Современные огнетушащие составы

Пенные огнетушащие средства

Пены– коллоидные системы, состоящие из пузырьков газа, окруженных пленками жидкости, и характеризуются агрегативной и термодинамической неустойчивостью.

К воде добавляют пенообразователи (ПО) и пенопорошки, в качестве которых применяют некоторые природные и синтетиче­ские поверхностно-активные вещества. Для улучшения эксплуата­ционных характеристик ПО (морозоустойчивости и др.) вводят различные добавки и стабилизаторы.

Основной классификационной характеристикой ПО является кратность образующейся пены - отношение объема пены к объему ее жидкой фазы.

Пены подразделяются на виды: химическая и воздушно-механическая.

Химическая пена образуется при взаимодействии растворов кислот и щелочей. Из-за низкой кратности пены и высокой корро­зионной активности широкого применения не нашла (огнетушите­ли ОХП-10).

Воздушно-механическая пена в зависимости от ее кратности подразделяется (по ГОСТ Р 5088-93. «Пенообразователи») на:

- низкократную - до 20;

- среднекратную:

а) не менее 60 - для пенообразователей общего назначения и углеводородных;

б) не менее 40 - для фторсодержащих пенообразователей;

- высокократную - не менее 200.

Инертные разбавители

Диоксид углерода (СО₂), азот (N₂), аргон (Аr), дымовые газы, водяной пар применяются для тушения пожаров методом разбав­ления газопаровоздушной среды помещения.

Горение прекращается при снижении содержания кислорода в атмосфере защищаемого объема до 12-15% (об.). Для веществ, имеющих широкую концентрационную область распространения пламени (например, водород, ацетилен, диборан и др.), металлов, тлеющих материалов - 5% и ниже.

Аргон применяют при опасности образования взрывчатых нитридов соединений (например, нитридов некоторых металлов).

Огнетушащая концентрация СО₂ 20-40% (масс.) при интен­сивности расхода 0,7 кг/м³ и времени тушения от 60 до 120 с.

При объемном тушении щелочных металлов небольшие добавки к азоту СО₂ – до 6% (об.) - позволяют существенно повысить эффективность последнего.

Хладоны (фреоны)

Хладоны – товарное наименование предельных галогенсодержащих углеводородов, в молекулах которых обязательно имеются атомы фтора, а также могут быть все остальные галогены (ранее назывались фреонами). Обычно используют бромсодержащие, а также бромхлорсодержащие хладоны.

Хладоны являются ингибиторами горения, т.е. активно вмешиваются в химические процессы, тормозя их. Наиболее эффективны для тушения органических веществ (нефтепродуктов, растворителей и др.). К торможению реакции горения приводит преимущественное связывание атомов водорода.

Применяются для тушения металлов, многих металлорганических соединений, некоторых гидридов металлов, а также, когда при пожаре окислителем является не кислород, а другие вещества (например, галогены, оксиды азота).

Хладоны обладают хорошими диэлектрическими свойствами, высокой плотностью паров, легкостью образования газовой фазы (температура кипения – от минус 50 до минус 4°С; давление пара при 20°С – от 0,38 до 15 атм.), низкой температурой замерзания (от -110 до -168°С), низкой коррозионной активностью и умерен­ной активностью. В огнетушителях используются хладоны 114В2 и 12В1.

Хладоны считаются практически негорючими веществами. Однако в кислороде пары хладона 114В2 становятся горючими, имеющими пределы распространения пламени.

Нормативная огнетушащая концентрация: для категорий взрыво- и пожароопасных помещений А и Б – 0,37 кг/м³, для кате­гории В – 0,22 кг/м³. Время подачи хладонов регламентируется СНиП 2.04.09 - 30 с (на практике от 60 до 120 с в зависимости от категории взрыво- и пожароопасности). Оптимальное время – 10 с.

Однако хладоны разрушают озоновый слой Земли, и поэтому их применение для целей пожаротушения ограничивается. В последнее время ведутся поиски альтернативных хладонам средств объемного тушения.

Комбинированные составы

Тушение основано на сочетании свойств различных огнетушащих средств. Наиболее эффективные составы - комбинации носителя с сильным ингибитором горения (воднохладоновая эмульсия, комбинации воздушно-механической пены с хладоном). Порошок СИ-2 также относится к огнетушащим средствам комбинированного действия.

Для объемного тушения применяют азотно-хладоновый и углекислотно-хладоновый составы (снижают в 4-5 раз расход бром-хладонов): 85% - СО₂ (масс.) и 15% (масс.) - хладона 114В2.

Этот состав рекомендуется СНиП 2.04.09, поскольку при данной концентрации он взаиморастворим под давлением. Для объемного тушения в помещениях с натрием применяется комбинированный состав, состоящий из 94% (об.) N₂ и 6% (об.) СО₂, который снижает пирофорность натрия (увеличивает его температуру самовоспламенения) и увеличивает огнетушащий эффект.

