§ 1. Механизм действия огнегасительных средств

Из изложенных в гл. I условий, необходимых для того, чтобы происходил процесс горения, видно, что прекращение горения при пожарах может быть достигнуто:
прекращением поступления в зону горения воздуха или горючих паров и газов или снижения их поступления до величин, при которых горение не может происходить;
охлаждение зоны горения ниже температуры самовоспламенения или понижение температуры горящего вещества ниже температуры воспламенения;
разбавление реагирующих веществ негорючими веществами.
На этом и основаны известные способы и приемы прекращения горения в условиях пожаров.
Физические способы прекращения горения. А. Охлаждение зоны горения или горящих веществ.
Приемы прекращения горения и средства тушения пожаров. Охлаждение горящих материалов при воздействии на их поверхность огнегасительными средствами (водой, твердой углекислотой в виде снега и др.); Охлаждение горящих материалов (например, горючих жидкостей, обладающих достаточно высокой температурой вспышки) путем их перемешивания. Разборка горящих материалов с последующим их охлаждением.
Б. Разбавление реагирующих веществ в зоне горения негорючими веществами.
Приемы прекращения горения и средства тушения пожаров. Разбавление воздуха введением в него негорючих паров и газов (углекислого газа, азота, водяного пара и др.).
2. Разбавление горящих материалов путем воздействия на их поверхность легкоиспаряющимися или разлагающимися негорючими веществами (может достигаться теми же средствами, что и в первом случае).
В. Изоляция реагирующих веществ от зоны горения.
Приемы прекращения горения и средства тушения пожаров. I у Создание изолирующего слоя в горючих материалах нанесением на их поверхность негорючих веществ, и материалов (покрытие горящих материалов пеной, войлоком, асбестовым полотном; засыпка песком, тальком, флюсами). Создание изолирующего слоя при помощи взрыва. Создание изолирующего слоя (разрыва) путем разборки горючих материалов между горящим веществом и веществом, еще не охваченным огнем. Перекрытие проемов помещений, в которых происходит пожар, с целью изоляции помещений от притока свежего воздуха.
Химический способ прекращения горения. Г. Химическое торможение реакции горения.
Приемы прекращения горения и средства тушения пожаров. Подача в воздух, поступающий к зоне горения, огнегасительных веществ (например, галоидированных углеводородов), вызывающих обрыв цепных реакций горения. Подача на поверхность горящего вещества галоидированных углеводородов.
Подача огнегасительных веществ по тому или иному способу прекращения горения производится при их соответствующей интенсивности, обеспечивающей тушение пожара. При этом под интенсивностью подачи огнегасительных веществ подразумевается количество огнегасительного вещества, которое нужно подать в единицу времени (обычно в секунду) на единицу площади или объема. ,
В практике тушения пожаров наибольшее распространение получили два способа прекращения горения: охлаждение и изоляция горящих материалов путем воздействия на их поверхность огнегасительными веществами.
Рассмотрим основные средства тушения пожаров, с помощью которых осуществляется тот или иной способ прекращения горения.
Вода. Вода как средство тушения пожаров приобрела наибольшее распространение-. Это объясняется ее хорошими огнегасительными качествами: большой теплоемкостью (теплота парообразования 539 кал)г); достаточно высокой термической стойкостью (выше 1700° С), превышающей термическую стойкость огнегасительных веществ; значительным увеличением объема при парообразовании (I кг воды при испарении образует свыше 1700 л пара).
Воду применяют в виде мощных струй из лафетных стволов с насадками диаметром 28—50 мм\ водяных струй из ручных пожарных стволов с насадками 13— 25 мм, в виде распыленных и тонкораспыленных струй, применяемых из стационарных и переносных распылителей; в виде пара (наиболее целесообразно в последнем случае применение насыщенного водяного пара).
Вода применяется в трех способах прекращения горения: охлаждение зоны горения или горящих веществ; разбавление реагирующих веществ в зоне горения и изоляция реагирующих веществ от зоны горения, —при тушении твердых горючих материалов, горючих жидкостей (темных нефтепродуктов), а в некоторых случаях и легковоспламеняющихся жидкостей (например, тонкораспыленной водой).
При тушении веществ, плохо смачивающихся водой (например, хлопка, торфа и т..д.), в воду с целью понижения поверхностного натяжения вводят смачиватели типа сульфанолов, сульфонатов, некаля, пенообразователя и др. При введении в воду 0,2—2,0% смачивателя по весу поверхностное натяжение воды уменьшается примерно в два раза, и это резко улучшает ее огнегасительные свойства, причем потребные расходы воды уменьшаются примерно в 2—2,5 раза при одновременном сокращении времени тушения.
Негорючие газы — углекислый газ и азот — особенно целесообразно применять тогда, когда применение воды может вызвать взрыв или распространение горения (исходя из свойств горючих веществ), а также в тех случаях, когда применение воды может вызывать повреждение аппаратуры и приборов (телефонные станции, аппарат

