Средства и способы тушения пожаров

Причинами пожаров на железнодорожном транспорте могут быть: нарушение техники безопасности при перевозках опасных грузов, неисправность различных машин и оборудования, стихийные бедствия.

Каждая технологическая операция, связанная с горючими веществами, имеет специфические факторы опасности. Наиболее часто встречающимися и пожароопасными технологическими операциями с горючими веществами являются их погрузка, транспортирование, разгрузка, хранение. Эти операции связаны с процессами испарения, что в сочетании с пожароопасными свойствами жидкостей определяет возможность образования горючей паровоздушной смеси — главного фактора пожарной опасности. Кроме того, следует отметить, что все горючие жидкости имеют высокое удельное сопротивление 1012...1015 Ом/см. Поэтому при их переливании и транспортировании образуются заряды статического электричества, потенциал которого может достигать нескольких тысяч вольт. Возникающая при разряде статического электричества искра способна вызвать возгорание жидкости.

Первым важнейшим принципом пожарной безопасности является создание условий, снижающих или полностью исключающих возможность образования горючей паровоздушной смеси. Этот принцип включает комплекс мероприятий, направленных на предотвращение аварийных ситуаций, связанных с неконтролируемым разливом (россыпью) горючих веществ наружу и образованием зон взрывоопасных концентраций, т.е. горючей среды.

В ряде случаев безопасность не может быть гарантирована в рамках реализации первого принципа. Например, к оборудованию трудно предъявить требования надежности, которые полностью исключали бы возможность возникновения возгорания или пожара. В таком случае используется второй принцип пожарной безопасности — комплекс мероприятий по предотвращению появления источников зажигания.

Однако не всегда существует абсолютная гарантия, позволяющая предотвратить контакт горючей среды с источником зажигания и таким образом исключить условия для возникновения пожара. В данном случае предусматривается третий принцип пожарной безопасности — комплекс мероприятий, направленных на ограничение развития возможного пожара и создание условий для его успешного тушения.

В зависимости от способа прекращения горения средства огнетуше- ния делят на охлаждающие, изолирующие и разбавляющие. К изолирующим и разбавляющим средствам относят химическую и воздушномеханическую пену, азот, порошки общего и специального назначения, песок (кварцевый, полевошпатный и пр.), отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания, дымовые газы топок, галоидирован- ные углеводороды (газообразные и жидкие), асбестовые кошмы.

Тушение водой. Вода является широко распространенным средством пожаротушения и обладает сильными охлаждающими и изолирующими свойствами. Это объясняется не только ее доступностью, но и теплофизическими характеристиками. Удельная теплоемкость воды (количество тепла, которое необходимо сообщить телу единичной массы для повышения его температуры на один градус) при 20 °С составляет 4,18 кДж/(кг-К).

Удельная теплота испарения 2460 кДж/кг, что превосходит теплоту парообразования большинства известных жидкостей в 3—10 раз. Так, при переводе 1 л воды из жидкого в газообразное состояние образуется 1750 л водяного пара, который существенно снижает относительное содержание кислорода в данном объеме воздуха. Эти свойства обуславливают высокую эффективность воды для тушения огня.

По отношению к различным твердым веществам и материалам вода обладает различной смачивающей способностью. Полярные поверхности хорошо смачиваются водой, они называются гидрофильными; неполярные поверхности смачиваются плохо (гидрофобные поверхности); это обстоятельство связано с большой полярностью молекул воды.

Высокая полярность молекул воды обусловливает большую силу притяжения между ними в результате диполь-дипольного взаимодействия. Поэтому вода имеет высокое поверхностное натяжение на границе раздела вода—воздух, равное 72,8-103 Н/м. Чем меньше поверхностное натяжение жидкости, тем лучше она смачивает поверхность твердого тела.

Для уменьшения поверхностного натяжения воды и увеличения смачивающей способности в ней растворяют поверхностно-активные вещества (ПАВ), например смачиватель ДБ, сульфонат, различные пенообразователи.

Огнетушащую способность воды можно повысить увеличением ее вязкости. В качестве загустителя используют натриевую соль акриловой кислоты CH=CHCOONa, метилцеллюлозу (метиловые эфиры целлюлозы с общей формулой [С6Н702(0Н)3_л:(0СНз)л.]л и др.). Для метилцеллюлозы характерно изменение вязкости с повышением температуры: сначала она падает, затем резко возрастает. Действие «вязкой» воды состоит в ее способности покрывать тонкой пленкой горящую поверхность и удерживаться на ней, изолируя поверхность от контакта с кислородом воздуха.

