Основы прекращения горения на пожаре. Классификация и выбор огнетушащих средств. Понятие об интенсивности подачи огнетушащих средств.
Под механизмом прекращения горения понимают систему факторов, приводящих к окончанию процесса (реакции) горения.
Механизм прекращения горения может быть естественно обусловленным, когда он реализуется без участия человека (самоликвидация горения, например, в природе). Вместе с тем знание сути механизма прекращения горения позволяет целенаправленно использовать его как при ликвидации небольших очагов горения, так и при тушении пожаров.
Для прекращения горения необходимо выполнение хотя бы одного из следующих условий:
прекращение поступления в зону горения новых порций паров горючего;
прекращение поступления окислителя (кислорода воздуха);
уменьшение теплового потока от факела пламени;
уменьшение концентрации активных частиц (радикалов) в зоне горения.
Таким образом, возможными принципами (способами) тушения огня могут быть:
снижение температуры очага горения ниже температуры самовоспламенения или температуры вспышки горючего путем введения в пламя веществ, которые в результате испарения, сублимации или разложения забирают на себя некоторое количество теплоты (классическим веществом является вода);
уменьшение количества паров горючего, поступающего в зону горения, путем изоляции горючего вещества от воздействия факела очага горения (например, при помощи плотного покрывала);
снижение концентрации кислорода в газовой среде путем разбавления среды негорючими добавками (например, азотом, углекислым газом);
снижение скорости химической реакции окисления за счет связывания активных радикалов и прерывания цепной реакции горения, протекающей в пламени, путем введения специальных химически активных веществ (ингибиторов);
создание условий гашения пламени при прохождении его через узкие каналы между частицами огнетушащего вещества (эффект огнепреграждения);
срыв пламени в результате динамического воздействия струи огнетушащего вещества на очаг горения.
Охлаждающие огнетушащие вещества. Для охлаждения горящих материалов применяются жидкости, обладающие большой теплоемкостью. Для большинства горючих материалов применяется вода.
Попадая в зону горения, на горящее вещество, вода отнимает от горящих материалов и продуктов горения большое количество теплоты. При этом она частично испаряется и превращается в пар, увеличиваясь в объеме в 1700 раз (из 1 л воды при испарении образуется 1700 л пара), благодаря чему происходит разбавление реагирующих веществ, что само по себе способствует прекращению горения.
Вода обладает высокой термической стойкостью. Ее пары только при температуре свыше 1700 °С могут разлагаться на кислород и водород, усложняя тем самым обстановку в зоне горения. Большинство же горючих материалов горит при температуре, не превышающей 1300–1350 °С и тушение их водой не опасно. Однако металлические магний, цинк, алюминий, титан и его сплавы, термит и электрон при горении создают в зоне горения температуру, превышающую термическую стойкость воды. Тушение их водяными струями недопустимо.
Вода имеет низкую теплопроводность, что способствует созданию на поверхности горящего материала надежной тепловой изоляции. Это свойство в сочетании с предыдущими позволяет использовать ее не только для тушения, но и для защиты материалов от воспламенения.
Малая вязкость и несжимаемость воды позволяют подавать ее по рукавам на значительные расстояния и под большим давлением.
Вода способна растворять некоторые пары, газы и поглощать аэрозоли. Значит, водой можно осаждать продукты горения на пожарах в зданиях. Для этих целей применяют распыленные и тонкораспыленные струи.
Некоторые горючие жидкости (жидкие спирты, альдегиды, органические кислоты и др.) растворимы в воде, поэтому, смешиваясь с водой, они образуют негорючие или менее горючие растворы.
Наряду с этим у воды имеются и отрицательные свойства. Основной недостаток у воды как огнетушащего средства заключается в том, что из-за высокого поверхностного натяжения она плохо смачивает твердые материалы и особенно волокнистые вещества.
Для устранения этого недостатка к воде добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ), или, как их еще называют, смачиватели. На практике используют растворы ПАВ, поверхностное натяжение которых в 2 раза меньше, чем у воды.
Применение растворов смачивателей позволяет уменьшить расход воды при тушении пожаров на 35– 50 %; снизить время тушения на 20– 30 %, что обеспечивает тушение одним и тем же объемом огнетушащего вещества на большей площади. Рекомендуемые концентрации смачивателей, %, в водных растворах для тушения пожаров приведены ниже:
Таблица 1. Оптимальные концентрации смачивателей в воде, %
| Смачиватель ДБ | 0,2 |
| Сульфонат | 0,4 |
| Сульфанол НП-1 | 0,4 |
| Синтанол Д-3С | 0,5 |
| Первичные алкилсульфаты С–С | 0,6 |
| Реагинированный алкилкрилсульфанол (РАС) | |
| Эмульгатор ОП 4 | |
| Вспомогательное вещество: | |
| ОП-6 | |
| ОП-20 | |
| Сульфанол НП-3 | 0,6 |
| Смачиватель НБ | 0,75 |
| Сульфанол хлорный | |
| Вторичные алкилсульфаты (очищенные) | 1,5 |
| Пенообразователи ПО-1Д | 5,0 |
| Нейтрализованный черный контакт (НЧК) |
Вода имеет относительно большую плотность (при 4ºС – 1г/см3, при 100°С–0,958 г/см3), что ограничивает, а иногда и исключает ее применение для тушения нефтепродуктов, имеющих меньшую плотность и нерастворимых в воде. Она хорошо тушит сероуглерод, имеющий более высокую плотность, чем вода (1,264 г/см3).
