Характеристика основных огнетушащих веществ и принципы тушения пожара

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные характеристика основных огнетушащих веществ и принципы тушения пожара

Тушение пожара представляет собой процесс воздействия сил и средств, а также использование методов и приемов для его ликвидации.

Тушение пожара сводится к активному механическому, физическому или химическому воздействию на зону горения для нарушения ее устойчивости одним из принятых средств тушения пожара.

Устойчивость горения зависит в первую очередь от температуры в зоне химической реакции, которая определяется условиями теплообмена с окружающей средой.

Таким образом, нарушение теплового равновесия и снижение температуры в зоне горения при пожаротушении может быть достигнуто или увеличением скорости потерь тепла или уменьшением скорости выделений тепла в зоне горения.

Тушение пожаров с реакцией горения теплового характера обычно достигается увеличением потерь тепла в окружающую среду, физическими способами пожаротушения.

Тушение пожара, протекающего по реакции горения цепного характера, легче достигается уменьшением выделений тепла реакции горения химическим способом. На практике горение при пожаре носит и тепловой и цепной характер, поэтому обычно оба способа пожаротушения применяются одновременно.

Важным компонентом эффективного пожаротушения является правильный выбор способов и средств пожаротушения, представленных в общем виде (приложение рис. 1).

Выбор средств пожаротушения зависит от технологии производства и физико-химических свойств применяемого сырья, полупродуктов и продуктов; от условий, исключающих появление вредных побочных явлений при реагировании огнетушащего средства с горящим веществом (например, взрывов, образование токсичных газов и др.), а также от условий протекания процесса горения и технических возможностей, используемых для тушения пожара.

Для тушения пожаров широкое применение находят такие вещества, как вода, ее пары, а также другие жидкости, газы, порошки некоторых веществ, обладающие наиболее эффективным пожаротушащим действием.

Огнетушащие вещества. Огнетушащее вещество - это вещество, обладающее физико-химическими свойствами, позволяющими создать условия для прекращения горения. Огнетушащие вещества могут быть в твердом, жидком или газообразном состоянии. (ГОСТ 12.1.033).

Эффективность пожаротушения зависит от способа, вещества и средства пожаротушения. При этом необходимо учитывать условия протекания процесса горения такие как, режим горения - ламинарный, переходной или турбулентный; толщину горящего слоя вещества; масштаб горения; физико-химические и химические свойства горючих веществ, их пожаро- и взрывоопасные свойства, дисперсность, а также метеорологические условия и ряд других факторов.

Существенную роль играет также место очага горения. В зависимости от того, где происходит горение - в помещении, внутри аппарата или на открытом воздухе применяются и соответствующие методы, средства и вещества для пожаротушения.

При выборе вещества для пожаротушения необходимо учитывать его совместимость с горящим материалом, т.е. исключить возможность возникновения взрыва, выделений ядовитых, коррозионноактивных и др. веществ в зоне пожара.

Наиболее распространенным средством пожаротушения является вода.

Вода как огнетушащее вещество. Как говорилось выше, вода является наиболее дешевым и распространенным средством тушения пожаров. Она обладает высокой теплоемкостью (теплота парообразования составляет 2258 Дж/г), повышенной термической стойкостью (свыше 17000С), значительным увеличением объема при парообразовании (1 кг воды образует при испарении свыше 1700 л пара).

Вода обладает также тремя свойствами огнетушения: охлаждает зону горения или горящие вещества, разбавляет реагирующие вещества в зоне горения и изолирует горючие вещества от зоны горения.

Воду применяют для тушения пожаров твердых горючих материалов, создания водяных завес и охлаждения объектов (технологических установок, аппаратов, сооружений, зданий и др.), расположенных вблизи очагов горения.

Воду не применяют для тушения пожаров установок и оборудования, находящихся под напряжением, в связи с ее высокой электропроводностью.

При тушении водой легких нефтепродуктов и другие горючих веществ с плотностью меньше плотности воды они всплывают и продолжают гореть на ее поверхности. Более того, площадь горящей поверхности при этом увеличивается, что существенно может усложнить условия тушения пожара.

