Прежде чем перейти к классификации и конструкциям огнетушителей, необходимо рассмотреть свойства наиболее распространенных огнетушащих веществ, используемых для зарядки в огнетушители.

В качестве зарядов в огнетушителях используются следующие огнетушащие вещества:
. Вода и водные растворы химических веществ;
. Пена;
. Порошковые составы;
. Аэрозольные составы;
. Газовые составы;

Водные средства тушения:

Вода — наиболее распространенное средство тушения пожаров, что обусловлено ее доступностью, низкой стоимостью, значительной теплоемкостью и высокой скрытой теплотой парообразования. Однако вода обладает достаточно высокой температурой замерзания, низкой теплопроводностью, высоким коэффициентом поверхностного натяжения (что препятствует ее быстрому растеканию по поверхности горящих твердых материалов, проникновению вглубь и их смачиванию). В связи с этим вода чаще применяется в виде растворов с различными добавками, которые придают ей особые свойства: снижают температуру замерзания, либо снижают коэффициент поверхностного натяжения, повышая ее смачивающую способность, либо повышает ее вязкость.

Тушение горючих жидкостей компактной струей воды приводит к ее неэффективному использованию. Объясняется это тем, что вода обладает невысоким коэффициентом теплопроводности, поэтому, проходя через факел, она почти не успевает нагреться и поглотить тепло; в виде крупных капель она летит дальше или падает вниз. Это может привести к увеличению площади пожара в результате разбрызгивания горящей жидкости или растекания ее по поверхности воды.

Наиболее огнетушащей способностью обладает струя воды тонкого распыления - с диаметром капель менее 150 мкм, которые интенсивно испаряясь, забирают значительное количество тепла от очага пожара и снижают содержания кислорода воздуха (превращаясь в пар, вода увеличивается в объеме примерно в 1700 раз). Тонкораспыленная вода не разбрызгивает горящую жидкость. И, кроме того, она сочетает в себе преимущества как жидкого, так и газового средства тушения. Получение тонкого распыления достигается применением специальных форсунок, нагревом воды выше температуры ее кипения и последующего выброса перегретой воды на очаг пожара или созданием газонасыщенного раствора СО2 в воде с помощью специальных распылителей. Однако тонкодисперсная струю воды в результате уменьшения диаметра капель и уноса их восходящими газовыми потоками обладает недостаточной проникающей способностью, что затрудняет тушение (так как приходится близко подходить к очагу пожара). Так при тушении твердых материалов, уложенных в штабель, струя не проникает внутрь его и не подавляет горение. Решением этой проблемы стало применение импульсного выброса воды с высокой скоростью подачи ее на очаг горения.

Пена:

Другим эффективным и не менее распространенным, чем вода, огнетушащим средством является пена. Она часто применяется для тушения пожаров, поскольку может одновременно оказывать как изолирующее, так и охлаждающее воздействие. Охлаждающее действие пены позволяет во многих случаях исключить повторное самовоспламенение горючего вещества после разрушения слоя пены.
Пена представляет собой дисперсную систему типа газ - жидкость, в которой каждый пузырек газа (для огнетушителей это - воздух) заключен в оболочку из тонкой пленки и они связанны друг с другом этими пленками в единый каркас.
Однако не все пены могут быть использованы для тушения пожаров. Бесполезно, например, тушить горящую жидкость мыльной пеной, так как она мгновенно разрушается в очаге пожара. Пены, применяемые для этих целей, должны обладать высокой структурно - механической прочностью, чтобы за время, необходимое для ее накапливания и тушения пожара, сохранится на поверхности горючей жидкости. Поэтому, помимо поверхностно - активных веществ, которые собственно и участвуют в создании пены, в рецептуру пенообразователя обязательно вводят стабилизатора.
Кроме пены, для тушения пожаров применяется также воздушная эмульсия. Она в отличие от пены представляет собой систему, состоящую из отдельных пузырьков воздуха, и связанных единым каркасом и свободно распределенных в жидкости. Такая эмульсия образуется при ударе распыленного жидкостного заряда огнетушителя о поверхность горящего вещества.
В отечественной практике водные растворы пенообразователей «в чистом виде» практически не используют в качестве заряда воздушно-пенных огнетушителей. Так как пенообразователи не могут долго храниться в виде рабочих растворов, к ним добавляют специальные соли, повышающие стойкость рабочих растворов и огнетушащую способность получаемой из них пены (особенно для тушения твердых веществ).
Основным компонентом для получения огнетушащей пены являются водные растворы пенообразователей.
По химическому составу пенообразователи подразделяются ан углеводородные (ПО-3НП, ПО-6НП, ПО-6ТС, ПО-6ЦТ, ТЭАС, «МОРПЕН» и др.) и фторсодержащие (ПО-6ТФ, ПО-6А3F, «Меркуловский», «Пленкообразующий» и др.)
По назначению пенообразователи делятся на пенообразователи общего назначения (ПО-3НП, ПО-6ТС) и целевого назначения (ПО-6НП, «МОРПЕН», «Полярный», фторсодержащие), которые применяются в особых условиях или для тушения конкретной группы горючих веществ.
Пена характеризуется рядом параметров, одним из которых является значение кратности - отношение объема пены к объему раствора, из которого она была получена, т.е. к объему ее жидкой фазы. Химическая пена обладает кратностью не выше 5. Воздушно - механическая пена может быть низкой кратности (от 4 до 20), средней (от 21 до 200) и высокой кратности (более 200). Для получения пены высокой кратности требуются специальные пеногенераторы, чаще с вентилятором, обеспечивающим принудительную подачу воздуха с необходимым расходом. Поэтому генераторы пены высокой кратности в огнетушителях не применяют.

