Предполагает использование широкого спектра веществ, благодаря которым реализуется борьба с огнем. Традиционно главным веществом такого рода считается вода. Действительно, это наиболее популярное наполнение противопожарных установок, но далеко не во всех случаях этот способ оказывается эффективен. Поэтому в рабочий арсенал пожарных служб вводятся и другие виды огнетушащих веществ, под свойства которых разрабатываются и обслуживающие технические средства. Так появляются все новые порошковые компоненты, жидкостные составы и аэрозоли, газовые и другие варианты веществ, позволяющих успешно бороться с пламенем.
Базовый принцип разделения огнетушащих веществ основывается на характере воздействия на огонь. Наиболее распространенным способом такого воздействия является охлаждение зоны горения. В процессе тушения осуществляется подача активных с точки зрения прекращения огня материалов. При этом сотрудники пожарной службы должны по возможности перемешивать элементы конструкций и разбирать горящие материалы, позволяя эффективнее охлаждаться пораженным поверхностям. Следующий принцип основывается на разбавлении реагирующих элементов. В данном случае огнетушащие вещества представляют собой легкоиспаряющиеся или разлагающиеся покрытие которыми способствует прекращению огня. Также распространены изолирующие материалы, которые воздействуют на активность в зоне горения путем создания специальных барьеров, перемычек и т. д.
Существует и другая классификация огнетушащих материалов, которая основывается на физическом состоянии вещества. В частности, выделяют жидкие, газообразные, сыпучие, твердые, а также тканевые наполнители пожарных установок. Стоит отметить, что принадлежность наполнителей к разным группам в соответствии с данной классификацией никак не связывается с упомянутой выше системой разделения. То есть классификация огнетушащих веществ по принципу воздействия на зону пожара может допускать вхождение в одну из категорий двух и более материалов с разными физико-химическими свойствами.
Теоретически, горение можно прекратить, если на высокой скорости обеспечить отвод теплового выделения. Реализовать такой принцип можно за счет использования хладагентов, которые посредством охлаждения регулируют процесс теплоотвода, сводят к минимуму активность источника горения. Классическим представителем группы охлаждающих материалов является вода - огнетушащее вещество, которое обладает высокой теплоемкостью, доступностью и химической инертностью.
Как и у всех универсальных материалов, у данной жидкости есть недостатки. В первую очередь вода отличается повышенной электропроводностью, что само по себе накладывает серьезные ограничения на ее применение. Ситуация усугубляется, когда жидкость смешивают с другими добавками, увеличивающими способность к проводке тока. Но и это еще не все недостатки. Вода также обладает слабо выраженными способностями к адгезии относительно горящих материалов, из-за чего, собственно, в нее и вносят специальные добавки. В итоге получаются уже другие огнетушащие вещества, представляющие собой различные смеси и растворы - как правило, на соляной основе.
Самый распространенный материал этой группы - пена. Изолирующее воздействие способствует эффективному подавлению пламени с минимальными потерями и риском в плане токсической безопасности. Структуру пены формирует из жидких пузырьков, которые имеют газовое наполнение. Зачастую такие вещества оказывают двойное воздействие - изолирующее и охлаждающее. При этом далеко не все пенные огнетушащие вещества могут использоваться в тушении пожаров. Например, разведенный в домашних условиях мыльный раствор не даст никакого эффекта, поскольку в огне структура эмульсии мгновенно будет разрушена. Поэтому используются особые растворы, обладающие относительно прочной структурой пузырей, способной выдерживать тепловые и механические воздействия. В целях укрепления пенного вещества в составы растворов добавляются специальные стабилизаторы. Также с пенообразователем сочетают и применение воздушных эмульсий.
В категорию изолирующих материалов стоит отнести и порошки, предназначенные для тушения пожаров. Хотя такие вещества являются универсальными и оказывают многофакторное подавляющее воздействие на огонь, все-таки на первый план выходит способность к изоляции источников огня. В таких целях, к примеру, используют огнетушащий порошок на основе щелочных металлов, карбоната, бикарбоната, аммонийных солей и других соединений. Также подобные вещества используются целенаправленно в тушении электрооборудования.
Это обширная группа веществ, которые в основном ориентированы на использование в особых условиях пожаротушения. Для прекращения огня таким способом используют материалы, способные или разбавлять горючие пары с газами до состояния негорючей концентрации, или минимизировать содержание кислорода в воздухе до уровня, когда перестает поддерживаться горение. При этом могут применяться различные подходы к подаче материалов - например, в общую зону пожара, в воздух или целенаправленно в объект горения.
