Способы прекращения горения. Учебно-материальное обеспечение Назовите способы прекращения горения на производстве

ВНИМАНИЕ: Вы смотрите текстовую часть содержания конспекта, материал доступен по кнопке Скачать

Пожар и его развитие

Понятие пожара.

Пожар представляет собой сложный физико-химический процесс, включающий помимо горения явления массо- и теплообмена, развивающиеся во времени и пространстве.

Эти явления взаимосвязаны и характеризуются параметрами пожара: ско­ростью выгорания, температурой и т. д. и определяются рядом условий, многие из которых носят случайный характер.

Явления массо- и теплообмена на­зывают общими явлениями, характер­ными для любого пожара независимо от его размеров и места возникнове­ния. Только ликвидация горения мо­жет привести к их прекращению. При пожаре процесс горения в течение достаточно большого промежутка вре­мени не управляется человеком. След­ствием этого процесса являются боль­шие материальные потери.

Общие явления могут привести к возникновению частных явлений, т. е. таких, которые могут или не могут про­исходить на пожарах. К ним относят: взрывы, деформацию и обрушение тех­нологических аппаратов и устано­вок, строительных конструкций, вски­пание или выброс нефтепродуктов из резервуаров и другие явления.

Возникновение и протекание част­ных явлений возможно лишь при соз­дании на пожарах определенных благоприятных для этого условий. Так, деформация или обрушение стро­ительных конструкций происходят лишь в зданиях или на открытых про­изводственных установках, чаще при большой продолжительности пожа­ров; вскипание или выброс нефтепро­дуктов лишь при горении темных и обводненных нефтепродуктов или при наличии подтоварной воды (водяной подушки) и т.д.

Пожар сопровождается еще и социальными явлениями, наносящими обществу не только материальный, но и моральный ущерб. Гибель людей, термические травмы и отравления токсичными продуктами горения, воз­никновение паники на объектах с массовым пребыванием людей и т. п.– тоже явления, происходящие на по­жарах. И они тоже частные, так как вторичны от общих явлений, сопро­вождающих пожар. Это особая группа явлений, вызывающая значительные психологические перегрузки и даже стрессовые состояния у людей.

Статистический учет пожаров, ве­дущийся в нашей стране и других развитых странах, позволяет выявить примерное распределение ущерба и гибели людей по зданиям различного назначения от опасных факторов пожара, Под опасным фактором пожа­ра понимают фактор пожара, воз­действие которого приводит к трав­мам, отравлению или гибели челове­ка, а также к уничтожению (по­вреждению) материальных ценностей.

Опасными факторами пожара (ОФП), воздействующими на людей, являются:

• открытый огонь и искры;
• повышенная температура окружаю­щей среды, предметов и т. п.;
• токсичные продукты горения, дым;
• пониженная концентрация кислорода;
• падающие части строительных конст­рукций, агрегатов, установок и т.п.;
• опасные факторы взрыва (ГОСТ 12.1. 004–85).

Гибель людей в основном происхо­дит на ранних стадиях развития пожа­ра преимущественно от удушья. Чаще всего на пожаре погибают дети, пожилые люди и инвалиды.

Рост числа пожаров, величина материального ущерба и человеческих жертв определяются концентрацией производства, увели­чением производительности ранее из­вестных и созданием новых, опасных в пожарном отношении технологий, увеличением плотности населения, уровнем оснащенности пожарных ча­стей, несвоевременностью принятия мер и т. д.

Таким образом, на пожарах проис­ходят различные явления, взаимо­связанные друг с другом. Они проте­кают на основе общих физико-химических и социально-экономичес­ких законов, характеризуются соответ­ствующими параметрами, знание ко­торых позволяет определить количест­венные характеристики каждого явле­ния, необходимые для качественной оценки обстановки на пожаре (фор­мирования вывода на основе обобще­ния и анализа сведений о явлениях, сопровождающих пожар) и принятия оптимального решения на его тушение. С целью детального изучения пожа­ров и разработки тактики борьбы с ними все пожары классифицируются по группам, классам и видам. Класси­фикация их производится на основе распределения по признакам сходства и различия.

Классификация пожаров.

По условиям массо- и теплообмена с окружающей средой все пожары разделены на две большие группы – на открытом пространстве и в ограждениях .

В зависимости от вида горящих материалов и веществ пожары разделены на классы А, В, С, D , Е, F и подклассы А1, А2, В1, В2, Д1, Д2 и ДЗ .

К пожарам класса А относится горение твёрдых веществ. При этом, если горят тлеющие вещества, например древесина, бумага, текстильные изделия и т.п., то пожары относятся к подклассу А1; неспособные тлеть, например пластмассы, – к подклассу А2.

К классу В относятся пожары легковоспламеняющихся и горючих жидкостей. Они будут относиться к подклассу В1, если жидкости нерастворимы в воде (бензин, дизтопливо, нефть и др.) и к подклассу В2 – растворимые в воде (например, спирты).

Если горению подвержены газы, например водород, пропан и др., то пожары относятся к классу С , при горении же металлов – к классу Д . Причём подкласс Д1 выделяет горение лёгких металлов, например алюминия, магния и их сплавов; Д2– щелочных и других подобных металлов, например натрия и калия; ДЗ – горение металлосодержащих соединений, например металлоорганических, или гидридов.

К классу Е относится горение материалов в электрических установках под напряжением.

К классу F относятся пожары ядерных материалов, радиоактивных веществ и радиоактивных отходов.

По признаку изменения площади горения пожары можно разделить на распространяющиеся и нераспространяющиеся .

Классифицируют пожары по размерам и материальному ущербу, по продолжительности и другим признакам сходства или различия.

Кроме того, в классификации следует отдельно выделить подгруппу пожаров на открытых пространствах – массовый пожар , под которым понимают совокупность отдельных и сплошных пожаров в населённых пунктах, крупных складах горючих материалов и на промышленных предприятиях. Под отдельным пожаром подразумевается пожар, возникающий в отдельном здании или сооружении. Одновременно интенсивное горение преобладающего числа зданий и сооружений на данном участке застройки принято называть сплошным пожаром . При слабом ветре или при его отсутствии массовый пожар может перейти в огневой шторм.