Вода с абсолютным большинством горючих веществ не вступает в химическую реакцию. Исключение составляют щелочные и щелочно-земельные металлы, при взаимодействии которых с водой выделяется водород. Их тушить водой нельзя.
Выше отмечалось, что вода имеет малую вязкость. В силу этого значительная часть ее утекает с места пожара, не оказывая существенного влияния на процесс прекращения горения. Если увеличить вязкость воды до 2,5-10-3 м/с, то значительно снизится время тушения и коэффициент ее использования повысится более чем в 1,8 раза. Для этих целей применяют добавки из органических соединений, например, КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза).
Огнетушащая эффективность воды зависит от способа подачи ее в очаг пожара (сплошной или распыленной струёй). При горении древесины, под воздействием тепла, выделяющегося в зоне реакции, на поверхности материала образуется слой угля, температура которого около 600–700°С, что значительно превышает температуру начала пиролиза древесины, равную около 200 °С.
Поданная вода при этом:
охлаждает верхний наиболее нагретый слой угля и зону реакции, пролетая через нее;
испаряясь, разбавляет и охлаждает газы и пары в зоне горения;
растекаясь по поверхности угля, изолирует древесину от действия лучистого тепла, препятствует выходу паров и газов (продуктов разложения древесины) в зону горения.
Но к прекращению горения приводит охлаждающее свойство воды как доминирующее. Изоляция и разбавление лишь способствуют прекращению горения.
Поданная вода на тушение горящей древесины быстро снижает температуру в верхнем тонком слое угля, и горение на этом участке прекращается. Быстро – потому, что значительна разность температуры у угля и воды; в тонком слое – из-за небольшой теплопроводности угля и кратковременного контакта его с водой. Вот почему при переносе струи воды в другое место верхний слой угля быстро высыхает, продолжается разложение древесины и горение возникает вновь.
Для охлаждения отдельных видов горючих материалов кроме воды применяется твердый диоксид углерода. Это мелкая кристаллическая масса с плотностью r = 1.53 кг/м3, которая при нагревании переходит в газ, минуя жидкое состояние. Это позволяет тушить ею материалы, портящиеся от воздействия влаги. Кипит твердая углекислота (диоксид углерода) при температуре –78,5 °С, 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 большой 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 неэлектропроводен 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.
Несмотря на то, что плотность твердой углекислоты больше, чем воды, вследствие непрерывного перехода в газ и создания своеобразной газовой подушки, она не тонет в горящей жидкости и находится на ее поверхности. Верхний слой горящего вещества при этом охлаждается, и количество горючих паров и газов в зоне горения уменьшается. Возгонка (кипение) твердой углекислоты в газ и испарение горючего вещества происходят на одной поверхности. Поэтому в зону горения поступает смесь горючих паров с диоксидом углерода. что приводит к снижению скорости реакции и температуры горения ниже температуры потухания, а значит и к ликвидации пожара.
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. Однако в прекращении горения большее влияние оказывает процесс охлаждения. Действительно. горение не прекращается сразу после подачи слоя твердой углекислоты на поверхность горящего материала, т. е. когда объем образующегося диоксида углерода максимальный. Горение прекращается именно после снижения температуры горящего материала, снижения скорости испарения и термического разложения.
Наиболее быстро твердая углекислота охлаждает жидкие горючие вещества, так как они своей текучестью компенсируют недостаток ее удельной поверхности соприкосновения. Значительно медленнее происходит охлаждение (прекращение горения) горящих твердых веществ (древесины, резины и т. п.), и оно вообще не наступает у волокнистых веществ и материалов (хлопок, шерсть, торф).
Снизить температуру горящего слоя горючих веществ и тем самым прекратить горение можно перемешиванием самих горящих веществ.
Всем известен прием прекращения самонагревания сырого зерна на току перелопачиванием. Это не что иное, как прекращение горения за счет дробления очага пожара, увеличения его поверхности теплообмена, т. е. за счет охлаждения.
