Теоретические сведения. Сущность процесса тушения пожаров.Пожар − это неконтролируемое горение вне
Сущность процесса тушения пожаров.Пожар − это неконтролируемое горение вне специального очага, приводящее к ущербу («Правила пожарной безопасности Республики Беларусь для объектов сельскохозяйственного производства» ППБ 2.36 – 2008).
Тушение пожара представляет процесс воздействия сил и средств на пожар, а также использования различных методов и приемов для его ликвидации. Тушение пожара состоит из локализации и ликвидации пожара.
Потушить пожар можно следующими способами:
– охлаждением очага горения ниже определенных температур;
– интенсивным разбавлением воздуха в зоне реакции инертными газами для снижения концентрации кислорода ниже критического уровня, при котором не может происходить горение;
– изоляцией очага горения от воздуха;
– созданием условий огнепреграждения в зоне реакции, при которых пламя распространяется через узкие каналы с потерей тепловой энергии в стенках каналов;
– механическим срывом пламени в результате воздействия на него сильной струи воды или газа;
– ингибированием горения, т.е. интенсивным торможением скорости химических реакций в пламени.
Огнетушащие вещества.Огнетушащее вещество – вещество, обладающее физико-химическими свойствами, позволяющими создать условия для прекращения горения данной горючей среды.
Основными огнетушащими веществами являются: вода, химическая и воздушно-механическая пены, водные растворы солей, инертные и негорючие газы, водяной пар, галоидоуглеводородные огнетушащие составы и сухие огнетушащие порошки, песок и др.
Все огнетушащие вещества в зависимости от способа прекращения горения на пожаре условно можно разделить на следующие группы:
– охлаждающие зону реакции горения или горящие вещества (это вода, водные растворы солей, твердый диоксид углерода и др.);
– разбавляющие вещества в зоне реакции горения (инертные газы, водяной пар, тонко распыленная вода и др.);
– изолирующие вещества (химическая и воздушно-механическая пена, порошковые составы, негорючие сыпучие вещества, листовые материалы и др.);
– химически тормозящие реакцию горения вещества (хладоны – галогенные углеводороды и др.).
Существующие огнетушащие вещества обладают, как правило, комбинированным воздействием на процесс горения. Однако каждому веществу присуще какое-то одно преобладающее свойство.
Вода является наиболее распространенным средством тушения пожаров. Попадая в зону горения, вода нагревается и испаряется, поглощая большое количество теплоты. При испарении воды образуется большое количество пара (из одного литра воды образуется более 1700л пара), который затрудняет доступ воздуха к очагу горения. Кроме того, сильная струя воды может сбить пламя, что облегчает тушение пожара.
Вода используется в виде компактных и распыленных струй (размер капель более 100мкм), в тонко распыленном состоянии (размер капель < 100мкм) и со смачивателями. В виде компактных и распыленных струй из лафетных стволов и ручных пожарных стволов вода применяется для тушения большинства твердых горючих веществ и материалов, тяжелых нефтепродуктов, для создания водяных завес и охлаждения объектов, находящихся вблизи очага пожара.
Тонко распыленной водой эффективно тушатся твердые вещества и материалы, горючие и даже легковоспламеняющиеся жидкости. При таком тушении снижается расход воды, минимально увлажняются и портятся материалы, снижается температура в горящем помещении и осаждается дым. Для тушения веществ, плохо смачивающихся водой (например, хлопка, торфа), в воду для понижения ее поверхностного натяжения вводят специальные смачиватели.
Для тушения легковоспламеняющихся жидкостей широко применяют огнетушащую пену. Пена представляет собой массу пузырьков газа, заключенных в тонкие оболочки жидкости. Растекаясь по поверхности горящей жидкости, пена изолирует очаг горения. На практике применяют два вида пены: химическую и воздушно-механическую.
Химическая пена получается при взаимодействии щелочного и кислотного растворов в присутствии пенообразователей. При этом образуется газ (диоксид углерода). Пузырьки газа обволакиваются водой с пенообразователем, в результате создается устойчивая пена, которая может долго оставаться на поверхности жидкости. Вещества, которые необходимы для получения диоксида углерода, применяются или в виде водных растворов, или сухих пенопорошков. Применение химической пены в практике пожаротушения сокращается, ее все больше вытесняет воздушно-механическая пена.
