Лабораторна робота № 4. “Вогнегасні речовини і первинні засоби пожежогасіння”

“Вогнегасні речовини і первинні засоби пожежогасіння”

Мета роботи: ознайомлення з вогнегасними речовинами, пристроями, принципом дії і порядком приведення в дію ручних вогнегасників.

Загальні відомості

Пожежогасіння – це комплекс заходів і дій, спрямованих на ліквідацію виниклої пожежі. Оскільки для виникнення і розвитку процесу горіння, що призводить до пожежі, необхідна присутність пальної речовини, окислювача, джерела запалювання і безупинний потік тепла від вогнища пожежі до пального матеріалу чи в свіжу пальну газову суміш, то для припинення горіння досить виключити який-небудь із зазначених факторів. Отже, пожежогасіння можна забезпечити:

1. ізоляцією вогнища горіння від повітря чи зниженням вмісту кисню в повітрі, що досягається розведенням повітря непальними газами до концентрації кисню, при якій не може відбуватися горіння;

2. охолодженням вогнища горіння до певних температур;

3. інтенсивним гальмуванням (інгібуванням) швидкості хімічних реакцій у полум'ї;

4. механічним зривом полум'я сильним струменем газу чи води;

5. створенням умов вогнеперешкоджання, тобто таких умов, при яких полум'я поширюється через вузькі канали і при зменшенні перерізу останніх до встановленої величини – поширення полум'я припиняється.

Для створення цих умов застосовують різні вогнегасні речовини і склади (називаються далі засобами гасіння). Як засоби гасіння застосовують:

· воду, яка подається у вогнище пожежі суцільними чи розпушеними струменями;

· воду з добавками (змочувачами, проти замерзання і т.д.);

· піну (повітряно-механічну різної кратності, хімічну);

· інертні газові розріджувачі (двооксид вуглецю, азот, аргон, димові гази, водяна пара);

· галогеновуглеводи (хладони 13В1, 12В1, 114В2);

· порошки;

· комбіновані склади.

Ефект впливу всіх існуючих засобів гасіння на горіння залежить від фізико-хімічних властивостей палаючих матеріалів, умов їхнього горіння та інших факторів. Для будь-якого засобу гасіння характерний який-небудь один домінуючий вогнегасячий вплив. Наприклад, вода справляє переважно охолоджуючий вплив, піна – ізолюючий, хладони і порошки – інгібіючий.

Залежно від умов той самий засіб може виявляти різну вогнегасну дію. Так, при гасінні металів порошки виявляють ізолюючу дію, а при гасінні горіння вуглеводних пальних – інгібіюючу. Більшість засобів гасіння не є універсальними, тобто прийнятними для гасіння пожеж будь-яких речовин і матеріалів. У ряді випадків засоби гасіння несумісні з палаючими матеріалами.

Під способами пожежогасіння розуміють сукупність методів фізико-хімічного впливу на вогнище горіння і доставки (подачі) засобів гасіння. Відомі різні способи пожежогасіння, які класифікують за видом засобів гасіння, методом їхнього застосування (подачі), навколишнім оточенням, призначенням. Усі способи підрозділяють на поверхневе гасіння (подача засобів гасіння безпосередньо у вогнище пожежі) і об'ємне гасіння (створення в районі пожежі газового середовища, що не підтримує горіння). Для реалізації поверхневого гасіння необхідні засоби, які можна подавати у вогнище пожежі на відстані (рідини, піни, порошки). Об’ємне гасіння можна застосовувати в обмеженому просторі (у приміщеннях, відсіках, галереях і т.п.). Для об’ємного гасіння необхідні такі засоби, що можуть розподілятися в атмосфері об’єму, що захищається, і створювати в кожному його елементі вогнегасну концентрацію. Як засоби об'ємного гасіння застосовують інертні газові розріджувачі, хладони, порошки і комбіновані склади. Об'ємне гасіння можна використовувати і для попередження утворення вибухонебезпечних сумішей розведенням середовища в об'ємі, що захищається, до такого змісту в ній розріджувача (флегматизатора), при якому це середовище буде поза областю запалення незалежно від концентрації пальної речовини (газу чи пари суспензії). У цьому випадку мають справу зі способом флегматизації.

ВОГНЕГАСНІ РЕЧОВИНИ (ВР) – це речовини, що володіють фізико-хімічними властивостями, які дозволяють створити умови для припинення горіння.

