Газовые огнетушащие вещества (составы) – это химические соединения или смеси соединений, которые при тушении пламени находятся в газообразном или парообразном состоянии и обладают физико-химическими свойствами, позволяющими создать условия для прекращения горения.
Газовые огнетушащие вещества (составы) содержащие смесь химических соединений, называются газовыми огнетушащими составами или газовыми составами, содержащие индивидуальные химические соединения – огнетушащими газами. Газовые огнетушащие вещества (составы) осуществляют тушение пламени объемным или локально-объемным способом. Они являются одними из наиболее эффективных огнетушащих веществ, обладающих рядом преимуществ (например, минимальным ущерб при воздействии на защищаемые от огня материалы и оборудование). Кроме этого они неэлектропроводны и не оставляют следов на оборудовании объекта защиты; после тушения пожара легко удаляются с помощью вентилятора.
Классификация
Газовое огнетушащее вещество в баллонах
Газовые огнетушащие вещества (составы) подразделяются в зависимости от:
- механизма тушения пламени подразделяются на две группы. Первая группа – это разбавляющие атмосферу газы. К этой группе относятся такие сжатые газы, как аргон, азот, углекислый газ и их смеси, например, инерген и аргонит. Для поддержания процесса горения необходимым условием является наличие не менее 12 % кислорода. Принцип разбавления атмосферы состоит в том, что при вводе инертного газа в помещение содержание кислорода понижается до значения менее 12%, то есть создаются условия, не поддерживающие горение. Вторая группа – ингибиторы (хладоны). Они имеют механизм тушения, основанный на химическом ингибировании (замедлении) реакции горения. Попадая в зону горения, эти вещества интенсивно распадаются с образованием свободных радикалов, которые вступают в реакцию с первичными продуктами горения. При этом происходит понижение скорости горения до полного затухания. Огнетушащая концентрация хладонов в несколько раз ниже, чем для сжатых газов и составляет от 7 до 17 объемных процентов.
- способа изготовления – на натуральные и синтезированные газовые огнетушащие вещества (составы). К натуральным газовым огнетушащим веществам (составам) относятся азот, аргон, СО2, а также составы на их основе (например, газовый состав «Инерген»);
- физического состояния – на сжатые и сжиженные. Сжатые газовые огнетушащие вещества (составы) в климатических условиях эксплуатации в установках пожаротушения находятся только в газовой фазе.
| Сжиженные газы | Сжатые газы |
| Двуокись углерода (СО2) | Азот (N2) |
| Хладон 23 (СF3H) | Аргон (Ar) |
| Хладон 125 (С2F5H) | Инерген: азот – 52 % (об.), аргон – 40 % (об.), двуокись углерода (СО2) – 8 % (об.) |
| Хладон 218 (С F) | |
| Хладон 227ea (С3F7H) | |
| Хладон 318Ц (С F Ц) | |
| Шестифтористая сера (SF6) |
Нормативная огнетушащая концентрация газовых огнетушащих веществ (составов) зависит от характеристик пожарной нагрузки и свойств химических соединений газовых огнетушащих веществ. Озоноопасные газы (хладон 114В2, хладон 13В1 и др.) разрешены к применению только в реконструируемых и проектируемых установках пожаротушения, предназначенных для противопожарной защиты особо важных объектов (в том числе объектов атомной энергетики и Минобороны России), или в ремонтируемых установках газового пожаротушения. К озонобезопасным газовым огнетушащим веществам (составам) относятся йодсодержащие составы: трифторйодметан и пентафторйодэтан, которые намного эффективнее хладонов ряда CF и CFH ввиду ярко выраженного эффекта ингибирования. Однако указанные газовые огнетушащие вещества (составы) являются весьма токсичными и дорогими.
Рекомендации по выбору для защиты объекта
Выбор газового огнетушащего вещества (состава) (далее – ГОТВ) должен производиться только на основе технико-экономического обоснования. Все остальные параметры, в том числе эффективность и токсичность ГОТВ нельзя рассматривать как определяющие по ряду причин.
Любое из разрешенных к применению ГОТВ достаточно эффективно и пожар будет ликвидирован, если в защищаемом объеме будет создана нормативная огнетушащая концентрация.
