Огнетушащие вещества

В этой статье мы рассмотрим основные огнетушащие вещества, а также условия, которые необходимо учитывать при их выборе для прекращения горения конкретного вида горючего материала.

Каждое вещество, применяемое для прекращения горения, обладает определенным набором механизмов огнетушащего действия. При этом доминирующим является какой-то один механизм. Традиционно огнетушащие вещества делят на:

• охлаждающие,

• изолирующие,

• разбавляющие,

• ингибирующие.

Эта классификация сложилась в те времена, когда для тушения пожаров применялись в основном вода, пены, диоксид углерода и несколько хладонов (фреонов). В нее не вписываются современные огнетушащие вещества, такие как порошковые и аэрозолеобразующие составы, перегретая вода, у которых наблюдаются сразу несколько равновыраженных механизмов огнетушащего действия.

Действие любого огнетушащего вещества сводится, прямо или косвенно, к понижению температуры пламени до температуры потухания, т. е. к охлаждению зоны горения. При этом одни из них воздействуют главным образом на процессы, протекающие непосредственно в объеме зоны горения, и практически не затрагивают поверхность конденсированного горючего. Это вещества, применяемые в газо- и парообразном состоянии (нейтральные газы, химически активные ингибиторы Нажмите для перехода на ПожВики), аэрозоли и т. д.

Другие огнетушащие вещества оказывают косвенное воздействие на процессы, протекающие в газовой фазе. С их помощью уменьшают выход горючих газов путем охлаждения поверхности горючего или ее изолирования от зоны горения.

Кроме того, некоторые огнетушащие вещества способны работать одновременно в газовой фазе и на поверхности горючего. Например, распыленная вода в зависимости от размера капель может: полностью испаряться в пламени, оказывая чисто объемное действие; частично испаряться в пламени, оказывая и объемное и поверхностное действие; практически не взаимодействовать с пламенем, оказывая только поверхностное действие.

Выбор огнетушащих веществ и способов их подачи зависит от того, какие условия необходимы и достаточны для прекращения горения данного вида горючего вещества в данных условиях пожара. Как правило, на пожаре приходится иметь дело с газообразными, жидкими и твердыми горючими веществами.

Так, для прекращения горения газов необходимо и достаточно отобрать тепло непосредственно от зоны горения так, чтобы температура факела понизилась до температуры потухания. Охлаждать исходное горючее или окислитель Нажмите для перехода на ПожВики в данном случае бесполезно, так как газы воспламеняются и горят при любой реально достижимой температуре. При этом механизмы отбора тепла в объеме пламени зависят от применяемого огнетушащего вещества. Подавать огнетушащие вещества в зону горения можно различными техническими средствами как извне, так и вместе с потоком горючего или окислителя. Например, на тушение газового фонтана воду можно подавать извне лафетными стволами Нажмите для перехода на ПожВики, автомобилями газоводяного тушения, а также закачкой внутрь фонтанирующей скважины. Существуют технические средства подачи в горящий газовый фонтан химически активных ингибиторов, нейтральных газов. Наиболее эффективным способом тушения пламени газового фонтана является импульсная (залповая) подача огнетушащего порошка в объем зоны горения. 

Необходимым условием для тушения жидкости также является прекращение горения в газовой фазе. Если удается создать условия, требуемые для потухания пламени во всем объеме зоны горения одновременно, то при отсутствии внешних источников зажигания и температуре окружающей среды ниже температуры самовоспламенения этого будет также достаточно и для тушения пожара. Это достигается подачей огнетушащих веществ объемного или объемно-поверхностного действия (газовых или порошковых составов) различными техническими средствами либо непосредственно в зону горения, либо в объем помещения (газовых или аэрозолеобразующих составов). Вместе с тем прекратить горение жидкости можно, уменьшая скорость испарения путем отвода тепла не от пламени, а от поверхностного слоя. По мере уменьшения концентрации горючего в зоне горения температура пламени понижается. Если температуру поверхности понизить до температуры вспышки Нажмите для перехода на ПожВики, концентрация горючего над поверхностью упадет до нижнего концентрационного предела, температура пламени достигнет температуры потухания и горение прекратится. Это условие является достаточным для тушения жидкостей. Сравнение интенсивностей теплоотвода, требуемых для понижения температуры пламени жидкости до температуры потухания при разных способах подачи огнетушащего вещества, показывает, что жидкость энергетически более выгодно тушить охлаждением поверхностного слоя. Например, интенсивность теплоотвода, требуемая для охлаждения поверхности гептана с температуры кипения 98 °С до температуры вспышки -4 °С, в 10 раз меньше, чем интенсивность теплоотвода, необходимая для достижения температуры потухания в зоне горения. При этом выбор конкретного огнетушащего вещества зависит от его способности выполнить все условия, необходимые и достаточные для прекращения горения. Например, очевидно, что понизить температуру гептана до -4 °С водой физически невозможно. Для этой цели в данном случае подходят жидкий азот, твердая углекислота или другие огнетушащие вещества с температурой кипения ниже -4 °С. Если по каким-то причинам они недоступны, следует изолировать поверхность жидкости от зоны горения слоем пены или огнетушащего порошка. При этом сначала уменьшается скорость испарения, что приводит к понижению температуры пламени до температуры потухания в результате уменьшения концентрации горючего. Затем выход пара прекращается, и какое-то время повторное воспламенение жидкости становится невозможным.

Для тушения твердых горючих материалов (ТГМ) необходимым условием также является ликвидация факела пламени. Однако при горении ТГМ, как правило, образуется прогретый слой значительной толщины. В этом слое накапливается тепло, запас которого может быть достаточен для продолжения выделения газов со скоростью, необходимой для образования над поверхностью горючей смеси после ликвидации пламени. В отличие от жидкостей температура поверхности ТГМ обычно достигает 600–700 °С, что является достаточным для зажигания газового потока. Поэтому для прекращения горения ТГМ достаточным условием в общем случае является охлаждение прогретого слоя до температуры ниже температуры пиролиза. Следовательно, для тушения пожаров твердых горючих материалов обязательным является применение огнетушащих веществ поверхностного действия. При этом подача огнетушащих веществ должна быть организована таким образом, чтобы площадь воздействия на поверхность горения была максимальной.

Таким образом, мы рассмотрели механизмы действия, основные области и особенности практического использования различных огнетушащих веществ, которые применяются для прекращения горения газообразных, жидких и твердых горючих материалов.