Огнетушащие вещества разбавления – это вещества, которые понижают концентрацию реагирующих веществ ниже пределов, необходимых для горения. Например инертные газы: аргон, азот; водяной пар, туман из тонкораспыленной воды, смеси газов с водой, а также дымовые газы.
В результате уменьшается скорость реакции горения, скорость выделения тепла, снижается температура горения. При тушении пожаров разбавляют воздух, поддерживающий горение, или горючее вещество, поступающее в зону горения. Воздух избавляют в относительно замкнутых помещениях (сушильных камерах, трюках судов и т. п.), а также при горении отдельных установок или жидкостей на небольшой площади при свободном доступе воздуха. К огнетушащим веществам разбавления относятся: диоксид углерода, азот, тонкораспыленная вода, водяной пар, хладоны и др.
Подача тонкораспыленной воды на тушение
Огнетушащая концентрация – это объемная доля огнетушащих веществ в воздухе, прекращающая горение. Наиболее распространенные средства разбавления – диоксид углерода, водяной пар, азот и тонкораспыленная вода, перегретая вода.
Диоксид углерода
В газообразном состоянии примерно в 1,5 раза тяжелее воздуха. При давлении примерно 4 МПа (40 атм) и температуре 0 °С диоксид сжижается, в таком виде его хранят в баллонах, огнетушителях и т. п. При переходе в газообразное состояние из 1 кг жидкого диоксида углерода образуется примерно 500 л газа. Диоксид углерода применяется для тушения пожаров на складах, аккумуляторных станциях, в сушильных печах, архивах, книгохранилищах, а также для тушения электрооборудования и электроустановок. Огнетушащая объемная доля диоксида углерода – 30 % в защищаемом помещении. Эффект тушения обусловлен тем, что диоксид углерода – инертное соединение, не поддерживающее горения большинства веществ.
Азот
Бесцветный газ плотностью 1,25 кг/м3, без запаха, вкуса, не электропроводен. Тушение азотом основано на понижении объемной доли кислорода в защищаемом помещении до 5 %. Его объемная огнетушащая доля не менее 31 %. Азот нельзя применять для тушения пожаров магния, алюминия, лития, циркония и других металлов, образующих нитриты, обладающих взрывчатыми свойствами и чувствительных к удару. Для тушения таких металлов используется другой инертный газ – аргон.
Водяной пар
Как и инертные газы, применяют для тушения пожаров способом разбавления. Его огнетушащая объемная доля – 35 %. Наряду с разбавляющим действием, водяной пар оказывает охлаждающее воздействие и механически отрывает пламя. Тушение пожаров водяным паром эффективно в достаточно герметизированных (с ограниченным числом проемов) помещениях объемом до 500 м3 (трюмах судов, сушильных и окрасочных камерах, насосных по перекачке, нефтеперерабатывающих установок и т. п.). Кроме тушения пожаров в стационарных установках, водяной пар можно использовать для наружного пожаротушения установок химической и нефтеперерабатывающей промышленности.
В этом случае его подают по резиновым шлангам от стояков паровых линий. Диаметр капель тонкораспыленной (мелкодиспергированной ) воды меньше 1000 мкм. Для получения и подачи такой воды применяют специальные стволы-распылители и насосы, создающие давление 2–4 МПа (20–40 атм).
Поступая в зону горения, тонкораспыленная вода почти вся превращается в пар, разбавляя горючие вещества или участвующий в горении воздух. Эффект тушения зависит от равномерности распределения капель в потоке и плотности струи – чем больше плотность струи и ее размерность, тем выше эффект тушения.
Газовые огнетушащие составы
Условно делятся на нейтральные (негорючие) газы и химически активные ингибиторы. К нейтральным газам относятся инертные газы аргон, гелий, а также азот и двуокись углерода.
К химически активным, «хладонам» или «фреонам», относятся органические соединения с низкой теплотой испарения, в молекуле которых содержатся атомы галоидов, таких как бром или хлор. Хладон – это общее название галогензамещенных углеводородов, причем для их обозначения применяют численное обозначение, характеризующее число и последовательность атомов углерода, фтора, хлора, брома, называемое хладоновым номером, например, СF3Вr обозначают числом 1301.