Для тушения горящих веществ чаще всего применяются: вода в виде компактных и грубораздробленных струй — для тушения неплавких твердых веществ и жидкостей, разлившихся тонким слоем на большой площади, для механического сбивания пламени при факельном горении паров и газов; вода в виде тонкораспыленных струй — для тушения твердых, порошкообразных и жидких веществ, для осаждения растворимых или реагирующих с водой газов; разбавление водой — для тушения жидкостей, неограниченно растворимых в воде; вода с примесью ПАВ (смачивателей) — для тушения твердых и жидких веществ (особый эффект при тушении волокнистых и сыпучих материалов дают тонкораспыленные струи); водяной пар — для объемного тушения пламенного горения веществ, для механического сбивания пламени при факельном горении паров и газов.

Для тушения пламени жидкостей, горящих в резервуарах или пролитых на поверхность какого-либо материала, используют в основном распыленную воду. В этом случае тушение пламени обусловлено испарением воды и охлаждением горящей жидкости, которые протекают одновременно. В большинстве случаев затухание происходит вследствие интенсивного парообразования, при котором снижается температура в зоне горения и уменьшается концентрация горючих компонентов в газовой смеси.

В ряде случаев охлаждение горящей жидкости может оказаться решающим фактором, например, при тушении пламени жидкостей с высокой температурой вспышки (керосин, дизельное топливо, трансформаторное масло и т.п.). Капли воды охлаждают верхний слой жидкости, уменьшая скорость ее испарения. Понижение температуры поверхностного слоя происходит также в результате перемешивания верхнего прогретого слоя жидкости с нижними холодными слоями. Перемешивание происходит при прохождении через слой жидкости большого числа капель воды. Если интенсивность подачи распыленной воды велика, температура поверхности может стать ниже температуры воспламенения жидкости, и пламя потухнет. Следовательно, тушение пламени охлаждением происходит лишь при условии, что температура воды ниже температуры вспышки горючей жидкости. Вода при прохождении через факел пламени нагревается, поэтому наибольшим охлаждающим эффектом будут обладать более крупные капли воды, поскольку их температура почти не повышается. Поэтому пламя горючих жидкостей с высокой температурой вспышки легко тушить распыленной водой. Известно, например, что горение мазута и трансформаторного масла легко подавляется распыленной водой с низкой степенью дисперсности.

Применение распыленной воды для тушения пламени бензина и других горючих жидкостей, имеющих низкую температуру вспышки, затруднено, так как капли воды не могут охладить нагретый поверхностный слой до температуры вспышки. Решающую роль в этом случае приобретает парообразование в факеле пламени и на нагретых твердых материалах, находящихся в зоне горения. Интенсивность парообразования зависит от размеров капель воды, температуры факела пламени и твердых материалов, скорости движения капель в газовой среде и т.п. Поэтому эффективность огнетушения распыленной водой зависит от конструкции распылителя, режима его работы и условий горения жидкости. Большое значение имеет также способ введения воды в зону горения. Установлено, что для тушения пламени ЛВЖ в резервуарах необходимо, во-первых, чтобы средний размер капель был порядка 100 мкм; во-вторых, чтобы струя распыленной воды равномерно орошала поверхность горящей жидкости; в-третьих, чтобы при применении нескольких распылителей все струи были введены в зону горения одновременно. Первые два условия определяются конструкцией распылителя, третье — тактикой пожаротушения.

Воду не применяют для тушения веществ, взрывающихся или самовоспламеняющихся при контакте с ней, бурно реагирующих с водой с выделением самовоспламеняющихся, взрывоопасных и горючих газов и паров, взаимодействующих с водой и средствами на ее основе, с сильным вскипанием или выбросом, а также с выделением большого количества тепла (например, щелочные металлы).

Не применяют воду компактными и грубораздробленными струями для тушения нерастворимых в воде жидкостей с меньшей плотностью, чем у воды, особенно если при горении они нагреваются до температуры выше 100 °С и находятся в резервуарах (бензин, керосин и др.), а также для тушения пылевидных и порошкообразных веществ.

Разбавление водой нерационально для тушения жидкостей, слабые растворы которых являются горючими (ацетон, метанол, этанол).

Тушение углекислым газом. Кроме воды, к охлаждающим средствам огнетушения относится углекислый газ. Это вещество довольно широко распространено в природе, в воздухе его содержится 0,03 %. В зоне горения С02 оказывает охлаждающее и изолирующее действие, так как он тяжелее воздуха в 1,5 раза. 1 кг С02 при испарении из твердого состояния дает 500 л газа и при этом поглощает 588 кДж тепла. Углекислый газ чаще всего применяют при тушении легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в емкостях, горящего электрооборудования, двигателей внутреннего сгорания, в местах, где применять воду или пену нецелесообразно.