Огневой шторм – это особая форма пожара, характеризующаяся образованием единого гигантского турбулентного факела пламени с мощной конвективной колонкой восходящих потоков продуктов горения и нагретого воздуха и притоком свежего воздуха к границам огневого шторма со скоростью не менее 14 – 15 м/с.

Пожары в ограждениях можно разделить на два вида: пожары, регулируемые воздухообменом, и пожары, регулируемые пожарной нагрузкой.

Под пожарами, регулируемыми вентиляцией, понимают пожары, которые протекают при ограниченном содержании кислорода в газовой среде помещения и избытке горючих веществ и материалов. Содержание кислорода в помещении определяется условиями его вентиляции, т.е. площадью приточных отверстий или расходом воздуха, поступающего в помещение пожара с помощью механических систем вентиляции.

Под пожарами, регулируемыми пожарной нагрузкой, понимают пожары, которые протекают при избытке кислорода воздуха в помещении и развитие пожара зависит от пожарной нагрузки. Эти пожары по своим параметрам приближаются к пожарам на открытом пространстве.

По характеру воздействия на ограждения пожары подразделяются на локальные и объёмные.

Локальные пожары характеризуются слабым тепловым воздействием на ограждения и развиваются при избытке воздуха, необходимого для горения, и зависят от вида горючих веществ и материалов, их состояния и расположения в помещении.

Объёмные пожары характеризуются интенсивным тепловым воздействием на ограждения. Для объёмного пожара, регулируемого вентиляцией, характерно наличие между факелом пламени и поверхностью ограждения газовой прослойки из дымовых газов, процесс горения происходит при избытке кислорода воздуха и приближается к условиям горения на открытом пространстве. Для объёмного пожара, регулируемого пожарной нагрузкой, характерно отсутствие газовой (дымовой) прослойки между пламенем и ограждением.

Объёмные пожары в ограждениях принято называть открытыми пожарами, а локальные пожары, пожары, протекающие при закрытых дверных и оконных проёмах, – закрытыми.

Основные параметры пожара.

Каждый пожар представляет собой единственную в своем роде ситуацию, определяемую различными событиями и явлениями, носящими случайный харак-тер, например изменение направления и скорости ветра во время пожара и т.п. Поэтому точно предсказать развитие пожара во всех деталях не представляется возможным. Однако пожары обладают общими закономерностями, что позволяет построить аналитическое описание общих явлений пожаров и их параметров.

Основные явления, сопровождающие пожар – это процессы горения, газо- и теплообмена. Они изменяются во времени, пространстве и характеризуются параметрами пожара. Пожар рассматривается как открытая термодинамическая система, обменивающаяся с окружающей средой веществами и энергией.

Рассмотрим основные параметры, характеризующие процесс горения.

К основным факторам, характеризующим возможное развитие процесса горения на пожаре, относятся:

массовая скорость выгорания;

линейная скорость распространения горения (пожара);

площадь пожара, площадь поверхности горящих материалов;

температура пламени;

интенсивность выделения тепла;

дымообразование;

концентрация дыма.

Под пожарной нагрузкой понимают количество теплоты, отнесённое к единице поверхности пола, которое может выделиться в помещении или здании на пожаре.

Под скоростью выгорания понимают потерю массы материала (вещества) в единицу времени при горении. Процесс термического разложения сопровождается уменьшением массы вещества и материалов, которая в расчёте на единицу времени и единицу площади горения квалифицируется как массовая скорость выгорания, кг/(м 2 ×с).

Линейная скорость распространения горения (пожара) представляет собой физическую величину, характеризуемую поступательным движением фронта пламени в данном направлении в единицу времени. Она зависит от вида и природы горючих веществ и материалов, от начальной температуры, способности горючего к воспламенению, интенсивности газообмена на пожаре, плотности теплового потока на поверхности веществ и материалов и других факторов.

Под температурой пожара в ограждениях понимают среднеобъёмную температуру газовой среды в помещении, под температурой пожара на открытых пространствах – температуру пламени . Температура пожаров в ограждениях, как правило, ниже, чем на открытых пространствах.

Одним из главных параметров, характеризующих процесс горения, является интенсивность выделения тепла при пожаре. Это величина, равная по значению теплу, выделяющемуся при пожаре за единицу времени. Она определяется массовой скоростью выгорания веществ и материалов и их теплового содержания. На интенсивность тепловыделения влияют содержание кислорода и температура среды, а содержание кислорода зависит от интенсивности поступления воздуха в помещение при пожарах в ограждениях и в зону пламенного горения при пожарах на открытых пространствах.

Если горение на пожаре не ограничивается притоком воздуха, интенсивность тепловыделения зависит от площади поверхности материала, охваченной горением. Площадь поверхности вещества или материала, охваченная горением, может оставаться в процессе пожара постоянной величиной или изменяется со временем.

При пожаре выделяются газообразные, жидкие и твёрдые вещества. Их называют продуктами горения, т.е. веществами, образовавшимися в результате горения. Они распространяются в газовой среде и создают задымление.

Дым – это дисперсная система из продуктов горения и воздуха, состоящая из газов, паров и раскалённых твёрдых частиц. Объём выделившегося дыма, его плотность и токсичность зависят от свойств горящего материала и от условий протекания процесса горения.

Под дымообразованием на пожаре принимают количества дыма, м 3 /с, выделяемого со всей площади пожара.

Концентрация дыма – это количество продуктов горения, содержащихся в единице объёма помещения. Её можно выразить количеством вещества, г/м 3 , г/л, или в объёмных долях.

