Огнетушащие вещества и материалы
К огнетушащим относятся вещества и материалы, с помощью которых прекращается горение.
Огнетушащие вещества оказывают комбинированное воздействие на процесс горения вещества. Вода, например, может охлаждать и изолировать (или разбавлять) источник горения; пенные средства действуют изолирующее и охлаждающе; огнетушащие порошковые составы (ОПС) изолируют и тормозят реакцию горения; наиболее эффективные газовые вещества действуют одновременно как разбавители и как тормозящие реакцию горения.
Все огнетушащие вещества в зависимости от принципа прекращения горения разделяются на виды:
- охлаждающие зону реакции или горящие вещества (вода, водные растворы солей, твердый диоксид углерода и др.);
- разбавляющие вещества в зоне реакции горения (инертные газы, водяной пар, тонкораспыленная вода, газоводяные смеси, продукты взрыва и др.);
- изолирующие вещества от зоны горения (химическая и воздушно-механическая пены, огнетушащие порошки, негорючие сыпучие вещества, листовые материалы и др.);
- химически тормозящие реакцию горения (составы 3.5; хладоны 114В, 13В1 и др.).
Однако, любое огнетушащее вещество обладает каким-либо одним доминирующим свойством.
Таблица 36
Классификация пожаров и рекомендуемые огнетушащие вещества.
| Класс пожара | Характеристика класса | Подкласс пожара | Характеристика подкласса | Рекомендуемые огнетушащие вещества |
| А | Горение твердых веществ | А1 | Горение твердых веществ, сопровождаемое тлением (например, древесина, бумага, уголь, текстиль) | Вода со смачивателями, хладоны, порошки для тушения пожаров АВСЕ классов |
| А2 | Горение твердых веществ, не сопровождаемое тлением (каучук, пластмассы) | Все виды огнетушащих веществ | ||
| В | Горение жидких веществ | В1 | Горение жидких веществ, нерастворимых в воде (бензин, нефтепродукты), а также сжижаемых твердых веществ (парафин) | Пена, мелкораспыленная вода, хладоны, порошки типа для тушения пожаров АВСЕ и ВСЕ классов |
| В2 | Горение полярных жидких веществ, растворимых в воде (спирты, ацетон, глицерин и др.) | Пена на основе специальных пенообразователей, мелкораспыленная вода, хладоны, порошки для тушения пожаров АВСЕ и ВСЕ классов | ||
| С | Горение газообразных веществ | Бытовой газ, пропан, водород, аммиак и др. | Объемное тушение и флегматизация газовыми составами, порошки для тушения пожаров АВСЕ и ВСЕ классов, вода для охлаждения оборудования | |
| Д | Горение металлов | Д1 | Горение легких металлов и их сплавов (алюминий, магний и др.), кроме щелочных | Специальные порошки |
| Д2 | Горение щелочных металлов (натрий, калий и др.) | Специальные порошки | ||
| ДЗ | Горение металлосодержащих соединений (металлорганические соединения, гидриды металлов) | Специальные порошки |
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, а высокая теплота парообразования воды (2236 кДж/кг) позволяет отнимать большое количество тепла в процессе тушения пожара. Низкая теплопроводность способствует созданию на поверхности горящего материала надежной тепловой изоляции. Вода доступна для целей пожаротушения, экономически целесообразна, инертна по отношению к большинству веществ и материалов, имеет не значительную вязкость и несжимаемость. При тушении пожаров воду используют в виде компактных, распыленных и тонкораспыленных струй. Сплошные струи используют при тушении наружных и открытых внутренних пожаров, когда необходимо подать большое количество воды на значительное расстояние. 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. В зависимости от вида горящих материалов используют распыленную воду различной степени дисперсности.
Вода почти со всеми твердыми горючими веществами не вступает в реакцию, за исключением щелочных и щёлочно-земельных металлов (калия, натрия, кальция, магния и др.) и некоторых других веществ.
С некоторыми веществами и материалами вода с добавками ПАВ или без них вступает в реакцию с выделением: водорода, кислорода, фосфористого водорода; ведет к самовозгоранию; а также взрыву; выбросу исходного вещества. Такие вещества нельзя тушить водой, в том числе с добавлением к ней смачивателя (см. таблицу 37).