Достоинством углекислого газа является и то, что при тушении им не портится оборудование.

Углекислый газ не применяют для тушения веществ, горение которых может протекать в отсутствие кислорода воздуха (тринитротолуол, торф, черный порох).

Углекислый газ не прекращает горения щелочных металлов, многих жидких металлорганических соединений, например, алкилалюминие- вых производных, а также горючих составов, содержащих способный отщепляться при нагревании кислород (составы на основе селитры, перхлоратов, хлоратов, перманганатов, пероксидов). В таких случаях кислород усиливает горение.

Тушение пенами. Пены являются широко распространенными, эффективными и удобными средствами тушения пожаров и используются для ликвидации горения различных веществ.

Пеной называется ячеисто-пленочная система, отдельные пузырьки (ячейки) которой связаны между собой в общий каркас тонкими пленками. Таким образом, пена является структурированной системой, обладающей определенной жесткостью (упругостью формы). Пены относятся к классу дисперсных систем. Им свойственны гетерогенность (многофазность), агрегативная лабильность (неустойчивость) и наличие третьего компонента — стабилизатора или, как его принято называть, пенообразователя.

Как показывают расчеты, чтобы пена была сплошной ячеистопленочной системой, необходимо ввести в жидкость 74 % по объему газа. В этом случае общий объем возрастает в 3,8 раза, т.е. кратность пены будет равна 3,8. Таким образом, если кратность не менее 3,8, система является пеной.

Для тушения пожаров применяют два вида пен — химическую и воздушно-механическую. В химической пене газовая фаза образуется в результате химической реакции, в воздушно-механической, или газомеханической, — за счет эжекции или принудительной подачи воздуха либо другого газа.

Пены применяют для тушения веществ, не вступающих во взаимодействие с водой, в первую очередь — для тушения нефтепродуктов. При тушении пену сливают на отдельные участки горящей поверхности. Растекаясь, пена полностью покрывает поверхность горючего, образуя слой определенной толщины. По поверхности холодного нефтепродукта пена движется с постоянной скоростью 34 см/с. В случае растекания по горящему продукту движение пены замедляется по мере удаления от места слива и может в некоторой точке остановиться. Этот эффект связан с тем, что разрушение пены с повышением температуры ускоряется, поэтому может наступить момент, когда скорости поступления пены и ее разрушения уравняются. Таким образом, минимальный расход пены должен обеспечивать превышение скорости движения пены над скоростью ее разрушения в самых отдаленных от мест слива точках.

Огнетушащая способность пены обусловлена прежде всего ее изолирующим действием, т.е. способностью препятствовать поступлению горючих паров в зону пламени. Например, скорость испарения бензина под слоем пены толщиной 5 см уменьшается в 30...40 раз. Изолирующее действие пены зависит от ее физико-химических свойств и структуры, от толщины ее слоя, а также от природы горючей жидкости и от температуры на ее поверхности. Вместе с тем существенное значение может иметь также охлаждающее действие пены, особенно при тушении вы- сококипящих жидкостей.

К достоинствам пены относится то, что, в отличие от ряда других составов для поверхностного тушения, она не требует одновременного перекрытия всего зеркала (площади) горения.

Наиболее эффективна воздушно-механическая пена, которая имеет малую теплопроводность, обладает достаточной подвижностью, хорошим теплоотражающим эффектом. Она является почти диэлектриком, не оказывает разрушающего действия на окружающие предметы и материалы, снижает плотность задымления в результате адсорбции несгоревших частиц углерода на поверхности пузырьков.

Воздушно-механическая пена образуется в огнетушителях типа ОВП-5 и ОВП-Ю при смешении 4—6 %-го раствора пенообразователя ПО-1, выталкиваемого диоксидом углерода под давлением 1 МПа, с воздухом.

Воздушно-механическую пену низкой и высокой кратности из растворов пенообразователей ПО-1 и ПО-ЗА применяют для тушения твердых и жидких веществ, причем более эффективно ее применение в отсутствие сильно накаленных поверхностей.

Воздушно-механическую пену из раствора пенообразователей ПО- 1С и ПО-11 применяют для тушения гидрофильных жидкостей.