Экспериментальным путём установлена зависимость видимости от плотности дыма, например, если предметы при освещении их групповым фонарём с лампочкой в 21 Вт видны на расстоянии до 3 метров (содержание твёрдых частичек углерода 1,5 г/м 3) – дым оптически плотный; до 6 метров (0,6-1,5 г/м 3 твёрдых частичек углерода) – дым средней оптической плотности; до 12 метров (0,1- 0,6 г/м твёрдых частичек углерода) – дым оптически слабый.

Условия прекращения горения. Принципы прекращения горения.

Процесс горения – быстро протекающие химические реакции окисления и физические явления, без которых горение невозможно, сопровождающиеся выделением тепла и свечением раскалённых продуктов горения с образованием пламени.

Условия горения:

• наличие горючего вещества;
• поступление окислителя в зону химических реакций;
• непрерывное выделение тепла, необходимого для поддержания горения.

Пожар развивается на определённой площади или в объёме и может быть условно разделён на три зоны, не имеющих, однако, чётких границ: горения, теплового воздействия и задымления.

Зона горения.

Зоной горения называется часть пространства, в котором происходит подготовка горючих веществ к горению (подогрев, испарение, разложение) и их горение. Она включает в себя объём паров и газов, ограниченный собственно зоной горения и поверхностью горящих веществ, с которой пары и газы поступают в объём зоны горения. При беспламенном горении и тлении, например, хлопка, кокса, войлока, торфа и других твёрдых горючих веществ и материалов, зона горения совпадает с поверхностью горения. Иногда зона горения ограничивается конструктивными элементами – стенами здания, стенками резервуаров, аппаратов и т.д. Характерные случаи пожаров и зоны горения на них показаны на рис. 3.1. Зона горения является теплогенератором на пожаре, так как именно здесь выделяется всё тепло и развивается самая высокая температура. Однако процесс тепловыделения происходит не во всей зоне, а во фронте горения, и здесь же развиваются максимальные температуры. Внутри факела пламени температура значительно ниже, а у поверхности горючего материала ещё ниже. Она близка к температуре разложения для твёрдых горючих веществ и материалов и к температуре кипения жидкости для ЛВЖ и ГЖ. Схемы распределения температур в факеле пламени при горении газообразных, жидких и твёрдых веществ показаны на рис. 3.2.

Зоны горения на пожарах: а – при горении жидкости в резервуаре; б – при горении внутри зданий; в – при горении угля.

Распределение температур в пламени при горении:

а – газообразных веществ; б – жидкостей; в – твёрдых материалов.

Зона теплового воздействия.

Зоной теплового воздействия называется часть пространства, примыкающая к зоне горения, в котором тепловое воздействие приводит к заметному изменению материалов и конструкций и делает невозможным пребывание в нём людей без специальной тепловой защиты (теплозащитных костюмов, отражательных экранов, водяных завес и т.п.).

Если в зоне теплового воздействия находятся горючие вещества или материалы, то под действием тепловых потоков происходит их подготовка к горению, создаются условия для их воспламенения и дальнейшего распространения огня. С распространением зоны горения, границы зоны теплового воздействия расширяются, и этот процесс повторяется непрерывно.

Тепло из фронта горения распространяется в окружающее пространство, как конвекцией, так и излучением. Конвективные потоки горячих газов направлены преимущественно вверх, а количество тепла, переносимое ими в единицу времени, пропорционально градиенту температур между газом-теплоносителем и тепловоспринимающей средой, и коэффициенту теплообмена.

Зона теплового воздействия на внутренних пожарах будет меньше по размерам, чем на открытых, так как стены здания играют роль экранов, а площадь проёмов, через которые возмож­но излучение, невелика. Кроме того, дым, который выделяется на внутренних пожарах, резко снижает интенсивность излучения, поскольку является хорошей поглощающей средой. Направления передачи тепла в зоне теплового воздействия на открытых и внутренних пожарах также различны.

На открытых пожарах верхняя часть зоны теплового воздействия энергетически более мощная, поскольку конвективные токи и излучение совпадают по направлению. На внутренних пожарах направление передачи тепла излучением может не совпадать с передачей тепла конвекцией, поэтому зона теплового воздействия может состоять из участков, где действует только излучение или только конвекция или где оба вида тепловых потоков действуют совместно.

При ликвидации горения на пожарах необходимо знать границы зоны теплового воздействия. Ближней границей зоны теплового воздействия является зона горения, а дальняя определяется по двум показателям: или по термодинамической температуре в данной точке пространства или по интенсивности лучистого теплового потока. По температуре граница зоны теплового воздействия принимается в той части пространства, где температура среды превышает 60 ÷ 70°С. При данной температуре невозможно длительное пребывание людей и выполнение ими активных действий по тушению пожара.

За дальнюю границу зоны теплового воздействия по интенсивности лучистого теплового потока принимают такое удаление от зоны горения, где лучистое тепло, воздействуя на не­защищенные части тела человека (лицо, руки) вызывают болевое ощущение не мгновенно, а через промежуток времени, соизмеримый с оперативным временем, т.е. временем, необходимым для активного воздействия пожарного, вооруженного средствами тушения, на основные параметры пожара. Численную величину этого времени следует определять экспериментально на характерных реальных пожарах. Для внутренних пожаров в зданиях при средней интенсивности их развития, при современном вооружении участника тушения пожара (например, стволом тонкораспылённой воды, с раствором смачивателя или загустителя) это время условно мож­но принять равным 15 сек. Тогда, по экспериментальным данным, за дальнюю границу зоны теплового воздействия можно условно принять интенсивность лучистого потока примерно 3500 Вт/м 2 .

Зона задымления.

Зоной задымления называется часть про­странства, примыкающая к зоне горения и заполненная дымовы­ми газами в концентрациях, создающих угрозу жизни и здо­ровью людей или затрудняющих действия пожарных подразделе­ний.

Зона задымления может частично включать в себя зону го­рения и всю или часть зоны теплового воздействия. Как пра­вило, зона задымления – самая большая часть пространства на пожаре. Это объясняется тем, что дым представляет собой аэрозоль (смесь воздуха с газообразными продуктами полного и непол­ного горения и мелкодисперсной твёрдой и жидкой фазой), по­этому он легко вовлекается в движение даже слабыми конвек­тивными потоками, а при наличии мощных конвективных потоков, которые наблюдаются на пожарах, дым разносится на значитель­ные расстояния.