Порошковые огнетушащие средства

Основу огнетушащих порошков составляют аммонийные соли (моно-, диаммонийфосфаты, аммофос), карбонат и бикарбонат натрия, хлориды натрия и калия и др. В качестве добавок применяются кремнийорганические соединения (аэросил АМ-1-300 и т.п.), стеараты металлов, нифелин, тальк и др. Обеспечивают тушение пожаров класса В на большой площади при времени тушения несколько секунд.

Аэрозольные огнетушащие составы

Для целей пожаротушения шире стали использоваться системы объемного аэрозольного тушения и локализации пожаров (САТ) на основе генераторов огнетушащего аэрозоля (ГОА), образующих аэрозольный огнетушащий состав (АОС). Огнетушащий состав получается сжиганием твердотопливной композиции (ТТК) окислителя и восстановителя. В качестве окислителя обычно используются неорганические соединения щелочных металлов (преимущественно нитрат (КNО₃) и перхлорат (КClO₄) калия), в качестве горючего-восстановителя - органические смолы (эпоксидный идитол и т.п.). Эти ТТК могут гореть без доступа воздуха.

Образуемый в качестве продукта сгорания аэрозоль состоит из газовой фазы (преимущественно диоксид углерода) и взвешенной конденсированной фазы в виде тончайшего порошка, аналогичного огнетушащим порошкам на основе хлорида и карбоната калия. АОС отличается от обычных порошков значительно большей дисперсностью (примерно в 50 раз), поэтому заранее изготавливать и хранить порошок с размером частиц 10^{-6 м из-за склонности к сле}живанию практически невозможно.

Благодаря высокой дисперсности огнетушащая способность АОС в 5-8 раз превышает огнетушащую способность порошков и хладонов, и более чем на порядок - двуокиси углерода и азота. Другим достоинством АОС является возможность тушения пожаров подкласса А1 (тлеющие материалы).

К недостаткам АОС относится высокая температура (до 400°С) и наличие открытого форса пламени на выходе из ГОА.

Средства пожаротушения

Простейшим средством тушения загораний и пожаров является песок. Его можно использовать в абсолютном большинстве случаев. Он охлаждает горючее вещество, затрудняет доступ воздуха к нему и механически сбивает пламя. Возле места хранения песка обязательно надо иметь не менее 1-2 лопат.

Наиболее распространенным и универсальным средством тушения пожара является вода. Однако ее нельзя использовать, когда в огне находятся электрические провода, электроприборы и установки под напряжением, а также вещества, которые, соприкасаясь с водой, воспламеняются или выделяют ядовитые и горючие газы. Не следует применять воду для тушения бензина, керосина и других жидкостей, так как они легче воды, всплывают, и процесс горения не прекращается.

Для ликвидации пожаров в начальной стадии можно применять асбестовое или войлочное полотно, которое при плотном покрытии ими горящего предмета предотвращают доступ воздуха в зону горения.

Внутренние пожарные краны размещаются, как правило, в специальных шкафчиках, приспособленных для их опломбирования и визуального осмотра без вскрытия. У каждого должен быть пожарный рукав длиной 10, 15 или 20 м и пожарный ствол. Один конец рукава примкнут к стволу, другой к пожарному крану. Развертывание расчета по подаче воды к очагу пожара производится в составе 2 человек: один работает со стволом, второй подает воду от крана.

Особое место отводится огнетушителям - этим современным техническим устройствам, предназначенным для тушения пожаров в их начальной стадии возникновения. Отечественная промышленность выпускает огнетушители, которые классифицируются по виду огнетушащих средств, объему корпуса, способу подачи огнетушащего состава и виду пусковых устройств.

По виду огнетушащие средства бывают воздушно-пенные, углекислотные, аэрозольные, порошковые и комбинированные. По объему корпуса они условно подразделяются на ручные малолитражные с объемом до 5 л, промышленные ручные с объемом 5-10 л, стационарные и передвижные с объемом свыше 10 л.

Огнетушители воздушно-пенные (ОВП). Применяются при тушении пожаров класса А и В - возгорание органических твердых материалов, горение жидкостей - нефтепродуктов, масел и др. Подобная модель огнетушителя весьма востребована, благодаря своей эффективности и безопасности.

Принцип действия, который определяет огнетушитель воздушно-пенный, основывается на использовании огнетушащей пены, образованной за счет пенообразователя, водного раствора и вытесняющего газа из баллона высокого давления в головке огнетушителя. Такая пена, практически полностью состоит из воздуха (доля содержащегося в пене воздуха доходит до 90%), также в ней содержится небольшой процент пенообразующего вещества - 0,2 % и воды (9.8%). Пенообразователь смешивается с водой, под действием рабочего газа, исключительно в момент применения.