Подача воды к очагу горения может быть в виде:

- мощной компактной струи из лафетных стволов с насадками диаметром 28-50 мм или компактных струй из ручных пожарных стволов с насадками диаметром 13-25 мм;

- распыленной струи при диаметре капель воды свыше 100 мкм;

- тонкораспыленной струи с диаметром капель воды до 100 мкм, полученной из стационарных или переносных распылителей;

- растворов, содержащих 0,2-2,0% (масс.) смачивателей для снижения поверхностного натяжения;

- водобромэтиловой эмульсии, содержащей 90% (масс.) воды и 10% (масс.) бромистого этила.

Воду в виде компактных и распыленных струй применяют при тушении твердых веществ и материалов органического происхождения, горючих жидкостей, таких, как темные нефтепродукты.

Сплошные (компактные) струи сбивают пламя, одновременно охлаждая поверхности. Их применяют преимущественно при подаче воды на большое расстояние или для придания ей ударной силы, когда тушение пожаров производится на значительной высоте или при большом очаге пожара, не дающем близко подойти к очагу горения со стволом подачи воды, а также в случае необходимости охлаждения соседних с горящим объектом зданий, сооружений, металлоконструкций, резервуаров и пр.

В зависимости от напора и расхода воды радиус действия компактной части струи изменяется от 6 до 30 м и более. К преимуществам компактных струй относятся дальнобойность, маневренность, способность сбить пламя.

Недостатками применения компактных струй является низкая эффективность охлаждения реагирующих веществ, что обусловлено малой продолжительностью контакта с зоной горения и электропроводностью потока воды; возможность образования смесей взрывоопасных концентраций при падении сплошной струи воды на слои горючей пыли; опасность механических повреждений, например, КИП, аппаратуры, а также травмирование людей.

Во многих случаях при тушении пожара более эффективна распыленная струя вследствие создания наилучших условий для испарения воды, а, следовательно, для повышения охлаждения и разбавления горючей среды.

Распыление струи достигается при прохождении ее через насадку. Такие струи обладают более развитой поверхностью, поэтому при одинаковом расходе воды они отводят из зоны горения в единицу времени значительно больше тепла, чем компактные.

Распыленные струи рекомендуется применять при тушении небольших пожаров, когда можно близко подойти к очагу возгорания, для охлаждения конструкций, веществ и материалов, находящихся в зоне интенсивного теплового воздействия, для защиты пожарных-ствольщиков, пожарной техники.

Воду в виде распыленных и тонкораспыленных струй применяют при тушении несмешивающихся с водой горючих и легковоспламеняющихся жидкостей.

При попадании на поверхность горящих жидкостей капли воды испаряются, и пузырьки пара образуют с жидкостью негорючую эмульсию. Так как эмульсия легче жидкости, она покрывает ее поверхность, изолируя горючее от зоны горения. Мелкие капли воды охлаждают пламя, снижая его температуру; охлаждают горящую жидкость, медленно погружаясь в нее; снижают концентрацию горючих паров за счет испарения над поверхностью жидкости. Мелкие капли воды не разбрызгивают и не расплескивают горящие жидкости. Тонко распыленная вода образует аэродинамическую систему - туман, в которой она мало или практически неэлектропроводна, а, следовательно, ее можно применять при пожарах в электроустановках.

Для тушения пожаров горючих жидкостей (дизельного топлива, керосина, трансформаторного масла, смазочных масел и др.) применяют преимущественно распыленную в виде капельных струй воду с оптимальным размером капель от 0,3 до 0,8 мм в зависимости от напора струи. Наилучший эффект тушения легковоспламеняющихся жидкостей (с низкой температурой воспламенения) достигается мелкораспыленными и туманообразными водяными струями.

Для повышения проникающей способности воды необходимо снизить ее поверхностное натяжение. С этой целью в воду вводят поверхностно-активные вещества (ПАВ). Добавление ПАВ (смачивателей) в 2,0-2,5 раза снижает расход воды и значительно уменьшает время тушения пожара. Например, введение в воду от 0,5 до 2,0% смачивателя повышает эффект тушения пожаров плохо смачиваемых веществ и материалов почти в два раза.

Для получения водохимических растворов применяют сульфонаты, сульфонолы, смачиватели и пенообразователи.

Воду нельзя применять для тушения ряда органических жидкостей, которые всплывают и продолжают гореть на поверхности воды.