Таблица 37
Вещества и материалы, при тушении которых опасно применять воду и другие огнетушащие средства на ее основе
| Вещество, материал | Степень опасности |
| Азид свинца | Взрывается при увеличении влажности до 30 % |
| Алюминий, алюминийорганические соединения, щелочные металлы, магний, цинк, цинковая пыль | При горении разлагают воду на кислород и водород. Реагируют со взрывом |
| Битум | Подача компактных струй воды ведет к выбросу и усилению горения, вскипание, выброс |
| Гидриды щелочных и щелочноземельных металлов | Реагируют с водой с выделением водорода, возможен взрыв |
| Гидросульфит натрия | Самовозгорается и взрывается от действия воды |
| Гремучая ртуть | Взрывается от удара водяной струи |
| Железо кремнистое (ферросилиций) | Выделяется фосфористый водород, самовоспламеняющийся на воздухе |
| Жиры, масла, петролатум | Усиление горения, разбрызгивание, вскипание, выброс |
| Калий, кальций, натрий, рубидий, цезий металлические | Реагируют с водой с выделением водорода, возможен взрыв |
| Кальций и натрий (фосфористые) | Реагируют с водой с выделением фосфористого водорода, самовоспламеняющегося на воздухе |
| Калий и натрий (перекиси) | При попадании воды возможен взрызообразный выброс с усилением горения |
| Карбиды алюминия, бария и кальция | Разлагаются с выделением горючих гaзов, возможен взрыв |
| Карбиды щелочных металлов | При контакте с водой взрываются |
| Литийорганические соединения | Разложение с выделением горючих газов |
| Магний и его сплавы | При горении разлагают воду на водород и кислород |
| Метафос | С водой реагирует с образованием взрывоопасного вещества |
| Натрий сернистый в гидросернокислый | Сильно разогревается (свыше 400 °С), может вызвать возгорание горючих веществ, а также ожог при попадании на кожу, сопровождающийся труднозаживающими язвами |
| Негашеная известь | Реагирует с водой с выделением большого количества тепла |
| Нитроглицерин | Взрывается от удара струи воды |
| Селитра | Подача струи воды в расплав ведет к сильному взрывообразному выбросу и усилению горения |
| Серная кислота Серный ангидрид | При попадании воды возможен взрывообразный выброс, Сильный экзотермический эффект |
| Сесквидхлорид | Взаимодействует с водой с образованием взрыва |
| Силаны | Реагируют с водой с выделением водородистого кремния, самовоспламеняющегося на воздухе, при попадании воды возможен взрывообразный выброс |
| Термит, титан и его сплавы, титан четыреххлористый, электрон | Реагируют с водой с выделением большого количества теплоты, разлагают воду на кислород и водород |
| Триэтилалюминий и хлорсульфоновая кислота | Реагируют с водой с образованием взрыва. |
| Фосфорид алюминия | Разлагается от воды и самовоспламеняется |
| Фталон | Взаимодействует с водой, выделяя хлористый водород |
| Цианамид калия | При увлажнении выделяется ядовитый цианистый водород |
Огнетушащие средства, допустимые к применению при тушении пожаров различных веществ и материалов приведены в таблице 38.
