Огнетушащие вещества охлаждения – это вещества обладающие физико-химическими свойствами, которые непосредственно воздействуют на процесс горения и создают условия для его прекращения (вода, водные растворы солей, с добавками смачивателей – поверхностно-активных веществ, а также углекислота в твердом агрегатном состоянии – в виде снега).
Вода – основное огнетушащее вещество охлаждения, наиболее доступное и универсальное. Хорошее охлаждающее свойство воды обусловлено ее высокой теплоемкостью [4187 Дж/(кг/град), 1 ккал/(кг/град)] при нормальных условиях. При попадании на горящее вещество вода частично испаряется и превращается в пар.
При испарении 1 литра воды образуется 1700 литров пара, которым кислород вытесняется из зоны пожара. Вода, имея высокую теплоту парообразования [2236 кДж/кг (534 ккал/кг)], отнимает от горящих материалов и продуктов горения большое количество теплоты. Вода обладает высокой термической стойкостью; ее пары только при температуре выше 1700 °С могут разлагаться на водород и кислород. В связи с этим тушение водой большинства твердых материалов (древесины, пластмасс, каучука и др.) безопасно, так как их температура горения не превышает 1300 °С.
Вода как огнетушащее вещество охлаждения
Вода
Не вступает в реакцию почти со всеми твердыми горючими веществами, за исключением щелочных и щелочноземельных металлов (калия, натрия, кальция, магния и др.) и некоторых других веществ.
Таблица реакции воды с веществами и материалами
|
Вещество или материал |
Результат воздействия воды |
| Азид свинца | Взрывается при увеличении влажности до 30 % |
| Алюминий, магний, цинк | При горении разлагают воду на водород и кислород |
| Гидриды щелочных и щелочноземельных металлов | Выделяют водород |
| Гремучая ртуть | Взрывается от удара струи |
| Калий, кальций, натрий, рубидий, цезий металлические | Реагируют с водой, выделяют водород |
| Карбиды алюминия, бария, кальция | Разлагаются с выделением горючих газов |
| Карбиды щелочных металлов | Взрываются |
| Кальций, натрий фосфористые | Выделяют самовоспламеняющийся на воздухе фосфористый водород |
| Нитроглицерин | Взрывается от удара струи |
| Селитра | Попадание воды в расплав селитры вызывает сильный взрывообразный выброс и усиление горения |
| Серный ангидрид | Взрывообразный выброс |
| Сесквихлорид | Взрывается |
| Силаны | Выделяют самовоспламеняющийся на воздухе гидрид кремния |
| Термит, электрон | Разлагает воду на водород и кислород |
| Титан и его сплавы | То же |
| Триэтилалюминий | То же |
| Хлорсульфоновая кислота | Взрывается |
Наибольший огнетушащий эффект достигается при подаче воды в распыленном состоянии, так как увеличивается площадь одновременного равномерного охлаждения, вода быстро нагревается и превращается в пар, отнимая большое количество теплоты. Чтобы избежать ненужных потерь, распыленную воду применяют в основном при сравнительно небольшой высоте пламени, когда можно подать ее между пламенем и нагретой поверхностью (например, при горении подшивки перекрытий, стен и перегородок, обрешетки крыши, волокнистых веществ, пыли, темных нефтепродуктов и др.).
Распыленные водяные струи применяют также для снижения температуры в помещениях, защиты от теплового излучения (водяные завесы), для охлаждения нагретых поверхностей строительных конструкций сооружений, установок а также для осаждения дыма.
Сплошные струи используют при тушении наружных и открытых внутренних пожаров, когда необходимо подать большое количество воды на значительное расстояние или если воде необходимо придать ударную силу. (Например, при тушении газонефтяных фонтанов, открытых пожаров, а также пожаров в зданиях больших объемов, когда близко подойти к очагу горения невозможно; при охлаждении с большого расстояния соседних объектов, металлических конструкций, резервуаров, технологических аппаратов).
Сплошные струи нельзя применять там, где может быть мучная, угольная и другая пыль, а также при горении жидкостей в резервуарах. Для равномерного охлаждения площади горения сплошную струю воды перемещают с одного участка на другой. Когда с увлажненного горючего вещества сбито пламя и горение прекращено, струю переводят в другое место. Как огнетушащие вещество, вода плохо смачивает твердые материалы из-за высокого поверхностного натяжения (72,8–103 Дж/м2), что препятствует быстрому распределению ее по поверхности, прониканию в глубь горящих твердых материалов и замедляет охлаждение.
Смачиватели
Для уменьшения поверхностного натяжения и увеличения смачивающей способности в воду добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ). На практике используют растворы ПАВ (смачивателей), поверхностное натяжение которых в 2 раза меньше, чем у воды. Оптимальное время смачивания 7–9 секунд. Применение растворов смачивателей позволяет уменьшить расход воды на 35–50 %, что обеспечивает ликвидацию горения одним и тем же объемом огнетушащего вещества на большей площади.
Рекомендуемые концентрации смачивателей в водных растворах для тушения пожаров приведены в таблице.
Рекомендуемые концентрации смачивателей
|
Смачиватель |
Оптимальная концентрация в воде, % |
| Смачиватель ДБ | 0,2–0,25 |
|
Сульфанол |
|
| НП-1 | 0,3–0,5 |
| НП-5 | 0,3–0,5 |
| Б | 1,5–1,8 |
| Никаль НБ | 0,7–0,8 |
|
Вспомогательное вещество |
|
| ОП-7 | 1,5–2,0 |
| ОП-8 | 1,5–2,0 |
| Эмульгатор ОП-4 | 1,95–2,1 |
| Пенообразователь | 3,5–6,5 |
| Смачиватель пожарный СП-1 | 0,1 |
Твердый диоксид углерода (углекислота)
Как и вода, может быстро отнять теплоту от нагретого поверхностного слоя горящего вещества. При температуре −79 °С он представляет собой мелкокристаллическую массу плотностью 1,53 кг/м3. Такая масса образуется при переходе диоксида углерода из жидкой в газообразную фазу при быстром увеличении объема. Жидкий диоксид углерода в результате расширения переходит в твердое состояние и выбрасывается в виде хлопьев, похожих на снежные, с температурой −78,5 °С. Под влиянием теплоты, выделяющейся на пожаре, твердый диоксид углерода, минуя жидкую фазу, превращается в газ.
При этом он является средством не только охлаждения, но и разбавления горящих веществ. Теплота испарения твердого диоксида углерода значительно меньше, чем воды – 0,57·103 кДж/кг (136,9 ккал/кг), однако, из-за большой разницы температур твердого диоксида углерода и нагретой поверхности, поверхность охлаждается гораздо быстрее, чем при применении воды. Твердый диоксид углерода прекращает горение всех горючих веществ, за исключением магния и его сплавов, металлического натрия и калия.
Он неэлектропроводен и не взаимодействует с горючими веществами и материалами, поэтому его применяют при тушении электроустановок, двигателей и моторов, а также при пожарах в архивах, музеях, выставках и т.д. подают твердый диоксид углерода из огнетушителей, передвижных и стационарных установок.
Источник: учебник Пожарная тактика “Основы тушения пожаров”, В. В. Теребнев, А. В. Подгрушный, Москва 2012.