Вещества охлаждения, пожаротушения
Вещества охлаждения понижают температуру зоны реакции горящего вещества.
Процесс горения можно охарактеризовать динамикой выделения тепла в результате химической реакци. Если каким-либо образом организовать отвод тепла с достаточно большой скоростью, то это приведет к тушению пожара. Также отвод тепла способствует предотвращению взрыва, если при пожаре образуются взрывоопасная среда. Отвод тепла наиболее рационально обеспечивать введением специальных хладагентов. Такой способ охлаждения позволяет легко регулировать скорость теплоотвода, изменяя интенсивность введения хладагента.
Вода
Вода — основное огнетушащее вещество охлаждения, наиболее доступное и универсальное. Хорошее охлаждающее свойство воды обусловлено ее высокой теплоемкостью C = 4187 Дж/(кг•°) при нормальных условиях.
В самые отдаленные от нас времена, когда у человека только появилось понятие о жилище и, вообще, о собственности, он прежде всего обратился к воде, как к материалу, со свойствами которого он был давно знаком и который по доступности не имеет соперников.
Вода является наиболее широко применяемым средством тушения пожаров, связанных с горением различных веществ и материалов. Достоинствами воды являются ее дешевизна и доступность, относительно высокая удельная теплоемкость, высокая скрытая теплота испарения, химическая инертность по отношению к большинству веществ и материалов. К недостаткам воды относятся высокая электропроводность (особенно в случае применения воды с добавками, повышающими ее огнетушащие и эксплуатационные свойства), относительно низкая смачивающая способность, недостаточная адгезия к объекту тушения и т. п.
Вода, являясь эффективным охлаждающим агентом, широко применяется для защиты от возгорания соседних с горящим объектов, для охлаждения резервуаров с нефтепродуктами при их тушении другими огнетушащими средствами.
Аэрозольное состояние воды достигается путем выброса либо перегретой воды, либо газонасыщенной (раствор С02 в воде) под давлением через специальные распылители. Для повышения смачивающей (проникающей) способности воды в нее добавляют различные смачиватели. Последние, благодаря снижению поверхностного натяжения, также способствуют повышению дисперсности распыленной воды. Водные растворы полиоксиэтилена получили название «скользкая вода». Линейные молекулы полимера, ориентируясь вдоль потока, снижают его турбулизацию, что приводит к повышению пропускной способности трубопроводов. Наиболее эффективным способом подачи воды является ее распыление под высоким давлением с получением микро капель диметром от 10 до 100 микрон. Системы пожаротушения тонкораспыленной водой высокого давления (50-140 атм. на оросителе) позволяют снизить до 90% расход воды на тушение. При этом такие установки способны тушить пожары класса В (ЛВЖ, ГЖ) без применения каких-либо добавок.
Водорастворимые полимерные добавки применяют также для повышения адгезии огнетушащего средства к горящему объекту. Такие составы получили название «вязкая вода». Для повышения огнетушащей способности воды также широко применяют добавки неорганических солей.
Воду нельзя применять для тушения веществ, бурно реагирующих с ней с выделением тепла, горючих, а также токсичных и коррозионно-активных газов. К таким веществам относятся многие металлы, металлоорганические соединения, карбиды и гидриды металлов, раскаленные уголь и железо. Кроме того, нельзя применять воду для тушения нефти и нефтепродуктов, поскольку может произойти выброс или разбрызгивание горящих продуктов. Нельзя также использовать компактные струи воды для тушения пыли во избежание образования взрывоопасной среды.
Большинство современных технических средств, которые находятся на вооружении пожарной охраны, позволяют использовать непосредственно на тушение очага пожара только 5…10 % поданной на тушение воды. Фактически 90…95 % воды при этом можно считать излишне пролитой. Часто ущерб от излишне пролитой воды наносит большие потери.
Огнетушащие вещества пенообразователи.
Пена — наиболее эффективное и широко применяемое огнетушащее вещество изолирующего действия, представляет собой коллоидную систему из жидких пузырьков, наполненных газом. Пленка пузырьков содержит раствор ПАВ в воде с различными стабилизирующими добавками. Пены подразделяются на воздушно-механическую и химическую. В настоящее время в практике пожаротушения в основном применяют воздушно-механическую пену.
Для получения воздушно-механической пены применяют различные пенообразователи. Воздушно-механическую пену получают смешением водных растворов пенообразователей с воздухом в пропорциях от 1:3 до 1:1000 и более в специальных стволах (генераторах).
В зависимости от области применения пенообразователи в России делятся на две группы: общего и целевого назначения. Пенообразователи общего назначения имеют углеводородную основу и предназначены для получения пены или растворов смачивателей для тушения пожаров твердых сгораемых материалов (класс А) и горючих жидкостей (класс В). Пенообразователи целевого назначения (фторированные) используются при тушении нефти, нефтепродуктов и полярных органических жидкостей. В эту же группу включен пенообразователь «Морской», имеющий углеводородную основу. Последний может применяться для получения пены с использованием морской воды и предназначен для тушения горючих жидкостей на судах и объектах морского флота.
Песок, грунт — подручные средства пожаротушения. Обычно запас песка находится в специальных ящиках или другой таре рядом с огнеопасными объектами, возле пожарных щитов.
Огнетушащие вещества газы
Диоксид углерода
Широкое применение из газообразных разбавителей находит диоксид углерода. Его используют в стационарных установках объемного тушения, в ручных (ОУ-2, ОУ-5, ОУ-8) и возимых (ОУ-80) огнетушителях. Особенностью диоксида углерода является его способность при дросселировании образовывать хлопья «снега». При поверхностном тушении «снежным» диоксидом углерода его разбавляющее действие дополняется охлаждением очага горения. Диоксид углерода нельзя применять для тушения пожаров щелочных и щелочно-земельных металлов, развитых пожаров тлеющих материалов.
Азот
Одним из современных средств пожаротушения являются азотные установки. Данное оборудование высокоэффективны для предупреждения и ликвидации взрывов и пожаров на объектах нефтегазового комплекса, на химических, нефтехимических и других предприятиях. Установки азотного пожаротушения производятся на основе мембранной технологии последнего поколения. Они представляют собой исключительно эффективные системы, предназначенные для быстрой ликвидации пожара путем подачи газообразного азота в помещение, где произошло возгорание или взрыв.
Применение.
Принцип действия установок азотного пожаротушения заключается в создании в помещении среды с пониженным содержанием кислорода — менее 10%, в такой среде процесс горения становится невозможным.
Установки азотного пожаротушения не только очень эффективны – способны тушить пожар за несколько секунд вне зависимости от удаленности очага возгорания, но также неприхотливы и надежны в эксплуатации. Во многих случаях они представляют собой единственный тип оборудования, применимый для тушения труднодоступных очагов пожара, как, например, в шахтах.
• Нефтегазовая промышленность.
В нефтегазовом комплексе установки азотного пожаротушения применяются для создания инертной среды с целью обеспечения взрыво- и пожаробезопасности в технологических резервуарах, во время загрузочно-разгрузочных работ, перед проведением ремонта оборудования, а также непосредственно для тушения пожаров. Помимо этого установки могут использоваться для испытания, продувки трубопроводов, очистки технологических емкостей и т.д.
• Химическая, нефтехимическая и лакокрасочная промышленность.
В таких отраслях промышленности как химия, нефтехимия и лакокрасочная промышленность установки азотного пожаротушения эффективно применяются для создания инертной среды в резервуарах, содержащих пожароопасные вещества или вещества, реагирующие с кислородом. При возникновении пожара инертная смесь автоматически подается в объем, где произошло возгорание, и процесс горения прекращается.
• Угольная промышленность.
Передвижные станции азотного пожаротушения позволяют эффективно бороться с пожарами в шахтах, обеспечивая надежное объемное тушение труднодоступных очагов. Азотные системы позволяют всего за несколько часов создать в аварийном участке шахты инертную атмосферу на основе азота, в которой процесс горения полностью прекращается.
• Музеи, выставки, хранилища банков.
В музеях, галереях, выставочных залах, архивах, библиотеках, хранилищах банков установки азотного пожаротушения обеспечивают быстрое объемное тушение пожара. При использовании установок азотного пожаротушения, в отличие от традиционных систем пожаротушения, не наносится вред хранящимся в помещении ценностям.
• Помещения с ценным электрооборудованием.
Использование традиционных водяных и пенных систем пожаротушения недопустимо в помещениях с дорогостоящей электронной техникой. Установки азотного пожаротушения позволяют почти мгновенно потушить пожар и сохранить нетронутым ценное оборудование.
Технология.
Основным элементом установок азотного пожаротушения является мембранный газоразделительный блок. Вырабатываемый газоразделительным блоком из атмосферного воздуха азот подается под давлением в ресивер, объем которого рассчитывается исходя из габаритов помещений или резервуаров, в которых обеспечивается взрыво- и пожаробезопасность. При достижении в них определенного давления азота установка выключается. В случае возникновения возгорания азот из ресивера подается в помещении через трубную разводку, что обеспечивает объемное, быстрое и надежное тушение пожара. Безусловным преимуществом использования азотных установок пожаротушения является то, что в результате тушения не подвергается опасности персонал и обеспечивается полная сохранность материальных ценностей. Как только азот из ресивера был использован для тушения очага пожара, установка немедленно начинает его пополнение.
Азотная установка пожаротушения может использоваться для поддержания постоянного состава атмосферы с определенной допустимой концентрацией кислорода в помещении или резервуаре. Использование установок азотного пожаротушения для таких задач позволяет гарантировать практически полную пожаро- и взрывобезопасность объектов (флегматизации). Кроме того, производимый установкой азот может быть использован для продувки технологических объемов, а также для других целей.
Содержание кислорода в воздухе, при котором горение веществ прекращается:
| Вещество | O2,% |
| Бензин | 9,0 |
| Бензол | 10 |
| Бутан | 9,5 |
| Диметилбутан | 9,5 |
| Керосин | 9,0 |
| Метан | 9,5 |
| Метилацетат | 8,0 |
| Пентан | 9,0 |
| Пропан | 9,0 |
| Пропилен | 9,0 |
| Природный газ | 9,5 |
| Реактивное топливо | 9,0 |
| Этан | 9,0 |
Преимущества.
• Не наносится вред оборудованию.
В результате тушения пожара азотной установкой не наносится вред ценному оборудованию, в отличие от пенных и водяных систем пожаротушения.
• Объемное тушение пожара.
Обеспечивается объемное тушение пожара. Эффективность пожаротушения не зависит от труднодоступности очага возгорания.
• Поддержание безопасного состава атмосферы.
Установки азотного пожаротушения могут использоваться для поддержания постоянного пожаровзрывобезопасного состава атмосферы.
• Возможность контейнерного исполнения.
Установка азотного пожаротушения может быть выполнена в контейнерном варианте на базе салазок или шасси.
• Полная автоматизация.
При возникновении пожара азот из ресивера автоматически подается в помещение или технологическую емкость, где произошло возгорание.
• Простота в эксплуатации.
Установки очень просты в эксплуатации и не требуют обслуживания. Пожаротушение и последующее заполнение ресивера азотом происходит без непосредственного участия человека.
• Не требуется дозаправка.
В случае использования азота для пожаротушения или технологических нужд установка восполняет запасы азота из воздуха.
• Экологическая чистота.
Азот является экологически чистым газом, поэтому использование установок азотного пожаротушения не оказывает никакого вредного воздействия на окружающую среду.
• Низкие эксплуатационные расходы.
Азот производится установкой из атмосферного воздуха, в результате эксплуатационные затраты оказываются очень незначительными.
Водяной пар.
Водяной пар применяется главным образом для тушения пожара в труднодоступных и закрытых отсеках, помещениях, трюмах, танках (цистернах). В процессе тушения пар, заполняя помещение, разбавляет и вытесняет из него воздух, препятствуя таким образом процессу горения; капли воды, содержащиеся в насыщенном паре, испаряются и поглощают тепло, охлаждая очаг пожара.
Химически тормозящие реакцию горения газы.
К химически активным ингибиторам относятся фреоны и некоторые другие галоидопроизводные метана и этана, в частности такие соединения, как CH2ClBr, C2H4Br2, CF3Br. В технике пожаро- и взрывозащиты все эти соединения называют хладонами и вводят для их маркировки специальные цифровые и буквенные обозначения, отображающие их химический состав. Первая цифра трехзначного числа обозначает углеродных атомов минус один, вторая — число атомов водорода плюс один, а третья — число атомов фтора в молекуле. Если в молекуле содержатся атомы брома, то после трехзначного числа ставится буква B и число, указывающее количество атомов брома. Число атомов хлора в обозначении не указывается — оно может быть определено по валентности остальных элементов. Нули в обозначении не указываются. Например, хладон 12 имеет химическую формулу CCl2F2, а хладон 114B2 — C2Br2F4. Частично на химической активности (до 30 % эффективного воздействия) основано действие Novec1230 из разряда фторированных кетонов.