Дым определяется как совокупность газообразных продуктов горения органических материалов, в которых рассеяны небольшие твёрдые и жидкие частицы. Это определение шире, чем большинство распространённых определений дыма.

Сочетание сильной задымлённости и токсичности представляет наибольшую угрозу тем, кто находится в здании, охваченном пожаром. Статистические данные позволяют сделать вывод о том, что более 50% всех смертельных исходов при пожарах можно отнести за счёт того, что люди находились в среде, заполненной дымом и токсичными газами.

За небольшими исключениями, дым образуется на всех пожарах. Дым уменьшает видимость, тем самым он может задержать эвакуацию людей, находящихся в помещении, что может привести к воздействию на них продуктов сгорания, причем в течение недопустимо длительного периода времени. При этих обстоятельствах люди могут быть поражены вредными составляющими дыма, даже находясь в мес­тах, удалённых от очага пожара. Влияние пониженного содержания кислорода и вдыхаемых, горячих газов становится весьма значительными лишь поблизости от пожара.

Особое значение зона задымления и изменение её параметров во времени имеет на внутренних пожарах, при пожарах в зданиях и помещениях.

На открытых пожарах дым, как правило, поднимается выше зоны действия людей и редко оказывает большое влияние на выполнение тактико-технических действий. Положение зоны задымления, зависит в основном от размеров площади пожара и метеорологических условий.

При горении в зоне реакции (тонкий светящийся слой пламени) выделяется теплота Q. Часть этого тепла передается внутрь зоны горения Q Г, а другая – в окружающую среду Q СР. Внутри зоны горения теплота расходуется на нагрев горючей системы, способствует продолжению процесса горения, а в окружающей среде тепловые потоки воздействуют на горючие материалы, конструкции и при определённых условиях могут вызвать воспламенение их или деформацию.

При установившемся горении в зоне реакции существует тепловое равновесие, которое выражается формулой:

Q = Q Г + Q СР

Q – общее количество теплоты, выделенной в зоне реакции горения, кДж.

Каждому тепловому равновесию соответствует определённая температура горения Т Г, которая иначе называется температурой теплового равновесия . При этом состоянии скорость тепловыделения равна скорости теплоотдачи. Данная температура не является постоянной, она изменяется с изменением скоростей тепловыделения и теплоотдачи.

Задача подразделений пожарной охраны заключается в том, чтобы конкретными действиями добиться такого понижения температуры в зоне реакции, при которой горение прекратится.

Ликвидация горения – это воздействие на тепловыделение и теплоотдачу. С уменьшением тепловыделения или с уменьшением теплоотдачи снижается температура и скорость реакции. При введении в зону горения огнетушащих веществ температура может достигнуть значения, при котором горение прекращается. Минимальная температура горения, ниже которой скорость теплоотвода превышает скорость тепловыделения и горение прекращается, называется температурой потухания .

В процессе тушения пожара условия потухания создаются: охлаждением зоны горения или горящего вещества, изоляцией реагирующих веществ от зоны горения, разбавлением реагирующих веществ, химическим торможением реакции горения.

В практике тушения пожаров чаще всего используют сочетание приведённых принципов, среди которых один является в ликвидации горения доминирующим, а остальные – способствующими.

Вид и характер выполнения действий по тушению пожара в определенной последовательности , направленных на создание условия прекращение горения, называют способом тушения пожара.

Способы тушения пожаров (прекращения горения) по принципу, на котором основано условие прекращения горения, подразделяются на четыре группы:

1) способы, основанные на принципе охлаждения зоны горения или горящего вещества;

2) способы, основанные на принципе изоляции реагирующих веществ от зоны горения;

3) способы, основанные на принципе разбавления реагирующих веществ;

4) способы, основанные на принципе химического торможения реакции горения .

Способы тушения пожара (прекращения горения) представлены на рис. 3.4.

Каждый из способов прекращения горения можно выполнить различными приёмами или их сочетанием. Например, создание изолирующего слоя на горящей поверхности легковоспламеняющейся жидкости может быть достигнуто подачей пены через слой горючего, с помощью пеноподъёмников, навесными струями и т.п.

Классификация огнетушащих веществ.

Огнетушащие средства по доминирующему принципу прекраще­ния горения подразделяются на четыре группы:

• охлаждающего действия;
• изо­лирующего действия;
• разбавляющего действия;
• ингибирующего действия .

Наиболее распространённые огнетушащие вещества, относящие­ся к конкретным принципам прекращения горения, приведены ниже.

Огнетушащие вещества, применяемые для тушения пожаров

Огнетушащие вещества ох­лаждения	Вода, раствор воды со смачивателем, твёр­дый диоксид углерода (углекислота в снегообразном виде), водные растворы солей.
Огнетушащие вещества изо­ляции	Огнетушащие пены: химическая, воздушно-механическая, компрессионная пена (от АПСТ NATISK); Огнетушащие порошковые со­ставы (ОПС); ПС, ПСБ-3, СИ-2, П-1А, ПИРАНТ-А, ВЕКСОН-АВС; негорючие сыпучие вещества: песок, земля, шлаки, флюсы, графит; листовые материалы, покрывала, щиты.
Огнетушащие вещества раз­бавления	Инертные газы: диоксид углерода, азот, ар­гон, дымовые газы, водяной пар, тонкораспылённая вода, газоводяные смеси, продук­ты взрыва ВВ, летучие ингибиторы, образую­щиеся при разложении галоидоуглеродов.
Огнетушащие вещества хи­мического торможения реакции горения	Галоидоуглеводороды бромистый этил, хладоны 114В2 (тетрафтордибромэтан) и 13В1 (трифторбромэтан); составы на основе галоидо-углеводородов 3,5; 4НД; 7; БМ, БФ-1,БФ-2; водобромэтиловые растворы (эмульсии); огнетушащие порошковые составы.