При попадании воды на битум, жиры, масло, пероксид натрия, петролатум происходит усиление горения в результате выброса, разбрызгивания, вскипания.

При взаимодействии воды с литийорганическими соединениями, карбидами щелочных металлов и кальция, алюминия, бария, гидридами ряда металлов, алюминием, магнием и некоторыми другими металлами происходит выделение горючих газов, алюминийорганическими соединениями - реакция со взрывом, с гидросульфитом натрия - самовозгорание.

Надо иметь ввиду, что вода содержит различные природные соли, обладает повышенной коррозионной способностью и значительной электропроводностью. Усиливают эти свойства вводимые для повышения эффективности тушения различные добавки: антифризы и пенообразователи.

Огнетушащие пены. Для тушения легковоспламеняющихся жидкостей применяют пену - смесь газа с жидкостью.

Пена представляет собой систему, в которой дисперсной фазой всегда является газ. Пузырьки газа заключены в тонкие оболочки - пленки из жидкости. Пузырьки газа могут образовываться внутри жидкости в результате химических процессов или механического смешения газа (воздуха) с жидкостью. Чем меньше размеры пузырьков газа и поверхностное натяжение пленки жидкости, тем более устойчива пена.

При небольшой плотности (0,1-0,2 г/см3) пена растекается по поверхности горящей жидкости, изолирует ее от пламени, и поступление паров в зону горения прекращается, одновременно охлаждается поверхность горящей жидкости.

Для тушения пожаров применяют устойчивую пену, которая может быть получена при введении в воду небольших количеств (3,0-4,0%) вещества, или пенообразователя, способного снизить поверхностное натяжение пленки воды.

Пенообразователи - это вещества, находящиеся в коллоидном состоянии и способные адсорбироваться в поверхностном слое раствора на границе жидкость-газ. К таким веществам относятся экстракт лакричного корня, сапонин, альбумины и др.

Огнетушащие свойства пены определяются ее стойкостью, кратностью, дисперсностью и вязкостью.

Стойкость пены - это ее сопротивляемость процессу разрушения, которую оценивают продолжительностью разрушения пены.

Кратность пены - отношение объема пены к объему раствора, из которого она образована. Пены с большей кратностью менее стойки.

Качество пены во многом определяется ее дисперсностью. Чем выше дисперсность, тем больше стойкость пены и выше ее огнетушащая эффективность.

Огнетушащая эффективность пены характеризуется интенсивностью ее подачи и удельным расходом.

Широкое применение находят два вида устойчивых огнегасительных пен: воздушно-механическая и химическая. Их применяют для тушения твердых веществ, легко воспламеняющихся жидкостей с плотностью менее 1 и не растворяющихся в воде. Химическая пена, как правило, более стойкая, чем воздушно-механическая.

Воздушно-механическая пена подразделяется на низкократную (кратность до 30), среднекратную (кратность 30-200) и высокократную (кратность свыше 200).

Воздушно-механическая пена представляет собой механическую смесь воздуха, воды и поверхностно-активного вещества (пенообразователя). Воздушно-механическая пена может содержать около 90% воздуха и 10% водного раствора пенообразователя или 99% воздуха, около 1% воды и 0,04% пенообразователя.

Стойкость воздушно-механической пены меньше, чем химической, причем ее стойкость уменьшается с повышением кратности пены. Для получения воздушно-механической пены необходимо ввести пенообразователь в воду во всасывающем трубопроводе насоса или в напорной линии. Обычно используют пенообразователь типа ПО-1, состоящий из керосинового контакта, столярного клея и этилового спирта.

Для получения воздушно-механической пены используют специальные устройства, т.н. пенокамеры.

Пенокамеры воздушно-механической пены устанавливают вблизи верхней кромки резервуара для равномерного распределения пены по поверхности горящей жидкости.

Раствор пенообразователя поступает в пенокамеру по рукавным линиям, проложенным от пожарного автомобиля, который располагается на дороге вблизи обваловки и забирает воду из пожарного гидранта. Пенообразователь из цистерны пожарного автомобиля вводится в поток воды дозатором, расположенном в дозаторном отделении автомобиля. Поступающий таким образом водный раствор пенообразователя превращается в пенокамерах в воздушно-механическую пену, которая растекается по поверхности и тушит очаг горения, изолируя жидкость от пламени.

