Твердый диоксид углерода.

Твердый диоксид углерода - это мелкая кристаллическая масса с плотностью p =1, 53 кг/м³ при температуре - 79 ⁰С. Жидкий диоксид углерода в результате расширения переходит в твердое состояние и выбрасывается в виде хлопьев, похожих на снежные. Под влиянием теплоты, выделяющейся на пожаре, твердый диоксид углерода переходит в газ, минуя жидкое состояние. Это позволяет тушить им материалы, портящиеся от воздействия влаги. Кипит твердая углекислота (диоксид углерода) при температуре -78, 5 ⁰С, и теплота ее испарения равна 573, 6 Дж/кг. Эта цифра значительно меньше, чем у воды, однако, скорость охлаждения горящих веществ достаточно высока. Это объясняется разностью температур у углекислоты и на поверхности горящего материала. Твердый диоксид углерода прекращает горение всех горючих веществ, за исключением металлического натрия и калия, магния и его сплавов. Он неэлектропроведен и не смачивает горючие вещества. Поэтому применяется для тушения электроустановок под напряжением, двигателей, а также при пожарах в архивах, музеях, библиотеках, на выставках и т.д. При тушении он подается на поверхность горящих веществ равномерным слоем. Широкое применение углекислота (твердый диоксид углерода) нашла в огнетушителях (углекислотных).

Из вышесказанного следует вывод, что механизм прекращения горения твердым диоксидом углерода заключается в охлаждении горящих материалов и разбавлении их паровой фазы или продуктов разложения диоксидом углерода одновременно.

2. Изолирующие огнетушащие вещества.

Создание между зоной горения и горючим материалом или воздухом изолирующего слоя из огнетушащих веществ и материалов - распространенный способ тушения пожаров, применяемый пожарными подразделениями. При его реализации применяются разнообразные огнетушащие вещества, способные на некоторое время изолировать доступ в зону горения либо кислорода воздуха, либо горючих паров и газов.

В практике пожаротушения для этих целей широкое применение нашли:

Ø жидкие огнетушащие вещества (пена, вода и т.д.)

Ø газообразные огнетушащие вещества (продукты взрыва и т.д.)

Ø негорючие сыпучие материалы (песок, тальк, флюсы, огнетушащие порошки и т.д.)

Ø твердые листовые материалы (асбестовые, войлочные, брезентовые полотна, кошма, листовое железо и т.д.).

Основным средством изоляции являются пены: химическая и воздушно-механическая.

Химическая пена нашла применение в огнетушителях (химически пенных). Кратность примерно равна 5. Трудоемкость получения химической пены и достаточно высокие материальные затраты, вредное воздействие на органы дыхания и окружающую среду и другие недостатки ограничивают ее практическое применение.

Воздушно-механическая пена (ВМП).

ВМП получается в результате механического перемешивания водного раствора пенообразователя с воздухом в специальном стволе (пеногенераторе).

Основное огнетушащее свойство пены — изолирующая способность, т.е. способность препятствовать испарению горючего вещества и проникновению через слой пены паров, газов и различных излучений. Изолирующие свойства пены в основном зависят от кратности, стойкости и дисперсности.

Кратность (К) - отношение объема пены к объему раствора, из которого она получена. По кратности пены подразделяются на низкократные (К < 20), средней кратности (21 < К < 200) и высокократные (К > 200). Кратность пены зависит от состава пенообразующих веществ и массовой доли их в растворе, конструкции пеногенераторов, давления на спрысках пеногенераторов, а также от температуры воздуха, входящего в состав пены. Например, при температуре воздуха 200 ⁰С кратность пены снижается на 60 %.

Низкократные пены используют для тушения пожаров на складах древесины, так как ее можно подать струей значительной длины; кроме того, она хорошо проникает в неплотности и удерживается на поверхности.

Высокократную пену, а также пену средней кратности применяют для объемного тушения, вытеснения дыма, изоляции отдельных объектов от действия теплоты и газовых потоков (в подвалах жилых и производственных зданий, в пустотах перекрытий, в сушильных камерах и вентиляционных системах и т.п.)

Стойкость - свойство пены не разрушаться под воздействием теплоты и других факторов. Стойкость измеряется временем, в течение которого из пены выделяется 50% жидкости (воды), взятой для пенообразования.

Положительные свойства пены как огнетушащего вещества.

1) Хорошо заполняет объемы помещений, вытесняет нагретые продукты сгорания (в том числе токсичные), снижает температуру в помещении в целом, а также строительных конструкций, агрегатов, установок и т.п.