Воздушно-механическая пена представляет собой смесь воздуха (~ 90 %), воды (~ 9,7 %) и пенообразователя (~ 0,3 %). Характеристикой пены является кратность – отношение объема полученной пены к объему исходных веществ. Пену обычной кратности (до 20) получают с помощью воздушно-пенных стволов, принцип действия которых основан на том, что вода под давлением 0,3...0,6МПа, предварительно смешанная с пенообразователем, поступает в специальное устройство, обеспечивающее подсос воздуха. За последнее время в практике тушения пожаров находит применение высокократная пена (кратность свыше 200), значительно более объемная и дольше сохраняющаяся. Она получается в генераторах высокократной пены, где воздух не подсасывается, а нагнетается под некоторым давлением.
Водяной пар применяют для тушения пожаров в помещениях объемом до 500 м3 и небольших пожаров на открытых площадках и установках. Пар увлажняет горящие предметы и снижает концентрацию кислорода. Огнетушащая концентрация водяного пара в воздухе составляет примерно 35 % по объему.
Инертные и негорючие газы, главным образом диоксид углерода и азот, понижают концентрацию кислорода в очаге горения и тормозят интенсивность горения. Поскольку диоксид углерода восстанавливается щелочными и щелочноземельными металлами, его нельзя применять для их тушения. Инертные газы обычно применяют в сравнительно небольших по объему помещениях. Огнетушащая концентрация инертных газов при тушении в закрытом помещении составляет 31...36 % к объему помещения.
Диоксид углерода является незаменимым средством для быстрого тушения небольших очагов пожара, а также благодаря своей неэлектропроводности – для тушения загоревшихся электродвигателей и других электротехнических установок. Он хранится в стальных баллонах в сжиженном состоянии под давлением. Вследствие расширения при выпуске диоксида углерода из баллона происходит сильное охлаждение, и образуются белые хлопья твердого диоксида углерода. В очаге горения твердый диоксид углерода испаряется, понижая температуру горящего вещества и уменьшая концентрацию кислорода.
Водные растворы солей относятся к числу жидких огнетушащих средств. Применяются растворы бикарбоната натрия, хлоридов кальция и аммония, глауберовой соли, аммиачно-фосфорных солей и др. Соли, выпадая из водного раствора, образуют на поверхности горящего вещества изолирующие пленки, отнимающие теплоту. При разложении солей выделяются негорючие газы.
Огнетушащее действие галоидоуглеводородных огнетушащих составов основано на химическом торможении реакции горения (ингибировании). Они являются предельными углеводородами, у которых один или несколько атомов водорода замещены атомами галоидов (фтора, хлора, брома). Широкое применение для пожаротушения нашли: тетрафтордибромэтан (хладон 114В2), бромистый метилен, трифторбромметан (хладон 13В1).
Галоидоуглеводородные составы имеют большую плотность, что повышает эффективность пожаротушения, а низкие температуры замерзания позволяют использовать их при низких температурах воздуха.
Огнетушащие порошки представляют собой мелко измельченные минеральные соли с различными добавками, препятствующими их слеживанию и комкованию. Они обладают хорошей огнетушащей способностью, в несколько раз превышающей способность таких сильных ингибиторов горения, как галоидоуглеводороды, а также универсальностью применения, так как подавляют горение материалов, которые нельзя потушить водой и другими средствами (например, металлов и некоторых металлосодержащих соединений).
Различают порошки общего и специального назначения.
Естественными веществами при тушении небольших загораний являются земля и песок. Их огнетушащий эффект основан на изолировании горючих веществ от кислорода воздуха (при забрасывании ими горящего предмета). Ящики для песка должны иметь объем 0,5 м3, 1,0 м3, 3,0 м3 и комплектоваться совковой лопатой. Песок 1 раз в 10 дней необходимо осматривать и при увлажнении и комковании просушивать.
Выбор огнетушащего вещества зависит от класса пожара. В настоящее время все пожары делят на пять классов – А, В, С, D, Е (таблица 1).