Химическую пену используют как изолирующее и охлаждающее средство при тушении. Попадая на горящий объект, она изолирует его от кислорода воздуха и резко уменьшает испарение горящей жидкости, что приводит к прекращению горения. Огнетушащий эффект пены связан также с ее охлаждающим действием. Химическая пена эффективна для тушения многих твердых и жидких веществ и материалов, например, деревянных конструкций, изделий из древесностружечных плит, полимерных пластиков в больших очагах пожара.

Огнетушители химические пенные ОХП-Ю, ОП-5 заполнены водным раствором ПАВ (солодкового экстракта) и расположенной отдельно в полиэтиленовых стаканах кислотной частью заряда — сульфата железа (III) с серной кислотой. Химическая пена образуется при переворачивании огнетушителя вверх дном и разрушении внутренней емкости. Кислотная и щелочная части перемешиваются и реагируют между собой:

Химическая пена как огнетушащий состав имеет существенные недостатки. Она обладает высокой электропроводностью, поэтому при тушении огня пенными огнетушителями необходимо обесточить все помещения с помощью общего рубильника. Химические пенные огнетушители нельзя применять для тушения горящих веществ, способных реагировать с водой со взрывом, с выделением горючих или едких газов или большого количества тепла. Наибольшую опасность представляет контакт химической пены со щелочными металлами, их сплавами и некоторыми соединениями (гидридами, пероксидами, карбидами, амидами и др.), многими металлоорганическими соединениями, ангидридами и галогенангидридами минеральных и органических кислот. Такого рода вещества бурно реагируют с водой, содержащейся в пене:

Химическая пена повреждает приборы, оборудование и реактивы. Поэтому неоправданное применение химических пенных огнетушителей может причинить много вреда.

Несмотря на указанные недостатки, от таких огнетушителей не следует полностью отказываться. Ими в соответствии с нормами необходимо обеспечивать транспортные средства, перевозящие опасные грузы, а также складские и производственные помещения.

Области применения воздушно-пенных и химических пенных огнетушителей совпадают. Однако воздушно-пенные огнетушители обладают некоторыми преимуществами, главным образом вследствие более высокой кратности воздушно-механической пены (кратностью пены называется отношение ее объема к объему раствора, из которого она образуется). Например, из огнетушителя ОХП-Ю образуется примерно 90 л химической, а из огнетушителя ОВП-Ю такого же объема — 520—560 л воздушно-механической пены. Последняя обладает более высокой эффективностью и при тушении горючих жидкостей и ЛВЖ. Продолжительность тушения пламени бензина на площади 2 м2 огнетушителем ОВП-Ю составляет 38—40 с. Воздушно-пенные огнетушители, как и химические пенные, нельзя применять для тушения электрооборудования под напряжением, а также веществ, взаимодействующих с водой или горящих без доступа воздуха.

Для получения больших объемов пены используют специальные установки и пенные генераторы. Последними оборудуют локомотивы и другие транспортные средства.

В качестве составов для огнетушения применяют также химические смеси, основными компонентами которых являются бромистый этил С2Н5Вг, бромистый метилен СН2Вг2 и другие хладоны. Аэрозольные огнетушители на их основе (типа ОУБ-ЗА, ОУБ-7А, ОС-8М, ОФ-40 и др.) используют на транспорте и в других отраслях народного хозяйства для тушения горящих нефтепродуктов, тлеющих материалов. Действие таких составов основано на свойстве галогенированных углеводородов тормозить реакции окисления путем обрыва цепных реакций горения. Области применения углекислотно-бромэтиловых и углекислотных огнетушителей совпадают.

Углекислотно-бромэтиловые огнетушители нельзя применять для тушения горючих щелочных металлов, металлоорганических соединений, а также их смесей, способных гореть без доступа воздуха. Недостатком составов на основе галогенпроизводных углеводородов является токсичность продуктов их термического распада, поскольку при высоких температурах в атмосферу выделяются хлористый, бромистый и фтористый водород.

Пена является наиболее надежным средством тушения пожаров при крупных проливах горючих жидкостей.

Тушение порошками. Для тушения пожаров широко применяют порошки. В этом случае эффект достигается в результате образования на поверхности материала пленки плавящихся компонентов или выделения газов, которые изолируют поверхность горения от кислорода воздуха. Например, при сухом огнетушении с помощью огнетушителей на основе порошков ПСБ бикарбонат натрия выбрасывается под давлением углекислого газа; при этом образуется густое облако, хорошо защищающее человека от теплового излучения и тем самым дающее ему возможность подойти ближе к месту пожара. При разложении NaHC03 под действием огня, помимо его подавления газовой смесью С0220, на горячих материалах осаждается сухая пленка расплавленного Na2C03 (температура плавления 854 °С), что также способствует изолированию их от воздуха.

