1.2. Средства пожаротушения

По своей мощности средства тушения пожаров подразделяются на пер­вичные и основные. К первичным средствам пожаротушения относятся огне­тушители, асбестовые и грубошерстные полотна, ящики с песком, бочки с во­дой, пожарные ведра, ручной инструмент и инвентарь (ломы, крюки, топоры и т.п.), расположенные на пожарных пунктах. В зданиях с водопроводом пер­вичным средством являются внутренние пожарные краны. К основным средст­вам пожаротушения относят автоцистерны с/без лафетного ствола, пожарные наносы и различные стационарные установки пожаротушения. Выбор наибо­лее рациональных способов и средств тушения пожаров зависит от стадии развития пожара, масштабов загораний, особенностей горения различных ве­ществ и материалов и специфики производства.

Для тушения пожаров используются физический и химический способы. При физическом применяют охлаждение, разбавление и изоляцию; при хими­ческом – флегматизацию, заключающуюся в связывании активных центров реакции горения. При горении твердых и жидких горючих веществ различают три стадии развития пожара.

Первая, начальная стадия (загорание) характеризуется неустойчивостью, сравнительно низкой температурой в зоне пожара, малой высотой факела пламени и небольшой площадью очага загорания (не более 1…2 м²). На этой стадии пожар может быть быстро ликвидирован применением простейших средств (например, действием 1…2 огнетушителей).

Вторая стадия характеризуется увеличением площади горения (до 10 м²) и высоты факела пламени из-за усиления процесса разложения и испарения горючих веществ за счет выделяющегося тепла; горение переходит в устойчи­вую форму. Температура окружающей среды повышается значительно и уси­ливается действие лучистой энергии. Для ликвидации пожара на этой стадии требуется применение основных средств пожаротушения (в первую очередь – стационарных установок) или большого числа первичных средств.

Третья стадия характеризуется большой площадью горения (более 10 м²), высокой температурой, большой площадью излучающих поверхностей, конвективными потоками, деформацией и обрушением конструкций. Для ту­шения пожара на этой стадии необходимо применение большого количества основных средств пожаротушения в течение длительного времени.

При воспламенении горючих газов горение развивается так быстро, что ста­дии пожара не различаются. При выходе газа из небольших отверстий го­рение может принять при воспламенении устойчивую форму и дальше не рас­пространя­ется. При предварительном смешивании газа с воздухом происходит взрыв.

Таким образом, легче потушить пожар в начальной стадии, приняв меры для его локализации с помощью первичных средств пожаротушения.

Как уже отмечалось выше, отдельные системы ЭПС, наряду с извеще­нием о месте пожара или сгорания, обеспечивают автоматическое включение стационарных установок пожаротушения в охраняемом помещении, которые подают в зону горения огнегасящие средства. К ним относятся вода, пены, не­горючие газы и инертные разбавители, флегматизаторы, порошковые сред­ства и комбинированные составы.

Вода по сравнению с другими огнегасящими средствами имеет наиболь­шую теплоемкость и пригодна для тушения большинства горючих веществ (1 л воды при нагревании от 0 до 100 С поглощает 419 кДж тепла, а при испарении – 2260 кДж). Вода обладает достаточной термической стойкостью (свыше 1700С), превышающей стойкость многих других огнегасящих средств и обес­печивает охлаждение зоны горения или горящих веществ, разбавляет реаги­рующие вещества в зоне горения и изолирует горючие вещества от зоны горе­ния.

На пожарах воду подают в виде:

• компактных струй из лафетных или ручных пожарных стволов (легкоуправ­ляемы, дальнобойны, способны сбивать пламя, но малоэкономичны);

• распыленных (при диаметре капель воды свыше 100 мкм) и тонкораспы­ленных (диаметр капель до 100 мкм) струй, образуемых с помощью наса­док и распылителей (отводят больше тепла, лучше изолируют зону горе­ния);

• растворов, содержащих смачиватели (0,2…2,0 % по массе) для снижения поверхностного натяжения, уменьшающие расходы воды в 2…2,5 раза при одновременном сокращении времени пожаротушения.