Таблица 1 − Классификация пожаров и применяемых
Огнетушащих веществ
| Класс пожара | Характеристика горючей среды или объекта | Огнетушащие средства |
| А | Обычные твердые горючие материалы (дерево, уголь, бумага, резина, текстиль и др.) | Все виды огнетушащих средств (прежде всего вода) |
| В | Горючие жидкости и плавящиеся при нагревании материалы (мазут, бензин, лаки, масла, спирты, стеарин, каучук, синтетические материалы) | Распыленная вода, все виды пен, порошки |
| С | Горючие газы (водород, ацетилен, углеводороды и др.) | Газовые составы: инертные разбавители (СО2, N2), галоидоуглеводороды, порошки, вода (для охлаждения) |
| D | Металлы и их сплавы (калий, натрий, алюминий, магний и др.) | Порошки (при спокойной подаче на горящую поверхность) |
| Е | Электроустановки, находящиеся под напряжением | Галоидоуглеводороды, диоксид углерода, порошки |
Первичные средства пожаротушения.Производственные, административные, вспомогательные и складские здания, сооружения и помещения, а также открытые производственные площадки или участки должны быть обеспечены первичными средствами пожаротушения в соответствии с действующими нормами, устанавливаемыми правилами пожарной безопасности.
К первичным средствам пожаротушения относятся огнетушители, бочки с водой, ведра, ящики с песком, ломы, топоры, лопаты и т.п., а также огнестойкие ткани (асбестовое полотно, кошма, войлок и т.п.).
Первичные средства пожаротушения должны размещаться в легкодоступных местах и не должны быть помехой и препятствием при эвакуации персонала из помещений.
Допускается установка огнетушителей в тумбах или шкафах, конструкция которых должна позволять визуально определить тип огнетушителя и осуществить быстрый доступ к нему для использования при пожаре.
Запрещается использование пожарного инвентаря и других средств пожаротушения для хозяйственных, производственных и других нужд.
Использованные или неисправные огнетушители (повреждение корпуса, раструба, предохранительных клапанов, отсутствие пломбы, недостаток огнетушащего вещества или газа и др.) должны быть немедленно убраны (особенно после пожара) из защищаемого помещения, от технологического оборудования и производственных площадок и заменены исправными.
Для размещения первичных средств пожаротушения в производственных помещениях, а также на территории предприятий или строительств, как правило, должны устанавливаться специальные пожарные щиты (посты).
Размещение огнетушителей и пожарного инвентаря, а также их количество устанавливается руководством соответствующих подразделений объекта или организаций, на основании отраслевых правил пожарной безопасности и норм расчета первичных средств пожаротушения.
Переносные огнетушители должны размещаться на расстоянии не менее 1,2 м от проема двери и на высоте не более 1,5 м от уровня пола, считая от низа огнетушителя. Допускается установка огнетушителей в тумбах или шкафах, конструкция которых должна позволять визуально определить тип огнетушителя и обеспечить свободный доступ к нему.
Пожарные щиты предназначены для концентрации и размещения в определенном месте ручных огнетушителей, немеханизированного пожарного инвентаря и инструмента, применяемого при ликвидации загорании на объектах, в складских помещениях и на строительных площадках.
Дверцы должны быть опломбированы и открываться без ключа и больших усилий.
Крепление средств пожаротушения и инвентаря на щитах должно обеспечивать быстрое их снятие без специальных приспособлений или инструмента.
Резервуар для воды должен быть объемом не менее 0,2 м3 и комплектоваться крышкой и ведром. Не реже 1 раза в 10 дней вода должна пополняться, а 1 раз в квартал полностью меняться.
Ящики для песка должны иметь объем 0,5 м3, 1,0 м3, 3,0 м3 и комплектоваться совковой лопатой. Песок 1 раз в 10 дней необходимо осматривать и при увлажнении и комковании просушивать.
Полотно, кошма должны иметь размеры 1×1 м, 2×1,5 м, 2×2 м. Их следует хранить в металлических, пластмассовых футлярах с крышками. Не реже одного раза в месяц просушивать и очищать от пыли.
Огнетушители.Огнетушители классифицируют по следующим признакам:
– по способу транспортирования: переносные (массой до 20 кг), передвижные (массой не менее 20, но не более 400 кг) и стационарные;
– по виду огнетушащих веществ: углекислотные, углекислотно-бромэтиловые, порошковые, аэрозольные (хладоновые), водные и др.;
– по способу подачи огнетушащего вещества к очагу пожара: под давлением газов в результате химической реакции, под давлением заряда или рабочего газа над огнетушащим веществом, под давлением рабочего газа в отдельном баллоне, при свободном истечении огнетушащего вещества, под давлением энергии направленного взрыва;
– по возможности и способу восстановления технического ресурса: перезаряжаемые и ремонтируемые и неперезаряжаемые;
– по назначению, в зависимости от вида заряженного огнетушащего вещества: для тушения пожаров твердых горючих веществ, жидких горючих веществ, газообразных горючих веществ, металлов и металлосодержащих веществ, электроустановок, находящихся под напряжением, во внутренних объемах технологических установок и оборудования (в том числе в отсеках транспортных средств).