Путем перемешивания можно прекратить горение и горючих жидкостей. Очевидно, что в процессе горения жидкости прогреваются в глубину. Первоначально толщина прогретого слоя не превышает нескольких сантиметров, и нижние слои горючей жидкости в резервуаре имеют первоначальную температуру, т.е. температуру хранения. Если перемешать жидкость, то можно охладить верхний ее слой и тем самым снизить скорость горения. При определенных условиях степень охлаждения может оказаться такой, что температура верхнего слоя жидкости снизится ниже температуры воспламенения, и горение прекратится. Опытами и практикой доказано, что такое явление может наступить в случае, когда температура вспышки горючей жидкости не менее чем на 5°С выше температуры хранения ее в данных условиях. Например, при температуре воздуха 30°К можно прекратить горение перемешиванием жидкости в резервуаре с температурой вспышки 35°С и более. Но при этом должно быть выполнено дополнительное условие – интенсивное охлаждение стенок горящего резервуара.
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 самые разнообразные огнетушащие средства, 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:
- жидкие огнетушащие вещества (пена, в некоторых случаях вода и пр.);
- газообразные огнетушащие вещества (продукты взрыва и т. д.);
- негорючие сыпучие материалы (песок, тальк, флюсы, огнетушащие порошки и т. д.);
- твердые листовые материалы (асбестовые, войлочные покрывала и другие негорючие ткани, в некоторых случаях листовое железо).
Основным средством изоляции являются огнетушащие пены: химическая и воздушно-механическая.
Некоторые свойства химической пены: плотность 0,15–0,25 г/м3; кратность примерно равна 5. Трудоемкость получения химической пены и достаточно высокие материальные затраты, вредное воздействие на органы дыхания личного состава пеногенераторного порошка в процессе введения его в воду и другие недостатки ограничивают ее практическое применение.
Воздушно-механическая пена (ВМП) получается в результате механического перемешивания водного раствора пенообразователя с воздухом в специальном стволе или генераторе. Различают воздушно-механическую пену низкой, средней и высокой кратности. Кратность воздушно-механической пены зависит от конструкции ствола (генератора), с помощью которого она получается.
Основное огнетушащее свойство пен – изолирующая способность. Пена изолирует зону горения от горючих паров и газов, а также горящую поверхность горючего материала от тепла, излучаемого зоной реакции. Прежде чем накопится на горящей поверхности достаточным слоем, изолирующим выход горючих паров и газов в зону горения, пена под действием тепла разрушается и охлаждает вещество. При этом жидкость, из которой .получена пена, испаряется, разбавляя горючие пары и газы, поступающие в зону горения, и т. д. Все это способствует прекращению горения, хотя изоляция – доминирующее свойство, которое приводит именно к потуханию.
Другое свойство пены, представляющее интерес работников противопожарной службы – стойкость, т. е. способность какое-то время сохраняться, не разрушаясь. Ведь именно от этого свойства зависит нормативное время тушения пенами тех или иных горючих веществ и материалов.
Специфические свойства воздушно-механической пены (ВМП) средней и высокой кратности приводятся ниже:
- хорошо проникает в помещения, свободно преодолевает повороты и подъемы:
- заполняет объемы помещений, вытесняет нагретые до высокой температуры продукты сгорания (в том числе токсичные), снижает температуру в помещении в целом, а также строительных конструкций и т. п.;
- прекращает пламенное горение и локализует тление веществ и материалов, с которыми соприкасается;
- создает условия для проникновения ствольщиков к очагам тления для дотушивания (при соответствующих мерах защиты органов дыхания и зрения от попадания пены).
На основании этих свойств данные виды пены (особенно средней кратности) нашли применение при объемном тушении в помещениях зданий, трюмах судов, в кабельных туннелях и на других объектах. Пена средней кратности является основным средством тушения ЛВЖ и ГЖ как в резервуарах, так и разлитых на открытой поверхности. Однако отсутствие видимости при работе с пеной затрудняет ориентацию в помещении. Принимая во внимание хорошую смачивающую способность пены, начальствующий состав должен принимать меры для переодевания личного состава в сухую одежду после работы в пене. Этот факт приобретает особую значимость при ликвидации пожаров в осенне-зимний и весенний периоды.
Для продвижения пены при заполнении ею помещений необходимо создать благоприятные условия, т. е. вскрыть проемы для выпуска продуктов сгорания из помещения, или с помощью передвижных установок для удаления дыма изменить направление газообмена по ходу движения пены.
В настоящее время для тушения различных горючих веществ все более широкое применение находят огнетушащие порошковые составы. Они не токсичны, не оказывают вредного воздействия на материалы, не электропроводны и не замерзают.
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. Основным критерием прекращения горения порошковым составом является удельный расход.
В случае объемного тушения – механизм прекращения горения заключается в химическом торможении реакции горения, т. е. ингибирующем воздействии порошков, связанном с обрывом цепной реакции горения.