ные узлы связи и др.) или повреждение уникальных ценностей (в музеях и т. д.).
Углекислый газ в нормальных условиях — газ без цвета и запаха. Он тяжелее воздуха в 1,5 раза; при O0C и давлении 36 ати легко переходит в жидкое состояние, тогда его называют углекислотой. Из I л жидкой углекислоты при температуре 0° образуется 506 л газа. Хранится он в стальных баллонах, коэффициент наполнения которых составляет 0,7—0,75 кг/л (в 40-литровом баллоне 26—28 л). Огнегасительная концентрация углекислого газа в воздухе составляет 30—35% (по объему). Подача углекислоты производится через раструбы-диффузоры (в этом случае происходит переохлаждение выходящей углекислоты и образование углекислого снега) и через перфорированный трубопровод, если расчет ведется только на объемное тушение. В первом случае эффект тушения достигается по способу охлаждения, а во втором — по способу разбавления.
При применении углекислого газа необходимо учитывать его токсичность (при вдыхании воздуха, содержащего 10% углекислого газа, наступает паралич дыхания и смерть), что особенно опасно, если учесть, что этот газ не имеет запаха.
Азот — газ немного легче воздуха, не имеющий ни цвета, ни запаха. По сравнению с углекислым газом в жидкое состояние переходит при весьма низкой температуре (—195,8° С). Огнегасительная концентрация в воздухе принимается не менее 35% по объему. Азот в качестве средства тушения пожаров используется по методу разбавления.
Как углекислый газ, так и азот обычно применяют в сравнительно небольших по объему помещениях, главным образом при тушении веществ, горящих пламенем (жидкости, газы). Они плохо тушат вещества, способные тлеть (дерево, бумага, хлопок и др.), и не тушат волокнистые материалы (хлопок, ткани и т. д.). Поскольку углекислый газ восстанавливается калием, натрием, магнием, щелочноземельными металлами, его нельзя применять при горении этих металлов.
Следует заметить, что азот нашел широкое распространение для заполнения свободных объемов в сосудах над легковоспламеняющимися жидкостями с целью предохранения производственных установок и аппаратуры от взрывов. В этих же целях в некоторых случаях применяют и дымовые газы при минимальном-содержании в них кислорода.
Пены. Впервые применение пены в качестве средства тушения пожаров легковоспламеняющихся жидкостей было предложено в 1904 г. русским инженером А. Г. Лораном, поставившим себе задачу разработать надежное средство для тушения пожаров нефтепродуктов после одного опустошительного пожара на нефтепромыслах в Баку.
Пены представляют собой дисперсную систему, в которой дисперсной фазой является газ (углекислый газ, воздух), а дисперсионной средой—какая-либо жидкость (водные растворы солей, кислот и др.)* Длятого чтобы образующаяся пена была устойчива во времени, в жидкость, из которой образуется пена, вводится поверхностно-активное вещество (сульфокислоты и их соли; сапонин, экстракт солодкового корня, лакрица, белки и другие вещества).
Химическая пена образуется в результате такой реакции, при которой в жидкой среде образуется какой-либо газ. Обычно для этой цели применяется так называемый пеногенераторный пенопорошок, в котором в сухом виде содержится сернокислый алюминий Al2(SO4)3, представляющий собой кислотную часть состава, бикарбонат натрия NaHCO3 — щелочная часть и сапонин или экстракт солодкового корня в качестве поверхностно-активного вещества.

