АЭРОЗОЛЕОБРАЗУЮЩИЙ ОГНЕТУШАЩИЙ СОСТАВ

АЭРОЗОЛЕОБРАЗУЮЩИЙ ОГНЕТУШАЩИЙ СОСТАВ (АОС) — твердотопливная композиция, способная к самостоятельному горению (см. ГОРЕНИЕ) с образованием огнетушащего аэрозоля, применяемого при объемном способе пожаротушения (см. ТУШЕНИЕ ПОЖАРА).

АОС представляет собой химическую систему, основой которой является конденсированная смесь окислителей и горючих компонентов с целевыми и технологическими добавками. Окислителями в типовых АОС являются в основном кислородсодержащие соли калия: нитрат (селитра) KNO₃ и (или) перхлорат КСlO₄, реже — нитраты натрия NaNO₃, бария Ва(NO₃)₂ и некоторые другие.

Горючей основой большинства АОС являются практически нерастворимые в воде органические вещества: сажа, смола, каучук, нитроцеллюлоза и другие. Для обеспечения требуемых характеристик в качестве целевых компонентов широко применяются: азотсодержащие органические соединения (для повышения газопроизводительности, огнетушащей способности АОС и снижения температуры аэрозоля); металлический магний (для интенсификации процесса получения аэрозоля); карбонаты калия, магния, кальция, хлориды калия, натрия и т. п. (для снижения температуры выделяемого аэрозоля); хроматы калия и аммония (для интенсификации процесса аэрозолеобразования) и др.

На базе компонентов такого типа созданы и применяются на практике модификации твердотопливных АОС различного назначения. В нормальных условиях АОС обладает химической стабильностью, однако при нагреве (от электроспирали, пиропатронов, очага пожара и др.) он способен интенсивно гореть и обеспечивать получение огнетушащего аэрозоля, являющегося эффективным средством пожаротушения.

Эффективность и механизм объемного способа аэрозольного тушения (см. АЭРОЗОЛЬНОЕ ПОЖАРОТУШЕНИЕ) определяется такими основными явлениями, как ингибирование химических реакций в пламени свежеобразовавшимися высокодисперсными твердыми частицами аэрозоля; разбавление горючей среды (см. ГОРЮЧАЯ СРЕДА) аэрозольными продуктами горения (см. ПРОДУКТЫ ГОРЕНИЯ) АОС прежде всего газообразными: диоксидом углерода, азотом, парами воды и выжиганием кислорода; охлаждение зоны горения аэрозолем. [1]

Аэрозольное пожаротушение — это совокупность действий и процессов, обеспечивающих тушение пожара, при которых в качестве огнетушащих веществ используют аэрозоли. [2]

АОС предназначены для получения огнетушащих аэрозолей при тушении пожаров (см. ТУШЕНИЕ ПОЖАРА) главным образом в замкнутых (ограниченных) объемах защищаемых помещений, сооружений или отдельных изделий стационарных и передвижных объектов различного назначения.

Они должны отвечать следующим требованиям:

·  обладать химической и физической стойкостью при длительном хранении;

стабильно воспламеняться и гореть (см. ГОРЕНИЕ) при давлении, близком к атмосферному;

· иметь минимальную зависимость скорости горения (аэрозолеобразования) от величины внешнего давления (барический показатель);

·  иметь минимальные взрывчатые свойства;

·  иметь низкую чувствительность к механическим воздействиям (удар, трение);

· не должны быть чрезмерно чувствительными к тепловому воздействию и лучу огня (не воспламеняться при небольшом увеличении начальной температуры);

·  не должны содержать высокотоксичных компонентов;

·  не должны содержать дефицитных и дорогостоящих компонентов;

·  должны изготавливаться по известным отработанным технологиям.

По эксплуатационно-технологическому назначению компоненты подразделяются на базовые, целевые и технологические.

Широко используемые окислители и горючие условно называются базовыми компонентами, а их смеси — базовыми составами:

- базовые компоненты (составы) обеспечивают протекание устойчивой самоподдерживающейся (во всем диапазоне внешних воздействий) химической реакции окисления компонентов смеси (процесса горения). На их основе разрабатывают различные типовые и специальные рецептуры с требуемыми эксплуатационными показателями, по различным технологиям изготавливают огнетушащие заряды;

- целевые компоненты предназначены для придания составам, их зарядам, процессу горения и продуктам сгорания (см. ПРОДУКТЫ ГОРЕНИЯ) требуемых физико-химических и эксплуатационных свойств;

-технологические компоненты служат для обеспечения технологичности, экономичности и безопасности производства огнетушащих зарядов.

По физико-химическому назначению компоненты АОС можно классифицировать на следующие основные категории:

а) окислители; б) горючие; в) связующие (цементаторы) — вещества, обеспечивающие механическую прочность формуемых огнетушащих зарядов; г) флегматизаторы — вещества, уменьшающие температуру и скорость горения состава, а также чувствительность его к механическим, тепловым и другим внешним воздействиям; д) стабилизаторы — вещества, увеличивающие химическую стойкость состава; е) катализаторы (ингибиторы) — вещества, ускоряющие (замедляющие) процесс горения; ж) вещества технологического назначения (смазочные, растворители и т. п.).