Порошковые составы:

Другим огнетушащим веществом, которое находит все более широкое применение благодаря своей универсальности, являются порошковые составы, представляющие собой мелкодисперсные минеральные соли, которые обработаны специальными добавками для придания им текучести и снижения способности к смачиванию и поглощению воды. Наибольший эффект тушения порошком достигается, когда его частицы имеют размер порядка 5-15 мкм, однако такой порошок трудно подавать на очаг горения. Поэтому обычно порошок делают полидисперсным, т.е. состоящим из крупных (размером от 50 до 100 мкм) и мелких частиц. При подаче порошка из ствола или огнетушителя поток крупных частиц захватывает и доставляет мелкие частицы к очагу горения. Для получения порошковых составов используют аммонийные соли фосфорной кислоты, карбонаты, бикарбонаты, хлориды щелочных металлов и другие соединения.
В зависимости от назначения порошковые составы делятся на порошки общего назначения, которые могут тушить пожары твердых углеродосодержащих и жидких горючих веществ, горючих газов и электрооборудования под напряжением до 1000 В, и порошки специального назначения, которые применяют для тушения металлов, металлоорганических соединений, гидридов металлов (пожары класса D) или других веществ, обладающих уникальными свойствами. Тушение пожаров порошками общего назначения осуществляется за счет создания огнетушащей концентрации в объеме над горящей поверхностью, порошками специального назначения - путем засыпки и изоляции поверхности горючего от кислорода воздуха.

Огнетушащие порошки в зависимости от того, какие классы пожара ими могут быть потушены, подразделяются следующим образом:
. Порошки типа АВСЕ, основной активный компонент которых фосфорно - аммонийные соли (Пирант-А, Вексон-АВС, ИСТО-1, «Феникс» и др). Они предназначены для тушения твердых, жидких, газообразных горючих веществ и электрооборудования, находящегося под напряжением.
. Порошки типа ВСЕ основным компонентом которых может быть бикарбонат натрия или калия, сульфат калия, хлорид калия, сплав мочевины с солями угольной кислоты и др. (ПСБ-3М, Вексон-ВСЕ, ПХК и др). Эти порошки предназначены для тушения жидких, газообразных горючих веществ и электрооборудования, находящегося под напряжением (очаги пожара класса А этими порошками тушить бесполезно).
. Порошки типа D (порошки специального назначения), основной компонент которых хлорид калия, графит и т.д. (ПХК, Вексон-D и др); применяются для тушения металлов, металлосодержащих соединений.
Порошки экологически инертны и могут применяться для тушения практически любого класса пожаров горючих веществ в широком диапазоне температур (от -50 до +50).
Как и другие огнетушащие вещества, порошки имеют ряд существенных недостатков. Так они не обладают охлаждающим эффектом, поэтому после тушения возможны случаи воспламенения уже потушенного вещества. Они загрязняют объект тушения. В результате образования порошкового облака снижается видимость (особенно в помещении небольшого объема). Кроме того, облако порошка оказывает раздражающие действия на органы дыхания и зрения. Так как порошки являются мелкодисперсными системами (основная масса частиц порошка имеет размер менее 100 мкм), частицы порошка склонны к агломерации (образование комков) и слеживанию, а вещества, которые входят в их рецептуру, - к поглощению воды и ее паров (в том числе из воздуха).

Аэрозольные составы:

В последнее время все более широкое применение находят аэрозольные огнетушащие составы. В качестве источника для их получения используются специальные аэрозолеобразующие твердотопливные или пиротехнические композиции, способные к горению без доступа воздуха. Аэрозольные огнетушащие составы образуются непосредственно в момент тушения при горении таких композиций. При сгорании аэрозолеобразующего состава выделяется огнетушащий аэрозоль, на 35-60 % состоящий из твердых частиц солей и оксидов щелочных металлов размером 1-5 мкм, негорючих газов и паров (N2, CO2, H2O и др.). Высокая огнетушащая эффективность (но только при объемном способе тушения) аэрозольных составов обусловлена достаточно длительным временем сохранения аэрозольного облака над очагом горения и поддержанием первоначальной огнетушащей концентрации, а так же высокой проникающей способностью. По этому параметру аэрозольные составы приближаются к газовым средствам тушения пожара. В момент применения аэрозольных средств тушения происходит также выжигание кислорода воздуха в атмосфере замкнутого объема, разбавление ее инертными продуктами сгорания заряда, ингибирование цепной реакции окисления в пламени высокодисперсными активными твердыми частицами. Аэрозольные составы не слеживаются; твердые мелкие частицы с развитой поверхностью обладают высокой активностью, так как образуются непосредственно в момент применения; аэрозольные генераторы не требуют трудоемкого обслуживания и т.д. Однако при всех своих положительных качествах аэрозольные составы обладают многими из недостатков, присущих огнетушащим порошкам. Кроме того, в устройствах во время их применения развивается высокая температура, а в некоторых конструкциях имеет место наличие открытого пламени, поэтому они могут сами явиться источником воспламенения (например, при ложном срабатывании). Конструкторам приходится применять специальные устройства для того, чтобы убрать открытое пламя и снизить температуру образующегося аэрозоля.