2) Прекращает пламенное горение и локализует тление веществ и материалов, с которыми соприкасается.

3) Создает условия для проникновения ствольщиков к очагам тления для дотушивания (при соответствующих мерах защиты органов дыхания и зрения от попадания пены).

4) Пена средней кратности является основным средством тушения ЛВЖ и ГЖ как в резервуарах, так и разлитых на открытой поверхности.

Отрицательные свойства пены как огнетушащего вещества.

1) Пена взаимодействует с некоторыми веществами и материалами (пероксидами, карбидами, щелочными и щелочноземельными металлами и т.п.), которые поэтому нельзя тушить пеной.

2) Пена электропроводна, поэтому ее нельзя применять для тушения электроустановок, находящихся под напряжением.

3) Пена обладает высокими коррозийными свойствами.

4) Пена имеет малую механическую прочность, поэтому относительно быстро разрушается.

Воздушно-механическую пену применяют и в комбинациях с огнетушащими порошками типа ПСБ, нерастворимыми в воде.

Огнетушащие порошковые составы.

Механизм прекращения горения порошками заключается в основном в изоляции горящей поверхности от зоны горения, т.е. в прекращении доступа горючих паров и газов в зону реакции, а при объемном тушении ¾ в ингибирующем действии порошков, связанном с обрывом цепей реакции горения.

Огнетушащие порошки не токсичны, не электропроводны и не оказывают вредного воздействия на материалы, они не замерзают, поэтому их можно применять в условиях низких температур.

3. Разбавляющие огнетушащие вещества.

Для прекращения горения разбавлением реагирующих веществ применяются такие огнетушащие средства, которые способны разбавить либо горючие пары и газы до негорючих концентраций, либо снизить содержание кислорода воздуха до концентраций, не поддерживающих горение. Приемы прекращения горения заключаются в том, что огнетушащие средства подаются либо в зону горения или в горящее вещество, либо в воздух, поступающий к зоне горения.

Механизм прекращения горения при введении разбавляющих огнетушащих веществ в помещение, в котором происходит пожар, заключается в снижении концентрации кислорода, вследствие его вытеснения, и увеличении концентрации негорючих и не поддерживающих горение газов. При определенной концентрации разбавляющих огнетушащих веществ в воздухе помещения температура горения снижается и становится меньше, чем температура потухания, и горение прекращается. Пламенное горение большинства горючих материалов прекращается при снижении концентрации кислорода в помещении до 14-16 %.

Наибольшее распространение они нашли в стационарных установках пожаротушения для относительно замкнутых помещений (трюмы судов, окрасочные и сушильные камеры, насосные по перекачке нефтепродуктов и т.п.), а также для тушения горючих жидкостей, пролитых на небольшой площади. Кроме того, разбавление спиртов до 70% водой ¾ необходимое условие для успешного тушения их в резервуарах воздушно-механической пеной (при разбавлении спиртов до 28 % водой происходит прекращение горения).

Характеристика разбавляющих огнетушащих веществ.

Диоксид углерода в газообразном состоянии примерно в 1, 5 раза тяжелее воздуха. При давлении примерно 40 МПа (40 атм) и температуре 0 ⁰С сжижается и в таком виде его хранят в баллонах, огнетушителях и т.п. При переходе в газообразное состояние из 1 кг жидкого диоксида углерода образуется примерно 500 л газа. В основном применяется для тушения пожаров электрооборудования и электроустановок, в складах, аккумуляторных станциях, сушильных печах, в библиотеках, книгохранилищах и архивах и т.п. Огнетушащая концентрация (объемная доля в воздухе огнетушащего вещества, прекращающая горение) диоксида углерода ¾ 30% в защищаемом помещении. Однако им, как и твердой углекислотой, категорически запрещено тушение щелочных и щелочноземельных металлов.

Азот главным образом применяется в стационарных установках пожаротушения для тушения натрия, калия, бериллия и кальция, а также некоторых технологических аппаратов и установок. Азот ¾ бесцветный газ плотностью 1, 25 кг/м³, без запаха, вкуса, неэлектропроводен. Тушение азотом основано на понижении объемной доли кислорода в защищаемом помещении до 5 %. Его огнетушащая объемная доля не менее 31 %. Для тушения магния, лития, алюминия, циркония применяют аргон, а не азот. Диоксид углерода и азот хорошо тушат вещества, горящие пламенем (жидкости и газы), плохо тушат вещества и материалы, способные тлеть (древесины, бумага). К недостаткам диоксида углерода и азота, как огнетушащих веществ, следует отнести их высокие огнетушащие концентрации и отсутствие охлаждающего эффекта при тушении.