Окислители АОС должны представлять собой твердое вещество с температурой плавления не ниже 80 ^оС и обладать следующими качествами:

· содержать максимальное количество кислорода;

· легко отдавать кислород при горении АОС;

· выделять максимум соединений щелочных металлов, инертных газов (азот и др.);

· при нагревании не должны взрывообразно разлагаться;

· быть устойчивыми при температурах ±50–70 °С и не разлагаться водой;

· быть минимально токсичным и гигроскопичным;

· быть недефицитными, по возможности дешевыми.

Горючие компоненты АОС должны удовлетворять следующим требованиям:

· иметь теплоту горения, обеспечивающую получение высокоэффективного огнетушащего аэрозоля при давлении, близком к атмосферному;

· достаточно легко окисляться за счет кислорода окислителя или воздуха;

· выделять при сгорании большое количество газовой смеси, по возможности «инертной» (азот, углекислый газ, пары воды) и не содержащей токсичных, коррозионно-активных и озоноразрушающих соединений;

· потреблять при сгорании минимальное количество кислорода;

· иметь по возможности минимальные взрывчатые свойства;

· быть малогигроскопичными (негигроскопичными);

· быть химически и физически стойкими при температуре до ±70 °С, по возможности устойчивыми к действию слабых растворов кислот и щелочей;

· обладать по возможности одновременно свойствами связующих (или/и флегматизаторов, стабилизаторов и др.);

· легко измельчаться;

· не оказывать токсического действия на человеческий организм;

· быть недефицитными и по возможности дешевыми.

В качестве связующих используют искусственные (эпоксидные, фенолформальдегидные, полиэфирные и др.), естественные (канифоль и т. п.) смолы, клеи (декстрин и т. п.), лаки, каучуки, нитроцеллюлозу с растворителями и другие органические вещества. Важными свойствами большинства связующих являются: нерастворимость в воде, растворимость в органических растворителях, пленкообразующая способность и сопротивляемость гниению. Чаще всего связующие выполняют одновременно и роль горючего.

Огнетушащие аэрозольные продукты горения АОС должны:

· обладать высокой огнетушащей способностью при минимальных удельных расходах исходного заряда состава;

· иметь переносимый для человека уровень токсичности;

· быть экологически безопасными (не загрязнять вредными веществами атмосферу, почву, не разрушать озоновый слой Земли) и легко утилизируемыми;

· обладать умеренной коррозионной активностью по отношению к металлам, их сплавам и полимерным материалам;

· иметь по возможности минимальную температуру.

Классификация твердотопливных аэрозолеобразующих АОС

В зависимости от основных физико-химических, технологических, прочностных, экологических и других наиболее важных эксплуатационных свойств АОС (огнетушащие заряды) условно можно классифицировать:

· по огнетушащей способности;

· экологической безопасности;

· эксплуатационной безопасности;

· температуре самовоспламенения (см. ТЕМПЕРАТУРА САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ);

· температуре горения (аэрозолеобразования);

· скорости горения (аэрозолеобразования);

· газопроизводительности;

· кислородному балансу;

· гигроскопичности (влагопоглощению);

· прочностным характеристикам;

· температурному диапазону эксплуатации;

· сроку хранения;

· технологии изготовления огнетушащих зарядов.

Преимущества метода аэрозольного пожаротушения:

1. Эффективность. Системы огнетушащего аэрозоля обладают самой высокой огнетушащей способностью среди всех средств объемного пожаротушения (q = 005кг/м³).

2. Высокие эксплуатационные характеристики:

· устойчивость к воздействию повышенных и пониженных температур (t = ‑50° – +50°);

· устойчивость к воздействию ударных и механических нагрузок.

3. Возможность тушения электроустановок до 40 кВт без снятия напряжения.

4. Простота монтажа. Не требует установки дополнительного оборудования и подвода коммуникаций.

5. Легкость в эксплуатации. Требует минимального последующего обслуживания на весь срок эксплуатации.

6. Безвредность. При условии правильного монтажа не наносит вреда защищаемому объекту. При срабатывании легко удаляется с поверхности предметов.

7. Экологичность:

· содержание вредных веществ в воздухе при срабатывании генератора не превышает ПДК;

· не вредит озоновому слою планеты.

8. Область применения:

· производственные и складские помещения;

· административные здания, бизнес-центры, офисы;

· кабельные тоннели;

· крытые стоянки, гаражи;

· дизель-генераторные установки;

· электроустановки под напряжением до 40 КВ, серверные шкафы, мини-АТС;

· общественный транспорт;

· сельхозтранспорт и спецтехника;

· военный и полицейский транспорт;

· железнодорожный транспорт.

Литература

1. ЭНЦИКЛОПЕДИЯ «ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ», ФГУ ВНИИПО МЧС РОССИИ, 2019.

2. Межгосударственный стандарт. «Техника пожарная. Генераторы огнетушащего аэрозоля. Общие технические требования. Методы испытаний» ГОСТ 34635-2020.

3. ФГБУ ВНИИПО МЧС РОССИИ В. В. Агафонов, Н. Н. Копылов. «Вопросы проектирования, монтажа и эксплуатации установок аэрозольного пожаротушения». Учебно-методическое пособие. Москва 2001.