Газовые составы:

Наиболее «чистыми» огнетушащими веществами являются газовые составы. В качестве зарядов в газовых огнетушителях используют диоксид углерода и хладона.

Диоксид углерода (углекислота) при температуре 20 0С и давлении 760 мм рт.ст. представляет собой бесцветный газ с кисловатым вкусом и слабым запахом, в 1,5 раза тяжелее воздуха. Являясь инертным газом, диоксид углерода не поддерживает горения; при введении его в область пламенного горения в количестве порядка 30 % об. и понижении содержания кислорода до 12-15% об. пламя гаснет, а при снижении концентрации кислорода в воздухе до 8% об. прекращаются и процессы тления. При переходе жидкого диоксида углерода (кот орый именно в таком виде находится в огнетушителе) в газ его объем увеличивается в 400-500 раз, причем этот процесс идет с большим поглощением тепла. Диоксид углерода применяется или в газообразном состоянии, или в виде снега. Он не загрязняет и почти не действует на сам объект тушения; обладает хорошими диэлектрическими свойствами, достаточно высокой проникающей способностью; не изменяет своих свойств в процессе хранения.
Наибольший эффект достигается при тушении диоксидов углерода пожаров в замкнутых объемах.

Из недостатков, которыми обладает это огнетушащее вещество, необходимо отметить следующее: охлаждение металлических деталей огнетушителя до температуры порядка минус 60 0С; накопление на пластмассовом раструбе значительных зарядов статистического электричества (до нескольких тысяч вольт); снижение при его применении содержания кислорода в атмосфере помещения и т.п.

В заключении необходимо отметить, что для зарядки в огнетушители могут использоваться только огнетушащие вещества, имеющие санитарно-эпидемиологическое заключение и сертификат пожарной безопасности России. Для огнетушителей, поставляемых из-за рубежа в заряженном виде, наличие сертификата пожарной безопасности на огнетушащее вещество не требуется, необходимо наличие только санитарно-эпидемиологического заключения.

Знакомство с огнетушителями целесообразно совместить с рассмотрением наиболее распространенных огнетушащих веществ, используемых в качестве заряда огнетушителей.

В качестве последних могут использоваться:

· вода и водные растворы с добавками;

· рабочий раствор пенообразователя (пенообразующего концентрата);

· порошковый состав (порошок);

· аэрозольные составы;

· газовые составы: двуокись углерода; хладоны.

Вода - традиционно наиболее распространенное огнетушащее вещество для борьбы с загораниями и пожарами, что обусловлено ее доступностью, низкой стоимостью, высокой теплоемкостью. Однако вода чаще применяется с различными добавками, которые придают ей ценные эксплуатационные свойства: смачиваемость, низкий коэффициент поверхностного натяжения (скользкая вода) и др.

Другим эффективным огнетушащим веществом является пена. Она успешно применяется для ликвидации загораний и пожаров, т. к. обладает изолирующим и охлаждающим действием.

Пены, применяемые для целей тушения, должны также обладать высокой структурно-механической стойкостью, обеспечивающей формирование и сохранение слоя пены на поверхности горящей поверхности. Поэтому помимо поверхностно-активных веществ в рецептуру пенообразователя вводят стабилизаторы.

Различают химическую и воздушно-механическую пены.

Химическая пена получается от взаимодействия кислотной и щелочной частей заряда химического пенного огнетушителя (ОХП). Так как химическая пена обладает весьма существенными недостатками, огнетушители ОХП уходят в историю, и их место занимают воздушно-пенные огнетушители (ОВП) .

Воздушно-механическая пена получается в результате взаимодействия (смешения) распыленной струи водного раствора пенообразователя с потоком воздуха или другого газа в насадке-генераторе пены.

Еще одним огнетушащим средством, которое находит все более широкое применение за счет своей универсальности, являются огнетушащие порошковые составы, представляющие собой мелкодисперсные минеральные соли, которые обработаны специальными добавками для придания им текучести и снижения способности к смачиванию и поглощению воды.