Чтобы не допустить или прекратить горение, надо исключить одно из трех необходимых его условий: горючее вещество, окислитель или источник зажигания. Для этого применяют следующие способы:

прекращают доступ окислителя в зону горения или к горючему веществу или снижают поступающий его объем до предела, при котором горение становится невозможным;

понижают температуру горящего вещества ниже температуры воспламенения или охлаждают зону горения;

ингибируют (тормозят) реакцию горения;

механически срывают (отрывают) пламя сильной струей огнегасящего вещества.

Вещества или материалы, способные прекратить горение, называют огнегасящими средствами. К ним относят воду, химическую и воздушно-механическую пену, водные растворы солей, инертные и негорючие газы, водяной пар, галоидоуглеводородные смеси и сухие твердые вещества в виде порошков.

Огнегасящие средства классифицируют по следующим признакам:

по способу прекращения горения — охлаждающие (вода, твердая углекислота и т. п.), разбавляющие концентрацию окислителя в зоне горения (углекислый газ, инертные газы, водяной пар и т. п.), изолирующие зону горения от окислителя (порошки, пены и т. п.), ингибирующие [галоидоуглеводородные смеси, в состав которых могут входить тетрафтордибромэтан (хладон 114В2), трифторбро-мэтан (хладон 13В1), бромистый метилен, а также составы на основе бромистого этила (3,5; 4НД; СЖБ; БФ); цифры в обозначении составов, указанных последними, показывают, во сколько раз они эффективнее диоксида углерода];

по электропроводности — электропроводные (вода, химические и воздушно-механические пены) и неэлектропроводные (инертные газы, порошковые составы);

по токсичности — нетоксичные (вода, пены, порошки), малотоксичные (СO2, N2) и токсичные (С2Н5Вr и т. п.).

Вода по сравнению с другими огнегасящими веществами имеет наибольшую теплоемкость и пригодна для тушения большинства горючих веществ. При нагревании 1 л воды от 0 до 100 °С поглощается 419кДж теплоты, а при испарении — 2258 кДж. Попадая на поверхность горящего вещества, вода нагревается и испаряется, отбирая соответствующее количество теплоты и понижая его температуру. Выделяющийся пар имеет объем, в 1700 раз превышающий объем воды, поэтому он резко снижает концентрацию кислорода в зоне горения и затрудняет доступ окислителя к горючему веществу.

При подаче воды под высоким давлением достигается эффект механического срыва пламени, а не успевшая испариться жидкость стекает на расположенные рядом еще не загоревшиеся материалы, затрудняя их воспламенение. Для тушения веществ, плохо смачивающихся водой (торфа, упакованных в тюки шерсти, хлопка и др.), в нее для снижения поверхностного натяжения вводят поверхностно-активные вещества, в качестве которых используют смачиватели ДБ, НБ, пенообразователи ПО-1, ПО-1Д, сульфанол, мыло и др.

Кроме таких преимуществ, как высокая эффективность, широкая доступность и низкая стоимость, воде свойственны и недостатки, ограничивающие ее применение. Водой нельзя тушить находящееся под напряжением электрическое оборудование, жидкие горючие вещества меньшей плотности, а также материалы, портящиеся или разлагающиеся под ее действием (например, книги или карбид кальция, выделяющий при попадании воды взрыве- и пожароопасный газ — ацетилен). Существенным недостатком считают и способность воды превращаться в лед при снижении ее температуры до 0 °С и менее.

Водяной пар используют при тушении пожаров в помещениях объемом до 500 м3, а также небольших пожаров на открытых площадках и установках. Пар увлажняет горящие предметы и снижает концентрацию кислорода в зоне горения. Огнегасительная концентрация водяного пара составляет примерно 36 % по объему.

Пены широко используют для тушения ЛВЖ и ГЖ плотностью менее 1000 кг/м3. Пена представляет собой систему, в которой дисперсной фазой всегда является газ. Пузырьки газа могут образовываться внутри жидкости в результате химических процессов (химическая пена) или механического смешивания воздуха с жидкостью (воздушно-механическая пена). Чем меньше размеры пузырьков газа и поверхностное натяжение пленки жидкости, тем больше механическая устойчивость (малая вероятность разрушения) пены. Плотность химической пены колеблется в пределах 150...250г/м3, а воздушно-механической — 70... 150 кг/м3, поэтому пены обоих видов свободно плавают на поверхности горючих жидкостей, не растворяясь в ней, охлаждая поверхность и изолируя ее от пламени. Способность пены хорошо удерживаться на вертикальных и потолочных поверхностях обусловливает ее незаменимость в ряде случаев при тушении пожаров. Однако пена, как и вода, обладает электропроводностью, что ограничивает ее применение.

Воздушно-механическая пена получается при смешивании воды, в которую добавлен пенообразователь, с воздухом в пеногенераторах, воздушно-пенных стволах и огнетушителях. Пенообразователями называют вещества, находящиеся в коллоидном состоянии и способные адсорбироваться в поверхностном слое раствора на границе жидкость — газ. Используют пенообразователи ПО-1, ПО-1Д, ПО-1C, ПО-6К, а также морозоустойчивый (до -40 °С) ПО "Морозко". Воздушно-механическая пена абсолютно безвредна для людей, не вызывает коррозию металлов, обладает высокой экономичностью.

Химическая пена образуется при взаимодействии щелочного и кислотного растворов в присутствии пенообразователей. Она представляет собой концентрированную эмульсию диоксида углерода в водном растворе минеральных солей. Такую пену получают с помощью пеногенераторов или химических пенных огнетушителей. Из-за высокой стоимости и сложности приготовления химическую пену все чаще заменяют воздушно-механической.

К огнегасящим веществам, находящимся в нормальных условиях в газообразном состоянии, относятся: диоксид углерода, азот, инертные газы (аргон, гелий), водяной пар и дымовые газы. Их огнегасящая концентрация в воздухе находится в пределах 30...40 %. Быстро смешиваясь с воздухом, эти газы понижают концентрацию кислорода в зоне горения, отнимают значительное количество теплоты и тормозят интенсивность горения.