Воду в виде компактных и распыленных струй применяют для тушения твердых веществ и материалов органического происхождения, горючих жидко­стей (темных нефтепродуктов). Распыление струи рекомендуется применять при тушении небольших пожаров, когда можно близко подойти к очагу горения, для охлаждения конструкций, веществ и материалов, находящихся в зоне ин­тенсивного теплового воздействия, для защиты пожарников – ствольщиков, пожарной техники. Воду в виде распыленных и тонкораспыленных струй при­меняют для тушения несмешивающихся с водой горючих и легковоспламе­няющихся жидкостей.

Воду нельзя применять для тушения веществ, вступающих с ней в реак­цию (калий, натрий, карбид кальция и т.п.), и электроустановок, находящихся под напряжением.

Обеспечение водой защищаемых объектов осуществляется системой на­ружного и внутреннего противопожарного водоснабжения, состоящей из ком­плекса инженерно-технических сооружений по забору и транспортировке воды, хранению ее запасов и использованию их для пожаротушения.

Наружная водопроводная сеть, как правило, кольцевого типа в плане раз­мещается на расстоянии не ближе 5 м от стен защищаемого объекта и не бо­лее 2,5 м от обочины дороги. На ней устанавливаются пожарные гидранты (чаще подземного типа, укрытые подземными крышками), расстояние между которыми принимают не более 150 м; наибольшее расстояние от гидрантов до обслуживаемых объектов не должно превышать 120…150 м. К наружной сети присоединяется внутренний пожарный провод, устраиваемый во всех произ­водственных и административных зданиях. На нем устанавливают пожарные краны на высоте 135 см от пола в доступных и заметных местах (на лестнич­ных клетках у входов и в коридорах), которые снабжаются пожарными рука­вами длинной 10 или 20 м со стволами компактной струи диаметром 50 мм и произ­водительностью 2,5…5,0 л/с.

К внутреннему пожарному водопроводу подсоединяются стационарные спринклерные и дренчерные установки, относящиеся к автоматическим средст­вам тушения пожаров распыленной водой.

Спринклерные установки могут быть трех видов: водяные, водовоздушные и воздушные. В неотапливаемых помещениях должны применяться воздушные установки, в которых трубопроводы заполнены не водой, а сжатым воздухом. Спринклерная водяная установка состоит из смонтированных под перекрытием разветвленных трубопроводов, в которые с шагом 3…4 м ввинчены спринклер­ные головки, чтобы одним спринклером орошалось 9…12 м² площади пола. Входное отверстие спринклера закрыто замком из латунных пластинок, спаян­ных легкоплавким спаем. При повышении температуры воздуха до темпера­туры плавления (72, 93, 141 и 182 С) спай плавится, замок распадается на части, освобождая стеклянный клапан и открывая путь воде, которая удаляясь в розетку спринклера распыляется в виде дождя.

Спринклерные головки обладают сравнительно большой инертностью (2…3 мин с момента повышения температуры воздуха в помещении), которая в пожароопасных помещениях не всегда приемлема. Кроме того, для повышения эффективности действия иногда целесообразно подать воду сразу по всей площади помещения или его части (создать водяную завесу). В этих случаях применяют дренчерные установки группового действия, в которых на смонтированных под перекрытием трубопроводах вместо спринклеров устанавливают дренчеры, представляющие собой спринклерные головки, но без замков, с открытыми выходными отверстиями для воды. В обычное время выход воды в сеть закрыт клапаном группового действия. Дренчерные установки могут иметь автоматическое или ручное управление.