Порошковые составы подразделяют на порошки общего назначения (для тушения загораний твердых углеродсодержащих и жидких горючих веществ, горючих газов и электрооборудования под напряжением до 1000 В) и порошки специального назначения (для тушения металлов, металлоорганических соединений, гидридов металлов или других веществ, обладающих уникальными свойствами). В последнее время находят все более широкое применение аэрозольные огнетушащие составы. Для их получения используют специальные аэрозолеобразующие твердотопливные или пиротехнические композиции, способные гореть без доступа воздуха. Аэрозольные огнетушащие составы образуются из таких композиций непосредственно в момент их попадания в зону горения. Высокая огнетушащая способность аэрозольных составов (при объемном способе тушения) обусловлена длительностью нахождения аэрозольного облака над очагом горения и стабильностью его огнетушащей концентрации, при высокой проникающей способности.

Наиболее "чистыми" огнетушащими веществами являются газовые составы. В качестве заряда газовых огнетушителей используют двуокись углерода и хладоны.

Двуокись углерода (СO 2) при температуре 20 o С и давлении 760 мм рт. ст. представляет собой бесцветный газ в 1,5 раза тяжелее воздуха. Являясь инертным газом, двуокись углерода при введении в зону горения в количестве порядка 30 % (об.) и снижении содержания кислорода до 12-15 % (об.) гасит пламя, а при снижении концентрации кислорода в воздухе до 8 % (об.) прекращает тление. При переходе жидкой двуокиси углерода (которая именно в таком виде находится в огнетушителе) в газ ее объем увеличивается в 400-500 раз, этот процесс идет с большим поглощением тепла. Углекислота применяется или в газообразном виде, или в снегообразном состоянии. Она не причиняет порчи объекту тушения; обладает хорошими диэлектрическими свойствами.

Наибольший эффект достигается при тушении двуокисью углерода пожаров в замкнутых объемах.

Из недостатков, которые имеет двуокись углерода, можно отметить: охлаждение металлических деталей огнетушителя и раструба до минус 60 o С, на пластмассовом раструбе образуется заряд статического электричества (до нескольких тысяч вольт), снижение содержания кислорода в атмосфере помещений.

Среди хладонов (галогенсодержащих углеводородов) до недавнего времени для тушения загораний применялись хладон 114В2 (зарубежная марка - галон 2402), хладон 12В1 (галон 1211) и хладон 13В1 (галон 1301).

Принцип огнетушащего действия хладонов основан на снижении объемного содержания кислорода в газовой среде. Хладоны эффективны при тушении почти всех горючих веществ. Однако они имеют достаточно выраженное наркотическое действие и отрицательно воздействуют на окружающую среду. Пары бромхлорсодержащих хладонов, поднимаясь на большую высоту, взаимодействуют с озоном и снижают его концентрацию в атмосфере, нарушая ее защитные свойства. Поэтому Монреальским протоколом и другими международными соглашениями государствам было рекомендовано серьезно сократить производство хладонов, а в дальнейшем намечено производство и применение хладонов запретить.

Взамен указанных выше хладонов в последнее время были разработаны рецептуры озонобезопасных хладонов.

Новые марки хладонов в основном применяют для оснащения стационарных автоматических установок пожаротушения, а поскольку эти марки уступают по огнетушащей способности прежним хладонам, они не нашли применения в качестве заряда для огнетушителей.

Появившиеся в последнее время в продаже разного рода импортные "пшикалки" не могут всерьез рассматриваться в качестве средства тушения пожара. Некоторые из огнетушителей содержат горючие и достаточно токсичные галогенсодержащие соединения.

Огнетушащее вещество - это вещество, обладающее физико-химическими свойствами, позволяющими создать условия для прекращения горения. Огнетушащие вещества могут быть в твердом, жидком или газообразном состоянии.

К веществам, ликвидирующим пожар относятся:

1. Вода. Попадая в зону горения, вода нагревается и испаряется, поглощая большое количество теплоты. При испарении воды образуется пар, который затрудняет доступ воздуха к очагу горения.

Вода обладает тремя свойствами огнетушения: охлаждает зону горения или горящие вещества, разбавляет реагирующие вещества в зоне горения и изолирует горючие вещества от зоны горения.

Водой нельзя тушить:

• - щелочные металлы, карбид кальция, при взаимодействии с водой выделяются большое количество теплоты, горючие газы;
• - установки и оборудование, находящиеся под напряжением в связи с высокой электропроводностью;
• - нефтепродукты и другие горючие вещества с плотностью меньше плотности воды, т.к. они всплывают и продолжают гореть на ее поверхности;
• - вещества плохо смачивающиеся водой (хлопок, торф).

Вода содержит различные природные соли, что приводит к повышению ее коррозионной способности и электропроводности

2. Огнетушащие пены

Пена представляет собой массу пузырьков газа, заключенных в тонкие оболочки жидкости. Пузырьки газа могут образовываться внутри жидкости в результате химических процессов или механического смешения газа (воздуха) с жидкостью. Чем меньше размеры пузырьков газа и поверхностное натяжение пленки жидкости, тем более устойчива пена. Растекаясь по поверхности горящей жидкости, пена изолирует очаг горения.

Различают два вида устойчивых пен:

Воздушно-механическая пена.

