Зоны и стадии пожара.

Пространство, в котором развивается пожар, условно подразделяется на три зоны: горения, теплового воздействия и зона задымления.

Зоной горения называется часть пространства, в котором протекают процессы термического разложения или испарения горючих

Рис 1.4 Зона горения на пожаре: а - на открытом пространстве; б, в - в ограждениях

//////////// ////// /// /// /// /// //,

веществ и материалов (твердых, жидких, газов, паров) в объеме диффузионного факела пламени. Горение может быть пламенным (гомогенным) и беспламенным (гетерогенным). При пламенном горении границами зоны горения являются поверхность горящего материала и тонкий светящийся слой пламени (зона реакции окисления), при беспламенном — раскаленная поверхность горящего вещества.

Примером беспламенного горения может служить горение кокса, древесного угля, тление, например, войлока, торфа, хлопка и т.д.

Границы зоны при пламенном горении схематично показаны на (ри. 1.4,,)

Зона теплового воздействия примыкает к границам зоны горения. В этой части пространства протекают процессы теплообмена между поверхностью пламени, окружающими конструкциями и горючими материалами. Передача теплоты в окружающую среду осуществляется рассмотренными ранее способами: конвекцией, излучением, теплопроводностью. Границы зоны проходят там, где тепловое воздействие приводит к заметному изменению состоя, ия материалов, конструкций и создает невозможные условия для пребывания людей без средств тепловой зашиты.

Под Зоной Задымления понимается часть пространства, примыкающего к зоне горения, в котором невозможно пребывание людей без средств зашиты органов дыхания и в котором затрудняется ведение действий подразделений пожарной охраны из-за недостатка видимости.

При пожарах в зданиях и сооружениях опасные факторы пожара являются основным препятствием для успешного ведения действий личным составом, создают опасность для жизни и здоровья людей, оказавшихся в зоне задымления. Особое значение зона задымления накладывает на обстановку пожара особенно в зданиях повышенной этажности и на объектах с массовым пребыванием людей. Кроме того,

работа личного состава в задымленных помещениях требует определенных умений и навыков, высокой физической, морально-волевой и психологической подготовки, применение звеньев ГДЗС.

Зона задымления может включать в себя всю зону теплового воздействия и значительно превышать ее.

Границами зоны задымления считаются места, где плотность дыма составляет 1-lCr⁴ — 6-10^-4 кг/м³, видимость предметов 6-12 м, концентрация к10орода в дыме не менее 16% и токсичность газов не представляет опасности для людей, находящихся без средств защиты органов дыхания.

Практически установить границы зон при пожаре не представляется возможным, так как происходит их непрерывное изменение, и можно говорить лишь об условном их расположении.

В процессе развития пожара различают три стадии: начальную, основную (развитую) и конечную. Эти стадии характерны для всех пожаров независимо от того, где произошел пожар: на открытом пространстве или в помещении.

Начальной стадии соответствует развитие пожара от источника зажигания до момента, когда помещение будет полностью охвачено пламенем. На этой стадии происходит нарастание температуры в помещении и снижение плотности газов в нем. При этом количество удаляемых газов через проемы больше, чем количество поступающего воздуха вместе с перешедшим в газообразное состояние горючими материалами и веществами.

На начальной стадии пожара воздух и продукты горения в помещении увеличиваются в объеме, создается избыточное давление до нескольких десятков Паскалей, в результате чего газовая смесь выходит из него через неплотности в стыках строительных конструкций, зазоры в притворах дверей, окон, воздуховоды и другие отверстия. Горение поддерживается кислородом воздуха, находящимся в помещении, концентрация которого постепенно снижается. Если помещение достаточно изолировано от окружающей среды, например не нарушено остекление оконных проемов или они вообще отсутствуют, плотно закрыты двери и перекрыты заслонки на воздуховодах, развитие процесса горения в нем может замедлиться или прекратиться вообще. В противном случае, на начальной стадии пожара горение распространяется на значительную площадь помещения, прогреваются конструкции и материалы, среднеобъемная температура в помещении поднимается до 200-300°С, в дыму возрастает содержание оксида и диоксида углерода, происходит интенсивное дымовыделение и снижается видимость.