Согласно практике применения, самым популярным средством этого типа является углекислый газ, обеспечивающий наиболее эффективное прекращение горения на пожаре. Огнетушащие вещества в виде азота и водяного пара также оказываются полезными в зависимости от условий применения. Например, водяной пар используют в основном при в закрытых помещениях и труднодоступных местах. В ходе обработки объекта водяной пар наполняет собой все помещение, разбавляя и вытесняя из него воздушные массы. Таким образом активное вещество препятствует горению, не оказывая вредного воздействия на находящихся в помещении людей. Кроме того, иногда обеспечивается двойной эффект тушения пламени паром. Во-первых, действует само облако, замещающее воздух. Во-вторых, капли, образуемые от пара, испаряются и поглощают тепло от источника пожара.
Это категория веществ, которые оказывают тормозящее действие на процесс горения. Принцип тушения основывается на химическом воздействии средства на зону пожара. При контакте огнетушащего вещества с целевым объектом происходит взаимодействие с активными центрами окисляющей реакции, в результате чего остаются негорючие или малоактивные соединения, прекращающие реакцию горения.
Обеспечить такой эффект способны галоидированные углеводороды. Это огнетушащие вещества с ингибирующим действием, которые тормозят активность процесса горения. Но важно учитывать, что подобные материалы опасны токсическим воздействием. Что касается эффективности тушения, то это, возможно, самая лучшая группа материалов для пожаротушения. Но, опять же, нежелательная химическая активность существенно ограничивает область применения таких веществ. Если говорить о конкретных соединениях, то ингибирующие вещества могут быть представлены фреонами и другими галоидопроизводными соединениями на основе этана и метана. Специалисты называют такие материалы хладонами, приписывая им особые обозначения с указанием химического состава. В соответствии с маркировкой определяются и допустимые условия применения веществ.
Сама по себе эффективность веществ, которые теоретически могут оказать помощь в деле борьбы с огнем, минимальна, если нет налаженной системы подачи материала. Для этой цели используются мобильные и стационарные установки, осуществляющие введение или распыление активного вещества. К мобильным средствам можно отнести пожарные автомобили, которые эксплуатируются службами охраны. Впрочем, это не только обычные машины с личным составом. В эту же категорию можно включить поезда, самолеты и морские суда, выполняющие ликвидацию огня в соответствующих условиях. Также распространены и стационарные установки пожаротушения, которые предназначены для выпуска огнетушащего вещества. К примеру, такие системы чаще всего используются именно в закрытых помещениях и работают с разбавляющими активными материалами.
Среди основных задач, которые выполняют стационарные установки, можно отметить ликвидацию или, как минимальную цель, локализацию пожара. При этом существует множество вариантов конструкционных исполнений подобных комплексов. В частности, различают модульные и агрегатные системы. Также на фоне широкой автоматизации систем безопасности отходят от ручного управления и установки пожаротушения, дополняясь современной электроникой и новейшими системами удаленного контроля.
Лафетные средства подачи огнетушащих материалов, как правило, проектируются еще на этапе строительства объекта, в котором будет осуществлен их монтаж. Дело в том, что подобные системы являются наиболее требовательными к коммуникационному обеспечению, поэтому изначальный расчет их местоположения и установки особенно важен. Обычно такие агрегаты применяются на производственных объектах, где также размещаются и емкости для огнетушащих веществ конкретного типа. Это могут быть, к примеру, резервуары с водой или баллоны с пенным или газовым наполнителем. Некоторые модификации, к слову, не предназначены именно для полной ликвидации пламени. Их основные задачи сводятся к защите производственного оборудования или коммуникаций - например, путем водяного орошения.
Установки такого типа могут различаться по способу устройства. Далеко не всегда лафетные конструкции имеют стационарное положение. Это могут быть мобильные с дополнением в виде программного или дистанционного управления. Конечно, распространены и стационарные установки, подача огнетушащих веществ в которых зачастую осуществляется через общие инженерные сети и коммуникации. Такое подключение позволяет не тратить время на организацию работающей инфраструктуры и моментально приступать к процессу пожаротушения.
Современные автоматические противопожарные установки позволяют, независимо от участия человека, контролировать факторы, свидетельствующие об опасности пожара, и своевременно начинать процесс тушения. Обычно в момент превышения заложенных в программу значений начинается подача активного вещества и вместе с этим срабатывает сигнализация. При этом существуют разные подходы к средствам управления такими системами. Например, спринклерные модели полностью автоматизированы, но есть и другие системы, в которых предусматривается ручное управление. Так, огнетушащее вещество в установках может выпускаться и в автоматическом режиме, и по команде оператора через пульт управления. Но такая система контроля уже зависит от типа самой установки - модульные ориентируются на большую автономию, в то время как централизованные допускают максимальный спектр подходов к управлению.