Огнегасящие пены представляют собой дисперсную смесь газа с жидкостью и широко используются для тушения твердых горючих веществ и легковоспламеняющихся жидкостей, растворимых в воде. Имея небольшой удельный вес, пена легко удерживается на поверхности горящей жидкости или твердого вещества и тем самым прекращается выход паров, жидкости или твердого тела в зону горения и доступ атмосферного воздуха к зоне горения. В практике тушения пожаров наибольшее применение получили химическая и воздушно-механическая пены.

Химическая пена получается в результате химической реакции и представляет собой пузырьки углекислого газа с оболочкой из воды. Химическую пену получают в пеногенераторах из пенопорошка и воды (1 кг порошка и 10 л воды образуют 40…60 л пены с удельным весом около 0,2 г/см³). Пенопорошок – сыпучая желтовато-серая масса, состоящая из кислотной и щелочной частей. Кислотная часть представляет собой размолотый сернокислый глинозем, а щелочная – измельченный бикарбонат натрия, обработанный экстрактом солодкового корня.

В результате выделения большого количества СО получается густая устойчивая пена, которая при растекании образует слой толщиной 7…10 см, мало разрушающийся от воздействия пламени. Пена не вступает во взаимодействие с нефтепродуктами и образует плотный покров, не пропускающий пары жидкости.

Для тушения больших пожаров химическую пену получают в пеногенераторах ПГ-50, ПГ-100 и др. Тушение не больших очагов пожара твердых горючих материалов и различных жидкостей осуществляется химическими пенными огнетушителями ОХП-10, емкостью 10 л. Щелочная часть этих огнетушителей представлена водным раствором бикарбоната натрия с лакричным экстрактом, а кислотная – водными растворами серной кислоты и железного дубителя. Огнетушитель ОХП–10 дает около 45 л пены в течении 65 с. при дальности струи до 8 м.

Воздушно-механическая пена получается в результате механического перемешивания атмосферного воздуха, воды и поверхностно-активного вещества, снижающего поверхностное натяжение воды (пенообразователя). Она может быть обычной кратности, содержащей 90 % воздуха, 9,6…9,8 % воды и 0,2…0,4 % пенообразователя (кратность пены до 12) и высокократной, содержащей 99 % воздуха, 1 % воды и 0,04 % пенообразователя (кратность пены до 100 и более). Удельный вес пены 0,2…0,005 г/см³.

Стойкость воздушно-механической пены меньше, чем химической; причем стойкость уменьшается с повышением кратности пены. Пены обычной кратности применяются для тушения нефтепродуктов и твердых горючих материалов и веществ, а высокократные для тушения пожаров в подвалах и других закрытых объемах, а также разлитых жидкостей.

Воздушно-механическая пена совершенно безвредна для людей, не вызывает коррозии металлов, почти не электропроводна и весьма экономична. Ее нельзя использовать для тушения щелочноземельных металлов и электроустановок, находящихся под напряжением.

Для получения воздушно-механической пены необходимо ввести пенообразователь в воду во всасывающем трубопроводе насоса или в напорной линии. Пены обычной кратности получают в эжекторных аппаратах непрерывного действия – воздушно-пенных стволах типа ВСП-4,5 и ВСП-7,5 (цифры показывают расход пены в м³/мин), высокократные – в пеногенераторах многократной пены.

Пена широко применяется в стационарных спринклерных и дренчерных пенных оросителях (ОПС и ОПД) и установках пенного пожаротушения, а также ручных огнетушителях типа ОВП-5, ОВП-10 (емкостью 5 и 10 л).

Оценка качества пены, а, следовательно, и пенообразователя производится по двум показателям: кратности и стойкости.

Кратность (К) пены - отношение объема полученной пены к объему жидкости, взятой для ее получения, т.е. К=V_П/V_Ж.

Стойкость (С) пены – время разрушения определенного объема пены или скорость обезвоживания пены. В первом случае за меру стойкости берут время разрушения 20 % первоначально полученного объема, а во втором – время выделения (должно составлять не менее 20 мин.) 50 % жидкости, затраченной для ее получения.