В зависимости от объема помещения, степени его герметизации и распределения пожарной нагрузки начальная стадия пожара продолжается 5-40 мин (иногда и более — до нескольких часов). Однако, опасные для человека условия возникают уже через 1-6 мин.

Эта стадия пожара, как правило, не оказывает существенного влияния на огнестойкость строительных конструкций, поскольку температура пока еще сравнительно невелика.

В связи с тем, что линейная скорость распространения пламени величина не постоянная и зависит от множества факторов, а также от стадии развития пожара, при практических расчетах геометрических параметров пожара в расчете сил и средств тушения в первые 10 минут развития в закрытых помещениях она принимается с коэффициентом 0, 5. Уменьшение линейной скорости развития пожара в два раза отражает факт замедления процесса горения на первой стадии.

Основной стадии развития пожара в помещении соответствует повышение среднеобъемной температуры до максимума. На этой стадии сгорает 80-90% объемной массы горючих веществ и материалов, температура и плотность газов в помещении изменяется во времени незначительно. Данный режим развития пожара называется квазистационарным (установившимся), при этом расход удаляемых газов из помещения приблизительно равно притоку поступающего воздуха и продуктов пиролиза.

На конечной стадии пожара завершается процесс горения и постепенно снижается температура. Количество уходящих газов становится меньше, чем количество поступающего воздуха.

1.4. Газообмен на пожаре

Управление газовыми потоками при тушении пожара является важным оперативно-тактическим действием, выполняемым с целью создания условий, способствующих успешному тушению пожара и проведению аварийно-спасательных работ.

С помощью изменения газообмена на пожаре возможно уменьшить размеры зоны задымления, изменить направление распространение горения, влиять на скорость процессов, протекающих в зоне горения и тл.

Под интенсивностью газообмена понимается скорость притока воздуха к зоне горения. Нагретые продукты горения в зоне реакции из-за меньшей плотности по сравнению с плотностью поступающего в помещение воздуха поднимается вверх, создавая избыточное давление. В нижней части помещения из-за снижения парциального давления кислорода в воздухе, участвующего в реакции окисления, создается разрежение. Высота в помещении, на которой давление в его объеме равно наружному или давлению в соседнем помещении, называется уровнем равных давлений. Нетрудно предположить, что выше этого уровня помещение заполнено дымом, ниже — концентрация продуктов горения не препятствует нахождению личного состава пожарных подразделений без средств защиты органов дыхания. Если на, ровне равных давлений в помещении провести условную плоскость, то ее можно назвать плоскостью равных давлений. Наступает момент когда

часть проема, работавшего только на приток к зоне горения свежего воздуха, начинает работать и на выпуск продуктов горения, снижая тем самым рабочую зону (ее высота около 1, 5-2 м от уровня пола), т.е. зону возможной работы личного состава.

Опускание уровней равных давлений может наступить и от неправильных действий личного состава пожарных подразделений. Например, нарушение соотношения площадей приточных и вытяжных проемов, которое может иметь место в процессе развертывания и проникновения ствольщиков к очагу горения.

Чем ниже располагается уровень равных давлений, тем больший объем занимает зона задымления, возникает опасность распространения продуктов горения в смежные с горящим помещения, возникновения в них очагов пожаров за счет теплосодержания газовой смеси.

Чтобы успешно бороться с пожарами, личный состав пожарных подразделений должен знать способы управления газовыми потоками на пожаре.

Первым из них можно назвать изменение аэрации здания, т.е. усиление естественного воздухообмена в нем, что можно достичь изменением площадей приточных и вытяжных проемов, т.е. открывая или закрывая существующие в здании окна, двери, проделывая отверстия в ограждающих конструкциях, устанавливая перемычки.