Водяной пар нашел широкое применение в стационарных установках тушения в помещениях с ограниченным количеством проемов, объемом до 500 м³ (сушильные и окрасочные камеры, трюмы судов, насосные по перекачке нефтепродуктов и т.п.), на технологических установках для наружного пожаротушения, на объектах химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Его огнетушащая объемная доля 35 %. Наряду с разбавляющим действием водяной пар оказывает охлаждающее действие и механически отрывает пламя.

Тонкораспыленная вода (диаметр капель меньше 100 мк) - для получения ее применяют насосы, создающие давление свыше 2-3 Мпа (20-30 атм.) и специальные стволы распылители.

Попадая в зону горения, тонкораспыленная вода интенсивно испаряется, снижая концентрацию кислорода и разбавляя горючие пары и газы, участвующие в горении. Применение тонкораспыленной воды очень эффективно, так как наряду с разбавляющим действием она оказывает и охлаждающее действие. Например, после 4-х минутной работы одного ствола высокого давления в замкнутом помещении температура снижалась с 700 до 100⁰С.

4. Огнетушащие средства химического торможения.

Сущность прекращения горения химическим торможением реакции горения заключается в том, что в воздух горящего помещения или непосредственно в зону горения вводятся такие огнетушащие вещества, которые вступают во взаимодействие с активными центрами реакции окисления, образуют с ними либо негорючие, либо менее активные соединения, обрывая тем самым цепную реакцию горения.

Хладоны - товарное наименование галогеноуглеводородов - особо активные вещества, оказывающие ингибирующее действие, т.е. тормозящее химическую реакцию горения. Наиболее широкое применение нашли составы на основе брома и фтора (ранее назывались фреонами).

Наиболее эффективно хладоны тормозят горение органических веществ. Хладоны неприемлемы для тушения металлов, многих металлоорганических соединений, некоторых гидридов металлов, а также тогда, когда окислителем при пожаре является не кислород, а другие вещества (например, галогены, оксиды азота).

Характеристика некоторых огнетушащих веществ и составов химического торможения реакции горения.

Бромистый метилен СН₂Вr₂ - жидкость плотностью 1732 кг/м³, плотность по воздуху примерно 60; температура замерзания - 52, 5 ⁰С, температура кипения +98 ⁰С, из 1 л жидкости получается около 350 л пара. Он хорошо смешивается с бромистым этилом и растворяет углекислоту.

Бромистый этил С₂Н₅Вr - ЛВЖ с характерным запахом; плотность 1455, 5 кг/м³, плотность по воздуху примерно 4; температура замерзания - 199 ⁰С, температура кипения +38, 4⁰С. Из 1 л жидкости при испарении получается 400 л пара, плохо растворим в воде, и образует с ней эмульсию.

Отрицательные свойства бромистого этила:

Ø обладает высокими коррозионными свойствами, особенно по отношению к алюминиевым сплавам;

Ø бромистый этил токсичен;

Ø при объемной доле 6, 5 - 11, 3% в воздухе способен воспламеняться от мощного источника зажигания, поэтому в чистом виде не применяется.

Однако из-за высоких огнетушащих свойств он входит как основной компонент в огнетушащие составы, например, в состав 3, 5.

Положительные свойства бромистого этила:

Ø бромистый этил не электропроводен, составы на его основе можно использовать для тушения электроустановок, находящихся под напряжением;

Ø бромистый этил обладает высокой смачивающей способностью, составы на его основе можно использовать для тушения древесины, хлопка и других волокнистых материалов;

Ø бромистый этил имеет низкую температуру замерзания, составы на его основе можно использовать для тушения пожаров в условиях низких температур;

Тетрафтордибромэтан С₂F₄Br₂ - жидкость плотностью 2175 кг/м³, температура замерзания - 112 ⁰С, температура кипения + 46, 4 ⁰С, из 1 л. жидкости образуется 254 л. пара, который почти в 9 раз тяжелее воздуха (плотность по воздуху 8, 96), токсичность и коррозионные свойства его паров значительно ниже, чем у паров бромистого этила.

Однако он способствует разрушению озонового слоя стратосферы, поэтому его применение ограничено или вообще запрещено.