Специальные дозирующие устройства с головками для получения пены применяют в спринклерных и дренчерных автоматических установках тушения пожаров воздушно-механической пеной.

На поверхности горящих жидкостей пена образует стойкую пленку, не разрушающуюся под действием пламени в течение 30 мин, времени, вполне достаточном для тушения горючих и легковоспламеняющихся жидкостей в резервуарах любых диаметров.

Воздушно-механическая пена совершенно безвредна для людей, не вызывает коррозии металлов, почти неэлектропроводна и весьма экономична. Ее применяют также для тушения твердых горящих веществ (древесины и др.). Деревянные конструкции, покрытые воздушно-механической пеной длительное время (до 40 мин), сопротивляются воздействию лучистой энергии и не воспламеняются. В тех же условиях незащищенные конструкции воспламеняются через 15 мин.

Пенные установки широко применяются на предприятиях по хранению и переработке горючих жидкостей с температурой вспышки паров выше 280С и твердых сгораемых материалов и изделий.

Химическая пена образуется при взаимодействии карбоната или бикарбоната натрия или других солей с кислотой в присутствии пенообразователя. Такую пену получают из пенопорошка и воды в пеногенераторах, представляющих собой специальные эжекторные переносные приборы.

Пенопорошок состоит из сухих солей сернокислого алюминия или бикарбоната натрия и лакричного экстракта или другого пенообразующего вещества. При взаимодействии с водой сернокислый алюминий или бикарбонат натрия и пенообразователь растворяются и вступают в реакцию, образуя диоксид углерода. В результате выделения большого количества диоксида углерода получается устойчивая пена.

При растекании химической пены образуется весьма устойчивый, мало разрушающийся под действием пламени слой толщиной 7-10 см. Химическая пена не взаимодействует с нефтепродуктами и образует плотный покров, не пропускающий паров жидкости.

Стойкость химической пены более 1 часа. В последнее время наметилась тенденция к сокращению применения химической пены, что связано со сравнительно высокой ее стоимостью и сложностью организации тушения пожаров. Химическая пена - эффективное средство тушения горящих жидкостей не соединяющихся и не смешивающихся с водой. Для тушения гидрофильных жидкостей применяют химическую пену из омыленного пеногенераторного порошка.

При тушении пожаров в резервуарах с нефтепродуктами химическую или воздушно-механическую пену подают в очаг горения стационарными пенокамерами или передвижными пеноподъемниками. Химическая пена образуется в рукавной линии, транспортирующей водный раствор пеногенераторного порошка, по мере движения потока к пеносливу.

Однако в большинстве случаев в настоящее время химическую пену успешно заменяют воздушно-механической.

Тушение инертными разбавителями. В случае возможности взрыва из-за скопления в горящем помещении горючих газов или паров необходимо создать в них среду, не поддерживающую горение. Это достигается примененем в качестве средств пожаротушения инертных разбавителей таких, как водяной пар, азот, диоксид углерода, аргон, дымовые газы и некоторые другие вещества. Инертные разбавители снижают скорость реакции, т.к. часть тепла горения расходуется на их нагрев.

Водяной пар - технологический и отработанный - используют для создания паровоздушных завес на открытых технологических установках, а также для тушения пожаров в помещениях малого объема и технологическом оборудовании (сушилки, реакторы, колонны и др.). Огнегасительная концентрация водяного пара при этом составляет около 35% (об.).

Азот - применяют главным образом при тушении веществ, горящих пламенем. Он плохо тушит вещества, способные тлеть (дерево, бумага) и практически не тушит волокнистые вещества (ткань, вата, хлопок). Огнегасительная концентрация азота в воздухе принимается не менее 35% (об.) Разбавление воздуха азотом до содержания кислорода в пределах 12-16 % (об.) безопасно для человека. Более высокое разбавление опасно.

Диоксид углерода - применяют для объемного тушения пожаров на складах легковоспламеняющихся жидкостей, аккумуляторных станциях, в сушильных печах, на стендах для испытания двигателей электрооборудования и др.

Диоксид углерода - бесцветный газ, из одного литра жидкой углекислоты при 00С образуется 506 л газа.. Для большинства веществ огнегасительная концентрация его составляет 20 - 30%(об). Однако при использовании диоксида углерода в пожаротушении необходимо учитывать его токсичность при высоких концентрациях. Вдыхание воздуха, содержащего 10% СО2 смертельно.