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 концентрации, не поддерживающей горения.
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. Наибольшее распространение они нашли в стационарных установках пожаротушения для относительно замкнутых помещений (трюмы судов, сушильные камеры, испытательные боксы и покрасочные камеры на пром-предприятиях и т. д.), а также для тушения горючих жидкостей, пролитых на земле на небольшой площади. Кроме того, разбавление спиртов до 70 % водой – необходимое условие для успешного тушения их в резервуарах воздушно-механической пеной.
Практика показывает, что в качестве разбавляющих огнетушащих средств наибольшее распространение нашли диоксид углерода (углекислый газ), азот, водяной нар и распыленная вода.
Механизм прекращения горения при введении разбавляющих огнетушащих веществ в помещение, в котором происходит пожар, заключается в понижении объемной доли кислорода. При введении разбавляющих веществ в помещении повышается давление, происходит вытеснение воздуха и вместе с ним кислорода, увеличивается концентрация негорючих и не поддерживающих горение газов, парциальное давление кислорода падает.
Все это приводит к снижению скорости диффузии кислорода к зоне горения, уменьшается количество вступающих в реакцию горючих паров и газов, снижается количество выделяющегося тепла в зоне реакции. При определенной концентрации разбавляющих огнетушащих веществ в воздухе помещения температура горения снижается и становится меньше, чем температура потухания, и горение прекращается.
Практика и опыт тушения пожаров показывают, что пламенное горение большинства горючих материалов прекращается при снижении концентрации кислорода в воздухе помещения до 14–16 %.
Углекислый газ применяется для тушения пожаров электрооборудования и электроустановок, в библиотеках, книгохранилищах и архивах и т. п. Однако им, как и твердой углекислотой, категорически запрещено тушение щелочных и щелочно-земельных металлов.
Азот главным образом применяется в стационарных установках пожаротушения для тушения натрия, калия, бериллия и кальция. 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 (древесина, 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.
Предпочтение отдают насыщенному пару, хотя применяют и перегретый. Наряду с разбавляющим действием водяной пар охлаждает нагретые до высокой температуры технологические аппараты, не вызывая резких температурных напряжений, а пар, поданный в виде компактных струй,– способен механически отрывать 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. Об эффективности применения тонкораспыленной воды для целей пожаротушения свидетельствуют опыты, проведенные на морских судах, где установлено, что после четырехминутной работы одного ствола высокого давления температура в помещениях кают снижалась с 700 до 100 °С, содержание аэрозоля в дыму уменьшалось в 3 раза, увеличивалась освещенность предметов источником света, резко снижалось содержание оксида углерода за счет поглощения водой.
Таким образом, разбавляющие огнетушащие средства, наряду с охлаждающими и изолирующими, обладают достаточно высоким эффектом тушения и должны настойчиво внедряться в практику работы пожарных подразделений. Особое внимание при этом следует уделить более широкому применению тонкораспыленной воды.
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. Поскольку эти вещества оказывают воздействие непосредственно на зону реакции, в которой реагирующие вещества находятся в паровоздушной фазе, они должны отвечать следующим специфическим требованиям:
- иметь низкую температуру кипения, чтобы при малых температурах разлагаться, легко переходить в парообразное состояние;
- иметь низкую термическую стойкость, т. е. при малых температурах разлагаться на составляющие их атомы и радикалы;
- продукты термического распада огнетушащих веществ должны активно вступать в реакцию с активными центрами горения.
Этим требованиям отвечают галоидированные углеводороды – особо активные вещества, оказывающие ингибирующее действие, т. е. тормозящее химическую реакцию горения. Однако в отношении этих веществ следует напомнить общие требования к огнетушащим средствам и особенно такое, как токсичность. Наиболее широкое применение нашли составы на основе брома и фтора. Галоидированные углеводороды и огнетушащие составы на их основе имеют высокую огнетушащую способность при сравнительно небольших расходах.
Причем прекращение горения достигается именно химическим путем, что подтверждается опытами. Если для прекращения горения разбавлением необходимо снизить концентрацию кислорода, то в данном случае она остается в пределах 20–20,6 %, что явно достаточно для протекания реакции окисления.
Исследованиями последних лет установлено, что огнетушащие порошки, которые подаются в горящие объемы в виде аэрозоля (т. е. порошок не покрывает горящую поверхность, а облако из него окружает зону горения), прекращают горение также путем химического торможения.
Соли металлов, содержащиеся в порошке, вступают в реакцию с активными центрами. Соли металла в зоне реакции нагреваются до высокой температуры и переходят в жидкое состояние (возможно, частично испаряются) . Остальная часть молекулы соли разлагается с образованием либо металла, либо окиси или гидрата металла.