Важно отметить и факторы безопасности, которые не всегда могут учитываться при эксплуатации автоматических систем. Оснащение подобными установками себя оправдывает лишь в тех случаях, когда ликвидация очагов возгорания первичным инструментарием невозможна. Также на некоторых производственных объектах персонал обслуживает системы безопасности не в круглосуточном режиме. Очевидно, что в таких ситуациях не обойтись без автоматического средства борьбы с огнем. Другое дело, что для минимизации рисков следует изначально сделать правильный выбор огнетушащего вещества, автоматическая подача которого как максимум повлечет лишь запланированный и предварительно рассчитанный ущерб.
Для каждого вида установки пожаротушения используется конкретный тип активного вещества. В целях безопасности применение нескольких материалов в одном комплексе практикуется редко. Самой распространенной системой является конструкция с водяным пожаротушением. Особенно распространены дренчерные комплексы, которые используют в целях защиты помещений с высоким риском пожара. Эффективность подобных устройств обусловлена тем, что они могут обеспечивать одновременное орошение всей области охраняемой площадки. В свой состав включают насосное оборудование, панели управления, трубопроводы, емкости для воды, оповещающие устройства и т. д.
Вторым по популярности веществом, которое используется в дренчерных конструкциях, является пена. Такие системы используют для защиты локальных зон в производственных помещениях, предотвращения воспламенения трансформаторов и электроаппаратов. Довольно широко применяются и спринклерные установки с пенным материалом пожаротушения. Кстати, такие агрегаты имеют много схожего с водяными установками за исключением особых подходов к дозированию. Это основные огнетушащие вещества, используемые в стационарных и мобильных средствах борьбы с очагами возгорания, но есть и специализированные газовые системы, порошковые и аэрозольные. Как правило, пожарозащитное оборудование с такими наполнителями используется в особых условиях - например, в местах, где предъявляются повышенные требования к содержанию электрооборудования.
При всем многообразии веществ, используемых в современных системах пожаротушения, специалисты по-прежнему не могут назвать универсальный и наиболее эффективный способ борьбы с огнем. Наблюдается довольно четкая сегментация материалов по классам в зависимости от их технико-эксплуатационных качеств. В то же время немаловажную роль играет воздействие огнетушащих веществ на человека и объекты, которые находятся в зоне воспламенения. Например, системы пожаротушения с химическими наполнителями вполне могли бы стать единственным средством подавления огня. Как показывает практика использования, требуется минимальное количество огнетушащего материала такого типа для борьбы с пожарами средних классов.
Но проблема заключается в последствиях, которые влечет использование химически опасных веществ. По этой причине технологи осваивают новые способы пожаротушения, в том числе конструкционные. Эффективно работающее вещество для тушения огня может раскрыть весь свой потенциал лишь в том единственном случае, если была правильно организована система борьбы с очагами воспламенения. И в этом плане стоит отметить важность и базовых установок, которые подают материал для тушения, и способов управления - автоматических или ручных.
Огнетушащие вещества – это вещества, при использовании которых прекращается процесс горения. Самый известный из них – вода. Но сегодня в системах пожаротушения применяются огнетушащие вещества разного агрегатного состояния, которые более эффективны, чем вода, воздействуют на очаг возгорания. Их разрабатывали опытным путем с учетом физических свойств огня. Сегодня эти вещества используются во всех средствах тушения пожаров: огнетушителях, стационарных и мобильных установках.
Выбор последних определяется в зависимости от пожарной нагрузки объекта. В соответствии с этим выбираются и огнетушащие вещества. Их складирование и доставку до места возгорания обеспечивает система тушения пожара. Грамотный выбор огнетушащего вещества, а в некоторых системах комбинацию из них, определяет классификация огнетушащих средств.
Требования к огнетушащим веществам просты: эффективно воздействовать на очаг возгорания, локализовать его и окончательно ликвидировать за короткое время. Но процесс горения можно остановить разными способами, поэтому и вещества, его тушащие, работают по разным принципам.