Одна из наиболее важных задач применения огнетушащих газов – обеспечение безопасности персонала защищаемых помещений.
Согласно требованиям нормативных документов СП 5.13130.2009, ГОСТ Р 50969, ГОСТ 12.3.046, безопасность персонала обеспечивается предварительной эвакуацией людей до подачи огнетушащего газа по сигналам оповещателей в течение предназначенной для этого временной задержки. Минимальная продолжительность временной задержки на эвакуацию определена СП 5.13130.2009 и составляет 10 с. Проектировщик может увеличить это время с учетом условий эвакуации на объекте.
Безопасность персонала в случае несанкционированной подачи огнетушащего газа на людей зависит от концентрации этого газа и времени воздействия (экспозиции). За рубежом проведены широкомасштабные исследования по изучению свойств современных огнетушащих газов – хладона 125, 227еа и ряда других. Убедительно показано, что эти газы наиболее безопасны при воздействии на людей при концентрации, равной огнетушащей или несколько превышающей ее. Сведения о продолжительности (времени) безопасного воздействия хладона 125 и хладона 227еа на человека в зависимости от концентрации газа приведены в ISO 14520, NFPA 2001, а также в руководстве ВНИИПО «Средства пожарной автоматики. Область применения. Выбор типа». Из документа следует, что хладоны 125 и 227еа способны обеспечить безопасную эвакуацию персонала в течение не менее 30 с не только при нормативной огнетушащей концентрации (составляет 9,8% об. для хладона 125 и 7,2% об. для хладона 227еа), но и при ее превышении на 38% для хладона 125 и на 67% для хладона 227еа. Таким образом, хладоны 125 и 227еа более предпочтительны и эффективны в качестве основных газовых огнетушащих веществ для защиты помещений, в которых персонал может присутствовать постоянно в течение рабочего времени, обеспечивая пожаротушение при концентрациях всего 10 и 7% соответственно. Хладоны относятся к сжиженным газам, что позволяет компактно разместить их в объеме баллона в значительных количествах. Кроме того, термостойкость хладона 125 является предпочтительным свойством для тушения пожаров тлеющих материалов.
В составе технологического оборудования автоматических установок газового пожаротушения (АУГП) хладоны содержатся в модулях газового пожаротушения под давлением газа-вытеснителя. В качестве газа-вытеснителя отечественные нормы СП 5.13130.2009 предлагают применять азот, технические характеристики которого соответствуют ГОСТ 9293. Допускается использовать воздух, для которого точка росы должна быть не выше минус 400 °С (осушенный воздух).
Хладон 125 ( HFC-125 ) – безопасен для людей при определенных условиях:
- остаточная концентрация кислорода после выпуска ГОТВ составляет 18-19 %, что обеспечивает свободное дыхание человека;
- эффективно обеспечивает пожаротушение;
- выпуск хладона 125 производится в течении 10 секунд;
- для обеспечения транспортировки по трубам требуется газ-вытеснитель;
- контроль давления в модуле осуществляется по манометру;
- высокий показатель отношения качество/цена.
Нормативная огнетушащая концентрация для хладона 125 составляет 9,8%. Предельно допустимая концентрация хладона 125 равна 10%.
Это дает возможность не получить серьезный ущерб здоровью человеку, который некоторое время (порядка до 5 минут) находился в помещении, где произошел выпуск газового огнетушащего вещества хладон 125.
Хладон 23 имеет высокое давление собственных паров, что позволяет обеспечить транспортировку хладона 23 по трубной разводке на длинные расстояния по горизонтали (до 100-130 метров) и вертикали (до 32-35 метров).
Остальные хладоны (хладон 125, хладона 227еа, хладон 318Ц) имеют невысокое давление собственных паров, и для обеспечения их выхода из баллонов в нормативное время требуется подкачка баллонов газом-вытеснителем (азотом) до давления 40-42 бар.
Если баллоны с ГОТВ размещаются в самом защищаемом помещении или в непосредственной близости от него, то никаких проблем с обеспечением выхода ГОТВ в защищаемое помещение за нормативное время (10 сек.) нет.