Таблица 38
Огнетушащие средства, допустимые к применению при тушении пожаров различных веществ и материалов
| Горючее вещество и материал | Огнетушащие средства, допустимые к применению |
| Азотная кислота | Вода, известь, ингибиторы |
| Азотнокислый калий и натрий | Вода, ингибиторы |
| Алюминиевая пудра (порошок) | ОПС, инертные газы, ингибиторы, сухой песок, асбест |
| Аммиак | Водяной пар |
| Амилацетат | Пены, ОПС, инертные газы, ингибиторы, песок |
| Аммоний азотнокислый и марганцевокислый | Вода, ингибиторы |
| Анилин | Пены, ОПС, ингибиторы, инертные газы, песок |
| Асфальт | Вода в любом агрегатном состоянии, пены |
| Ацетилен Ацетон | Водяной пар |
| Бензол | Химическая пена, воздушно-механическая пена на основе пенообразователей общего применения, ингибиторы, инертные газы, водяной пар |
| Бром | Пены, ингибиторы, инертные газы |
| Бромацетилен | Раствор едкой щелочи |
| Бумага | Инертные газы |
| Вазелин | Пригодны любые огнетушащие средства |
| Волокна (вискозное и лавсан) | Пены, ОПС, распыленная вода, песок |
| Водород | Вода, водные растворы смачивателей, пены |
| Водород перекись | Водяной пар, инертные газы |
| Гудрон | Вода |
| Древесина | Вода в любом агрегатном состоянии, пены, ОПС |
| Калий металлический | Пригодны любые огнетушащие средства |
| Кальций | ОПС, ингибиторы, сухой песок |
| Камфара | ОПС, ингибиторы, сухой песок, кальцинированная сода |
| Карбид кальция | Вода, ОПС, песок |
| Каучук | ОПС, сухой песок, ингибиторы |
| Клей резиновый | Вода, водные растворы смачивателей, |
| Коллодий | ОПС, пены |
| Магний | Распыленная вода, пены, ОПС, инертные газы, ингибиторы |
| Метан | Пены, ОПС, песок |
| Минеральные токсичные удобрения: | ОПС, сухой графит, кальцинированная сода |
| аммиачная, кальциевая, натриевая селитры | Водяной пар, инертные газы |
| Натрий металлический | Вода, ОПС |
| Нафталин | ОПС, ингибиторы, сухой песок, кальцинированная сода |
| Нефть и нефтепродукты: | Распыленная вода, пены, ОПС, инертные газы |
| бензин, керосин, мазуты, масла, дизельное топливо и др., олифа, растительные масла | Пены, ОПС, тонкораспыленная вода |
| Парафин | Вода в любых агрегатных состояниях, ОПС, пены, песок, инертные газы |
| Пластмассы | Обильное количество воды, ОПС |
| Резина и резинотехнические изделия | Вода, водные растворы смачивателей, ОПС, пены |
| Сажа | Распыленная вода, водные растворы смачивателей, пены |
| Сено, солома | Вода в любом агрегатном состоянии, водные растворы смачивателей, пены |
| Сера | Вода, пены, ОПС, мокрый песок |
| Сероводород | Водяной пар, инертные газы, ингибиторы |
| Сероуглерод | Вода в любом агрегатном состоянии, пены, водяной пар, ОПС |
| Скипидар | Пены, ОПС, тонкораспыленная вода |
| Спирт этиловый | Химическая пена, воздушно-механическая пена средней кратности на основе пенообразователей общего применения с предварительным разбавлением спирта до 70 %, воздушно-механическая иена средней кратности на основе других пенообразователей с предварительным разбавлением спирта до 50 %, ОПС, ингибиторы, обычная вода с разбавлением спирта до негорючей концентрации 28 % |
| Табак | Вода в любом агрегатном состоянии |
| Термит | Вода, ОПС, песок |
| Толь | Пригодны любые огнетушащие средства |
| Уголь каменный | Вода в любом агрегатном состоянии, водные растворы смачивателей, пены |
| Уголь в порошке | Распыленная вода, водные растворы смачивателей, пены |
| Уксусная кислота | Распыленная вода, ОПС, пены, инертные газы |
| Фосфор красный и желтый формальдегид | Вода, ОПС, мокрый песок, пены, инертный газ, ингибиторы |
| Фтор | Инертные газы |
| Хлор | Водяной пар, инертные газы |
| Целлулоид | Обильное количество воды, ОПС |
| Целлофан | Вода |
| Цинковая пыль | ОПС, песок, ингибиторы, негорючие газы |
| Хлопок | Вода, водные растворы смачивателей, пены |
| Электрон | ОПС, сухой песок . |
| Этилен | Инертные газы, ингибиторы |
| Эфир этиловый | Пены, ОПС, ингибиторы |
| Эфир диэтиловый (серный) | Инертные газы |
| Ядохимикаты | Тонкораспыленная вода |