Бромистый метилен - жидкость плотностью 1732 кг/м3, плотность по воздуху примерно 60; температура замерзания –52,5 °С, температура кипения +98 °С, из 1 л жидкости получается около 350 л пара. Он хорошо смешивается с бромистым этилом и растворяет углекислоту.
Бромистый этил – ЛВЖ с характерным запахом; плотность 1455,5 кг/м3, плотность по воздуху примерно 4; температура замерзания – 199°С, температура кипения +38,4 °С. При объемной доле 6,5– 11,3% в воздухе способен воспламеняться от мощного источника зажигания, поэтому в чистом виде не применяется. Из 1 л жидкости при испарении получается 400 л пара. Бромистый этил не электропроводен, плохо растворим в воде и образует с ней эмульсию. Обладает высокими коррозионными свойствами, особенно по отношению к алюминиевым сплавам.
Однако из-за высоких огнетушащих свойств он входит как основной компонент в огнетушащие составы, такие, как 3,5. 4НД, БФ 1 и 2БМ. Бромистый этил обладает хорошей смачивающей способностью, составы на его основе можно использовать для тушения древесины, органических жидкостей, хлопка и других волокнистых материалов.
Тетрафтордибромэтан – жидкость плотностью 2175 кг/м3, температура замерзания –112° С, температура кипения +46,4 °С, 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.
На основе галоидированных углеводородов и углекислоты разработаны огнетушащие составы.
Составы обладают свойствами компонентов их составляющих. Например, состав ТФ – это чистый тетрафтордибромэтан, или, как его нередко называют, фреон 114В2 или хладон. Состав 3,5 в 3,5 раза эффективнее диоксида углерода (отсюда и название состава). При нормальных условиях из 1 кг состава 3,5 образуется 144 л паров бромистого этила и 153 л диоксида углерода. При тушении состав выбрасывается из насадка в виде распыленной струи жидкости, которая быстро испаряется. На открытых пожарах струя подается в зону горения на поверхность горящего материала; при тушении внутренних пожаров – в объем помещения.
Состав 7 по своим свойствам ближе к бромистому метилену. Из 1 л состава образуется 430,2 л паров (342,3 л бромистого метилена и 80,9 л бромистого этила).
Состав 4НД по свойствам почти не отличается от бромистого этила. Небольшое количество углекислоты вводится в качестве флегматизатора и для лучшего распыления.
Водобромэтиловая эмульсия состоит из 90 % воды и 10 % по массе бромистого этила. Для ее получения не требуется никаких дополнительных устройств. В бачок для пенообразователя заливается бромистый этил. С помощью стационарного пеносмесителя он вводится в воду, эмульсия подается через обычные стволы-распылители. Капли эмульсии, подаваемые в очаг пожара, имеют следующее строение – капелька бромэтила снаружи имеет водяную оболочку. Достигая зоны горения или попадая в нее, из-за низкой температуры кипения бромистый этил превращается в пар, разрывая при этом капли воды, делая воду мелкодисперсной. Горение прекращается как за счет разбавления горючих паров и газов водяным паром (мелкораспыленная вода почти полностью испаряется в зоне горения), так и химическим торможением реакции окисления. Время тушения эмульсией в 7–10 раз меньше по сравнению с водой, подаваемой из того же ствола-распылителя.
Галодированные углеводороды эффективнее инертных газов. Например, тетрафтордибромэтан более чем в 10 раз эффективнее диоксида углерода и почти в 20 – водяного пара.
Благодаря высокой плотности паров и жидкостей возможна подача их в очаг пожаров в виде струй, проникновение капель в зону горения, а также удержание огнетушащих паров у очага горения. Галондоуглеводороды и огнетушащие составы на их основе имеют низкую температуру замерзания, поэтому они могут быть эффективно применены в условиях низких температур, однако по экологическим условиям производство гилоидированных углеводородов сокращается.
В практических расчетах количество огнетушащих средств, требуемых для прекращения горения, определяют по интенсивности их подачи. Интенсивностью подачи называется количество огнетушащего средства, подаваемого в единицу времени на единицу соответствующего геометрического параметра пожара (площади, объема, периметра или фронта). Интенсивность подачи огнетушащих средств определяют опытным путем и расчетами при анализе потушенных пожаров:
I = Qо. с / 60tт П, (1)
Где I - интенсивность подачи огнетушащих средств, л/(м2 ·с), кг/(м2 ·с), кг/(м3 ·с), м3/(м3 ·с), л/(м ·с);
Qо. с - расход огнетушащего средства во время тушения пожара или проведения опыта, л, кг, м3;
Tт - время, затраченное на тушение пожара или проведение опыта, мин;
П - величина расчетного параметра пожара: площадь, м2; объем, м3; периметр или фронт, м.
Интенсивность подачи можно определять через фактический удельный расход огнетушащего средства;
I = Qу / 60tт П, (2)
Где Qу - фактический удельный расход огнетушащего средства за время прекращения горения, л, кг, м3.