У вогнегасниках використовуються вогнегасні речовини, які мають різні властивості і, відповідно, способи впливу на процес горіння. Відповідно до способів припинення горіння вогнегасні речовини підрозділяються на:

· охолоджуючі;

· розбавляючі;

· ізолюючі;

· інгібіюючі.

Однак розділити вогнегасні речовини за цими ознаками неможливо, тому що всі вони мають комбінований вплив при наявності домінуючої властивості. У данийчас широко використовуються такі вогнегасні речовини: вода, вода з добавками, піна (хімічна чи повітряно-механічна), вогнегасні порошки, вуглекислий газ, галоїдовані вуглеводні.

Вода – рідина при температурі від 0 до 100 °С. Способи подачі – компактний чи розпушений струмінь. Є найбільш широко застосовуваним засобом гасіння пожеж різних речовин і матеріалів. Високі вогнегасні якості води пояснюються великою теплоємністю (теплота паротворення 2260 кДж/кг), високою термічною стійкістю (1700 º C), значним збільшенням обсягу при пароутворенні (у 1700 разів). За допомогою води можна охолодити зону горіння або речовини, що горять, зменшити концентрацію речовин, що реагують у зоні горіння, і ізолювати їх від неї. До переваг води, як засобу гасіння, відносяться: доступність, дешевизна, значна теплоємність, рухливість, хімічна нейтральність і відсутність отруйності.

До недоліків води відносяться: порівняно висока температура замерзання, недостатня в ряді випадків (наприклад, при гасінні тліючих матеріалів) змочувальна здатність, порівняно висока електропровідність (особливо в присутності добавок проти замерзання, змочувачів та ін.), що ускладнює гасіння установок під напругою. Для зниження температури замерзання у воду вводять антифризи (деякі мінеральні солі, гліколі). Щоб підвищити змочувальну здатність води, в неї вводять 0, 5...2, 0 % поверхнево-активних речовин (ПАР) – сульфонати, сульфоноли НП-1 і НП-3, змочувачі ДБ, НБ, ВП-7 і ВП-10, піноутворювачі. Для зменшення розтікання у воду вводять добавки, що підвищують її в'язкість.

Воду не можна застосовувати для гасіння речовин, які бурхливо реагують з нею з виділенням тепла, пальних, а також токсичних і корозійно-активних газів. До таких речовин відносяться багато металів і металоорганічних з'єднань, карбіди і гідриди металів, розпечені вугілля і залізо. Нафтопродукти та багато інших органічних рідин при гасінні водою можуть спливати на її поверхню, збільшуючи площу пожежі. У цьому випадку доцільно застосовувати розпилену воду. Слід пам'ятати, що при гасінні водою олій і жирів можуть відбуватися викид чи розбризкування палаючих продуктів. Не можна також застосовувати для гасіння пальних пилів суцільні струмені води, щоб уникнути утворення вибухонебезпечного середовища. У цьому випадку треба застосовувати розпилену воду зі змочувачем.

Основний спосіб впливу на горіння – охолодження. Має вторинний ефект – при перетворенні в пару ізолює вогнище пожежі і знижує вміст кисню в зоні горіння.

Піна – дисперсна система, що складається з осередків – пухирців газу, розділених плівками рідини. Основною властивістю вогнегасної піни є її спроможність припиняти надходження в зону горіння пальних парів і газів, у результаті чого горіння припиняється. Істотну роль відіграє також охолоджуюча дія вогнегасних пін, яка значнійою мірою властива пінам низької кратності, що містять велику кількість рідини. За способом одержання піни розділяються на хімічні й повітряно-механічні. Хімічна піна утворюється в результаті хімічної реакції між лужною і кислотною частинами заряду в присутності піноутворювача. Повітряно-механічна піна утворюється в результаті механічного розпилення розчину піноутворювача, його змішуванням з повітрям у піногенераторах. Піни розділяються за кратністю (відношення обсягу піни до обсягу розчину, з якого вона отримана) на:

· піни низької кратності (до 10), їх застосовують для гасіння нафтопродуктів;

· середньої (10-200) – для гасіння легкозаймистих рідин (ЛЗР);

· високої (більше 200) – застосовують рідко через малу стійкість.