Она представляет собой механическую смесь воздуха - 90%, воды - 9,6 % и поверхностно-активного вещества (пенообразователя) - 0,4%.

Химическая пена.

Она образуется при взаимодействии карбоната или бикарбоната натрия или щелочного и кислотного раствора в присутствии пенообразователей.

Характеристиками пены являются ее: - Устойчивость. Это способность пены сохранятся при высокой температуре во времени (т.е. сохранение ее первоначальных свойств). Имеет стойкость около 30-45 минут; - Кратность. Это отношение объема пены к объему раствора, из которого она образована, достигающая 8-12; - Биоразлагаемость; - Смачивающая способность. Это изоляция зоны горения путем образования на поверхности горящей жидкости паронепроницаемого слоя.

3. Инертные разбавители (инертные гасящие вещества).

Применением в качестве средств пожаротушения инертных разбавителей:

• - Водяной пар. Применяют для тушения пожаров в помещениях до 500 м3 и небольших пожаров на площадках и установках. Пар увлажняет горящие предметы и снижает концентрацию кислорода.
• - Азот, и диоксидуглерода. Понижает концентрацию кислорода в очаге горения и тормозит интенсивность горения. Нельзя тушить щелочные и щелочноземельные металлы. Применяется для тушения электрических установок, т.к. не является электропроводным. Он храниться в баллонах в сжиженном состоянии под давлением.
• 4. Галогеноуглеводороды (хладоны или ранее фреоны)

Галогенуглеводородные составы - огнегасители на основе углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода замещены на атомы галогенов. Применение основано на эффекте торможения им скорости химической реакции в зоне горения.

Наиболее эффективное действие оказывают бром-, фторпроизводные метана и этана. При этом реакционная способность и склонность к термическому разложению зависят от галогена, замещающего водород.

Хладоны имеют специфические свойства:

• - Обладают хорошими диэлектрическими свойствами, что делает их пригодными для тушения пожаров электрооборудования, находящегося под напряжением;
• - Они в жидком и газообразном состоянии хорошо формируют струю, и капли хладона легко проникают в пламя;
• - Низкая температура замерзания позволяет использовать их при минусовых температурах;
• - Хорошая смачиваемость позволяет тушить тлеющие материалы.

Недостатки хладонов является:

• - Повышенная вредность для организма человека;
• - Являются слабыми наркотическими ядами;
• - Продукты их термического разложения обладают высокой токсичностью;
• - Высокая коррозионная активность.
• 5. Твердые огнетушащие вещества

Огнетушащие порошки - мелкоизмельченные минеральные соли с различными добавками. Эти вещества в виде порошков обладают высокой огнетушащей эффективностью. Они способны подавлять горение не поддающееся тушению водой или пеной. Применяются порошки на основе карбонатов и бикарбонатов натрия и калия, фосфорноаммонийные соли, хлориды натрия и калия.

Преимущества порошковых составов это

• - высокая огнетушащая эффективность;
• - универсальность; возможность тушения пожаров электрооборудования, находящегося под напряжением;
• - использования при минусовых температурах,
• - нетоксичны;
• - не оказывают коррозионного действия;
• - используют в сочетании с распыленной водой и пенными средствами тушения;
• - не приводят в негодность оборудование, материалы.

Теплофизическое объяснение процесса тушения пожара

Ликвидация горения с физической точки зрения - это воздействие на тепловыделение и теплоотдачу. С уменьшением тепловыделения или с уменьшением теплоотдачи снижается температура и скорость реакции. При введении в зону горения огнетушащих веществ температура может достигнуть значения, при котором горение прекращается. Минимальная температура горения , ниже которой скорость теплоотвода превышает скорость тепловыделения и горение прекращается, называется температурой потухания.

Температура потухания значительно выше температуры самовоспламенения , следовательно, для прекращения горения достаточно понизить температуру зоны реакции ниже температуры потухания, увеличивая интенсивность теплоотвода или уменьшая скорость тепловыделения. Так, если изменить концентрацию кислорода в воздухе, добавив к нему негорючий газ, то скорость выделения теплоты единицы площади поверхности зоны реакции будет уменьшаться и температура горения понизится. При определенной концентрации негорючего газа температура горения опустится ниже температуры потухания и горение прекратится (рис.1. ) .

Рис.1. Зависимость тепловыделения и теплоотвода от температуры.
1 - кривая тепловыделения: 1" ,1"" ,1""" – кривые тепловыделения при уменьшении его скорости; 2 – прямая теплоотвода; О – начало окисления: П – точка, соответствующая температуре потухания; Г – точка, соответствующая температуре горения; Тп – температура потухания; Тг – температура горения.

В связи с уменьшением концентрации кислорода в воздухе понижается кривая 1 . Если при горении тепловое равновесие установилось в точке Г (пересечение прямой теплоотвода 2 и кривой тепловыделения 1 ), то при уменьшении скорости тепловыделения и понижении кривой 1 эта точка сместится влево и понизится температура горения. При некоторой скорости тепловыделения прямая теплоотвода 2 в области высоких температур только коснется кривой тепловыделения 1 в точке П . При дальнейшем снижении скорости выделения теплоты прямая теплоотвода расположится выше кривой скорости тепловыделения, и процесс горения перейдет в область окисления (точка О). Следовательно, температура горения Тп является критической , т.е. температурой потухания. Таким образом снизить температуру горения и прекратить горение можно как увеличением скорости теплоотвода, так и уменьшением скорости тепловыделения .