| Гексохлоран 16 % ДНОК 40 % | Обильное количество воды, не допускается высыхание препарата |
| Дихлорэтан (технический) | Тонкораспыленная вода, пены |
| Карбофос 30 % | Тонкораспыленная вода, водные растворы смачивателей, пены |
| Метафос 30 % | Вода, пены |
| Метилмеркаптофос 30 % | Распыленная вода, пены |
| Севин 85 % | Пены |
| Фозалон 35 % | ОПС, пены, инертные газы |
| Хлорпикрин | Пены, водные растворы смачивателей |
| Хлорофос технический 80 % | Вода, пены |
| ТМТД 80 % | Распыленная вода, пены |
| Цинеб 80 % | Пены, ОПС |
| Бутифос 70 % | Тонкораспыленная вода |
| 2,4–Д бутиловый эфир 34...72 % | Тонкораспыленная вода, пены, инертные газы |
| Дихлоральмочевина 50 % | Вода |
| Линурон 50 % | Пены |
| Суркопур 36 % | ОПС, тонкораспыленная вода, пены |
| Симазин 50 % | Тонкораспыленная вода, пены |
| Цианамид кальция | ОПС, песок, инертные газы |
Как огнетушащее средство, вода плохо смачивает твердые материалы из-за высокого поверхностного натяжения (72,8-103 Дж/м2), что препятствует быстрому распределению её по поверхности, прониканию в глубь горящих твердых материалов и замедляет охлаждение.
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. 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.
Воздушно-механическая пена (ВМП) получается смешением в пенных стволах или генераторах водного раствора пенообразователя с воздухом. ВМП обладает необходимой стойкостью, дисперсностью, вязкостью, охлаждающими и изолирующими свойствами, которые позволяют использовать её для тушения твердых материалов, жидких веществ и осуществления защитных действий, для тушения пожаров по поверхности и объемного заполнения горящих помещений (пена средней и высокой кратности). Для подачи пены низкой кратности применяют воздушно-пенные стволы СВП (CBПЭ), а для подачи пены средней и высокой кратности – пеногенераторы ГПС.
Классификация пенообразователей.
Пенообразователи и пены различаются:
- по назначению,
- по структуре,
- по химической природе поверхностно-активного вещества и по способу образования.
По природе основного поверхностно-активного вещества:
- протеиновые (белковые);
- синтетические углеводородные;
- фторсодержащие.
По способу образования:
- химические (конденсационные);
- воздушно-механические;
- барботажные;
-струйные.
По назначению пенообразователи различают:
- общего назначения;
- целевого назначения;
- пленкообразующие.
По структуре пены подразделяются на высокодисперсные и грубодисперсные.
По кратности:
- пены низкой кратности и пеноэмульсии;
- пены средней кратности;
- пены высокой кратности.
Отношение объема пены V1 к объему жидкости в пене Vo называется кратностью К: K = V1/V0.
Пенообразователи целевого назначения отличаются определенной направленностью состава. Например, образующие очень устойчивую пену, длительно не разрушающуюся на открытом воздухе.
Для тушения спиртов и водорастворимых органических соединений используют пенообразователи, в состав которых входят природные или синтетические полимеры, которые коагулируют при смешении водного раствора с растворителем. В результате коагуляции на поверхности органического растворителя образуется толстая полимерная пленка, которая механически защищает пену от контакта с растворителем.
Кратность пены. В зависимости от величины кратности пены разделяют на четыре группы:
- пеноэмульсий, К < 3;
- пены низкой кратности, 3 < К < 20;
- пены средней кратности, 20 < К < 200;
- пены высокой кратности, К > 200.
В практике тушения пожаров используются все четыре вида пены, которые получают различными способами и устройствами:
- пеноэмульсий – соударением свободных струй раствора;
- пены низкой кратности – пеногенераторами, в которых эжектируемый воздух перемешивается с раствором пенообразователя;
- пена средней кратности образуется на металлических сетках эжекционных пеногенераторов;
- пена высокой кратности получается на генераторах с перфорированной поверхностью тонких металлических листов или на специальном
- оборудовании, в результате принудительного наддува воздуха в пеногенератор от вентилятора.