В видео лектор рассказывает о хладонах (углеводородах с галоидами):
Здесь за основу берется агрегатное состояние основных огнетушащих веществ:
Кроме этого огнетушащие вещества делят по способности пропускать электрический ток. Понятно, что здесь два класса:
Это важное разделение, потому что от этого зависит ситуация, связанная с электроустановками. То есть, какими из них тушить пожар на электроустановках можно, а какими нельзя. Поэтому еще на стадии проектирования сразу решается именно эта задача. Это касается также и выбора огнетушителей.
Третий тип разделения – по токсичности. Не все используемые в системах пожаротушения вещества безопасны для человека. Здесь три группы:
Самым безвредным считается вода. Но сегодня ее редко используют в чистом виде, потому что она по сравнению с другими материалами является малоэффективной. Плюс, для тушения пожара потребуется большое количество воды, что иногда организовать сложно.
Поэтому в арсенале пожарных расчетов присутствуют противогазы. Их главная задача – защитить органы дыхания от токсичных веществ, которые образуются в процессе горения и тушения огня.
Требований всего четыре. Вот они в порядке приоритетов:
Из списка хорошо видно, что безопасность человека стоит не на первом месте. Поэтому проектировщики, составляя проекты систем пожаротушения, стараются учитывать последний фактор. К примеру, снабжают объекты пожарной сигнализацией, которая срабатывает раньше системы включения насосов. Или проектируют правильные пути эвакуации через помещения, где задымленность будет в разы меньше. Составляют пути отхода более короткими и безопасными.
Рассмотрев виды огнетушащих веществ, переходим к рассмотрению рекомендацией, какие из них, где можно использовать.
Начнем с воды, как с самого доступного, легко транспортируемого и недорогого средства. Во-первых, с помощью воды и ее растворов легко гасятся пожары на больших площадях. При этом большое количество материалов (от натуральных до искусственных) эффективно тушатся водой. Плюс к всему, вода – материал безвредный для людей.
Но есть материалы и оборудование, которыми тушить водой строго запрещается:
Для этой категории лучше использовать пену, которая генерируется опять-таки из водного раствора. Но у пенных материалов есть одно важное свойство – они плотно закрывают собой горящее материалы и предметы, перекрывая к ним свободный доступ кислорода.
Если в процессе пожара горят материалы и предметы, которые нельзя потушить водой, пеной и водными растворами солей и кислот, то применяют порошковые огнетушащие вещества, аэрозольные и газовые. Все они в несколько раз превосходят эффективность тушения очагов возгорания, но они дорого, негативно сказываются на здоровье человека и сложны в транспортировке и хранении.
Есть материалы, на которые лить воду запрещено:
Это укороченный список. С полным перечнем можно ознакомиться на фото ниже:
Главная характеристика основных огнетушащих веществ – эффективность тушения огня. Но так как воздействие на огонь у каждого материала разное, то и выбирать надо в соответствии с этим свойством. К примеру, вода обладает высокой теплоемкостью. Чтобы ее нагреть, надо затратить 2258 Дж/г. Поэтому даже сильные возгорания легко потушить водой, потому что практически вся энергия огня уходит на нагрев заливаемой воды. А значит, снижается тепловое выделение очага возгорания.
С пеной сложнее. Здесь придется учитывать размеры пузырьков газа. Чем меньше они по размеру, тем лучше. Потому что в таком состоянии пена становится более устойчивой. При этом, чем меньше плотность пены, тем легче и быстрее она растекается по горящему участку.
Сегодня в качестве огнетушащего материала используют инертные газы. Их основное назначение – разбавить концентрацию горючих газов, чтобы пожар не перешел во взрыв. При этом часть тепловой энергии огня уходит на нагрев газов. А это опять-таки снижает пожарную обстановку.
В видео показано, как тушат пожар с помощью инертных газов:
Правильный выбор огнетушащего вещества – залог эффективного тушения пожара. Но, как показывает практика, многие объекты исходят из цены используемых материалов. И в этом плане вода является оптимальным решением. И хотя сегодня на многих объектах монтируют водяные установки пожаротушения, другие разновидности постепенно их вытесняют. Это связано с более высокой эффективностью.
Разнообразные средства, используемые для тушения пожаров, называются огнетушащими. В качестве огнетушащих средств могут быть использованы вещества и материалы, имеющие определенные свойства в твердом, жидком и газообразном состоянии.
К наиболее употребительным для тушения пожаров относятся следующие вещества.
Вода обладает большой теплоемкостью и способна воспринимать от горящих веществ и материалов значительное количество тепла. На нагревание и превращение в пар 1 л воды расходуется около 2688 Дж тепла.