Этой классификацией не исчерпываются все показатели многочисленной группы огнетушителей. Постоянное совершенствование конструкции, повышение таких показателей как надежность, технологичность, унификация и др. ведет к созданию новых, более совершенных огнетушителей.
Углекислотные огнетушителивыпускаются переносные ОУ-2; ОУ-5; ОУ-8 и передвижные ОУ-20, ОУ-40, ОУ-80 и т. д. (цифры показывают вместимость баллона в литрах) (рисунок 1).
Углекислотные огнетушители предназначены для тушения загораний различных веществ и материалов, электроустановок под напряжением до 1000 В, двигателей внутреннего сгорания, горючих жидкостей. Запрещается тушить материалы, горение которых происходит без доступа воздуха и электроустановки под напряжением свыше 1000 В.
1 – баллон; 2 – запорно-пусковое устройство; 3 – рукоятка; 4 – сифонная трубка; 5 – заряд (двуокись углерода); 6 − раструб.
Рисунок 1 − Углекислотный огнетушитель ОУ – 5
Переносные углекислотные огнетушители (рисунок 2а) одинаковы по устройству и состоят из стального высокопрочного баллона 1, в горловину которого ввернуто запорно-пусковое устройство 2 вентильного или пистолетного типа с маховичком или рукояткой 3, сифонной трубки 4, которая служит для подачи углекислоты 5 из баллона к запорно-пусковому устройству и поворотного механизма с раструбом 6. В некоторых углекислотных огнетушителях раструб присоединяется к запорной головке через бронированный шланг. Баллоны огнетушителей заполнены жидкой углекислотой под давлением 6−7 МПа.
Принцип действия основан на вытеснении двуокиси углерода избыточным давлением. Для приведения в действие ручного углекислотного огнетушителя необходимо: взять огнетушитель в руки и поднести к очагу пожара, сорвать пломбу, выдернуть чеку, перевести раструб в горизонтальное положение, нажать на рычаг запорно-пускового устройства или отвернуть до отказа маховичок (против часовой стрелки), направить струю заряда на огонь.
а – переносные б – передвижные
Рисунок 2 – Углекислотные огнетушители
При открывании запорно-пускового устройства двуокись углерода по сифонной трубке поступает к раструбу. Двуокись углерода переходит из сжиженного состояния в твердое (снегообразное). Температура резко понижается (примерно до –70 ºС). Углекислота, попадая на горящее вещество, изолирует его от кислорода. Во избежание обморожения нельзя во время работы огнетушителя дотрагиваться до раструба голой рукой. При переходе углекислоты из жидкого состояния в газообразное происходит увеличение объема в 400-500 раз.
Передвижные углекислотные огнетушители (рисунок 2б) приводятся в действие следующим образом. Необходимо доставить огнетушитель к очагу пожара. Размотать резиновый рукав и направить раструб на очаг пожара. Сорвать пломбу, повернуть рычаг вниз до отказа. Приступить к тушению пожара.
В таблице 2 приведены основные характеристики углекислотных огнетушителей.
Таблица 2 – Характеристики углекислотных огнетушителей
| Характеристика | ОУ-2 | ОУ-3 | ОУ-5 | ОУ-6 | ОУ-8 | ОУ-10 | ОУ-20 | ОУ-40 | ОУ-80 |
| Масса огнетушащего вещества, кг | 1,4 | 2,1 | 3,5 | 4,2 | 5,6 | ||||
| Масса огнетушителя, кг | 6,2 | 7,6 | 13,5 | 14,5 | |||||
| Длина струи, м | 2,5 | ||||||||
| Продолжительность действия, с | |||||||||
| Огнетушащая способность, м2 (бензин) | 0,41 | 0,41 | 1,08 | 1,08 | 1,73 | 1,73 | 1,73 | 2,8 | 4,52 |
Углекислотно-бромэтиловые огнетушители ОУБ-3 и ОУБ-7 представляют собой стальные тонкостенные баллоны сварной конструкции. В горловину баллона ввернута запорная головка рычажного типа с распыляющей насадкой и сифонной трубкой.