Диоксид углерода (СО2) применяют для быстрого (в течение 2...10 с) тушения загоревшихся двигателей внутреннего сгорания, электроустановок, небольших количеств горючих жидкостей, а также для предупреждения воспламенения и взрыва при хранении ЛВЖ, изготовлении и транспортировке горючих пылей (угольной и т. п.). Диоксид углерода хранят в сжиженном состоянии в баллонах, в том числе огнетушителей. При выпуске из баллона он сильно расширяется и, охлаждаясь, переходит в твердое состояние, образуя белые хлопья температурой -78,5 "С. Отбирая теплоту из зоны горения количеством 570 кДж на 1 кг твердого вещества, диоксид углерода нагревается и переходит в газообразное состояние — оксид углерода (углекислый газ). Так как углекислый газ примерно в 1,5 раза тяжелее воздуха, он оттесняет кислород от горящего вещества, прекращая реакцию горения. Диоксид углерода нельзя применять для тушения щелочных и щелочно-земельных металлов (так как он вступает с ними в химическую реакцию), этилового спирта (в котором углекислый газ растворяется) и материалов, способных гореть без доступа воздуха (целлулоид и т. п.). При использовании СO2 необходимо помнить о его токсичности при небольших (до 10 %) концентрациях, а также о том, что 20%-ное содержание диоксида углерода в воздухе смертельно для человека.

Инертные, дымовые газы и отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания чаще всего применяют для заполнения сосудов и емкостей с целью избежания пожара при выполнении сварочных работ.

Галоидоуглеводородные составы (газы и легкоиспаряющиеся жидкости) представляют собой соединения атомов углерода и водорода, в которых атомы водорода частично или полностью замещены атомами галоидов (фтора, хлора, брома). Огнегасительное действие таких составов основано на химическом торможении реакции горения, поэтому их еще называют ингибиторами или флегматизаторами. У галоидоуглеводсродных составов большая плотность, повышающая эффективность пожаротушения, и низкие температуры замерзания, позволяющие использовать их при отрицательных (по шкале Цельсия) температурах воздуха. Существенным недостатком таких составов является их токсичность при вдыхании и попадании на кожу. Кроме того, бромистый этил и составы на его основе в определенных условиях могут гореть, что ограничивает их использование. Твердые огнегасительные вещества в виде порошков применяют для ликвидации небольших очагов загораний, а также горения материалов, не поддающихся тушению другими средствами. Порошки представляют собой мелкоизмельченные минеральные соли с различными добавками, препятствующими их слеживанию и комкованию (например, с тальком) и способствующими плавлению (с хлористым натрием или кальцием и др.). Такие составы обладают хорошей огнетушащей способностью, в несколько раз превышающей способность галоидоуглеводородов, и универсальностью, благодаря которой прекращается горение большинства горючих веществ. На горящей поверхности огнегасительные порошки создают препятствующий горению слой, а выделяющиеся при разложении некоторых составных частей порошков (соды и аналогичных веществ) негорючие газы усиливают эффективность тушения. Наиболее распространены порошки на основе бикарбоната натрия (ПСБ-3), диаммоний фосфата (ПФ), аммофоса (П-1А), насыщенного хладоном 114В2 силикагеля (СИ-2) и другие. В зону горения порошки могут подаваться с помощью сжатого диоксида углерода, азота или механическим способом.

Прекращение горения достигается определенными способами его тушения, направленными на создание условий, при которых процесс горения невозможен.

К таким способам относятся: по­нижение в зоне горения концентрации кислорода ниже 14% по "(обьему; изоляция горящего вещества от зоны горения; снижение " температуры в зоне горения ниже температуры самовоспламе­нении горючего вещества; охлаждение горящего вещества ниже температуры вспышки или воспламенения.

1. Понижение в зоне горения концентрации кислорода ниже 14% по объему обеспечивается плотным закрытием.всех проемов в горящем помещении (трюме) и введением в нее негорю­чих паров и газов (углекислого газа, дымовых газов, азота, водяного пара и др.).

Прекращение горения путем введения в зону горения него­рючих паров и газов дает хорошие результаты при тушении го­рящих жидкостей и некоторых твердых веществ. Неэффективен тот способ во время тушения волокнистых веществ, так как при концентрации кислорода ниже 14-18% по объему прекращается юлько пламенное их горение, но возможно тление.

Если твердые горючие вещества не способны при нагревании пыделять газообразные продукты, воспламенение таких ве­ществ, особенно содержащих целлюлозу, происходит тлением. Поэтому при прекращении горения твердых веществ необходимо еще длительное время поддерживать огнегасительные концент­рации в помещении (трюме), где возник пожар, прежде чем от­крыть его и обеспечить доступ воздуха в зону горения.

2. Прекращение горения путем изоляции горящего вещества от зоны горения осуществляется покрытием его несгораемыми материалами, (листовой сталью, войлоком, асбестом, асбесто­выми покрывалами или негорючими сыпучими материалами - песком, различными флюсами, жидкостями - водой, пеной и др.).

Способы изоляции могут применяться при тушении как твер­дых, жидких, так и газообразных веществ.

Эффективность тушения пожара данным способом зависит от скорости разрушения изолирующего слоя на нагретой поверхности горящего вещества.

3. Снижение температуры в зоне горения ниже температуры самовоспламенения горючего вещества достигается введением п нее огнегасительных средств, которые замедляют химическую реакцию горения, в результате чего резко уменьшается выделе­ние тепла. К таким средствам относятся галоидуглеводо- роды: бромистый этил, бромистый метилен, тетрафтордиб- ромэтан, входящие в состав огнегасительных смесей «3,5», СЖБ п одиокомпонентного фреона-114В2 и другие.