Вода плохо смачивает многие вещества (например, древесину и древесный уголь, хлопок, шерсть и др.), поэтому коэффициент ее использования при тушении пожара весьма низок. Для повышения смачивающей способности воды и увеличения эффективности тушения в нее добавляют различного рода смачиватели, а также применяют в виде распыленных струй, так как в этом случае непроизводительные потери ее существенно сокращаются. Тонкораспыленную воду используют также для тушения некоторых легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.
Однако применять воду для тушения пожаров не допускается в тех случаях, если она химически взаимодействует с тем или иным веществом (например, с негашеной известью, карбидом кальция, щелочными металлами и др.). Другим недостатком воды является ее электропроводность, поэтому применять ее для тушения электроустановок не допускается.
Водяной пар оказывает охлаждающее действие на горящие вещества, а также способствует разбавлению концентраций реагирующих веществ в зоне горения и изолирует ее от окружающей воздушной среды. Водяной пар применяют для тушения загораний и пожаров в различного рода аппаратах и в закрытых помещениях небольшого объема. Эффект тушения при помощи водяного пара достигается при массовом расходе его не менее 0,002 кг/с-м 3 .
Огнетушащие пены получают при смешивании газа и жидкости, в результате чего образуются пузырьки, внутри которых заключены частицы газа. Для тушения пожаров используют химическую и воздушно-механическую пены.
Огнетушащие свойства пены состоят в том, что она, покрывая слоем поверхность горящего вещества, изолирует его от зоны горения, уменьшает поступление в нее горячих паров и газов и несколько охлаждает горящее вещество.
Огнетушащие пены используют для тушения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, а также большинства твердых горючих веществ. В очаг пожара пену подают при помощи специальных аппаратов - пенных огнетушителей, пенных стволов или пеногенераторов. За последнее время в Советском Союзе широкое распространение получила пена средней и высокой кратности, которую с успехом применяют при тушении пожаров в промышленных и жилых зданиях, на судах и т. д.
Двуокись углерода (устаревшие названия: «углекислый газ», «углекислота»), азот и продукты сгорания жидких и твердых топлив широко используют в качестве огнетушащих средств.
Огнетушащие свойства двуокиси углерода (как и других инертных газов) заключаются в том, что она до некоторой степени изолирует горящую поверхность от доступа воздуха, охлаждает ее и разбавляет концентрацию реагирующих веществ, поступающих в зону горения.
Быстрое испарение жидкой двуокиси углерода сопровождается образованием снега (это свойство С0 2 используется в специальных огнетушителях). Огнетушащая концентрация двуокиси углерода при тушении пожаров в закрытых объемах составляет 30% (по объему). Так как этот газ обладает токсическими свойствами, то при тушении пожара следует немедленно оставлять помещение при заполнении его двуокисью углерода. Двуокись углерода не проводит электрический ток, поэтому ее используют для ликвидации горения в электроустановках. Для тушения горящего магния, натрия, алюминия, калия и электрона двуокись углерода применять нельзя, поскольку она разлагается с выделением кислорода и тем самым усиливает горение. Названные металлы можно тушить специальными огнетушащими порошками или жидким азотом.
Наряду с двуокисью углерода и азотом в настоящее время для тушения пожаров широко применяются галоидированные углеводороды, к числу которых относятся жидкостные составы типа 3,5, БФ-1, БФ-2, БМ и фреон 114В2. Их огнетушащее воздействие основано на химическом торможении реакции горения при введении паров этих составов в зону пожара.
В тех случаях, когда применение перечисленных выше средств неэффективно или недопустимо, используют специальныепорошковые составы. В СССР для тушения нефтепродуктов, спиртов, защиты трансформаторов применяют порошковый состав ГІСБ (на основе бикарбоната натрия). Для тушения расплавленных щелочных металлов применяются порошковыесо ставы типа ПС.
Средства огнетушения и их свойства
В соответствии с условиями, необходимы для возникновения и распространения горения, его прекращение может быть достигнуто следующими методами:
Прекращением доступа в зону горения окислителя (кислорода воздуха) или горючего вещества, а также снижением их поступления до величин, при которых горение невозможно;
Охлаждением зоны горения ниже температуры самовоспламенения или понижением температуры горящего вещества ниже температуры воспламенения;
Разбавлением горючих веществ негорючими;
Интенсивным торможением скорости химических реакций в пламени, механическим отрывом пламени сильной струей газа или воды.
На этих принципиальных методах и основаны используемые способы и приемы прекращения горения при пожарах.