Для зданий и помещений интенсивность подачи определяют по тактическим расходам огнетушащих средств на имевших место пожарах:
I = Qф / П, (3)
Где Qф - фактический расход огнетушащего средства, л/с, кг/с, м3/с.
В зависимости от расчетной единицы параметра пожара (м2, м3 , м) интенсивность подачи огнетушащих средств подразделяют на Поверхностную [Is, л/(м2·с), кг/(м2·с)], Объемную [Iv, л/(м3·с), кг/(м3·с)] и линейную[Iл, л/(м·с), кг/(м·с)]/
Если в нормативных документах и справочной литературе нет данных по интенсивности подачи огнетушащих средств на защиту объектов (например, при пожарах в зданиях), ее устанавливают по тактическим условиям обстановки и осуществления боевых действий по тушению пожара, исходя из оперативно-тактической характериски объекта, или принимают уменьшенной в 4 раза по сравнению с требуемой интенсивностью подачи на тушение пожара
Iз = 0,25 Iтр, (2.5)
Линейная интенсивность подачи огнетушащих средств для тушения пожаров в таблицах, как правило, не приводится. Она зависит от обстановки на пожаре и, если используется при расчете огнетушащих средств, ее находят как производный показатель от интенсивности поверхностной:
Iл = Is hт, (2.6)
Где hт - глубина тушения, м (принимается, при тушении ручными стволами -5 м, лафетными - 10 м).
Общая интенсивность подачи огнетушащих средств состоит и двух частей: интенсивности огнетушащего средства, участвующего непосредственно в прекращении горения Iпр. г, и интенсивности потерь Iпот.
I = Iпр. г + Iпот., (2.7)
Средние, практически целесообразные, значения интенсивности подачи огнетушащих средств, называемые оптимальными (требуемыми, расчетными), установленные опытным путем и практикой тушения пожаров, приведены ниже.
Интенсивность подачи воды при тушении пожаров, л/(м2•с)
1. Здания и сооружения
| Административные здания: | |
| I - III степени огнестойкости | 0,06 |
| IV степени огнестойкости | 0,10 |
| V степени огнестойкости | 0,15 |
| Подвальные помещения | 0,10 |
| Чердачные помещения | 0,10 |
| Ангары, гаражи, мастерские, трамвайные и троллейбусные депо | 0,20 |
| Больницы | 0,10 |
| Жилые дома и подсобные постройки: | |
| I - III степени огнестойкости | 0,03 |
| IV степени огнестойкости | 0,10 |
| V степени огнестойкости | 0,15 |
| Подвальные помещения | 0,15 |
| Чердачные помещения | 0,15 |
| Животноводческие здания | |
| I - III степени огнестойкости | 0,10 |
| IV степени огнестойкости | 0,15 |
| V степени огнестойкости | 0,20 |
| Культурно-зрелищные учреждения (театры, кинотеатры, клубы, дворцы культуры): | |
| Сцена | 0.20 |
| Зрительный зал | 0,15 |
| Подсобные помещения | 0,15 |
| Мельницы и элеваторы | 0,14 |
| Производственные здания | |
| Участки и цехи с категорией производства в зданиях:: | |
| I - II степени огнестойкости | 0,35 |
| III степени огнестойкости | 0,20 |
| IV - V степени огнестойкости | 0,25 |
| Окрасочные цехи | 0,20 |
| Подвальные помещения | 0,30 |
| Сгораемые покрытия больших площадей в производственных зданиях: | |
| При тушении снизу внутри здания | 0,15 |
| При тушении снаружи со стороны покрытия | 0,08 |
| При тушении снаружи при развившемся пожаре | 0,15 |
| Строящиеся здания | 0,10 |
| Торговые предприятия и склады товарно-материальных ценностей | 0,20 |
| Холодильники | 0.10 |
| Электростанции и подстанции: | |
| Кабельные туннели и полуэтажи (подача тонкораспыленной воды) | 0,20 |
| Машинные залы и котельные отделения | 0,20 |
| Галереи топливоподачи | 0,10 |
| Трансформаторы, реакторы, масляные выключатели (подача тонкораспыленной воды) | 0,10 |
| 2.Транспортные средства | |
| Автомобили, трамваи, троллейбусы на открытых стоянках | 0,10 |
| Самолеты и вертолеты: | |
| Внутренняя отделка (при подаче тонкораспыленной воды) | 0,08 |
| Конструкции с наличием магниевых сплавов | 0,25 |
| Корпус | 0,15 |
| Суда (сухогрузные и пассажирские): | |
| Надстройки (пожары внутренние и наружные) при подаче цельных и тонкораспыленных струй | 0,20 |
| Трюмы | 0,20 |
| 3. Твердые материалы | |
| Бумага разрыхленная | 0,30 |
| Древесина: | |
| Балансовая, при влажности, % | |
| 40 – 50 | 0,20 |
| Менее 40 | 0,50 |
| Пиломатериалы в штабелях в пределах одной группы при влажности, %; | |