Этого можно достигнуть:

Рис.2. Схема прекращения горения

Способы прекращения горения

Способы прекращения горения представлены на рис.3 .

Каждый из способов прекращения горения можно выполнить различными приемами или их сочетанием. Например, создание изолирующего слоя на горящей поверхности легковоспламеняющейся жидкости может быть достигнуто подачей пены через слой горючего, с помощью пеноподъемников , навесными струями и т.п. .

Рис.3. Классификация способов прекращения горения.

Классификация огнетушащих веществ

На основании указанных способов прекращения горения, можно классифицировать огнетушащие вещества следующим образом:

Вещества и материалы, на которые нельзя подавать воду и ее растворы

Вещество, материал	Степень опасности
Азид свинца	Взрывается при увеличении влажности до 30%
Алюминий, магний, цинк, цинковая пыль	При горении разлагают воду на кислород и водород
Битум	Подача компактных струй воды ведет к выбросу и усилению горения
Гидриды щелочных и щелочноземельных металлов
Гидросульфит натрия	Самовозгорается и взрывается от действия воды
Гремучая ртуть	Взрывается от удара компактной водяной струи
Железо кремнистое (ферросилиций)	Выделяется фосфористый водород, самовоспламеняющийся на воздухе
Калий, кальций, натрий, рубидий, цезий металлические	Реагируют с водой с выделением водорода, возможен взрыв
Кальций и натрий (фосфористые)	Реагируют с водой с выделением фосфористого водорода, самовоспламеняющегося на воздухе
Калий и натрий (перекиси)	При попадании воды возможен взрывообразный выброс с усилением горения
Карбиды алюминия, бария и кальция	Разлагаются с выделением горючих гaзов, возможен взрыв
Карбиды щелочных металлов	При контакте с водой взрываются
Магний и его сплавы	При горении разлагают воду на водород и кислород
Метафос	С водой реагирует с образованием взрывоопасного вещества
Натрий сернистый и гидросернокислый	Сильно разогревается (свыше 400 °С), может вызвать возгорание горючих веществ, а также ожог при попадании на кожу, сопровождающийся труднозаживающими язвами

Предполагает использование широкого спектра веществ, благодаря которым реализуется борьба с огнем. Традиционно главным веществом такого рода считается вода. Действительно, это наиболее популярное наполнение противопожарных установок, но далеко не во всех случаях этот способ оказывается эффективен. Поэтому в рабочий арсенал пожарных служб вводятся и другие виды огнетушащих веществ, под свойства которых разрабатываются и обслуживающие технические средства. Так появляются все новые порошковые компоненты, жидкостные составы и аэрозоли, газовые и другие варианты веществ, позволяющих успешно бороться с пламенем.

Классификации огнетушащих веществ

Базовый принцип разделения огнетушащих веществ основывается на характере воздействия на огонь. Наиболее распространенным способом такого воздействия является охлаждение зоны горения. В процессе тушения осуществляется подача активных с точки зрения прекращения огня материалов. При этом сотрудники пожарной службы должны по возможности перемешивать элементы конструкций и разбирать горящие материалы, позволяя эффективнее охлаждаться пораженным поверхностям. Следующий принцип основывается на разбавлении реагирующих элементов. В данном случае огнетушащие вещества представляют собой легкоиспаряющиеся или разлагающиеся покрытие которыми способствует прекращению огня. Также распространены изолирующие материалы, которые воздействуют на активность в зоне горения путем создания специальных барьеров, перемычек и т. д.

Существует и другая классификация огнетушащих материалов, которая основывается на физическом состоянии вещества. В частности, выделяют жидкие, газообразные, сыпучие, твердые, а также тканевые наполнители пожарных установок. Стоит отметить, что принадлежность наполнителей к разным группам в соответствии с данной классификацией никак не связывается с упомянутой выше системой разделения. То есть классификация огнетушащих веществ по принципу воздействия на зону пожара может допускать вхождение в одну из категорий двух и более материалов с разными физико-химическими свойствами.

Охлаждающие вещества

Теоретически, горение можно прекратить, если на высокой скорости обеспечить отвод теплового выделения. Реализовать такой принцип можно за счет использования хладагентов, которые посредством охлаждения регулируют процесс теплоотвода, сводят к минимуму активность источника горения. Классическим представителем группы охлаждающих материалов является вода - огнетушащее вещество, которое обладает высокой теплоемкостью, доступностью и химической инертностью.