Основные огнегасительные вещества: вода, химическая и воздушно-механическая пены, водные растворы солей, инертные и негорючие газы, водяной пар, галоидо-углеводородные огнегасительные составы и сухие огнетушащие порошки, сжатый воздух.
Воду можно применять самостоятельно или в смеси с различными химикатами. В сравнении с другими средствами вода отличается такими преимуществами, как широкая доступность и низкая стоимость, большая теплоемкость, обеспечивающая отвод тепла из труднодоступных мест, высокая транспортабельность, химическая нейтральность и неядовитость. К недостаткам воды относится замерзание при температуре 0° С, следствием чего могут стать разрыв пожарных рукавов и поломка насоса; неприменимость для тушения горюющих жидких веществ (ЛЖВ и ГЖ) с плотностью меньше единицы (бензин, керосин, ацетон, спирты, масла, эфир и т.п.). Будучи легче воды, они всплывают на поверхность, продолжают гореть и, растекаясь, увеличивают площадь горения. Нельзя тушить водой электросети и электроустановки, находящиеся под напряжением, так как струя воды является проводником и может вызвать поражение электрическим током.
Химическая пена получается при взаимодействии щелочного и кислотного растворов в присутствии пенообразователей. При этом образуется газ (диоксид углерода).
Пузырьки газа обволакиваются водой с пенообразователем, в результате создается устойчивая пена, которая может долго оставаться на поверхности жидкости.
Воздушно-механическая пена представляет собой смесь воздуха (~90 %), воды (~9,7 %) и пенообразователя (~0,3 %). Характеристикой пены является кратность – отношение объема полученной пены к объему исходных веществ (обычная кратность пены – до 20). В последнее время в практике тушения пожаров находит применение высокократная пена (кратность свыше 200), значительно более объемная и дольше сохраняющаяся. Она получается в генераторах высокократной пены, где воздух не подсасывается, а нагнетается под некоторым давлением.
Водяной пар применяют для тушения пожаров в помещениях объемом до 500 м 3 и небольших пожаров на открытых площадках и установках. Пар увлажняет горящие предметы и снижает концентрацию кислорода. Огнегасительная концентрация водяного в воздухе составляет примерно 35% по объему.
Инертные и негорючие газы (азот, аргон, гелий, диоксид углерода) понижают концентрацию кислорода в очаге горения и тормозят интенсивность горения. Инертные газы обычно применяют в сравнительно небольших по объему помещениях. Огнегасительная концентрация инертных газов при тушении в закрытом помещении составляет 31-36% к объему помещения.
Водные растворы солей относятся к числу жидких огнегасительных средств. Применяются растворы бикарбоната натрия, хлоридов кальция и др. Соли, выпадая из водного раствора, образуют на поверхности горящего вещества изолирующие пленки, отнимающие теплоту.
Огнегасительное действие галоидоуглеводородных огнегасительных составов основано на химическом торможении реакции горения. Применяются составы: 3,5; 4НД; 7; СЖБ; БФ; и др. (цифры 3,5 и 7 означает, что эти составы в 3,5 и 7 раз эффективнее диоксида углерода).
Огнетушащие порошки представляют собой мелко измельченные минеральные соли с различными добавками, препятствующими их слеживанию и комкованию. Они обладают хорошей огнетушащей способностью.
Сухой, чистый и просеянный песок тушит пожар почти так же, как водяной пар и инертные газы. При забрасывании песком горящего предмета происходят поглощение тепла и изоляция поверхности от кислорода воздуха.
Покрывала (асбестовые полотна, брезент, кошма) используют для тушения небольших горящих поверхностей и горящей одежды на человеке (происходит изоляция горящего вещества от доступа кислорода воздуха). Механические средства (брезент, войлок, песок, земля) применяются там, где горючие вещества еще не успели нагреться, то есть в начале воспламенения.
На практике применяют также смачеватели. Основное физическое свойство растворов смачивателей состоит в улучшении смачиваемости горючих веществ (например, резины, угольной пыли, волокнистых материалов, торфа). К смачивателям относят мыло, синтетические растворители, амилсульфаты, алкилсульфонаты и другие вещества.
При выборе средств тушения следует исходить из возможности получения наилучшего огнетушащего эффекта при минимальных затратах. Важнейшими параметрами пожаров, определяющими условия пожаротушения, являются:
Физико-химические свойства горючего материала, от которых зависит выбор огнетушащего вещества;
Пожарная нагрузка, под которой имеются в виду масса всех горючих и трудногорючих материалов, находящихся в рассматриваемом объекте, отнесенная к площади пола помещения или поверхности, занимаемой материалами на открытом воздухе;
Скорость выгорания пожарной нагрузки;
Газообмен очага пожара с окружающей средой и с внешней атмосферой;
Теплообмен между очагами пожара и окружающими материалами и конструкциями;
Размеры и форма очага пожара и помещения, в котором произошел пожар;
Метеорологические условия.