Основний спосіб впливу на горіння – ізоляція вогнища горіння, додатковий – охолодження за рахунок наявної води.

Вогнегасні порошки – це подрібнені мінеральні солі з різними добавками. Основний спосіб впливу на горіння – інгібування. Додаткові ефекти: розведення пар пального, створення умов вогнеприпинення, охолодження. Вогнегасні порошки розділяються на порошки загального і спеціального призначення.

Порошкові склади ефективні при гасінні пожеж твердих речовин різноманітних класів, пальних рідин, газів, металів, електроустановок під напругою. Вони швидко ліквідують горіння при малій витраті, не замерзають, не викликають корозії металів, у зоні горіння неелектропровідні, не псують речовини і матеріали. Сутність гасіння порошками полягає в розірванні ланцюгової реакції горіння, в розведенні парів пальних матеріалів порошковою хмарою газоподібними продуктами її розкладу. Крім того, плавлячись, порошки на пальних поверхнях можуть утворювати негорючу плівку і цим ізолюють матеріал від доступу повітря.

Вогнегасні порошки загального призначення застосовуються для гасіння пожеж ріних класів і електроустаткування під напругою. Вогнегасні порошки спеціального призначення застосовують для гасіння пожеж пальних металів. Спосіб впливу – ізоляція палаючої поверхні від навколишнього повітря.

Вуглекислий газ – безбарвний газ без запаху і смаку. Температура замерзання –56, 6 °С. Критична температура –31 °С. Тверду (снігоподібну) вуглекислоту застосовують для гасіння вогню на повітрі. Випаровуючись, вона охолоджує об'єкт, що горить, і знижує утримання кисню в зоні горіння. Ефективна дія вуглекислотних вогнегасників і установок спостерігається при температурі до –25 º С. При введенні 12...25% (по обсягу) вуглекислоти в приміщення, що горить, горіння припиняється. Основний спосіб впливу на горіння – розведення парогазоповітряної суміші пальних пар і газів з повітрям (киснем), додатковий – охолодження (твердий двооксид вуглецю).

Галоїдовані вуглеводні – речовини, основними компонентами яких є бромистий етил, бромистий метил, дібромтетрафторетан та ін. Хладони – це товарне найменування граничних галогеновуглеводнів, у молекулах яких обов'язково є атоми фтору, а також можуть бути всі інші галогени (раніше називалися фреонами). Для пожежогасіння використовують бромутримуючі, а також бромхлорутримуючі хладони.

Основу хладонів, які застосовуються для пожежогасіння, складають алкани (з числом атомів вуглецю від 1 до 3). За прийнятою в Україні номенклатурою, хладони позначають у такий спосіб: перша цифра – число атомів вуглецю в молекулі мінус одиниця, друга – число атомів водню плюс одиниця, третя – число атомів фтору; бром (а також йод) позначають буквою В (чи I) і цифрою, що відповідає числу атомів Br (чи I); число атомів хлору визначається по числу зв'язків в молекулі, що лишилися незаповненими (вільними). Наприклад, діфторхлорбромметан (CF₂ClBr) позначається як хладон 12В1.

Механізм вогнегасної дії хладонів полягає в гальмуванні ланцюгового процесу, що відбуває при горінні, яке обумовлено зв'язуванням активних центрів (переважно атомів водню). Хладони використовують в основному в установках об'ємного гасіння і флегматизації, а також у ручних вогнегасниках. Основний спосіб впливу на горіння – інгібування, додатковий – розведення.

Як інертні розріджувачі використовують газоподібні двооксид вуглецю, азот, аргон, димові гази, водяну пару. Найбільш широке застосування із зазначених газоподібних розріджувачів знаходить двооксид вуглецю. Його використовують у стаціонарних установках (об'ємного гасіння), у ручних (ВВ-2, ВВ-5, ВВ-8) і пересувних вогнегасниках. Особливістю двооксиду вуглецю є його здатність при дроселюванні утворити пластівці " снігу". При поверхневому гасінні " сніжним" двооксидом вуглецю його розбавляюча дія доповнюється охолодженням вогнища горіння. Якщо не можна застосовувати двооксид вуглецю (наприклад, при горінні металів та деяких інших речовин), використовують азот чи аргон. Аргон застосують тоді, коли є небезпека утворення вибухових нітридних з'єднань. Вогнегасна концентрація двооксиду вуглецю для більшості пальних речовин складає від 20 до 40%. Нормативна величина витрати СО₂ при об'ємному гасінні дорівнює 0, 7 кг на 1 м³ приміщення. Час подачі СО₂ за нормами – від 60 до120 с.

