Способы и средства тушения пожаров

Рис. 23.Способы тушения пожаров

Водаявляется наиболее широко применяемым средством тушения.

Большинство пожаров (60—80 %) у нас в стране относятся к пожарам классов А и В, которые тушат с применением воды. Воду применяют в виде компактных и распыленных струй, как для тушения очага горения, так и для защиты соседних негорящих объектов (рис. 24 и 25).

Огнетушащий эффект воды состоит в охлаждении зоны горения испаряющейся водой (при испарении 1 л воды поглощается 2684 кДж теплоты), в снижении концентрации кислорода образующимся паром (1 л воды образует 1700 л пара) и в механическом срыве пламени струи.

Рис. 24.Тушение пожара тонкораспыленной водой

Рис. 25.Система пожаротушения тонкораспыленной водой

Удельный расход воды на тушение твердых материалов составляет от 40 до 400 л/м².

Существенный недостаток воды — ее электропроводность, поэтому ею нельзя тушить электроустановки под напряжением во избежание поражения человека электрическим током.

Еще недостатками воды являются ее невысокая смачивающая (и, следовательно, проникающая) способность при тушении волокнистых материалов (древесина, хлопок и др.) и высокая подвижность, ведущая к большим потерям воды и порче окружающих предметов. Для преодоления этих недостатков к воде добавляют поверхностно-активные вещества (смачиватели) и вещества, повышающие вязкость (натрий карбоксиметилцеллюлоза).

Следует иметь в виду, что воду в виде компактных струй нельзя применять для тушения металлов и их гидридов и карбидов, металлорганических соединений, нефтепродуктов и пылей (во избежание образования взрывоопасных смесей).

Пены.Воздушно-механическую пену получают при интенсивном смешивании водного раствора пенообразователя (2—6 %) с воздухом в воздушно-пенных стволах, пеногенераторах и огнетушителях.

Важной характеристикой пены является кратность, определяемая отношением объема пены к объему ее жидкой фазы. По кратности пены подразделяют на низкократную (до 30), среднекратную (30—200) и высокократную (свыше 200).

Огнетушащий эффект воздушно-механической пены основан на изоляции горючих веществ и зависит от ее кратности и стойкости (времени разрушения под действием огня). С повышением кратности увеличивается объем получаемой пены, но падает ее стойкость. Поэтому оптимальной считают кратность 70—150 (стойкость такой пены составляет 3—5 мин).

Воздушно-механическую пену получают с помощью пеногенерирующей аппаратуры и специальных добавок — пенообразователей (ПО), обеспечивающих снижение поверхностного натяжения на границе вода-воздух и облегчения образования коллоидной системы. В качестве ПО используют соли органических сульфокислот, фторированных соединений и др. В частности, известны ПО-1Д, ПО-ЗАИ, ПО-6К — для тушения нефтепродуктов, твердых материалов, а также ПО-1С, ПО «Форэтол» — для тушения полярных ЛВЖ (спиртов, эфиров, ацетона и др.).

Воздушно-механическая пена отличается низкой электропроводностью, безвредностью для людей, животных, высокой эффективностью, экономичностью получения. Ее широко применяют для тушения нефтепродуктов, других легковоспламеняющихся жидкостей, а также различных твердых металлов и веществ, пожаров класса А и В (рис. 26).

Воздушно-эмульсионная пена представляет собой разновидность механической пены, в заряд которой входит большое количество поверхностно-активных веществ, а также антифриз, органические и неорганические добавки, расширяющие область ее применения и позволяющие получить водную эмульсию кратностью ниже 4.

Изинертных разбавителей для тушения пожаров (чаще в замкнутых объемах) применяют диоксид углерода, азот, аргон, водяной пар, дымовые газы. Их огнетушащая концентрация в воздухе колеблется в пределах 30—40 %. Газы хранят в сжиженном состоянии в баллонах (в таком виде они занимают меньший в 500 раз объем и их легче подавать в зону горения).