Огнетушащим зарядом является состав 4НД (97 % бромэтила и 3 % углекислого газа). Огнетушащее действие бромистого этила основано на торможении химических реакций горения, поэтому его часто называют антикатализатором или ингибитором. Для выброса заряда в огнетушитель закачивают воздух под давлением 0,9 МПа.
Огнетушители этого типа предназначены для тушения небольших загораний различных горючих веществ, тлеющих материалов, а также электроустановок, находящихся под напряжением до 380 В. Их используют в складских помещениях, на грузовых и специализированных автомобилях, на бензораздаточных колонках и т.д. Огнетушители могут быть применены при температуре окружающего воздуха от минус 60 °С до плюс 60 °С. Огнетушащий эффект этих огнетушителей в 14 раз выше, чем углекислотных. Устройство углекислотно-бромэтиловых огнетушителей аналогично углекислотным.
Порошковые огнетушители предназначены для тушения небольших очагов загорания щелочных, щелочноземельных металлов, кремнийорганических соединений. Их выпускают типов: ОП-1, ОПУ-2, ОП-2, ОП-5, ОП-10 и т.д. Цифры характеризуют вместимость огнетушителя в литрах.
Порошковые огнетушители предназначены для тушения пожаров и загораний нефтепродуктов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, растворителей, твердых веществ, а также электроустановок под напряжением до 1000 В.
Порошковые огнетушители бывают закачные (рисунок 3) и со встроенным газогенерирующим элементом (рисунок 4).
Принцип действия закачных порошковых огнетушителей следующий. Направить сопло или ствол-насадку на очаг пожара. Сорвать пломбу и выдернуть чеку. Затем привести в действие запорно-пусковое устройство (нажать на рычаг вниз до отказа). Рабочий газ 3 (азот, диоксид углерода, воздух) закачан непосредственно в корпус огнетушителя. При срабатывании запорно-пускового устройства 4 порошок 1 вытесняется газом по сифонной трубке 2 в шланг и к стволу насадке или в сопло. Порошок можно подавать порциями. Он попадает на горящее вещество и изолирует его от доступа кислорода воздуха.
Принцип действия порошковых огнетушителей со встроенным газогенерирующим элементом следующий. Сорвать пломбу и выдернуть чеку (при ее наличии). Поднять рычаг 5 вверх до отказа или ударить по кнопке. При срабатывании запорно-пускового устройства 5 прокалывается заглушка газогенерирующего элемента 4, в котором обычно закачен углекислый газ или азот. Газ по трубке подвода 1 поступает в нижнюю часть корпуса огнетушителя и создает избыточное давление. Порошок 3 вытесняется по сифонной трубке 2 в шланг к стволу. Направит ствол-насадку на очаг пожара, и нажать на курок. Нажимая и отпуская курок ствола, можно подавать порошок порциями. Порошок, попадая на горящее вещество, изолирует его от доступа кислорода воздуха. В рабочем положении огнетушитель следует держать строго вертикально, не поворачивая его.
1 – заряд (порошок); 2 – сифонная трубка; 3 – рабочий газ; 4 – запорно-пусковое устройство.
Рисунок 3 − Огнетушитель порошковый закачной
В таблице 3 приведены основные характеристики порошковых огнетушителей.
Таблица 3 – Характеристики порошковых огнетушителей
| Характеристика | ОПУ-2 | ОПУ-5 | ОП-7Ф | ОПУ-10 | ОП-50 | ОП-1(з) | ОП-2(з) | ОП-5(з) | ОП-10(з) | ОП-50(з) |
| Масса огнетушащего вещества, кг | 4,4 | 6,4 | 8,5 | |||||||
| Масса огнетушителя, кг | 3,6 | 8,8 | 80-100 | 2,5 | 3,7 | 8,2 | ||||
| Длина струи, м | 6,5 | 3,5 | 4,5 | |||||||
| Продолжительность действия, с | 25-40 | |||||||||
| Огнетушащая способность, м2 (бензин) | 0,7 | 2,81 | 3,9 | 4,52 | 6,2 | 0,41 | 0,66 | 1,73 | 4,52 | 7,32 |
| Срок до перезарядки, лет |
1 – трубка для подвода рабочего газа; 2 – сифонная трубка; 3 – заряд (порошок); 4 – баллон с рабочим газом или газогенератор; 5 – запорно-пусковое устройство.
Рисунок 4 − Огнетушитель порошковый со встроенным