Физико-химические свойства горючего материала определяют выбор средства огнетушения. Для тушения пожара нельзя применять вещества, бурно реагирующие с горючим или окислителем. Например, нельзя применять воду для тушения материалов, которые взаимодействуют с ней, образуют горючие газы или выделяют тепло (щелочные металлы и некоторые другие горючие материалы).
Особые трудности вызывает тушение пожаров тлеющих материалов из-за трудности проникновения огнетушащих веществ в поры таких материалов. Классификация пожаров в зависимости от физико-химических свойств горючих материалов и возможности их тушения различными огнетушащими веществами и составами приведена в таблице
Классы пожаров
Пожарная нагрузка, в которую входят горючие конструктивные элементы зданий, и скорость ее выгорания определяют основные характеристики пожара, так же как температурный режим и продолжительность пожара, опасные факторы (ОФП), Воздействующие на людей.
Пожарную нагрузку дифференцируют в зависимости от ее распределения по площади на распределенную и сосредоточенную и характеризуют массой на единицу поверхности пола (кг/м 2). Развитие пожара и его параметры в сильной степени зависят от вида и величины пожарной нагрузки.
По способу распределения пожарной нагрузке помещения делятся на два класса:
Помещения больших объектов, в которых пожарная нагрузка сосредоточена и горение может развиваться на отдельных разобщенных участках без образования общей зоны горения;
Помещения, в которых пожарная нагрузка рассредоточена по всей площади таким образом, что горение может происходить с образованием общей зоны горения. В зависимости от класса помещения выбирают способ пожаротушения. Пожар можно разделить на три зоны: горения, теплового воздействия и задымления.
Зона горения занимает часть пространства, в котором непосредственно происходит горение. Она может ограничиваться ограничивающими конструкциями здания, стенами технологического оборудования. Горение на пожаре имеет диффузионный турбулентный характер.
В отличие от газов и жидкостей горение твердых материалов может происходить по горизонтальной, наклонной и вертикальной поверхностям. Скорость распространения пламени сильно зависит от угла наклона и направления распространения горения. Скорость распространения вертикально вниз в два раза ниже, чем по горизонтальной поверхности, и в 8-10 раз выше при распространении пламени вертикально вверх.
Зона теплового воздействия представляет собой часть пространства, прилегающую к зоне горения, в которой происходит теплообмен между зоной горения и окружающими конструкциями, материалами и пространством.
Способы пожаротушения классифицируют по виду применяемых огнетушащих веществ (составов), методу их применения (подачи), окружающей обстановки, назначению и т.д. Все способы пожаротушения прежде всего подразделяются на поверхностное тушение, заключающееся в подаче огнетушащих веществ непосредственно на очаг горения, и объемное тушение, заключающееся в создании в районе пожара среды, не поддерживающей горения.
Поверхностное тушение, называемое также тушение пожара по площади, можно применять почти для всех видов пожаров. Для такого вида тушения используют огнетушащие составы, которые можно подавать в очаг пожара на расстоянии (жидкостные, пены, порошки).
Объемное тушение можно применять в ограниченном объеме, оно основано на создании огнетушащей среды во всем объеме защищаемого объекта. Таким образом, поверхностное тушение в состоянии с изложенным выше применимо к пожарам в помещениях I класса, объемное -0 к пожарам в помещениях II класса. Иногда способ объемного тушения применяют для противопожарной защиты локального участка в больших объемах (например, пожароопасных участков в больших помещениях). Но при этом предусматривается повышенный расход огнетушащих веществ. Для объемного тушения используют огнетушащие вещества, которые могут распределяться в атмосфере защищаемого объема и создавать в каждом его элементе огнетушащую концентрацию. В качестве таковых применяют газовые и порошковые составы. Способ объемного тушения представляется наиболее прогрессивным, так как обеспечивает не только быстрое и надежное прекращение горения в любой точке защищаемого объема, ног и флегматизацию этого объема, то есть предупреждение образования взрывоопасной среды. Кроме того, этот способ наиболее экономически эффективен, поскольку его легко автоматизировать, он отличается быстродействием и другими преимуществами.