Рис. 26.Система пожаротушения с помощью воздушно-механической пены

на военно-воздушной базе «Иглин» во Флориде

Диоксид углерода при выпуске из баллона переходит в твердое состояние в виде белых хлопьев с температурой минус 78,5 °С, а в зоне горения — в газообразное, отбирая теплоту (570 кДж на 1 кг твердого диоксида углерода) и проявляя охлаждающее действие. Он токсичен, при содержании в воздухе до 10 % опасен, а 20 % — смертельно опасен для человека (смертельно опасная концентрация для человека ниже огнетущащей). Такая концентрация может наступить при длительном применении его в помещениях очень малого объема.

Гомогенные ингибиторыпредставляют собой соединения атомов углерода и водорода, атомы водорода в них частично или полностью замещены атомами галоидов (фтор, хлор, бром). К ним относятся тетрафтордибромэтан (хладон 114 В2), бромистый метилен, трифтордибромэтан (хладон 13В1) и др. Их огнетушащее действие основано на химическом торможении реакции горения (обрыв ее цепной реакции). Поэтому галоидоуглеводородные составы называют также ингибиторами или флегматизаторами. Область их применения очень разнообразна, эффективность в несколько раз выше воды, инертных газов. Основной недостаток — токсичность (при попадании на кожу и вдыхании). В последнее время выяснилось, что некоторые хладоны являются экологически вредными веществами, разрушающими озоновый слой Земли. Причем именно наиболее эффективные при пожаротушении бром содержащие хладоны оказались наиболее вредными. Содержащие только фтор хладоны не оказывают разрушающего действия на озоновый слой. Из-за экологической вредности бромхлорсодержащие хладоны согласно решениям международных форумов должны быть изъяты из употребления. Предпринятые во многих странах поиски альтернативы хладонам привели к созданию ряда так называемых «чистых» средств объемного тушения. Наиболее приемлемыми из них оказались полностью фторированные углеводороды C₄F₁₀ (перфторбутан) и (перфторциклобутан), а также хладоны 23(CF₃Н), 125(С₂F₅Н) 227(C₃F₇H). По огнетушащей способности они примерно в два раза уступают бромхладонам и поэтому не могут в полной мере удовлетворить потребности практики.

Повышения эффективности подобных огнетушащих средств можно достигнуть путем совмещения указанных хладонов с веществами, обладающими ингибирующими горение свойствами и являющимися экологически безвредными. При этом достигается эффект синергизма, заключающийся в нелинейном усилении огнетушащего действия таких комбинаций. На основе этих представлений разработан новый газовый состав ТФМ-18И, представляющий комбинацию хладона 23 (90 % масс.) и йодистого метила (10 % мас.). Йодсодержащий компонент является экологически чистым ингибитором горения, благодаря чему огнетушащая способность состава оказалась на 30 % выше хладона 23.

Гетерогенные ингибиторы (порошковые составы) получили наибольшее распространение в связи с высокой эффективностью тушения практически всех веществ и материалов, универсальностью и экономичностью.

Огнетушащие порошки представляют собой мелкоизмельченные минеральные соли (карбонаты и бикарбонаты натрия и калия, фосфорноаммонийные соли, хлориды натрия и калия и др.) с различными добавками, препятствующими слеживанию и комкованию. К достоинствам порошков относятся их высокая огнетушащая способность и универсальность (возможность тушения различных материалов, в том числе таких, которые нельзя тушить водой, пенами, хладонами). Механизм огнетушащего действия порошков заключается в ингибировании процесса горения из-за гибели активных центров пламени на поверхности твердых частиц или в результате их взаимодействия с газообразными продуктами разложения порошков.

Для тушения пожаров класса А применяют порошок АВСЕ (основной компонент фосфорно-аммонийные соли), для пожаров классов В, С и Е — порошки ВСЕ (бикарбонат натрия или калия, сульфат калия и др.) или АВСЕ, для пожаров класса Д — порошок Д (хлорид калия, графит).

Комбинированные составы соединяют в себе свойства различных огнетушащих веществ и, как правило, состоят из дешевых носителей и сильных ингибиторов горения. К таким составам относятся водогалоидоуглеводородные эмульсии, комбинации воздушно-механической пены с бромхладонами, газожидкостные смеси хладонов 114В2 (жидкость) и 13В1 (газ), комбинированные азотно-хладоновый и углекислотно-хладоновый составы для объемного тушения. Применение комбинированных составов позволяет значительно повысить эффективность тушения пожаров.