Область использования воздушно-пенных огнетушителей ограничивается температурным режимом от +5 С до +50 С. Сфера применения подобных огнетушителей – начальные стадии возгорания твердых или жидких веществ, таких, как дерево, масла и т.д.

Категорически запрещается использовать воздушно-пенные огнетушители при тушении работающих электроприборов, поскольку существует высокая вероятность короткого замыкания и некоторых химических веществ, которые при взаимодействии с водой выделяют водород, усиливающий процесс горения.

Углекислотные огнетушителиОУ-2, ОУ-5, ОУ-8. Эти огнетушители предназначены для тушения горючих материалов и электроустановок под напряжением. Снегообразная масса имеет температуру -80°С. При тушении она снижает температуру горящего вещества и уменьшает содержание кислорода в зоне горения.

Диоксид углерода в баллоне или огнетушителе находится в жидкой или газообразной фазе. Относительное его количество зависит от температуры. С повышением температуры жидкий диоксид углерода переходит в газообразный, и давление в баллоне резко возрастает. Во избежание взрыва баллонов их заполняют жидким диоксидом углерода на 75%, а все огнетушители снабжают предохранительными мембранами.

Углекислотные огнетушители подразделяются на ручные, стационарные и передвижные. Ручной ОУ предназначен для тушения загораний различных веществ на транспортных средствах: судах, самолетах, автомобилях, локомотивах. Он представляет собой стальной баллон, в горловину которого ввернут затвор пистолетного типа с сифонной трубкой. На затворе крепится трубка с раструбом и мембранный предохранитель.

Для приведения в действие раструб направляют на горящий объект и нажимают на курок затвора. При тушении пожара огнетушитель нельзя держать в горизонтальном положении или переворачивать головкой вниз. Технические характеристики некоторых углекислотных огнетушителей приведены в таблице 6.

Огнетушители аэрозольные.Установки аэрозольного пожаротушения (аэрозольные огнетушители) относятся к объемным средствам борьбы с огнем. Предназначены для локализации и тушения пожаров легковоспламеняющихся и горючих жидких (бензин и другие нефтепродукты, органические растворители и т.п.) и твердых материалов (древесина, изоляционные материалы, пластмассы и др.), а также электрооборудования (силовые и высоковольтные установки, бытовая и промышленная электроника и т.п.), в том числе находящегося под напряжением до 40 кВ. Генераторы не применяются для тушения щелочных и щелочноземельных металлов, а также веществ, горение которых происходит без доступа воздуха. Они обладают достоинствами традиционных огнетушащих веществ – газов (высокая проникающая способность) и порошков (высокая эффективность тушения и простота хранения). В то же время аэрозоли имеют ряд неоспоримых преимуществ. Это, прежде всего, отсутствие токсичных и экологически опасных продуктов выделения, которые образуются при применении химически активных галоидоуглеводородов. Очевидным достоинством аэрозоля в сравнении с обычным порошком является его высокая проникающая способность и отсутствие быстрого оседания взвеси. В настоящее время отечественными предприятиями выпускается несколько серий установок аэрозольного пожаротушения. Все они используют одинаковый принцип формирования аэрозоля, основанный на процессе сжигания некоторых твердых химических составов. В результате этого образуется струя горячей смеси газов и твердых микрочастиц, которые, заполняя объем, гасят пламя. Высокотемпературная струя выделяемого вещества представляет известную опасность для людей и предметов, находящихся в непосредственной близости от установки. Именно поэтому одним из основных показателей качества установки является низкая температура струи.

Огнетушители порошковые(ОП) получили в настоящее время, особенно за рубежом, наибольшее распространение. Их применяют для ликвидации загораний бензина, дизельного топлива, лаков, кра­сок, древесины и других материалов на основе углерода. Порошки специального назначения используются при ликвидации пожаров и загораний щелочных металлов, алюминий- и кремнийорганических соединений и различных самовозгорающихся веществ. Хорошие ре­зультаты дает при тушении электроустановок. Широко применяются на автотранспорте и производственных участках.

ОП выпускаются трех типов: ручные, возимые и стационарные. Принцип работы огнетушителя: при нажатии на пусковой рычаг раз­рывается пломба и игольчатый шток прокалывает мембрану баллона. Рабочий газ (углекислота, воздух, азот) выходят из баллона через до­зирующее отверстие в ниппеле, по сифонной трубке поступает под аэроднище. В центре сифонной трубки (по высоте) имеется ряд от­верстий, через которые выходит часть рабочего газа и производит рыхление порошка. Воздух (газ), проходя через слой порошка, взрыхляет его, и порошок под действием давления рабочего газа вы­давливается по сифонной трубке и через насадку выбрасывается в очаг загорания. В рабочем положении огнетушитель следует держать только вертикально, не переворачивая его. Технические характери­стики некоторых порошковых огнетушителей приведены в таблице 6.

Таблица 6