Огнетушащие порошковые составы (ОПС) являются универсальными и эффективными средствами тушения пожаров при сравнительно незначительных удельных расходах. ОПС применяют для тушения горючих материалов и веществ любого агрегатного состояния, электроустановок под напряжением, металлов, в том числе металлоорганических и других пирофорных соединений, не поддающихся тушению водой и пенами, а также пожаров при значительных минусовых температурах. Они способны оказывать эффективные действия на подавление пламени комбинированно: охлаждением (отнятием теплоты), изоляцией (за счет образования пленки при плавлении), разбавлением газообразными продуктами разложения порошка или порошковым облаком, химическим торможением реакции горения.
Огнетушащее действие огнетушащих порошковых составов заключается, в основном, в изоляции горящей поверхности от воздуха, а при объемном тушении – в ингибирующем действии порошков, связанным с обрывом цепей реакции горения.
В качестве основных компонентов в рецептуре огнетушащих порошков используются три класса веществ: фосфорно-аммонийные соли, бикарбонаты и хлориды щелочных металлов (Na и К). Все это хорошо растворимые в воде соли с ионной кристаллической структурой.
Огнетушащие порошки, основой которых является фосфорно-аммонийные соли применяются для тушения пожаров классов А, В, С, Е; бикарбонатные порошки – для В, С, Е и хлоридные порошковые составы – для В, С, Е, Д.
Таблица 39
Характеристика наиболее распространенных огнетушащих порошковых составов
| Порошок | Состав | Область применения |
| ПСБ-З | Механическая смесь бикарбоната натрия с химически осажденным мелом (углекислым кальцием), тальком и аэросилом АМ-1-300 (кремнийорганическая добавка). Бывают трех марок – А, Б, В: Марка А: 97...98'% бикарбоната натрия и 1,5...2,5 % аэросила; Марка Б: 91...94 % бикарбоната натрия, 4...6 % углекислого кальция и 1,5...2,5 % аэросила; Марка В. 91...94 % бикарбоната натрия, 1,5...2,5 % аэросила и 4–6 % талька | Для тушения ЛВЖ, ГЖ, растворителей, сжиженных газов, газовых фонтанов, электроустановок под напряжением до 1000 В. Можно применять для пожаротушения в сочетании с огнетушащей пеной |
| П-1А | 99 % фосфорноаммонийвые соли и 1 % аэросила АМ-1-300 | Для тушения твердых горючих материалов (древесины, бумаги, пластмасс, угля и др.), нефтепродуктов, сжиженных газов, газовых фонтанов и электроустановок под напряжением до 1000 В |
| ПС-1 | Смесь карбоната натрия с графитом и стеаратов тяжелых металлов: 95...96 % соды, 1... ...1,5 % графита, улучшающего текучесть; 0.5...3 % стеарата металла (магния, цинка, кальция) | Для тушения горящих щелочных металлов и их сплавов |
| СИ-2 | Мелкозернистый силикагель марки МСК (50 %). насыщенный хладон И4В2 (50 %) | Для тушения многих горючих веществ, в том числе пирофорных, кремнийорганических и алюминийорганических соединений, а также гидридов металлов |
Таблица 40
Основные свойства огнетушащих порошков
| Марка порошка | Основной компонент | Область применения (классы пожаров) | Огнетушащая способность, кг/м2 |
| ПСБ-3 | Бикарбонат натрия | В,С,Е | 1,6 |
| ПФ | Диаммонит фосфат | А,В,С,Е | 1,4 |
| ПС | Карбонат натрия | А | |
| П-2АП | Аммофос | А,В,С,Е | 1,8 |
| Пирант А | Аммофос | А,В,С,Е | 1,8 |
| ПГС-М | Смесь хлоридов калия и натрия | В,С,Д | 26Д 1,4 ВС |
| СИ-2 | Силикогель, насыщенный хладоном 114В2 | Д (металлорганические соединения, гидриды металлов) | 20-32Д 0,2 В |
| PC | Графит, вспучивающийся при нагреве | Д (сплав калия и натрия) | 6,0 – 9,0 |
| МГС | Графит с пониженной плотностью | Д (для натрия и лития) | 3,0 – 10,0 |
Огнетушащие средства разбавления понижают концентрацию реагирующих веществ ниже пределов, необходимых для горения. В результате уменьшается скорость реакции горения, скорость выделения тепла, снижается температура горения. При тушении пожаров разбавляют воздух, участвующий в горении, или горючее вещество, поступающее в зону горения. Воздух разбавляют в относительно замкнутых помещениях (сушильных камерах, трюмах судов и т.п.), а также при горении отдельных установок или жидкостей на небольшой площади при свободном доступе воздуха.
