючих веществ, за исключением металлического натрия и калия, магния и его сплавов. Он неэлектропроводен и не смачивает горючие вещества. Поэтому применяется для тушения электроустановок под напряжением, двигателей, а также при пожарах в архивах, музеях, библиотеках, на выставках и т. д. При тушении он подается на поверхность горящих веществ равномерным слоем.
Несмотря на то что плотность твердой углекислоты больше, чем воды, вследствие непрерывного перехода в газ и создания своеобразной газовой подушки, она не тонет в горящей жидкости и находится на ее поверхности. Верхний слой горящего вещества при этом охлаждается, и количество горючих паров и газов в зоне горения уменьшается. Возгонка (кипение) твердой углекислоты в газ и испарение горючего вещества происходят на одной поверхности. Поэтому в зону горения поступает смесь горючих паров с диоксидом углерода. что приводит к снижению скорости реакции и температуры горения ниже температуры потухания, а значит и к ликвидации пожара.
Из вышесказанного следует вывод, что механизм прекращения горения твердым диоксидом углерода заключается в охлаждении горящих материалов и разбавлении их паровой фазы или продуктов разложения диоксидом углерода одновременно. Однако в прекращении горения большее влияние оказывает процесс охлаждения. Действительно. горение не прекращается сразу после подачи слоя твердой углекислоты на поверхность горящего материала, т. е. когда объем образующегося диоксида углерода максимальный. Горение прекращается именно после снижения температуры горящего материала, снижения скорости испарения и термичекого разложения.
Наиболее быстро твердая углекислота охлаждает жидкие горючие вещества, так как они своей текучестью компенсируют недостаток ее удельной поверхности соприкосновения. Значительно медленнее происходит охлаждение (прекращение горения) горящих твердых веществ (древесины, резины и т. п.), и оно вообще не наступает у волокнистых веществ и материалов (хлопок, шерсть, торф).
Снизить температуру горящего слоя горючих веществ и тем самым прекратить горение можно перемешиванием самих горящих веществ.
Всем известен прием прекращения самонагревания сырого зерна на току перелопачиванием. Это не что иное, как прекращение горения за счет дробления очага пожара, увеличения его поверхности теплообмена, т. е. за счет охлаждения.
Путем перемешивания можно прекратить горение и горючих жидкостей. Очевидно, что в процессе горения жидкости прогреваются в глубину. Первоначально толщина прогретого слоя не превышает нескольких сантиметров, и нижние слои горючей жидкости в резервуаре имеют первоначальную температуру, т.е. температуру хранения. Если перемешать жидкость, то можно охладить верхний ее слой и тем самым снизить скорость горения. При определенных условиях степень охлаждения может оказаться такой, что температура верхнего слоя жидкости снизится ниже температуры воспламенения, и горение прекратится. Опытами и практикой доказано, что такое явление может наступить в случае, когда температура вспышки горючей жидкости не менее чем на 5°С выше температуры хранения ее в данных условиях. Например, при температуре воздуха 30°К можно прекратить горение перемешиванием жидкости в резервуаре с температурой вспышки 35°С и более. Но при этом должно быть выполнено дополнительное условие – интенсивное охлаждение стенок горящего резервуара.
Изолирующие огнетушащие вещества. Создание между зоной горения и горючим материалом или воздухом изолирующего слоя из огнетушащих веществ и материалов – распространенный способ тушения пожаров, применяемый пожарными подразделениями. При его реализации применяются самые разнообразные огнетушащие средства, способные на некоторое время изолировать доступ в зону горения либо кислорода воздуха, либо горючих паров и газов.
В практике пожаротушения для этих целей широкое применение нашли:
- жидкие огнетушащие вещества (пена, 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.
Все это приводит к снижению скорости диффузии кислорода к зоне горения, уменьшается количество вступающих в реакцию горючих паров и газов, снижается количество выделяющегося тепла в зоне реакции. При определенной концентрации разбавляющих огнетушащих веществ в воздухе помещения температура горения снижается и становится меньше, чем температура потухания, и горение прекращается.
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.
Исследован