При растворении пеногенераторного порошка в воде (обычно в соотношении I : 10) в результате взаимодействия кислотной и щелочной частей состава выделяется углекислый газ и образуется пена.
Обычный состав химической пены: 80% углекислого газа, 19,7% водного раствора Na2SO4 с гидратом окиси алюминия Al(OH)3 и 0,3% поверхностно-активного вещества. Объемный вес химической пены 200 кг/м3.
Получаемая химическая пена обладает необходимой подвижностью, достаточно стойка во времени и обладает хорошей сопротивляемостью от воздействия на нее пламени.
Химическая пена ,хорошо гасит жидкости, не соединяющиеся и не смешивающиеся с водой. Для тушения гидрофильных жидкостей применяют химическую пену 13 так называемого омыленного пеногенераторного порошка.
Воздушно-механическая пена образуется при механическом смешении воздуха, воды и поверхностно-активного вещества (пенообразователей ПО-1 на основе керосинового контакта; ПО-6 — на основе отходов технической крови и т. д.).
В обычной воздушно-механической пене содержится эколо 90% воздуха, 10% водного раствора пенообразователя.
За последнее время в практике тушения пожаров нашла применение так называемая высокократная воз- цушно-механическая пена. Она получается с помощью такого же водного раствора пенообразователя, но для ее получения применяют другие приборы — генераторы высокократной пены (см. § 9.3), обеспечивающие подсасывание значительно большего количества воздуха. Таким образом, состав высокократной воздушно-механической пены иной. В ней содержится: воздуха около 99%, воды 1% и менее и около 0,04% пенообразователя. Объемный вес высокократной воздушно-механической пены составляет 10 кг/м3 и менее.
Применяемые для тушения пожаров пену характеризуются кратностью и стойкостью. Под кратностью подразумевается отношение объема пены к объему жидкости, из которой она получена. Кратность химической пены составляет около 5, обычной воздушно-механической пены 8—12, высокократной 100 и более.
Наибольшей стойкостью, т. е. способностью сохраняться во времени, обладает химическая пена; она может сохраняться на поверхности жидкости более I ч. Меньшей стойкостью обладает воздушно-механическая пена на основе пенообразователя ПО-6 и еще меньшей стойкостью (20—30 мин) воздушно-механическая пена, получаемая на основе пенообразователя ПО-1.
Механизм тушения пеной легковоспламеняющихся жидкостей заключается в том, что пенный покров является как бы экраном, препятствующим воздействию тепла зоны горения на поверхность жидкости, в результате чего ее йспарение резко уменьшается. Кроме того, пенный покров препятствует выходу паров жидкости в зону горения и, таким образом, оказывает изолирующее действие. Контакт пены, в состав которой входит вода, с по