Как и у всех универсальных материалов, у данной жидкости есть недостатки. В первую очередь вода отличается повышенной электропроводностью, что само по себе накладывает серьезные ограничения на ее применение. Ситуация усугубляется, когда жидкость смешивают с другими добавками, увеличивающими способность к проводке тока. Но и это еще не все недостатки. Вода также обладает слабо выраженными способностями к адгезии относительно горящих материалов, из-за чего, собственно, в нее и вносят специальные добавки. В итоге получаются уже другие огнетушащие вещества, представляющие собой различные смеси и растворы - как правило, на соляной основе.

Изолирующие вещества

Самый распространенный материал этой группы - пена. Изолирующее воздействие способствует эффективному подавлению пламени с минимальными потерями и риском в плане токсической безопасности. Структуру пены формирует из жидких пузырьков, которые имеют газовое наполнение. Зачастую такие вещества оказывают двойное воздействие - изолирующее и охлаждающее. При этом далеко не все пенные огнетушащие вещества могут использоваться в тушении пожаров. Например, разведенный в домашних условиях мыльный раствор не даст никакого эффекта, поскольку в огне структура эмульсии мгновенно будет разрушена. Поэтому используются особые растворы, обладающие относительно прочной структурой пузырей, способной выдерживать тепловые и механические воздействия. В целях укрепления пенного вещества в составы растворов добавляются специальные стабилизаторы. Также с пенообразователем сочетают и применение воздушных эмульсий.

В категорию изолирующих материалов стоит отнести и порошки, предназначенные для тушения пожаров. Хотя такие вещества являются универсальными и оказывают многофакторное подавляющее воздействие на огонь, все-таки на первый план выходит способность к изоляции источников огня. В таких целях, к примеру, используют огнетушащий порошок на основе щелочных металлов, карбоната, бикарбоната, аммонийных солей и других соединений. Также подобные вещества используются целенаправленно в тушении электрооборудования.

Вещества разбавления

Это обширная группа веществ, которые в основном ориентированы на использование в особых условиях пожаротушения. Для прекращения огня таким способом используют материалы, способные или разбавлять горючие пары с газами до состояния негорючей концентрации, или минимизировать содержание кислорода в воздухе до уровня, когда перестает поддерживаться горение. При этом могут применяться различные подходы к подаче материалов - например, в общую зону пожара, в воздух или целенаправленно в объект горения.

Согласно практике применения, самым популярным средством этого типа является углекислый газ, обеспечивающий наиболее эффективное прекращение горения на пожаре. Огнетушащие вещества в виде азота и водяного пара также оказываются полезными в зависимости от условий применения. Например, водяной пар используют в основном при в закрытых помещениях и труднодоступных местах. В ходе обработки объекта водяной пар наполняет собой все помещение, разбавляя и вытесняя из него воздушные массы. Таким образом активное вещество препятствует горению, не оказывая вредного воздействия на находящихся в помещении людей. Кроме того, иногда обеспечивается двойной эффект тушения пламени паром. Во-первых, действует само облако, замещающее воздух. Во-вторых, капли, образуемые от пара, испаряются и поглощают тепло от источника пожара.

Химически активные вещества

Это категория веществ, которые оказывают тормозящее действие на процесс горения. Принцип тушения основывается на химическом воздействии средства на зону пожара. При контакте огнетушащего вещества с целевым объектом происходит взаимодействие с активными центрами окисляющей реакции, в результате чего остаются негорючие или малоактивные соединения, прекращающие реакцию горения.

Обеспечить такой эффект способны галоидированные углеводороды. Это огнетушащие вещества с ингибирующим действием, которые тормозят активность процесса горения. Но важно учитывать, что подобные материалы опасны токсическим воздействием. Что касается эффективности тушения, то это, возможно, самая лучшая группа материалов для пожаротушения. Но, опять же, нежелательная химическая активность существенно ограничивает область применения таких веществ. Если говорить о конкретных соединениях, то ингибирующие вещества могут быть представлены фреонами и другими галоидопроизводными соединениями на основе этана и метана. Специалисты называют такие материалы хладонами, приписывая им особые обозначения с указанием химического состава. В соответствии с маркировкой определяются и допустимые условия применения веществ.

Мобильные и стационарные средства пожаротушения

Сама по себе эффективность веществ, которые теоретически могут оказать помощь в деле борьбы с огнем, минимальна, если нет налаженной системы подачи материала. Для этой цели используются мобильные и стационарные установки, осуществляющие введение или распыление активного вещества. К мобильным средствам можно отнести пожарные автомобили, которые эксплуатируются службами охраны. Впрочем, это не только обычные машины с личным составом. В эту же категорию можно включить поезда, самолеты и морские суда, выполняющие ликвидацию огня в соответствующих условиях. Также распространены и стационарные установки пожаротушения, которые предназначены для выпуска огнетушащего вещества. К примеру, такие системы чаще всего используются именно в закрытых помещениях и работают с разбавляющими активными материалами.

Среди основных задач, которые выполняют стационарные установки, можно отметить ликвидацию или, как минимальную цель, локализацию пожара. При этом существует множество вариантов конструкционных исполнений подобных комплексов. В частности, различают модульные и агрегатные системы. Также на фоне широкой автоматизации систем безопасности отходят от ручного управления и установки пожаротушения, дополняясь современной электроникой и новейшими системами удаленного контроля.