Двооксид вуглецю (як і багато інших засобів) недостатньо ефективний при гасінні глибинних пожеж тліючих матеріалів. Для гасіння таких матеріалів доцільно додавати до СО₂ хладони. Невеликі добавки СО₂ (до 6 %, об.) до азоту дозволяють істотно підвищити ефективність останнього при об'ємному гасінні лужних металів.

Комбіновані склади – це вогнегасні склади, в яких сполучаються властивості різних вогнегасних засобів. Найбільш ефективними є склади, що являють собою комбінації носія з сильним інгібітором горіння. До них відносяться, наприклад, водно-хладонові емульсії і комбінації повітряно-механічної піни з хладонами. До комбінованого можна віднести також порошок СІ-2.

ВОГНЕГАСНИКИ

Успішне гасіння пожежі пов'язане з правильним вибором типу і виду вогнегасника. Для успішної боротьби з пожежами і щоб уникнути застосування непризначеного, чи неефективного для гасіння даного класу пожежі вогнегасника, необхідне знання класів пожеж, тому що їх символи вказуються на корпусах вогнегасників.

У даний час для захисту від пожеж застосовуються первинні засоби пожежогасіння – вогнегасники. Вогнегасник – технічний пристрій (переносний чи пересувний), призначений для гасіння пожеж в початковій стадії їх виникнення за рахунок випуску запасеної вогнегасної речовини. Їх класифікують:

1. по виду вогнегасної речовини:

a. пінні;

b. газові;

c. порошкові;

d. комбіновані.

2. за об'ємом корпуса:

a. ручні малолітражні з об'ємом корпусу до 5 л;

b. промислові ручні з об'ємом корпусу від 5 до 10 л;

c. стаціонарні і пересувні з об'ємом корпусу понад 10 л.

3. за способом подачі вогнегасної речовини:

a. під тиском газів, що утворюються в результаті хімічної реакції компонентів заряду;

b. під тиском газів, що подаються із спеціального балончика, розміщеного в корпусі вогнегасника;

c. під тиском газів, закачанних в корпус вогнегасника;

d. під власним тиском вогнегасячого засобу.

4. по виду пускових пристроїв:

a. з вентильним затвором;

b. із замочно-пусковим пристроєм пістолетного типу;

c. з пуском від постійного джерела тиску.

Цією класифікацією не вичерпуються всі показники численної групи вогнегасників. Постійне вдосконалення конструкції, підвищення таких показників як надійність, технологічність, уніфікація і ін. веде до створення нових, досконаліших вогнегасників.

Вогнегасник складається з корпуса для збереження вогнегасної речовини чи компонентів для її одержання, пристрою підготовки вогнегасної речовини і подачі її на вогнище пожежі, пристроїв, що оберігають вогнегасник від перевищення допустимого тиску, випадкового спрацьовування. Загальний принцип роботи вогнегасників полягає в створенні надлишкового тиску в корпусі (за винятком накачних), під дією якого вогнегасна речовина подається на вогнище пожежі. Цей спосіб втілився в різні моделі вогнегасників, кожна з яких має свої особливості. Далі наводяться дані про конструкції вогнегасників. Ілюстративний матеріал дає можливість ознайомитися з особливостями будови вогнегасників, одержати відомості про те, як загальні принципи роботи вогнегасників втілені в їх конкретних моделях. Технічні характеристики найбільш поширених вогнегасників наведені нижче.

Пінні вогнегасники

Пінні вогнегасники підрозділяються на хімічні пінні (ВХП-10) і повітряно-пінні (ВПП-10). Заряд хімічного пінного вогнегасника типу ВХП-10 складається з кислотної частини (0, 45 л суміші сірчаної кислоти Н₂SO₄, сірчанокислого заліза Fe₂SO₄ і сірчанокислого алюмінію Al₂ (SO₄)₃) розміщеної в поліетиленовому стакані, лужного розчину (8, 5 л води і 560 г бікарбонату натрію) і 50 г піноутворювача.