Поэтому в системе тушения с использованием диоксида углерода необходимо предусматривать сигнализирующее устройство для обеспечения своевременной эвакуации людей из помещения.

Подача диоксида углерода для тушения может быть двоякой: через раструбы-диффузоры или через перфорированный трубопровод. В первом случае происходит переохлаждение выходящего жидкого диоксида углерода и образование твердого диоксида в виде снега, а эффект тушения достигается по принципу охлаждения, во втором случае - по способу разбавления. Для подачи СО2 обычно используют огнетушители или стационарные установки.

Диоксид углерода нельзя применять для тушения щелочных и щелочноземельных металлов, некоторых гидридов металлов и соединений, в молекулы которых входит кислород. Не рекомендуется применять его для тушения тлеющих материалов.

Тушение галоидоуглеводородами. Галоидоуглеводородные или галогенуглеводородные составы - огнегасители на основе углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода замещены на атомы галоидов. Они относятся к ингибирующим или флегматизирующим средствам, тушение которыми происходит в результате торможения химических реакций.

Наиболее эффективное действие оказывают бром-, фторпроизводные метана и этана. При этом реакционная способность и склонность к термическому разложению зависят от галогена, замещающего водород. Эти свойства повышаются в ряду фтор - хлор - бром - иод.

В настоящее время существует две основных теории ингибирования горения - радикальная и ионная.

Радикальная -- основана на том, что из зоны реакции изымаются атомы и радикалы, ответственные за развитие процесса горения и связываются с молекулами галогенуглеводородов (или с их радикалами).

Ионная -- основана на том, что атомы галоидов, в частности, брома легко отрываются от молекулы галогенуглеводорода и, имея большее сечение захвата электронов, чем кислород, тормозят горение, захватывая электроны, необходимые для активации кислорода.

Современные торговые название галогенуглеводородов в нашей стране - хладоны, ранее - фреоны. За рубежом они называются галлоны. По принятой в нашей стране номенклатуре хладонов номер его составляется следующим образом: первая цифра - число атомов углерода минус единица, вторая - число атомов водорода плюс единица, третья -- число атомов фтора, бром характеризуется буквой «В» и цифрой по числу атомов, число атомов хлора определяется по свободным связям.

Наиболее широкое распространение для тушения пожаров получили такие галогенуглеводороды, как трифторбромметан (хладон 13В1), дифторхлорбромметан (хладон 12В1), дибромтетрафторэтан (хладон 114В2), дибромдифторметан (хладон 12В2). Хладоны 114В2, 12В2 и бромистый этил представляют собой тяжелые жидкости с запахом, остальные хладоны при нормальных условиях - газы. Они плохо растворяются в воде, но хорошо смешиваются со многими жидкими органическими веществами.

Хладоны применяют для объемного тушения, для поверхностного тушения небольших очагов пожаров и для предупреждения образования взрывоопасной среды. Их используют для защиты особо опасных цехов химических производств, сушилок, окрасочных камер, складов с горючими жидкостями и т.п.

Хладоны не рекомендуется применять для тушения металлов, ряда металлосодержащих соединений, гидридов металлов, а также материалов, содержащих в своем составе кислород.

Многоплановость их применения объясняется рядом специфических свойств. Хладоны обладают хорошими диэлектрическими свойствами, что делает их пригодными для тушения пожаров электрооборудования, находящегося под напряжением. В результате высокой плотности хладоны в жидком и газообразном состоянии хорошо формируют струю, и капли хладона легко проникают в пламя. Низкая температура замерзания позволяет использовать их при минусовых температурах, а хорошая смачиваемость - тушить тлеющие материалы.

Однако хладоны, как средства тушения пожаров, не лишены и недостатков. Прежде всего, практически все эти соединения вредны для организма человека. При этом сами хладоны являются слабыми наркотическими ядами, а продукты их термического разложения обладают высокой токсичностью. Хладонам свойственна и высокая коррозионная активность.

Твердые и комбинированные огнетушащие вещества. Эти вещества ( в виде порошков)обладают высокой огнетушащей эффективностью. Они способны подавлять горение различных, в том числе и пирофорных соединений и веществ, не поддающихся тушению водой или пеной.