Порошки типа ПСБ-6, ПСБ-3 (на основе бикарбоната натрия) применяют для тушения газов и жидкостей; порошки типа П-1А, ПФ (на основе фосфораммонийных солей) — для тушения ЛВЖ, древесины, тлеющих твердых веществ; порошки ПС-1 или ПС-2 — для тушения щелочных и щелочноземельных металлов; порошок СН-2 применяют для тушения пирофорных веществ. Порошковые огнетушители типа ОП-1, «Момент», ОП-2П, ОП-2Б, ОП-5, ОП-Ю, ОП-ЮО, ОП-250, СН-120 предназначены для тех случаев, когда применение пенных или углекислотных огнетушителей неэффективно или может вызвать дальнейшее развитие пожара, взрыв и другие нежелательные последствия.

Для объемного тушения пламенного горения применяют также следующие галоидированные углеводороды и составы: газообразные хладоны 13В1 и 12В1, составы «3,5», 4НД, «7», жидкие хладоны 114В2, составы СЖБ, БФ-1, БФ-2, ТФ, БМ, инертный газ азот.

Размещение огнетушителей и их эксплуатация на объектах должны отвечать требованиям ГОСТ 12.4.009-75 «Пожарная техника для защиты объектов. Общие требования» [12] и ГОСТ 12.2.037-78 «Техника пожарная. Требования безопасности» [13].

Порошковые составы применяются для тушения пожаров ЛВЖ, твердых материалов, алюминийорганических соединений и щелочных металлов. Некоторые порошки позволяют в течение нескольких секунд погасить пожар, например, авиационного топлива, разлившегося на площади свыше 100 м2. Расход порошка при этом составляет всего 20...50 кг. К достоинствам порошков, помимо их высокой огнетушащей эффективности, относятся универсальность, т.е. способность подавлять горение различных, в том числе пирофорных соединений и веществ, не поддающихся тушению водой или пенами; возможность применения для тушения пожаров оборудования, находящегося под напряжением; возможность тушения пожаров при минусовых температурах. Кроме того, порошки не оказывают коррозионное воздействие на материал. Основным условием успешного применения порошка является быстрое и полное перекрытие струей порошка всей зоны горения. Отрицательным свойством порошка как огнетушащего средства является отсутствие охлаждающего эффекта, в результате чего во время тушения жидкость может повторно воспламениться от нагретых металлических конструкций и тлеющих материалов. В связи с этим в процессе тушения рекомендуется подавать порошок в очаг горения в течение 3 мин, хотя тушение пламени происходит, как правило, в течение 10... 15 с с момента введения порошка в зону горения.

Одним из основных недостатков огнетушащих порошков является их склонность к слеживанию и комкованию. При этом теряется способность порошков к транспортированию по трубопроводам и к образованию огнетушащего облака. Именно поэтому порошки долгое время не находили широкого применения и лишь после создания современной технологии их изготовления, обеспечивающей хорошую текучесть и сопротивляемость слеживаемости, началось их промышленное производство.

В настоящее время средства индивидуальной зашиты, пожарная техника при выполнении всех требований техники безопасности и охраны окружающей среды позволяют существенно снизить ущерб, наносимый народному хозяйству в результате аварий, и уберечь здоровье людей.

Тушение огнетушащими составами и инертными газами. Среди средств, которые могут быть использованы для тушения пожаров, следует отметить газовые составы. К ним относятся азот, углекислый газ, аргон, галоидоуглеводороды. В этом случае тушение основано на создании в защищаемом объеме среды, не поддерживающей горение. Наряду с возможностью быстрого тушения этот способ обеспечивает предупреждение взрыва при накоплении в помещении горючих газов или паров.

Огнетушащие составы и инертные газы можно применять для тушения пламени практически всех известных ЛВЖ, как индивидуальных, так и их смесей. Несмотря на это, огнетушащие составы и инертные газы имеют на практике более узкую область применения, чем, например, пена, что объясняется прежде всего высокой стоимостью и сложностью установок пожаротушения. Немаловажное значение имеет также токсичность некоторых составов и их коррозионное действие на металлы. В связи с этим огнетушашие составы и инертные газы применяют в тех случаях, когда по тем или иным причинам использование воды или пены затруднено или невозможно.

Тушение возгорания и пожаров с опасными грузами производится в соответствии с указаниями АК на конкретный груз или на определенную группу близких по свойствам опасных грузов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >