6.4. Огнетушащие вещества и материалы

К огнетушащим относятся вещества и материалы, с помощью которых прекращается горение.

Огнетушащие вещества оказывают комбинированное воздействие на процесс горения вещества. Вода, например, может охлаждать и изолировать (или разбавлять) источник горения; пенные средства действуют изолирующее и охлаждающе; огнетушащие порошковые составы (ОПС) изолируют и тормозят реакцию горения; наиболее эффективные газовые вещества действуют одновременно как разбавители и как тормозящие реакцию горения.

Все огнетушащие вещества в зависимости от принципа прекращения горения разделяются на виды:

• охлаждающие зону реакции или горящие вещества (вода, водные растворы солей, твердый диоксид углерода и др.);

• разбавляющие вещества в зоне реакции горения (инертные газы, водяной пар, тонкораспыленная вода, газоводяные смеси, продукты взрыва и др.);

• изолирующие вещества от зоны горения (химическая и воздушно-механическая пены, огнетушащие порошки, негорючие сыпучие вещества, листовые материалы и др.);

• химически тормозящие реакцию горения (составы 3.5; хладоны 114В, 13В1 и др.).

Однако, любое огнетушащее вещество обладает каким-либо одним доминирующим свойством.

Таблица 36

Классификация пожаров и рекомендуемые огнетушащие вещества.

Вода – основное огнетушащее вещество охлаждения, наиболее доступное и универсальное. Хорошее охлаждающее свойство воды обусловлено ее высокой теплоемкостью [4187 Дж/(кг/град) (1 ккал/(кг/град)] при нормальных условиях. При попадании на горящее вещество, вода частично испаряется и превращается в пар, а высокая теплота парообразования воды (2236 кДж/кг) позволяет отнимать большое количество тепла в процессе тушения пожара. Низкая теплопроводность способствует созданию на поверхности горящего материала надежной тепловой изоляции. Вода доступна для целей пожаротушения, экономически целесообразна, инертна по отношению к большинству веществ и материалов, имеет не значительную вязкость и несжимаемость. При тушении пожаров воду используют в виде компактных, распыленных и тонкораспыленных струй. Сплошные струи используют при тушении наружных и открытых внутренних пожаров, когда необходимо подать большое количество воды на значительное расстояние. Наибольший огнетушащий эффект достигается при подаче воды в распыленном состоянии, так как увеличивается площадь одновременного равномерного охлаждения, вода быстро нагревается и превращается в пар, отнимая большое количество теплоты. В зависимости от вида горящих материалов используют распыленную воду различной степени дисперсности.

Вода почти со всеми твердыми горючими веществами не вступает в реакцию, за исключением щелочных и щёлочно-земельных металлов (калия, натрия, кальция, магния и др.) и некоторых других веществ.

С некоторыми веществами и материалами вода с добавками ПАВ или без них вступает в реакцию с выделением: водорода, кислорода, фосфористого водорода; ведет к самовозгоранию; а также взрыву; выбросу исходного вещества. Такие вещества нельзя тушить водой, в том числе с добавлением к ней смачивателя (см. таблицу 37).

Таблица 37

Вещества и материалы, при тушении которых опасно применять воду и другие огнетушащие средства на ее основе

Огнетушащие средства, допустимые к применению при тушении пожаров различных веществ и материалов приведены в таблице 38.

Таблица 38

Огнетушащие средства, допустимые к применению при тушении пожаров различных веществ и материалов

Как огнетушащее средство, вода плохо смачивает твердые материалы из-за высокого поверхностного натяжения (72,8-103 Дж/м²), что препятствует быстрому распределению её по поверхности, прониканию в глубь горящих твердых материалов и замедляет охлаждение.

Для уменьшения поверхностного натяжения и увеличения смачивающей способности в воду добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ). На практике используют растворы ПАВ (смачивателей), поверхностное натяжение которых в 2 раза меньше, чем у воды. Применение растворов смачивателей позволяет уменьшить расход воды при тушении пожаров на 35-50%; снизить время тушения на 20-30%, что обеспечивает тушение одним и тем же объемом огнетушащего вещества на большей площади.

Воздушно-механическая пена (ВМП) получается смешением в пенных стволах или генераторах водного раствора пенообразователя с воздухом. ВМП обладает необходимой стойкостью, дисперсностью, вязкостью, охлаждающими и изолирующими свойствами, которые позволяют использовать её для тушения твердых материалов, жидких веществ и осуществления защитных действий, для тушения пожаров по поверхности и объемного заполнения горящих помещений (пена средней и высокой кратности). Для подачи пены низкой кратности применяют воздушно-пенные стволы СВП (CBПЭ), а для подачи пены средней и высокой кратности – пеногенераторы ГПС.

Классификация пенообразователей.

Пенообразователи и пены различаются:

• по назначению,

• по структуре,

• по химической природе поверхностно-активного вещества и по способу образования.

По природе основного поверхностно-активного вещества:

• протеиновые (белковые);

• синтетические углеводородные;

• фторсодержащие.

По способу образования:

• химические (конденсационные);

• воздушно-механические;

• барботажные;

-струйные.

По назначению пенообразователи различают:

• общего назначения;

• целевого назначения;

• пленкообразующие.