Однако, в тех случаях, когда баллоны размещаются на значительном удалении, как по горизонтали, так и по вертикали от защищаемого помещения, то для выполнения норм требуется увеличение массы ГОТВ, объема газа-вытеснителя и увеличение диаметра распределительного трубопровода. Особенно часто такая ситуация возникает при построении централизованных станций газового пожаротушения.
Для сжатых ГОТВ (аргон, азот, инерген) нормативное время выхода составляет 60 сек. Имеются существенные ограничения по применению данных ГОТВ на территории РФ. Это связано с запрещением применения сосудов под давлением, подлежащих регистрации в органах Госгортехнадзора России в жилых, общественных и бытовых зданиях, а также в примыкающих к ним помещениях в соответствии с ПБ 03-576-03 (Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. 2003 г.). Как правило, все баллоны со сжатыми ГОТВ (аргон, азот, инерген) необходимо регистрировать в соответствии с пунктом 6.2 ПБ 03-576-03. Кроме того, при применении сжатых газов в защищаемом помещении создается избыточное давление примерно 0,4 бар, что может привести к разрушению строительных конструкций и выходу из строя оборудования. Чтобы этого избежать, требуется предусматривать специальные клапана для сброса избыточного давления.
| Название огнетушащего средства | Полное название огнетушащего средства | Состав, основы огнетушащего средства | Область применения | Минимальная объемная огнетушащая концентрация, % об., при тушении н-гептана | Ограничения применимости |
| Углекислота | Диоксид углерод жидкий (сварочный) | CO2 | Тушение пожаров на складах ЛВЖ, аккумуляторных станциях, в сушильных печах, электрооборудования | 28 | Нельзя применять для тушения щелочно-земельных, щелочных металлов, некоторых гидридов металлов, развитых пожаров тлеющих материалов |
| Азот | Азот газообразный технический | N2 | То же | 31 | Нельзя применять для тушения Mg, Al, Li, Zr и других металлов, образующих нитриды, обладающие взрывчатыми свойствами |
| Аргон | Аргон газообразный | Аr | – | 38 | – |
| Элегаз | Гексафторид серы | SF6 | – | 9 | Нельзя применять для тушения Mg, Al, Li, Zr и других металлов, образующих нитриды, обладающие взрывчатыми свойствами |
| Хладон 114 В2 (Halоn 2402) | Тетрафтор- дибромэтан | C2F4Br2 | – | 2,4 | Нельзя применять для тушения металлов, металлорганических соединений гидридов металлов, а также в тех случаях, когда окислителем являются галогены, оксиды азота |
| Хладон 13 В1 (Halon 1301) | Трифторбромметан | CF3Br | – | 3,7 | То же |
| Хладон 12 В1 (Halon 1211) | Дифторхлорбром-метан | CF2ClBr | – | 4,3 | – |
| Водяной пар | Водяной пар | H2O | Тушение пожаров классов A и B | – | Нельзя применять для тушения пожаров классов D, C |
| СЖБ | Составы жидкостные бромсодержащие | Тушение горючих твердых и жидких веществ и материалов | – | Нельзя применять для тушения металлов, металлорганических соединений, гидридов металлов | |
| Состав 7 | Состав «7» | 20 % бромэтила, 80 % бромметилена | Тушение горючих твердых и жидких веществ и материалов | 3 | Нельзя применять для тушения металлов, металлорганических соединений |
| БФ-2 | – | 73 % бромэтила, 27 % дибромтетра-фторэтана | То же | 4,6 | Нельзя применять для тушения металлов, металлорганических соединений, гидридов металлов, а также в тех случаях, когда окислителем являются галогены, оксиды азота |
| Четыреххлористый углерод | Четыреххлористый углерод | ССl4 | Тушение жидких углеводородов. Практического применения не находит | 15 | Нельзя применять для тушения металлов, металлорганических соединений, гидридов металлов |
| Метилиодид | Азот с метилидом | N2+CH3J | Тушение диборана | 4,8 | То же |
| Гелий | Гелий | Не | Тушение горючих твердых и жидких веществ и материалов | 30 | – |
| Перфгобутан | Перфтобутан | С4F10 | То же | 5,9 | Нельзя применять для тушения металлов, металлорганических соединений, гидридов металлов |