Порошковые составы используются для ликвидации небольших загораний, не поддающихся тушению водой или другими огнетушащими веществами. Принцип тушения ими заключается либо в изоляции горящих материалов от воздуха и его поступления, либо в изоляции паров и газов от зоны горения. Кроме того, порошковые составы при поступлении в очаг горения способны ингибировать пламя. Поэтому огнетушащий эффект, например, порошков на основе бикарбонатов щелочных металлов значительно превышает эффект охлаждения или разбавления диоксидом углерода, выделяющимся при разложении этих порошков.

Порошковые составы применяют для тушения металлов и металлоконструкций, металлоорганических соединений, пирофорных веществ, тушения газового пламени.

Порошковые составы обладают такими преимуществами, как высокая огнетушащая эффективность; универсальность; возможность тушения пожаров электрооборудования, находящегося под напряжением и использования их при минусовых температурах. Порошковые составы практически нетоксичны, не оказывают коррозионного действия, их можно использовать в сочетании с распыленной водой и пенными средствами тушения.

Недостатками их применения являются слеживаемость и комкование. Однако современные технологии получения порошковых составов позволяют в значительной степени избежать этих недостатков.

В настоящее время выпускаются и используются в пожаротушении порошки следующего состава:

- ПСБ (бикарбонат натрия, 10% талька, 1-2% кремнийорганической добавки АМ-1-300;

- ПС (углекислый натрий, 2,5% стеарата металла, 1% графита);

- П-1А (фосфорноаммонийные соли с добавками АМ-1-300);

- СИ-2 (силикагель марки МСК, ШСК или КСК 50%(масс.), хладон 114В2 50% (масс.);

- ПФ (фосфорно-аммонийные соли, 5% талька, 1-2% АМ-1-300).

Порошки состава ПСБ и ПФ способны создавать огнетушащее облако и предназначены для тушения пожаров углеводородов, древесины, электрооборудования. пожар тушение вода порошковый

Порошки же типа ПС создают на поверхности горящих материалов изолирующий слой и предназначены для тушения металлов, металлоорганических соединений и т.п.

Комбинированные составы - к ним относятся водогалогенуглеводородные эмульсии, комбинированный азотно-углекислотный состав для тушения щелочных металлов в помещениях, водные растворы двууглекислой соды, углекислой соды, поташа, хлористого аммония, поваренной соли, глауберовой соли, аммиачно-фосфорных солей, сернокислой меди, а также четыреххлористый углерод, бромэтил и другие соединения галогенов. Разработаны также комбинированные азотно-хладоновые и углекислотно-хладоновые составы для объемного тушения.

Широкое применение находят комбинированные порошки типа СИ для тушения органических жидкостей, пирофоров, гидридов металлов, некоторых кремнийорганических соединений.

Огнегасительные свойства комбинированных водных растворов солей отличаются от огнегасительного действия воды тем, что соли, выпадая из растворов, образуют на поверхности горящего вещества изолирующие пленки, на которые затрачивается определенная часть тепла пожара. При разложении солей выделяются инертные огнегасительные газы.

Огнетушащие вещества выбираются в каждом конкретном случае с учетом условий протекания процесса горения, пожарной опасности и физико-химических свойств веществ и материалов.

Первичные средства тушения пожаров

Средства тушения пожаров можно разделить на две большие группы - первичные средства тушения и автоматические стационарные системы пожаротушения.

Первичные средства тушения пожаров. Первичные средства тушения пожаров - применяются они для тушения небольших очагов пожаров. К ним относятся внутренние пожарные краны, различного типа огнетушители, песок, войлок, кошма, асбестовое полотно.

Литература

1. Левин А.В., Рафа П.И., Смирнов И.В. “Пожарно-профилактическая работа на промышленных предприятиях”, М., Стройиздат, 1990.

2. Абдурагимов И.М. Физико-химические основы развития и тушения пожаров, М. 1980.

3. Позик Я.С. Пожарная тактика, М. Стройиздат, 1991.

4. Теребнев В.В. Справочник руководителя тушения пожара. М.: Пожкнига, 2004. С. 16.

5. Пресс А.А. Общедоступное руководство по борьбе с огнем. СПб., 1893. С. 82.

Приложение

Размещено на Allbest.ru