Уровень равных давлений всегда располагается ближе к тем проемам, вытяжным или приточным, площадь которых больше. Следовательно, в условиях тушения пожаров можно регулировать высоту уровня равных давлений в помещениях, создавать рабочую зону, свободную от дыма. Однако не следует забывать и тот факт, что площади приточных и вытяжных проемов в помещении должны находиться в определенном соотношении. Оптимальное соотношение площадей проемов играет не последнюю роль и в оптимизации действий личного состава пожарных подразделений. Например, значительное превышение площадей вытяжных проемов над площадью приточных может привести к значительным скоростям воздуха через последние, перепаду давления снаружи и внутри горящего помещения, создающему трудности в работе при открывании дверных полотнищ, др. С этой целью рекомендуется, чтобы площадь вытяжных отверстий была больше площади приточных. В обстановке тушения пожара это соотношение достигается путем вскрытия или перекрытия соответствующих проемов, вскрытия дополнительных отверстий в ограждающих конструкциях помещения.

Если же по обстановке на пожаре требуется ввод сил и средств через дополнительное количество нижних проемов, необходимо в рекомендованных выше соотношениях увеличивать площадь верхних, через которые удаляются продукты сгорания.

Вторым способом является применение принудительной вентиляции с использованием пожарных дымососов (вентиляторов).

Применение последних должно быть особо оговорено в оперативно-тактической документации, разрабатываемой на защищаемый объект. В противном случае не исключено скрытое распространение горения из одного помещения в другое по вентиляционным каналам и воздуховодам.

Применение передвижных вентустановок (дымососов) возможно в различных вариантах на пожарах: на нагнетание свежего воздуха в горящее помещение; на удаление продуктов сгорания из горящего помещения; комбинированное использование дымососов, т.е.

ИЩ^

I 1

^>

Рис 1.5 C хемы работы дымососов:

а) при наличии одного проема в помещении;

б при нескольких проемах в помещении.

использование части из них на нагнетание воздуха в горящее помещение, а части — на удаление дыма из него (рис. 1.5).

Третий способ заключается в применении личным составом пожарных подразделений соответствующих огнетушащих веществ. Например, изменение направления движения газообразных масс при пожарах в помещениях можно достигнуть путем постановки перемычек в проемах, создания преград для распространения дыма из воздушно-механической пены средней и высокой кратности. Пена эффективно применяется и для вытеснения дыма из помещения. Но при выполнении этого способа следует принять меры к беспрепятственному продвижению ее в помещение путем вскрытия отверстий для выпуска дыма.

В процессе тушения пожара личный состав пожарных подразделений нередко применяет распыленную воду. При этом твердые частички углерода, находящиеся в дыму, осаждается за счет увлажнения, температура в помещении снижается, уменьшается концентрация некоторых растворимых в воде токсичных продуктов горения, а значит создаются более благоприятные условия для ведения действий по тушению пожаров.

ПРЕКРАЩЕНИЕ НА ПОЖАРАХ

В данной главе рассматриваются вопросы, связанные с прекращением горения, ограничением интенсивности его развития и распространения наиболее простыми и эффективными средствами.

Большое внимание заслуживают параметры и условия, за границами которых горение не может протекать.

Прежде всего сюда следует отнести: концентрационные пределы распространения пламени, температурные пределы распространения пламени и ряд других параметров, которые являются производными от этих пределов.

Процессы горения не могут протекать вне значений указанных параметров, т.е. процессы горения либо не возникают, а если они существовали, то прекратятся.

Эти параметры представляют интерес для пожарной тактики в связи с тем, что возникает возможность оказывать влияние на эти величины и, изменяя тем или иным образом условия, можно добиться прекращения горения.

На основе этих параметров можно сформулировать основные направления и способы прекращения горения: снижение скорости тепловыделения или увеличение скорости теплоотвода от зоны горения.

Основой является снижение температуры зоны горения до значений ниже температуры потухания. Достигнуть этого можно на основе четырех известных принципов прекращения горения: охлаждения реагирующих веществ; изоляции реагирующих веществ от зоны горения; разбавления реагирующих веществ до негорючих концентраций, не поддерживающих горение; химического торможения реакции горения.