верхностью жидкости, нагретой до температуры кипения, а также попадание в жидкость водного раствора, получаемого при распаде пены, оказывает и некоторое охлаждающее действие, но оно не является решающим для прекращения горения.*
Пены, в особенности воздушно-механическая пена, могут применяться и для тушения твердых материалов (по способу изоляции), а также для защиты сгораемых материалов. Есть еще одна область тушения пожаров, где оказывается наиболее целесообразным применение высокократной воздушно-механической пены — это тушение пожаров в подвалах, трюмах, машинных отделе- нях кораблей и в других труднодоступных местах, где трудно не только приблизиться к месту пожара, но и обнаружить очаг горения.
Интенсивность подачи высокократной воздушно-механической пены (при кратности 100) принимается по раствору (воды и.'пенообразователя), затрачиваемому на ее образование, и составляет:
при горении жидкостей с температурой вспышки паров до 28° С . . . .              0,08              л/сек-м2
при горении жидкостей с температурой вспышки паров выше 28° С .              ,              0,05              л/сек-м2
Расчетное время тушения 10 мин
При тушении пожаров в подвалах зданий и в трюмах кораблей интенсивность подачи может приниматься (также по раствору) порядка 0,02—0,04 л/сек-м2.
Подавление горения с помощью взрывчатых веществ.
Этот прием тушения применяется в настоящее время для тушения пожаров открытых газовых и газонефтяных фонтанов. Заряд взрывчатого вещества подводится к фонтану несколько выше его устья и на расстоянии I—2 м от него по горизонтали. При взрыве взрывчатого вещества образуется изолирующий слой, которым горящее вещество изолируется на некоторое время от зоны горения. Происходит «отрыв пламени». В качестве взрывчатых веществ применяют аммониты и тротил.
Количество взрывчатого вещества принимается в зависимости от мощности фонтана (от его устьевого давления) и от характера фонтанирующей струи (цельная или раздробленная струя) и может составлять от 100 до 600 кг.
Порошковые составы. Порошковые составы применя- ¦ ют в качестве средства тушения по способу изоляции горящих материалов от доступа к ним воздуха или изоляции паров или газов от зоны горения. Их используют, например, для прекращения горения щелочных металлов, магния и магниевых сплавов, для тушения газового пламени, алюминоорганических соединений.
Для прекращения горения щелочных металлов рекомендуются, например, составы ПС-1 и ПС-2. В огнетушителях для этой цели применяется порошок состава:
Кальцинированная сода . . . .                            96,5%
Графит ... . I                            I %
Стеарат алюминия . . . .,.I                            1%
Стеарат железа (или магния)                            1%
Стеариновая кислота ......                                                         0,5%
Для тушения магния и магниевых сплавов (электрона) применяют сухие молотые флюсы, употребляемые при плавке магниевых сплавов. Эти флюсы образуют на поверхности магния жидкую пленку, изолирующую магний от воздуха.
Алюминийорганические соединения тушат комбинированными порошковыми составами СИ-1; СИ-2 и СИ-КВ.
Область применения порошковых составов для других случаев ограничена их сравнительно небольшой огнегасительной эффективностью и склонностью к слеживанию.
Составы, получаемые на основе галоидированных углеводородов. Применение этих составов основано на способе химического торможения реакции горения, заключающемся в обрыве цепных реакций горения.
Применяемые с этой целью вещества должны обладать следующими свойствами:
низкой температурой кипения и в связи с этим легким переходом при нагревании в газообразное состояние;
низкой термической стойкостью;
способностью образовывать при разложении радикал^ и атомы, активно реагирующие с промежуточными продуктами реакции горения.
Огнегасительные свойства галоидированных углеводородов возрастают с увеличением молекулярного веса содержащегося в них галоида в следующей последовательности: фторзамещенные, хлорзамещенные, бромзамещен- ные, иодзамещенные.
Наиболее распространенные огнегасительные составы на основе галоидированных углеводородов приведены в табл. 9.1.

Наименование составов	Образуется пар, л	Огнегасительная концентрация, %
Состав «3,5» (Бромистого этила 70%, углекислоты 30%)	430	6,7
Состав «7» . . (Бромистого метилена- 80%, бромэти- ла 20%)	430	3
Состав «СЖБ» { . . . . (Тетрафтордибромэтана 16%, бромэти- ла 84%)	370	4,8

Применяемый в приведенных выше составах бромистый этил способен воспламеняться в смеси с воздухом в концентрациях 6,7—11,3% по объему от мощного электрического источника. Поэтому в тех составах, где применяется бромистый этил, находятся флегматизаторы: в составе «3,5» — углекислота; в составе «7» — бромистый метилен; в составе «СЖБ» — флегматизатором является тетрафтордибромэтан. Кроме того, следует учитывать, что бромистый этил обладает высокими коррозионными свойствами, в особенности по отношению к алюминиево- магниевым сплавам.
На I мъ помещения требуется подавать: состава «3,5» — 0,258 /сг/ж3; состава «7» — 0,157 кг/м3 и состава «СЖБ» —0,215 кг/мг.
Огнегасительные составы на основе салоидированных углеводородов применяются в огнетушителях (ручных и возимых) и в стационарных установках для тушения различных материалов.

<< | >>

↑

Источник: М. В. Алексеев, П. Г. Демидов, М. Я. Ронтман, II. А. Тарасов-Агалаков. Основы пожарной безопасности. Учеб. пособие для высших учебных заведений. 1971

Еще по теме § 1. Механизм действия огнегасительных средств:

- Основы БЖД - Пожарная безопасность - Чрезвычайные ситуации - Школа выживания -