| Хладон 22 В1 (Halon 1201) | Дифторбром-метан | CHF2Br | – | 4,5 | То же |
| Хладон 124 (Halon 241) | Тетрафторхлор-этан | C2HF4Cr | – | 9 | – |
| Хладон 125 (Halon 25) | Пентафторэтан | C2HF5 | Тушение горючих твердых и жидких веществ и материалов | 10 | Нельзя применять для тушения металлов, металлорганических соединений, гидридов металлов |
| Хладон 227 (Halon 37) | Гэптафтор-пропан | C3HF7 | То же | 6,2 | То же |
| Хладон 23 (Halon 33) | Трифтор-пропан | C3H5F3 | – | 14 | – |
| БФ-1 | – | 84% бромэтила, 16% дибром-тетр афторэтана | Тушение твердых и жидких веществ и материалов | 4,6 | Нельзя применять для тушения металлов, металлорганических соединений, гидридов металлов, а также в тех случаях, когда окислителем являются галогены, оксиды азота |
| БМ | – | 70% бромэтила, 30% бромистого метилена | То же | 4,6 | То же |
Обеспечение безопасности людей
Степень воздействия на людей ГОТВ можно оценить по нескольким параметрам. Важным параметром для оценки безопасности для здоровья и жизни людей является наличие достаточного количества кислорода во вдыхаемом воздухе. При выпуске газового огнетушащего вещества в защищаемое помещение происходит разбавление воздуха и снижение процентного содержания кислорода.
Для поддержания горения необходимым условием является наличие не менее 12,5 % кислорода. При применении сжатых газов (азота, аргона, инергена) и двуокиси углерода пожаротушение основано на принципе разбавления атмосферы. При выпуске сжатого газа (азота, аргона, инергена) или двуокиси углерода содержание кислорода снижается до концентрации менее 12,5 %, и горение прекращается. При этом огнетушащая концентрация сжатого газа составляет от 36 % и более. При таком способе пожаротушения снижение концентрации кислорода менее 12,5 % вызывает асфиксию (удушье) людей. По данным NАСА концентрация кислорода менее 12,3% приводит к 100% летальному исходу, наступает асфиксия (удушье). Инертные газы эффективны в концентрациях, обеспечивающих снижение содержание кислорода в замкнутом пространстве до 10-14 % об. При прогнозировании такого уровня недостатка кислорода в газовой среде должна предусматриваться быстрая эвакуация людей, не имеющих дыхательных аппаратов. Чрезмерная задержка эвакуации может обусловливать острое гипоксическое воздействие на организм человека с потерей способности покинуть опасную зону.
Кроме того, полагают, что довольно продолжительное существование газовой среды с пониженным содержанием кислорода может привести в некоторых случаях к образованию повышенных количеств оксида углерода (СО) – высокотоксичного продукта неполного сгорания веществ и материалов.
Выводы о безопасности ГОТВ для людей:
- применение сжатых (инертных) газов и СО2 может привести к гибели людей от удушья (асфиксии) из-за низкого содержания кислорода в защищаемом помещении;
- люди, оказавшиеся в помещении при работе систем газового пожаротушения с использованием СО2 погибают от отравления;
- при использовании всех типов хладонов содержание кислорода в защищаемом помещении обеспечивает нормальное свободное дыхание людей;
- люди, оказавшиеся в помещении при работе систем газового пожаротушения с использованием хладонов должны покинуть помещение в течение не более 30-60 секунд;
- применение хладонов в качестве ГОТВ обеспечивает нормальное свободное дыхание людей и не оказывает патологического воздействия на здоровье людей в течение длительного времени.
Источники: ГОСТ Р 53280.3-2009. Установки пожаротушения автоматические. Огнетушащие вещества. Часть 3. Газовые огнетушащие вещества. Методы испытаний; Установки пожаротушения на основе регенерированных озоноразрушающих газовых огнетушащих веществ: руководство для проектирования. –М.: 2004; Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник в 2-х частях — 2-е издание, переработанное и дополненное. Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. –М.: Асе. «Пожнаука», 2004. –4.1. –713 с. ISBN 5-901283-02-3.