Если при тушении толуола углекислым газом горение его прекращается в результате снижения концентрации кислорода в зоне горения до 14-18%, то при тушении бромистым этилом" горение прекращается при концентрации состава 1,7%, т. е. ког­да в воздухе находится 20,6% кислорода.

4. Прекращение горения охлаждением горящего вещества достигается при снижении температуры реакции горения ниже температуры вспышки или воспламенения вещества. При этом резко уменьшается выделение тепла, необходимого на нагрева­ние и испарение огнегасительиого состава, и образование горю­чих паров для продолжения горения.

Если количество тепловой энергии, образуемой в процессе горения, будет равно или несколько больше количества энергии, отнимаемой огнегасительным составом, горение не прекратится.

Способом охлаждения тушат легковоспламеняющиеся и го­рючие жидкости в емкостях, а также мелкораздробленные твер­дые вещества. При перемещении верхних нагретых слоев веществ и нижних, более холодных, обеспечивается охлаждение поверх­ностного слоя горящего вещества. Горение в данном случае пре­кращается в тот момент, когда температура поверхностного слоя жидкости будет ниже температуры воспламенения.

Способ перемешивания применяется только при тушении по­жаров жидких горючих веществ с температурой вспышки выше температуры холодного топлива (минимум на 5° С), т. е. тем­пературы, при которой жидкость хранится в резервуаре, напри­мер, при температуре воздуха 20° С; таким способом можно тушить жидкости, имеющие температуру вспышки 25° С и выше.

В основе прекращения горения на пожаре лежат максимально оперативные предпринятые меры, которые смогут предотвратить материальный ущерб, а также сохранить здоровье и жизнь пострадавших. Прекращение горения при пожаре обеспечивается применением специальных огнетушащих средств и оборудования.

Факторы распространения

Перед тем как рассмотреть вопрос эффективного прекращения горения при пожаре стоит детально разобраться в природе самого возгорания и факторов, которые могут быть стимуляторами его развития.

Под пожаром понимается достаточно сложный химический процесс, который включает в себя непосредственно сам процесс горения какого-либо материала, а также такие явления, как газообмен и теплообмен.

Этот процесс, в зависимости от условий и наличия соответствующей среды, прогрессирует как во времени, так и по площади. Перечисленные факторы являются взаимосвязанными между собой и в комплексе позволяют быстро распространяться огню.

Условиями возникновения пожара можно отметить несколько факторов, а именно:

• присутствие горючего материала или вещества;
• попадание окисляющего вещества на площадь, где происходят соответствующие химические реакции;
• выделение тепловой энергии, которая поддерживает сам процесс горения.

По общим правилам и стандартам к основным факторам, которые предопределяют теоретически возможное возникновение пожара можно отнести следующие условия:

• общая (массовая) скорость сгорания горючих веществ или материала;
• скорость распространения огня по линии расположения горючих материалов или веществ (линейная скорость);
• показатель интенсивности и тепловыделения;
• средний температурный режим пламени.

Стоит отметить, что территорию, на которой распространяется пожар, условно можно разделить на три основные категории – непосредственная зона горения, зона теплового влияния или воздействия и территория поражения продуктами горения (задымление).

Развитие пожара также разделяется на основные три этапа к которым относятся первоначальный, основной и заключительный. По статистике наиболее тяжелый ущерб для здоровья человека может иметь место на начальной стадии в промежуток времени от первой до шестой минуты.

Комплекс мер

При определении средств и сил , направленных на прекращение горения при пожарах, стоит принимать во внимание те окружающие условия и границы, за пределами которых дальнейшее развитие и существование возгорания будет невозможным.

К таким факторам стоит отнести предел распространения пламени по концентрации огня на конкретно взятой территории, а также возможные пределы температуры. При этом специалистами пожарных расчетов оценивается окружающая обстановка и местность с целью определения потенциально опасных в плане возгорания веществ, химических соединений и других материалов.

Принимая во внимание факторы развития любого возгорания, можно определить основное фундаментальное правило прекращения горения на пожаре. Речь идет о комплексе необходимых мер, которые направлены на существенное понижение температурного режима на площади возгорания до показателя, которые не позволяет в дальнейшем поддерживать химические реакции горения.

Достичь прекращения горения на сегодняшний день возможно четырьмя известными и эффективными способами, которые применяются в современной практике пожаротушения.

Такими способами являются:

Для прекращения горения при пожарах вышеуказанными способами применяются специальные средства (вода, пенное вещество, специальные порошки и т. п.) и оборудование.

Учитывая упомянутые способы тушения пожаров, современная практика пожаротушения классифицирует на подобные типы и средства. Ими являются вещества охлаждающего типа, средства разбавляющего типа, вещества оградительного или изолирующего типа, а также так называемые ингибиторы – химические соединения, основной целью которых является ускорение процесса тушения пожара за счет более сложных химических реакций. Способы прекращения горения зависят от комплекса применяемых мер и средств при тушении пожара.

При выборе боевой расчет принимает во внимание такие факторы, как характер и условия динамики распространения возгорания, виды пожароопасных материалов или веществ, уровня безопасности и сложности при работах по обслуживанию техники и непосредственному тушению возгорания, количество доступного оборудования и сил в расчете.

От правильного применения конкретного средства пожаротушения, определения и изучения условий в зоне пожара, а также оперативности принятия необходимых решений зависит не только сохранность материальных ценностей, но и здоровье и жизни пострадавших людей и членов пожарного расчета.

Основные механизмы

Наиболее популярным охлаждающим пожаротушащим веществом является обычная вода. Ее уровень теплоемкости позволяет достаточно эффективно бороться с возгораниями различных типов, однако, существуют случаи, при которых тушение водой неуместно.

В качестве примера можно привести возгорания топлива или других химических веществ. Благодаря своим химическим свойствам вода достаточно успешно отбирает у горящего материала или вещества тепло, что препятствует дальнейшему развитию пожара .

Помимо воды в качестве теплоизолирующего вещества применяется диоксид углерода. Это вещество в твердом виде эффективно практически для всех возгораний, за исключением применения возгораний таких элементов как калий, натрий или магний.