Огнетушащая способность хладона, как правило, тем выше, чем больше атомов брома, фтора и хлора в молекуле.
Первым из группы «хладонов» для тушения пожаров был применен четыреххлористый углерод, который использовался для заполнения ручных огнетушителей. Высокая токсичность этого вещества приводила к отравлению людей, поэтому дальнейшее его использование было запрещено.
Не менее токсичными оказались и хладон 1001 (метилбромид) и хладон 1011 (хлор-бромметан), которые также не нашли широкого применения.
Низкой токсичностью обладают соединения углерода с фтором и бромом в различных пропорциях. Наиболее широко применяется хладон 1301 (бромтрифторметан) и хладон 1211 (бромхлордифторметан), а также хладон 2402 (дибромтетрафторэтан).
Широкое применение хладонов в закрытых помещениях ограничено из-за их токсичности. Хладон 114В2 обладает наименьшей токсичностью, но из-за воздействия на озоновый слой Земли его применение сильно ограничено. Эффективность огнетушащего действия хладонов максимальна при их использовании в закрытых и ограниченных объемах.
Механизм огнетушащего действия химически активных ингибиторов определяется химической структурой их молекул, как правило, содержащих несколько разнородных атомов, в том числе атомы галогенов – брома, фтора, хлора, йода и один или два атома углерода, также возможно наличие атомов водорода. Если за исходную химическую единицу взять метан или этан, то на их базе может существовать большой набор соединений, отличающихся низкой температурой кипения, невысокой теплотой парообразования и негорючестью.
В практике тушения пожаров используются СН3Вu, C2H5Br, СF3Вr и С2F4Вr2 и их смеси с СО2. Огнетушащие концентрации (объемные) химически активных ингибиторов в 5–10 раз ниже, чем у нейтральных газов. Это обусловлено, в первую очередь, высокой собственной мольной теплоемкостью и способностью их молекул разлагаться в пламени при невысоких температурах до 1000 К.
В результате часть тепла реакции горения будет расходоваться на разогрев молекул ингибитора, вторая часть поглотится в процессе распада ингибитора и лишь третья часть пойдет на разогрев собственно горючего и окислителя. При этом за счет ингибирования реакции часть горючего не будет участвовать в горении и этим снизится общее количество тепла, выделяющегося при горении. Для химически активных ингибиторов необходимо учитывать поглощение тепла, выделяющегося при горении.
Аэрозолеобразующие огнетушащие составы
Представляют собой твердотопливные или пиротехнические композиции. Их особенность в том, что они способны гореть без доступа воздуха. Образующиеся при горении газы состоят из высокодисперсных частиц, солей и окислов щелочных металлов, обладающих высокой огнетушащей способностью по отношению к углеводородному пламени.
Механизм действия огнетушащего аэрозоля во многом аналогичен механизму действия огнетушащих порошков на основе щелочных металлов. Более высокая его эффективность обусловлена большей дисперсностью частиц и некоторым снижением концентрации кислорода в защищаемом помещении.
Тушение аэрозолями осуществляется объемным способом и рекомендуется применять при пожарах класса А и класса В в помещениях с воздушной средой, атмосферном давлении и имеющих негерметичность помещения до 0,5 %. Применяется также для тушения электроустановок под напряжением до 1000 В. Преимущественная область применения – моторные и багажные отсеки автомобилей, помещения с наличием легковоспламеняющихся веществ (в том числе, ЛВЖ и ГЖ), горючих газов, электрические установки, хранилища материальных ценностей.
Применение аэрозолей неэффективно для материалов, горение которых происходит в тлеющем режиме, или способных гореть без доступа воздуха, порошков металлов. Запрещается их применение в помещениях, которые не могут быть покинутыми людьми до начала применения аэрозолеобразующего состава.
Источник: учебник Пожарная тактика “Основы тушения пожаров”, В. В. Теребнев, А. В. Подгрушный, Москва 2012.