Хімічний пінний вогнегасник типу ВХП-10 (рис.1) складається зі сталевого зварного корпуса 1, у верхній частині якого горловина, закрита чавунною кришкою 5. Запірний пристрій має гумовий клапан 9, укріплений на штоку 6, пружину 7, що притискає клапан 9 до горловини кислотного стакана 10, і важіль запуску 3 для підняття клапана. На корпусі вогнегасника розташований сприск 2, закритий мембраною. Щоб пустити вогнегасник в роботу, необхідно прочистити сприск, повернути важіль запуску 3 на 180º, тримаючи за ручку 11 і

під днище, перевернути вогнегасник кришкою униз. При цьому клапан кислотного стакана відкривається, кислотна частина заряду витікає і змішується з лужною частиною. Між ними відбувається реакція з утворенням вуглекислого газу, що заповнює пухирі піни. Крім того, вуглекислий газ створює тиск усередині корпуса, що виштовхує піну з вогнегасника у вигляді струменю через сприск.

Оскільки у вогнегаснику створюється порівняно високий тиск, перед його приведенням у дію обов'язково слід прочистити сприск шпилькою, підвішеної до ручки вогнегасника.

При гасінні твердих матеріалів струмінь піни спрямовують у місце найбільше інтенсивного горіння, а при гасінні пальних рідин – по поверхні

рідини від країв, поступово укриваючи піною всю поверхню, що горить. Хімічні пінні вогнегасники не можна застосовувати для гасіння електроустановок під напругою, тому що при цьому може відбутися ураження електричним струмом по струменю провідної піни. Не застосовують їх для гасіння лужних і лужноземельних металів. Для запобігання розірвання балона, якщо сприск засмітився, передбачено захисний клапан, мембрана якого розривається під тиском Р=1, 1 МПа. Зберігають хімічні пінні вогнегасники тільки у вертикальному положенні при температурі 5…45º С в легкодоступному місці на висоті не більш 1, 5 м від підлоги. Корпус вогнегасника щорічно перевіряють на тривкість гідравлічним тиском 2 МПа при перезарядженні.

Рис. 1 - Вогнегасник хімічно-пінний ВХП-10 1-корпус; 2-сприск; 3-важіль запуску; 4-кільце ущільнювальне; 5-кришка; 6-шток; 7- пружина; 8-шайба упорна; 9-клапан; 10-стакан; 11-ручка

Повітряно-пінні вогнегасники типів ВПП-9 (рис. 2), ВПП-10, ВПП-100 мають заряд, що складається з 6%-го водяного розчину піноутворювача типу ПД-1Д.

Балон 4 заповнений вуглекислим газом під тиском 6 МПа. При його застосуванні необхідно піднести до осередку пожежі, направити на вогонь піногенератор 6, видалити запобіжну чеку 21 і натиснути на важіль 9 запірно-пускового пристрою. При цьому сполучена з важелем кнопка з голкою 19 пробиває мембрану балона з робочим газом 4, і газ, проходячи через отвір, що дозує, витискує заряд по сифонній трубці 5 через сітку 7, де він розпорошується, змішується з повітрям і утворює високократну повітряно-механічну піну. У робочому положенні вогнегасник треба тримати вертикально, не перевертаючи.

Повітряно-пінні вогнегасники в 2, 5 рази ефективніше хімічно-пінних, при цьому повітряно-механічні піни не шкідливі для навколишніх предметів, тому що після гасіння полум'я вони майже повністю зникають.

Повітряно-пінні вогнегасники (так само, як і хімічні) не можна застосовувати для гасіння електроустановок під напругою, тому що при цьому може відбутися ураження електричним струмом по струмені. Огляд вогнегасників проводять щорічно.

Рис. 2 - Вогнегасник повітряно-пінний ВПП-9

1-корпус; 2-головка; 3-рукав; 4-балон з робочим газом; 5-трубка сифонна; 6-піногенератор; 7-сітка; 8-корпус фільтра; 9-важіль керування клапаном; 10-ручка; 11-кільцо ущільнювальне; 12-клапан; 13-перехід-ник; 14-гайка накидна; 15-кільце ущільнювальне; 16-штифт; 17-пружи-на; 18-вісь; 19-кнопка з голкою; 20-пружина; 21-запобіжна чека; 22-кільце ущільнювальне; 23-запобіжний клапан

Технічні дані пінних вогнегасників