Для этих целей применяются различные огнетушащие вещества.

2.1. Классификация огнетушащих веществ, способов и приемов прекращения горения

Под огнетушащими веществами в пожарной тактике понимаются такие вещества, которые непосредственно воздействуют на процесс горения и создают условия для его прекращения (вода, пена, порошки и др.).

Огнетушащих веществ в природе много. Кроме того, современная технология позволяет получать такие огнетушащие вещества, которых нет в природе. Однако не все огнетушащие вещества принимаются на вооружение пожарных подразделений, а лишь те, которые отвечают определенным требованиям. Они должны:

обладать высоким эффектом тушения при сравнительно малом расх·е;

быть доступными, дешевыми и простыми в применении;

не оказывать вредного действия при их применении на людей и мате·иалы, быть экологически чистыми.

По основному (доминирующему) признаку прекращения горения огнетушащие вещества подразделяются на:

охлаждающего действия (вода, твердый диоксид углерода и др.);

разбавляющего действия (негорючие газы, водяной пар, тонкораспыленная вода и т.п.);

изолирующего действия (воздушно-механическая пена различной кратности, сыпучие негорючие материалы и пр.);

ингибирующего действия (галоидированные углеводороды: бромистый метилен, бромистый этил, тетрафтордибромэтан, огнетушащие составы на их основе и др.).

Однако следует отметить, что все огнетушащие вещества, поступая в зону горения, прекращают горение комплексно, а не избирательно, т.е. вода, являясь огнетушащим веществом охлаждения, попадая на поверхность горящего материала, частично будет действовать как вещество разбавляющего и изолирующего действия. Более подробно механизм прекращения горения водой и другими огнетушащими веществами будут рассмотрены ниже.

Вид и характер выполнения действий по тушению пожаров в определенной последовательности, направленных на создание условий прекращения горения, называется способом прекращения горения.

В зависимости от основного процесса, приводящего к прекращению горения, способы тушения можно разделять на четыре группы (рис. 2.1):

охлаждения зоны горения или горящего вещества;

разбавления реагирующего вещества или горючего;

изоляции реагирующих веществ от зоны горения;

химического торможения реакции горения. Способы прекращения горения, основанные на принципе охлаждения реагирующих веществ или горящих материалов, заключаются в воздействии на них охлаждающими огнетушащими веществами; основанные на изоляции реагирующих веществ от зоны горения — в создании между зоной горения и горючим материалом или окислителем изолирующего слоя из огнетушащих материалов и веществ; основанные на разбавлении реагирующих веществ или химическом торможении реакции горения — в создании в зоне горения или вокруг нее негорючей газовой или паровой среды.

Подведем некоторые итоги вышесказанного, оформив их в виде схемы (рис.2.2).

Каждый из способов прекращения горения можно выполнить различными приемами или их сочетанием. Например, создание

Рис. 2.1. Схема прекращения горения на пожарах

изолирующего слоя на горящей поверхности легковоспламеняющейся жидкости может быть достигнуто подачей пены через слой горючего, с помощью пеноподъемников, навесными струями и. т.п.

Приемы тушения — это те составные части способа прекращения горения, которые могут изменяться в процессе действий пожарных подразделений при изменении обстановки на пожаре, могут изменяться и способы. Применение того или иного способа и приема прекращения горения, огнетушащего вещества зависит от:

условий и характера развития пожара;

свойств и состояния горючих материалов;

трудоемкости и безопасности выполняемой работы личным сост·ом;

наличие у руководителя тушения пожара сил и средств;

готовности пожарных подразделений и др. ·се это направлено на наименьшие убытки и затраты.

ТОРМОЖЕНИЕ

РЕАКЦИИ ОГНЕТУШАЩИ1\/ ПОРОШКОМ

ТОРМОЖЕНИЕ РЕАКЦИИ ГАЛО-ИДОПРОИЗВОД-

ными