Пожарная техника в зависимости от способа пожаротушения подразделяется на первичные средства – огнетушители (переносные и возимые) и размещаемые в зданиях пожарные краны, передвижные – различные пожарные автомобили, а также стационарные – специальные установки с запасом огнетушащих веществ, приводимые в действие автоматически или вручную, лафетные стволы и другие. Поверхностное тушение осуществляется всеми видами пожарной техники, но преимущественно первичными и передвижными; объемное тушение – только стационарными установками.
Прежде чем перейти к классификации и конструкциям огнетушителей, необходимо рассмотреть свойства наиболее распространенных огнетушащих веществ, используемых для зарядки в огнетушители.
В качестве зарядов в огнетушителях используются следующие огнетушащие вещества:
. Вода и водные растворы химических веществ;
. Пена;
. Порошковые составы;
. Аэрозольные составы;
. Газовые составы;
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. 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 стабилизатора.
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 ан 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.
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 хладона.
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.
Научным языком, огнетушащим называют вещество, обладающее необходимыми свойствами, дающими возможность создания условий по прекращению процесса горения.
На практике, огнетушащие вещества – это опытным путем длительного отбора определенные, выбранные субстанции в различном агрегатном состоянии, используемые различными ; в т.ч. пожарной техникой, первичными средствами для оперативной борьбы с начинающими очагами пожаров в зданиях, сооружениях, на территориях населенных пунктов, предприятий, организаций.
Это знакомые всем переносные, передвижные огнетушители, ПК с комплектами рукавов, стволов; с установленными на них , без которых сегодня сложно представить интерьер офисных, административных, деловых зданий; торгово-развлекательных, спортивных, выставочных центров.
Классы огнетушащих веществ по физическим характеристикам воздействия на очаг пожара, процесс его локализации с последующей ликвидацией, по главному принципу прекращения реакции горения подразделяются на следующие основные группы и к ним относятся:
Огнетушащие вещества также можно разделить на классы по возможности проводить электрический ток, что немаловажно, необходимо учитывать при проектировании, монтаже и применении как первичных средств борьбы с начинающимися очагами огня, так и при пуске ручных, автоматических :
Важно также знать о том, что не все огнетушащие вещества, ждущие своего часа до использования, полезны человеку, некоторые вполне могут нанести ему вред тем или иным способом, классифицируются по токсичности для организма в целом, опасности для органов дыхания:
Об этом часто забывают производители, поставщики такого оборудования, предлагая их как равноценную и более дешевую альтернативу традиционным и, главное, безопасным для людей, находящихся в защищаемых помещениях, водяным и .
Их можно сформулировать в порядке приоритетов:
Увы, как правило, безопасность людей по сравнению с возможностью быстро ликвидировать пожар тем или иным огнетушащим веществом не в приоритете. Поэтому проектировщики, разработчики оборудования , создавая, конструируя , принудительной подачи чистого воздуха, стараются компенсировать это различными способами; информируя об опасности, обеспечивая возможность людям быстро покинуть здания, сооружения, используя не задымленные .
В целом, к огнетушащим веществам предъявляют следующие нормативные требования в области ПБ:
Лекция по теме
Основным средством локализации, ликвидации очагов пожаров, происходящих как на территории населенных пунктов, так и вне городской черты остается вода и ее различные растворы. Это самое доступное, недорогое, легко транспортируемое, подаваемое к местам пожара вещество, безвредное для людей; хорошо хранящееся, главное, весьма эффективное при тушении большинства горючих, сгораемых веществ, материалов как естественного, так и искусственного/синтетического происхождения – от древесины до пластмасс, пластиков.
В тех случаях, когда вода в силу своих физико-химических свойств не справляется с тушением органических веществ, например, при горении большинства товарных продуктов нефтепереработки; тогда эффективным средством тушения выступает пена, генерируемая из водных растворов пенообразователя как ручными, так и стационарными устройствами.
Если же горение веществ по каким-либо причинам сложно или невозможно ликвидировать с помощью воды или пены, то тогда применяют порошковые, газовые или аэрозольные огнетушащие составы, эффективно справляющиеся с этой задачей.
Среди огнетушащих средств, допустимых к применению при тушении различных веществ, прежде всего следует выделить воду и водные растворы со смачивателями и растворенными в ней солями различных кислот; пену, полученную из водных растворов различных видов пожарных пенообразователей.
Можно эффективно локализовать, ликвидировать как начинающиеся очаги, так и развивающиеся пожары следующих веществ и материалов:
(таблица в высоком разрешении доступна по кнопке скачать после статьи)