В последнее время все более широкое применение находит принципиально новое средство объемного тушения — аэрозольный огнетушащий состав (АОС), получаемый сжиганием твердотопливной композиции (ТТК) окислителя и восстановителя (горючего). В качестве окислителя обычно используются неорганические соединения щелочных металлов (преимущественно нитрат (KNO₃) и перхлорат (KСlO₄) калия), в качестве горючего-восстановителя — органические смолы (например, такие, как эпоксидная, идитол и т. п.). Эти ТТК могут гореть без доступа воздуха. Образуемый в качестве продукта сгорания аэрозоль состоит из газовой фазы — преимущественно диоксида углерода — и взвешенной конденсированной фазы в виде тончайшего порошка, аналогичного огнетушащим порошкам на основе хлорида и карбоната калия и отличающегося от обычных порошков значительно большей дисперсностью (размер частиц обычных порошков около 5 ∙ 10^–5 м, а твердых частиц в АОС — около 10^–6 м, т. е. различие примерно в 50 раз).

Заранее изготавливать, а главное, хранить порошок с размером частиц
10^–6 м из-за склонности к слеживанию практически невозможно. Получаемый в момент пожара АОС благодаря большой дисперсности отличается исключительно высокой огнетушащей способностью, в 5—8 раз превышающей огнетушащую способность наиболее эффективных средств пожаротушения — огнетушащих порошков и хладонов, и более чем на порядок все другие средства (CO₂, N₂, C₄F₁₀ и др.).

АОС оказался наилучшей альтернативой экологически вредным хладонам. Помимо высокой эффективности АОС характеризуются низкой токсичностью, отсутствием экологической вредности и коррозионной активности, легкостью использования в системах автоматики, отсутствием необходимости в сосудах под давлением и в системах распределительных трубопроводов. Благодаря этим качествам применение АОС оказалось значительно более экономичным, чем все другие способы пожаротушения.

Свойства АОС в сравнении с другими средствами объемного тушения показаны в табл. 8.

Таблица 8.Аэрозольный огнетушащий состав

в сравнении с другими средствами объемного тушения

К достоинствам АОС, по сравнению со всеми другими средствами объемного тушения, относится также возможность тушения пожаров подкласса А1 (тлеющие материалы). Эта возможность обеспечивается при времени разгорания очага пожара не более 3 мин. При более длительном времени очаг уходит в глубь материала так далеко, что его не достигают даже мельчайшие частицы АОС.

Наряду с достоинствами АОС обладает и недостатками, связанными с высокой температурой АОС (1500 К) и с наличием открытого форса пламени.

Первый недостаток обусловливает снижение огнетушащей способности из-за того, что горячий аэрозоль конвективно всплывает под потолок и только по мере охлаждения достигает очагов пожара на нижней отметке помещения. Исследования показали, что в помещении высотой 3 м время тушения нижних очагов составило около 3 мин. За это время заметное количество аэрозоля теряется через неплотности. При большей высоте помещения время достижения нижних очагов будет еще больше.

Второй недостаток не позволяет использовать АОС в помещениях категорий А и Б и, кроме того, при ложном срабатывании форс пламени может вообще оказаться причиной пожара (что неоднократно имело место с генераторами типа СОТ).

Для устранения этих недостатков созданы специальные генераторы типа «Габар», с помощью которых температура АОС снижается до 140—200 °C, ликвидируется открытый форс пламени. Испытания генерато­ров показали, что они успешно тушат пожары классов А1, А2, В1, B2, С и Е с удельным расходом около 0,045—0,1 кг/м³ (в зависимости от степени герметичности защищаемого объекта), а также являются взрывобезопасными и решением Госгортехнадзора России допущены к защите взрывопожароопасных объектов химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей отраслей промышленности.

Покрывала, песок и землю применяют для тушения небольших очагов горения. Их огнетушащий эффект основан на изолировании горючих веществ от кислорода воздуха.