Стоит учесть тот факт, что использование твердого диоксида углерода не предусматривает намокание материальных ценностей, а также это вещество не проводит электрический ток. Поэтому он успешно применяется при тушении возгораний на электрогенерирующих объектах, в офисных помещениях, архивах, музеях.

Механизм изоляции возгорания предусматривает использование специальной пены, которая в силу своей консистенции и химических особенностей успешно формирует так называемое ограждение, которое препятствует дальнейшему распространению огня.

Состав пены, которая используется в современных средствах пожаротушения, обеспечивает ее эффективность достаточно долгое время после размещения в зоне возгорания. Она стойкая к тепловому воздействию и воде.

Помимо пены в качестве оградительных средств при пожаре успешно используются и порошковые составы. При этом порошок преграждает доступ паров к зоне возгорания и пламя угасает.

Не менее популярен и механизм разбавления при тушении пожаров. Он предусматривает добавление в горящие смеси большого количества однородного вещества. При этом образуемая концентрация смеси не позволяет в дальнейшем развиваться огню.

При тушении пожаров в помещениях разбавление предусматривает уменьшение доли кислорода, который является составной частью горючей смеси и эффективно поддерживает горение.

ГЛАВА 2. ОСНОВЫ ПРЕКРАЩЕНИЯ ГОРЕНИЯ НА ПОЖАРЕ

2.1. Условия прекращения горения

При горении в зоне реакции (тонкий светящийся слой пламени) выделяется теплотаQ . Часть этого тепла передается внутрь зоны горенияQ г, а другая - в окружающую средуQ ср. Внутри зоны горения теплота расходуется на нагрев горючей системы, способствует продолжению процесса горения, а в окружающей среде тепловые потоки воздействуют на горючие материалы, конструкции и при определенных условиях могут вызвать воспламенение их или деформацию.

При установившемся горении в зоне реакции существует тепловое равновесие, которое выражается формулой:

Q =Q г +Q ср (2.1)

Q - общее количество теплоты, выделенной в зоне реакции горения, кДж.

Каждому тепловому равновесию соответствует определенная температура горения Т г, которая иначе называется температуройтеплового равновесия . При этом состоянии скорость тепловыделения равна скорости теплоотдачи. Данная температура не является постоянной, она изменяется с изменением скоростей тепловыделения и теплоотдачи.

Задача подразделений пожарной охраны заключается в том, чтобы конкретными действиями добиться такого понижения температуры в зоне реакции, при которой горение прекратится. Абсолютный предел такой температуры называетсятемпературой потухания . В процессе тушения пожара условия потухания создаются:охлаждением зоны горения или горящего вещества;изоляцией реагирующих веществ от зоны горения;разбавлением реагирующих веществ;химическим торможением реакции горения.

В практике тушения пожаров чаще всего используют сочетание приведенных принципов, среди которых один является в ликвидации горения доминирующим, а остальные способствующими.

Вид и характер выполнения боевых действий в определенной последовательности , направленных на создание условия прекращение горения, называют способом тушения пожара. Способы тушения пожаров по принципу, на котором основано условие прекращения горения, подразделяются на четыре группы (рис. 2.1): 1) способы, основанные на принципе охлаждения зоны горения или горящего вещества; 2) способы, основанные на принципе изоляции реагирующих веществ от зоны горения; 3) способы, основанные на принципе разбавления реагирующих веществ; 4) способы, основанные на принципе химического торможения реакции горения.

Приемы ограничения распространения горения (локализации пожара) подразделяют также на четыре группы, основные из которых приведены на рис. 2.2.

СПОСОБЫ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ

СПОСОБЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

ИЗОЛЯЦИИ

РАЗБАВЛЕНИЯ

ХИМИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ РЕАКЦИИ

СПЛОШНЫМИ СТРУЯМИ ВОДЫ

РАСПЫЛЕННЫМИ СТРУЯМИ ВОДЫ

ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ ГОРЮЧИХ ВЕЩЕСТВ

СЛОЕМ ПЕНЫ

СЛОЕМ ПРОДУКТОВ ВЗРЫВА ВВ

СОЗДАНИЕМ РАЗРЫВА В ГОРЮЧЕМ ВЕЩЕСТВЕ

СЛОЕМ ОГНЕТУШАЩЕГО ПОРОШКА

ОГНЕЗАЩИТНЫМИ ПОЛОСАМИ

СТРУЯМИ ТОНКОРАСПЫЛЕННОЙ ВОДЫ

ГАЗОВОДЯНЫМИ СТРУЯМИ ОТ АГВТ

НЕГОРЮЧИМИ ПАРАМИ И ГАЗАМИ

ГОРЮЧИХ ЖИДКОСТЕЙ ВОДОЙ

ОГНЕТУШАЩИМ ПОРОШКОМ

ГАЛОИДОУГЛЕВОДАМИ

Рис. 2.1. Способы тушения пожаров.

ПРИЕМЫ ОГРАНИЧЕНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ГОРЕНИЯ НА ПОЖАРЕ

ПРИЕМЫ ОГРАНИЧЕНИЯ ОГНЕТУШАЩИМИ СРЕДСТВАМИ

ОГРАНИЧЕНИЯ СОЗДАНИЯ ОГРАЖДЕНИЙ

ПРИЕМЫ ОГРАНИЧЕНИЯ СОЗДАНИЯ РАЗРЫВОВ

ПРИЕМЫ ОГРАНИЧЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЕМ ГАЗООБМЕНА

СОЗДАНИЕМ ПОЛОСЫ ТУШЕНИЯ

СОЗДАНИЕМ ЗАЩИТНОЙ ЗОНЫ

БОННЫМИ ОГРАЖДЕНИЯМИ

ЗЕМЛЯНЫМ ВАЛОМ ИЛИ СТЕНОЙ

ПУТЕМ ЗАКРЫТИЯ АРМАТУРЫ И СОЗДАНИЕМ ГИДРОЗАТВОРОВ