Применение огнетушащих веществ в лафетных установках

Лафетные средства подачи огнетушащих материалов, как правило, проектируются еще на этапе строительства объекта, в котором будет осуществлен их монтаж. Дело в том, что подобные системы являются наиболее требовательными к коммуникационному обеспечению, поэтому изначальный расчет их местоположения и установки особенно важен. Обычно такие агрегаты применяются на производственных объектах, где также размещаются и емкости для огнетушащих веществ конкретного типа. Это могут быть, к примеру, резервуары с водой или баллоны с пенным или газовым наполнителем. Некоторые модификации, к слову, не предназначены именно для полной ликвидации пламени. Их основные задачи сводятся к защите производственного оборудования или коммуникаций - например, путем водяного орошения.

Установки такого типа могут различаться по способу устройства. Далеко не всегда лафетные конструкции имеют стационарное положение. Это могут быть мобильные с дополнением в виде программного или дистанционного управления. Конечно, распространены и стационарные установки, подача огнетушащих веществ в которых зачастую осуществляется через общие инженерные сети и коммуникации. Такое подключение позволяет не тратить время на организацию работающей инфраструктуры и моментально приступать к процессу пожаротушения.

Автоматика в установках пожаротушения

Современные автоматические противопожарные установки позволяют, независимо от участия человека, контролировать факторы, свидетельствующие об опасности пожара, и своевременно начинать процесс тушения. Обычно в момент превышения заложенных в программу значений начинается подача активного вещества и вместе с этим срабатывает сигнализация. При этом существуют разные подходы к средствам управления такими системами. Например, спринклерные модели полностью автоматизированы, но есть и другие системы, в которых предусматривается ручное управление. Так, огнетушащее вещество в установках может выпускаться и в автоматическом режиме, и по команде оператора через пульт управления. Но такая система контроля уже зависит от типа самой установки - модульные ориентируются на большую автономию, в то время как централизованные допускают максимальный спектр подходов к управлению.

Важно отметить и факторы безопасности, которые не всегда могут учитываться при эксплуатации автоматических систем. Оснащение подобными установками себя оправдывает лишь в тех случаях, когда ликвидация очагов возгорания первичным инструментарием невозможна. Также на некоторых производственных объектах персонал обслуживает системы безопасности не в круглосуточном режиме. Очевидно, что в таких ситуациях не обойтись без автоматического средства борьбы с огнем. Другое дело, что для минимизации рисков следует изначально сделать правильный выбор огнетушащего вещества, автоматическая подача которого как максимум повлечет лишь запланированный и предварительно рассчитанный ущерб.

Классификация установок по огнетушащему веществу

Для каждого вида установки пожаротушения используется конкретный тип активного вещества. В целях безопасности применение нескольких материалов в одном комплексе практикуется редко. Самой распространенной системой является конструкция с водяным пожаротушением. Особенно распространены дренчерные комплексы, которые используют в целях защиты помещений с высоким риском пожара. Эффективность подобных устройств обусловлена тем, что они могут обеспечивать одновременное орошение всей области охраняемой площадки. В свой состав включают насосное оборудование, панели управления, трубопроводы, емкости для воды, оповещающие устройства и т. д.

Вторым по популярности веществом, которое используется в дренчерных конструкциях, является пена. Такие системы используют для защиты локальных зон в производственных помещениях, предотвращения воспламенения трансформаторов и электроаппаратов. Довольно широко применяются и спринклерные установки с пенным материалом пожаротушения. Кстати, такие агрегаты имеют много схожего с водяными установками за исключением особых подходов к дозированию. Это основные огнетушащие вещества, используемые в стационарных и мобильных средствах борьбы с очагами возгорания, но есть и специализированные газовые системы, порошковые и аэрозольные. Как правило, пожарозащитное оборудование с такими наполнителями используется в особых условиях - например, в местах, где предъявляются повышенные требования к содержанию электрооборудования.

Заключение

При всем многообразии веществ, используемых в современных системах пожаротушения, специалисты по-прежнему не могут назвать универсальный и наиболее эффективный способ борьбы с огнем. Наблюдается довольно четкая сегментация материалов по классам в зависимости от их технико-эксплуатационных качеств. В то же время немаловажную роль играет воздействие огнетушащих веществ на человека и объекты, которые находятся в зоне воспламенения. Например, системы пожаротушения с химическими наполнителями вполне могли бы стать единственным средством подавления огня. Как показывает практика использования, требуется минимальное количество огнетушащего материала такого типа для борьбы с пожарами средних классов.

Но проблема заключается в последствиях, которые влечет использование химически опасных веществ. По этой причине технологи осваивают новые способы пожаротушения, в том числе конструкционные. Эффективно работающее вещество для тушения огня может раскрыть весь свой потенциал лишь в том единственном случае, если была правильно организована система борьбы с очагами воспламенения. И в этом плане стоит отметить важность и базовых установок, которые подают материал для тушения, и способов управления - автоматических или ручных.