По структуре пены подразделяются на высокодисперсные и грубодисперсные.

По кратности:

• пены низкой кратности и пеноэмульсии;

• пены средней кратности;

• пены высокой кратности.

Отношение объема пены V₁ к объему жидкости в пене V_o называется кратностью К: K = V₁/V₀.

Пенообразователи целевого назначения отличаются определенной направленностью состава. Например, образующие очень устойчивую пену, длительно не разрушающуюся на открытом воздухе.

Для тушения спиртов и водорастворимых органических соединений используют пенообразователи, в состав которых входят природные или синтетические полимеры, которые коагулируют при смешении водного раствора с растворителем. В результате коагуляции на поверхности органического растворителя образуется толстая полимерная пленка, которая механически защищает пену от контакта с растворителем.

Кратность пены. В зависимости от величины кратности пены разделяют на четыре группы:

• пеноэмульсий, К < 3;

• пены низкой кратности, 3 < К < 20;

• пены средней кратности, 20 < К < 200;

• пены высокой кратности, К > 200.

В практике тушения пожаров используются все четыре вида пены, которые получают различными способами и устройствами:

• пеноэмульсий – соударением свободных струй раствора;

• пены низкой кратности – пеногенераторами, в которых эжектируемый воздух перемешивается с раствором пенообразователя;

• пена средней кратности образуется на металлических сетках эжекционных пеногенераторов;

• пена высокой кратности получается на генераторах с перфорированной поверхностью тонких металлических листов или на специальном

• оборудовании, в результате принудительного наддува воздуха в пеногенератор от вентилятора.

Огнетушащие порошковые составы (ОПС) являются универсальными и эффективными средствами тушения пожаров при сравнительно незначительных удельных расходах. ОПС применяют для тушения горючих материалов и веществ любого агрегатного состояния, электроустановок под напряжением, металлов, в том числе металлоорганических и других пирофорных соединений, не поддающихся тушению водой и пенами, а также пожаров при значительных минусовых температурах. Они способны оказывать эффективные действия на подавление пламени комбинированно: охлаждением (отнятием теплоты), изоляцией (за счет образования пленки при плавлении), разбавлением газообразными продуктами разложения порошка или порошковым облаком, химическим торможением реакции горения.

Огнетушащее действие огнетушащих порошковых составов заключается, в основном, в изоляции горящей поверхности от воздуха, а при объемном тушении – в ингибирующем действии порошков, связанным с обрывом цепей реакции горения.

В качестве основных компонентов в рецептуре огнетушащих порошков используются три класса веществ: фосфорно-аммонийные соли, бикарбонаты и хлориды щелочных металлов (Na и К). Все это хорошо растворимые в воде соли с ионной кристаллической структурой.

Огнетушащие порошки, основой которых является фосфорно-аммонийные соли применяются для тушения пожаров классов А, В, С, Е; бикарбонатные порошки – для В, С, Е и хлоридные порошковые составы – для В, С, Е, Д.

Таблица 39

Характеристика наиболее распространенных огнетушащих порошковых составов

Таблица 40

Основные свойства огнетушащих порошков

Огнетушащие средства разбавления понижают концентрацию реагирующих веществ ниже пределов, необходимых для горения. В результате уменьшается скорость реакции горения, скорость выделения тепла, снижается температура горения. При тушении пожаров разбавляют воздух, участвующий в горении, или горючее вещество, поступающее в зону горения. Воздух разбавляют в относительно замкнутых помещениях (сушильных камерах, трюмах судов и т.п.), а также при горении отдельных установок или жидкостей на небольшой площади при свободном доступе воздуха.

Огнетушащая концентрация – это объемная доля огнетушащего вещества в воздухе, прекращающая горение. Наиболее распространены диоксид углерода, водяной пар, азот и тонкораспыленная вода.

Газовые огнетушащие составы условно делятся на нейтральные (негорючие) газы – НГ и химически активные ингибиторы – ХАИ.

К нейтральным газам относятся инертные газы аргон, гелий, а также азот и двуокись углерода. Применяются смеси СО₂ с инертными газами.

Нейтральные газы (НГ):

К химически активным, называемым "хладонами" или "фреонами", относятся органические соединения с низкой теплотой испарения, в молекуле которых содержатся атомы галоидов, таких как бром или хлор.

Химически активные ингибиторы (ХАИ):

К химически активным ингибиторам, называемым "хладонами" или "фреонами", относятся органические соединения с низкой теплотой испарения, в молекулах которых содержатся атомы галоидов, таких как бром или хлор.

Хладон – это общее название галогенозамещённых углеводородов, причем для их обозначения применяют численное обозначение, характеризующее число и последовательность атомов углерода, фтора, хлора, брома, называемое хладоновым номером, например, CF₃Br обозначают числом 1301. Огнетушащая способность хладона, как правило, тем выше, чем больше атомов брома, фтора и хлора в молекуле.

Таблица 41

Основные физико-химические свойства галоидоуглеводородов и составов на их основе, используемых при тушении пожаров

Таблица 42

Несмотря на большую эффективность, область применения галоидоуглеводородов и составов на их основе ограничена из-за высокой стоимости. В основном они применяются в автоматических установках пожаротушения.