При тушении пожаров в закрытых помещениях в качестве огнегасящих средств также широко используют негорючие инертные газы (СО₂, N₂) и водяной пар. При введении их в зону пожара они быстро смешиваются с горючими парами и газами, понижая концентрацию О₂ до 12…16 %, и отнимая значительное количество тепла, что приводит к прекращению горения большинства горючих веществ. Однако, низкие концентрации О₂ опасны для человека, что следует учитывать при применении этих средств.

Углекислота (СО₂) широко применяется для быстрого тушения пожара (в течении 2…10 сек), особенно при тушении небольших поверхностей горючих жидкостей, двигателей внутреннего сгорания, электроустановок, находящихся под напряжением (поскольку она не электропроводна), а так же для предупреждения воспламенения и взрыва при хранении легковоспламеняющихся жидкостей, при изготовлении и транспортировке горючих пылей (например, угольной и др.). Углекислота не вызывает порчи материалов, что делает ее незаменимой при тушении материальных ценностей. Однако ее нельзя применять для тушения веществ (щелочных и щелочноземельных металлов и т.п.), горящих без доступа кислорода.

Для тушения углекислотой применяют автоматические установки газового пожаротушения, а также ручные передвижные и переносные огнетушители. В огнетушителях ОУ-2, ОУ-5,ОУ-8 (емкостью 2, 5 и 8 л соответственно) используется жидкая углекислота под давлением от 2,33 до 7,73 мПа в зависимости от окружающей температуры воздуха. При приведении огнетушителя в действие углекислота переходит в снегообразную массу, увеличиваясь в объеме примерно в 500 раз и охлаждаясь до – 70 С. Время непрерывного действия огнетушителей ОУ зависит от их объема и составляет от 25 до 60 с при длине струи от 1,5 до 3,5 м.

Галоидированные углеводороды (флегматизаторы) представляют собой газы или легкоиспаряющиеся жидкости (бромэтил, фреон и др.) и находят широкое применение в огнегасительных составах используемых как в стационарных системах, так и в огнетушителях. Так, огнегасительные составы 3, 5 и 7, состоящие соответственно из 70 или 80 % бромэтила и 30 или 20 % углекислоты применяются в огнетушителях типа ОУБ-3 и ОУБ-7 (емкостью 3 и 7 л). Из 1 кг состава 3, 5 при 0 С и 760 мм.рт.ст. образуется 153 л паров углекислоты и 144 л паров бромэтила. За счет высокой смачиваемости бромэтила эффективность огнетушителей примерно в 3,5…4 раза выше углекислотных. Состав выбрасывается из огнетушителя сжатым воздухом под давлением 0,86 мПа. Основным огнегасительным свойством составов 3, 5 и 7 является торможение химических реакций горения. Время действия огнетушителей ОУБ примерно 40 с при длине струи от 3 до 5,5 м.

Для ликвидации небольших загораний веществ, не поддающихся тушению водой или другими огнегасящими средствами, применяют порошковые средства. К ним относятся хлориды щелочных и щелочноземельных металлов (флюсы), альбуминсодержащие вещества, сухой остаток после выпарки сульфитных щелоков, карналит, двууглекислые и углекислые соды, поташ, квасцы, твердая двуокись углерода, песок, сухая земля и др. Огнетушащее действие этих веществ заключается в том, что они своей массой, особенно при плавлении, сопровождаемом образованием пленки, изолируют зону горения от горючего вещества. Ими тушат щелочные и щелочноземельные металлы, термит и подобные вещества, электроустановки под напряжением, легковоспламеняющиеся жидкости. Порошковые составы подают в очаг горения порошковыми огнетушителями типа ОП-5 и ОП-10, а так же стационарными и передвижными установками. Как правило, во всех этих системах порошок выбрасывается сжатым воздухом или азотом.

Для повышения эффективности огнегасящих средств создают комбинированные составы (вода со смачивателями, инертными порошками и газами).