| 6 –14 | 0,45 |
| 20 – 30 | 0,30 |
| Свыше 30 | 0,20 |
| Круглый лес в штабелях | 0,3 |
| Щепа в кучах с влажностью 30 - 50 % | 0,10 |
| Каучук (натуральный или искусственный), резина и резинотехнические изделия | 0,30 |
| Льнокостра в отвалах (подачатонкораспыленной воды) | 0,20 |
| Льнотресты (скирды, тюки) | 0.25 |
| Пластмассы: | |
| Термопласты | 0,14 |
| Реактопласты | 0,10 |
| Полимерные материалы и изделия из них | 0,20 |
| Текстолит, карболит, отходы пластмасс, триацетатная пленка | 0,30 |
| Торф на фрезерных полях влажностью 15 - 30 % (при удельном расходе воды 110 - 140 л/м2 и времени тушения 20 мин.) | 0,10 |
| Торф фрезерный в штабелях (при удельном расходе воды 235 л/м и времени тушения 20 мин) | 0,20 |
| Хлопок и другие волокнистые материалы: | |
| Открытые склады | 0,20 |
| Закрытые склады | 0,30 |
| Целлулоид и изделия из него | 0,40 |
| Ядохимикаты и удобрения | |
| 4. Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости (при тушении тонкораспыленной водой) | |
| Ацетон | 0,40 |
| Нефтепродукты в емкостях: | |
| С температурой вспышки ниже 28оС | 0,30 |
| С температурой вспышки 28 - 60оС | 0,20 |
| С температурой вспышки более 60 °С | 0,20 |
| Горючая жидкость, разлившаяся на поверхности площадки, в траншеях технологических лотках | 0,20 |
| Термоизоляция, пропитанная нефтепродуктами | 0,20 |
| Спирты (этиловый, метиловый, пропиловый, бутиловый и др.) на складах и спиртзаводах | 0,40 |
| Нефть и конденсат вокруг скважины фонтана | 0,20 |
Примечания: 1. При подаче воды со смачивателем интенсивность подачи по таблице снижается в 2 раза.
2. Хлопок, другие волокнистые материалы и торф необходимо тушить только с добавлением смачивателя.
Интенсивность подачи 6% раствора при тушении пожаров воздушно-механической пеной на основе пенообразователя ПО-1
| Здания, сооружения, вещества и материалы | Интенсивность подачи раствора, л/(м2·С) | |
| Пена средней кратности | Пена низкой кратности | |
| 1. Здания и сооружения | ||
| Объекты переработки углеводородных газов, нефти и нефтепродуктов: | ||
| Аппараты открытых технологических установок | 0,10 | 0.25 |
| Насосные станции | 0,10 | 0,25 |
| Разлитый нефтепродукт из аппаратов технологической установки, в помещениях, в технологических лотках | 0,10 | 0,25 |
| Тарные хранилища горючих и смазочных материалов | 0.08 | 0.25 |
| Цехи полимеризации синтетического каучука | 1,00 | - |
| Электро станции и в подстанции: | ||
| Котельные и• машинные отделения | 0,05 | 0,10 |
| Трансформаторы и масляные выключатели | 0,20 | 0,15 |
| 2. Транспортные средства | ||
| Самолеты и вертолеты: | ||
| Горючая жидкость на бетоне | 0,08 | 0,15 |
| Горючая жидкость на грунте | 0,25 | 0,15 |
| Нефтеналивные суда: | ||
| Нефтепродукты первого разряда (темпера вспышки ниже 28оС) | 0,15 | - |
| Нефтепродукты второго и третьего разряда (темпера вспышки 28оС и выше) | 0,10 | - |
| Сухогрузы, пассажирские и нефтеналивные суда: | ||
| Трюмы и надстройки (внутренние пожары) | 0,13 | - |
| Машинно-котельное отделение | 0,10 | - |
| 3. Материалы и вещества | ||
| Каучук, резина, резинотехнические изделия | 0,20 | - |
| Нефтепродукты в резервуарах: | ||
| Бензин, лигроин, керосин тракторный и другие с температурой вспышки ниже 28оС | 0,08 | 0,12* |
| Керосин осветительный и другие с температурой вспышки 28оС и выше | 0,05 | 0,16 |
| Мазуты и масла | 0,05 | 0,10 |
| Нефть в резервуарах | 0,05 | 0,12* |
| Нефть и конденсат вокруг скважины фонтана | 0,05 | 0,15 |
| Разлившаяся горючая жидкость на территории, в траншеях и технологических лотках (при обычной температуре вытекающей жидкости) | 0.05 | 0,15 |
| Пенополистирол (ПС-1) | 0,08 | 0,12 |
| Твердые материалы | 0,10 | 0,15 |
| Термоизоляция, пропитанная нефтепродукта ми | 0,05 | 0,10 |
| Цмклогексан | 0,12 | 0,15 |
| Этиловый спирт в резервуарах, предварительно разбавленный водой до 70 % (подача10 % раствора на основе ПО-1С) | 0,35 | - |
Примечания: 1. Звездочкой обозначено, что тушение пеной низкой кратности нефти и нефтепродуктов с температурой вспышки ниже 28 °С допускается в резервуарах до 1000 м3, исключая низкие уровни (более 2 м от верхней кромки борта резервуара).