Огнетушащая концентрация – это объемная доля огнетушащего вещества в воздухе, прекращающая горение. Наиболее распространены диоксид углерода, водяной пар, азот и тонкораспыленная вода.
Газовые огнетушащие составы условно делятся на нейтральные (негорючие) газы – НГ и химически активные ингибиторы – ХАИ.
К нейтральным газам относятся инертные газы аргон, гелий, а также азот и двуокись углерода. Применяются смеси СО2 с инертными газами.
Нейтральные газы (НГ):
| Газ | Аr | N2 | Н2О (пар) | С03 | Воздух |
К химически активным, называемым "хладонами" или "фреонами", относятся органические соединения с низкой теплотой испарения, в молекуле которых содержатся атомы галоидов, таких как бром или хлор.
Химически активные ингибиторы (ХАИ):
| Газ | ССl4 СНзВг | СНзВг | С2Н5Вг | CF3Br | C2F4Br2 |
К химически активным ингибиторам, называемым "хладонами" или "фреонами", относятся органические соединения с низкой теплотой испарения, в молекулах которых содержатся атомы галоидов, таких как бром или хлор.
Хладон– это общее название галогенозамещённых углеводородов, причем для их обозначения применяют численное обозначение, характеризующее число и последовательность атомов углерода, фтора, хлора, брома, называемое хладоновым номером, например, CF3Br обозначают числом 1301. Огнетушащая способность хладона, как правило, тем выше, чем больше атомов брома, фтора и хлора в молекуле.
Таблица 41
Основные физико-химические свойства галоидоуглеводородов и составов на их основе, используемых при тушении пожаров
| Условное обозначение | Компоненты, % | Плотность | Температура, °С | ||
| жидкости, кг/м3 | паров по воздуху | кипения | Замерзания | ||
| 3,5 | Бромистый этил – 100 Бромистый этил – 70 Диоксид углерода – 30 | 1,45 1,45 | 4,52 3,68 | 38,4 | -119 -70 |
| 4НД | Бромистый этил – 97 Диоксид углерода – 3 | 1,45 | 3,68 | -119 | |
| Бромистый метилен – 80 Бромистый этил – 20 | 2,51 | 5,55 | 38. . .98 | -70 | |
| БМ | Бромистый этил – 70 Бромистый метилен – 30 | 1,86 | 4,44 | 38 . . .90 | -70 |
| БФ-1 | Бромистый этил – 84 Тетрафтордибромэтан – 16 | 1,57 | 4,58 | 38 . . .47 | -100 |
| БФ-2 | Бромистый этил – 73 Тетрафтордибромэтан – 27 | 1,65 | 5,16 | 38 ... 47 | -100 |
| Хладон 114В2 | Тетрафтордибромэтан– 100 | 2,15 | 8,97 | -110 | |
| Хладон 13В1 | Трифторбромметан – 100 | 1,58 | 5,15 | -58 | -168 |
Таблица 42
| Составы | Содержание компонентов, % по массе | |||
| С2Н2В | СО2 (жидкость) | C4F4Br2 | СН2В2 | |
| 3,5 | - | - | ||
| - | - | |||
| 4НД | - | - | ||
| БФ-1 | - | - | ||
| БФ-2 | - | - | ||
| ТФ | - | - | - | |
| БМ | - | - |
Несмотря на большую эффективность, область применения галоидоуглеводородов и составов на их основе ограничена из-за высокой стоимости. В основном они применяются в автоматических установках пожаротушения.
Параметры тушения пожара