3. При тушении нефтепродуктов с применением пенообразователя ПО-1Д интенсивность подачи пенообразующего раствора увеличивается в 1,5 раза.
Интенсивность подачи средств для тушения струйного факела на открытых технологических установках.
| Вид струйного факела | Интенсивность подачи струи, кг/кг | ||
| Газоводяной | Порошковой | Компактной водяной | |
| Компактная струя: | |||
| Горючего газа и жидкости | 7,0 | 4,0 | 21,0 |
| Сжиженного газа | 15,0 | 3,8 | - |
| Распыленная струя | |||
| Горючего газа и жидкости | 15,0 | 3,8 | - |
| Сжиженного газа | 15,0 | 3,8 | - |
| Природный газ (фонтан) | 6,0 | 3,0 | - |
Интенсивность подачи огнетушащих порошковых составов (ОПС) при тушении некоторых пожаров кг/(м2·С)
| Алюминийорганические литийорганические соединения (АОС, ЛОС) (разлив) | 0,50 |
| Древесина | 0,08 |
| Нефтепродукты с температурой вспышки паров 28оС и ниже (разлив) | |
| При тушении лафетным стволом | 1,00 |
| При тушении ручным стволом | 0,35 |
| Нефтепродукты с температурой вспышки паров выше28оС (разлив) | 0,16 |
| Самолеты | 0,30 |
| Сжиженный газ (разлив): | |
| При тушении лафетным стволом | 1,00 |
| При тушении ручным стволом | 0,35 |
| Спирт | 0,30 |
| Толуол | 0,20 |
Огнетушащие концентрации некоторых галоидоуглеводородов, составов на их основе и других веществ.
| Условное обозначение | Компоненты, % | Расчетная концентрация | |
| % об. | Кг/м3 | ||
| 3,5 | Бромистый этил - 70 Диоксид углерода - 30 | 6,7 | 0,290 |
| - 4НД | Бромистый этил - 100 Бромистый этил -97 Диоксид углерода - 3 | 5,4 5,6 | 0,242 0,203 |
| Бромистый метилен - 80 Бромистый этил - 20 | 3,0 | 0,157 | |
| БФ-1 | Бромистый этил - 84 Тетрафторднбромэтан - 16 | 4,8 | 0.198 |
| БФ-2 | Бромистый этил - 73 Тетрафторднбромэтан - 27 | 4,6 | 0,192 |
| БМ | Бромистый этил -70 Бромистый метилен - 30 | 4,6 | 0,184 |
| Хладон 114В2 | Тетрафтордибромэтав - 100 | 3,0 | 0,250 |
| Хладон 13В1 - - | Трифторбромметан - 100 Диоксид углерода - 100 Водяной пар - 100 | 4,0 | 0,260 0,70 0,30 |
Интенсивность подачи средств газового тушения (для помещений объемом до 500 м2)
| Огнетушащее средство | Интенсивность подачи, кг/ (м3·С), в помещениях с проемами | |
| Закрытыми | Открытыми | |
| Водяной пар | 0,002 | 0,005 |
| Состав: 3,5 БФ-1 4НД Диоксид углерода | 0,003 0,002 0,002 0,001 0,006 | 0,006 0,005 0,005 0,004 0.015 |
Интенсивность подачи распыленной воды для локализации горения струйного факела при пожарах на открытых технологических установках по переработке горючих жидкостей и газов.
| Тип ствола | Интенсивность подачи распыленной воды л/кг, при расстоянии до защищаемого оборудования, м | ||||
| Ручные стволы: РС-А, РС-Б, РСК-50 Турбинные распылители: НРТ-5, НРТ-10, НРТ-20 | 7,0 3,5 | 5,0 2,5 | 3,5 2,0 | 3,0 1,5 | 2,5 1,0 |
| На орошение факела для снижения теплового потока при создании безопасной зоны в процессе боевой работы | |||||
| Распыленные струи: из ручных стволов Из турбинных распылителей | 20,0 10,0 | 15,0 7,0 | 10,0 | 8,0 4,0 | 7,0 3,0 |