Перспективи використання комбінованих засобів гасіння

Кожен з вогнегасних засобів найбільш ефективно діє при гасінні певної пожежі, пожежі певного класу, горінні певного виду горючих матеріалів. Але ситуація, коли горить тільки один вид матеріалу, спостерігається дуже рідко. Частіше пожежа займає досить велику площу із значним і різноманітним пожежним навантаженням. Кожен тип такого навантаження при горінні оптимально гаситься своїм вогнегасячим засобом. У таких випадках раціональним є застосування комбінованих засобів. Комбінування дозволяє враховувати переваги кожного з них, а також використовувати ефект синергізму, тобто підсилюючої дії одного засобу на інший.

Існує два способи застосування комбінованих засобів гасіння.

1. Змішування компонентів в одному (комбінованому) засобі гасіння.

2. Окрема подача різних вогнегасячих засобів у зону горіння.

У першому випадку складають придатні для гасіння певного типу пожеж теоретично обґрунтовані і експериментально перевірені рецептури.

У другому – різні вогнегасні засоби подають у зону горіння одночасно або послідовно.

Найбільш перспективним є комбінування дешевих носіїв з дорогими але ефективними інгібіторами. Характерним у цьому відношенні є застосування азотно-механічних та вуглекислотно-механічних пін з добавками хладонів. Така комбінація значно ефективніша ніж повітряно-механічна піна, або просто подача хладону: вона поєднує і охолоджуючі якості і інгібіруючі і

25. Класифікація ізолюючих вогнегасних засобів та речовин

Ізолюючі вогнегасні засоби – це речовини або матеріали, які створюють ізолюючий шар між зоною горіння і горючим матеріалом, або між зоною горіння і повітрям. До засобів, які переважно діють за ізолюючим механізмом, відносять насамперед піну високої кратності. Помітною ізолюючою дією володіють усі піни, вогнегасні порошки, пісок, тальк і т.п. тверді матеріали; а також газоподібні гасячі речовини, наприклад продукти вибуху. Врешті решт, і вода і її розчини теж, крім найбільш суттєвої – охолоджуючої, чинять і ізолюючу дію. Але найбільша частка ізолюючої дії властива усе-таки пінам.

Піни являють собою системи, які складаються з водних розчинів піноутворювачів і бульбашок карбон діоксиду або повітря. Карбон діоксид в-основному наповнює хімічні піни, а повітря – повітряно-механічні.

Переваги пін, як вогнегасячих засобів:

1. Піна діє на поверхню горіння і дозволяє відвойовувати цю поверхню поступово, по дільницях, не вимагаючи одночасного перекриття усієї площини горіння. Дійсно, охолоджуючі засоби гасіння необхідно подавати у зону горіння і охолоджувати треба усю цю зону одночасно. Флегматизуючі засоби знижують концентрацію реагуючих речовин в об’ємі. Тобто повинні також діяти на весь об’єм одночасно. Порошкові вогнегасні засоби мають короткий термін дії; якщо порошок збив полум’я не на всій площині а тільки на окремій дільниці, через дуже короткий проміжок часу ця дільниця знов запалає. І тільки піна здатна захищати поверхню більш-менш тривалий час, у всякому разі – достатній, щоб нові порції піни подати на сусідні ділянки.

2. Піна, порівняно з водою, має набагато кращу змочувальну здатність.

3. Вода, що входить до складу піни, розподіляється значно рівномірніше і використовується саме там, де треба. Марні втрати води зводяться до мінімуму, що дозволяє значно скоротити загальну її витрату.

Які піни відносяться до хімічних і які до повітряно-механічних?

Хімічні – це ті, що отримуються з двох розчинів чи розчину і порошку, або з двох порошків у потоці води. Один з вихідних компонентів такої піни являє собою водний розчин кислоти (іноді порошковий сульфат алюмінію), другий – порошок бікарбонату або карбонату натрію. До кислого компонент додають поверхнево-активну речовину (піноутворювач) і, іноді, для підвищення морозостійкості – етиленгліколь або сірчану кислоту. При взаємодії між собою кислий і карбонатний компонент виділяють діоксид вуглецю

Як ізолюючі вогнегасячі засоби в-основному використовуються повітряно-механічні і, рідше, хімічні піни. Оцінюють піни по кратності, стійкості і іншим параметрам, які відтворюють придатність піни до застосування у тих чи інших умовах. Для гасіння кожної пожежі треба підбирати піну відповідної кратності, яку слід подавати з достатньою швидкістю.

Найбільш дешевим і надійним засобом захисту від пожежі є профілактика, забезпечення неможливості виникнення горіння. Якщо ж пожежа виникла, її треба гасити. Універсальним методом гасіння пожежі є зниження до критичного значення температури горіння.

Універсальним показником пожежі є температура. ЇЇ зниження розглядається і як причина і як наслідок припинення горіння. Припинення горіння викликає зниження температури і зоні горіння і у зоні теплової дії. З іншого боку, припинити горіння можна, знизивши температуру у зоні горіння. Найефективнішим методом гасіння пожежі є застосування вогнегасних засобів. Вогнегасні засоби класифікують за агрегатним станом і за найбільш вираженим для даного засобу механізмом дії

Найпоширенішими охолоджуючими засобами гасіння пожеж є вода і водні розчини речовин, які змінюють її проникливість, морозостійкість, корозійну здатність і інші показники. І вода і добавки до неї у невеликій мірі мають і ізолюючі, і флегматизуючі, і інгібіруючі властивості. Але основний механізм, за яким вода і її розчини припиняють горіння, - пряме охолодження зони хімічної реакції; зменшення швидкості реакції, а відтак і зниження тепла, що виділяється в одиницю часу.

Для припинення горіння флегматизуючими засобами використовують нейтральні, або відносно нейтральні, газоподібні речовини. Найнижча хімічна активність, токсичність і корозійна здатність властиві аргону. Азот також позбавлений токсичної і корозійної здатності але має деяку хімічну активність. Вуглекислий газ реагує з більшою кількістю речовин і, крім того, має помітну токсичність.

Пожежі на відкритих просторах.

Пожежі на відкритих просторах проходять в умовах, які забезпечують вільний газо- і теплообмін з оточуючим середовищем. Тепло, що виділяється на пожежі (Q_п) витрачається на нагрів продуктів горіння (Q_п.г.), нагрів конвекцією надлишкового повітря (Q_кон) і на випромінювання (Q_в):

Q_п = Q_п.г. + Q_кон + Q_в .

Для пожеж на відкритих просторах експериментально знайдено, що конвекція і випромінювання разом забирають до 30 – 40% того тепла, що виділяється при пожежі. Отже, на нагрів продуктів горіння лишається 60-70% цього тепла і тепловміст цих продуктів буде складати 60-70% від теоретичного. Тепловміст продуктів горіння визначається за формулою:

q_п.г. = V_п.г.с_рt_г .

При сталих V_п.г та с_р температура горіння пропорційна тепловмісту. Таким чином при пожежах на відкритих просторах температура складатиме 60-70% від калориметричної. У середньому, ця температура рідко перевищує 1000-1200^оС.

Пожежі класів В та С на свердловинах.

Пожежі класів В та С на відкритих просторах – це в-основному пожежі у місцях видобутку нафти та газу або пожежі при зберіганні і транспортуванні нафтопродуктів.

Пожежі у місцях видобутку, тобто пожежі на свердловинах розподіляють на три групи: газові, нафтові і газонафтові. Газовими вважають фонтани із вмістом горючого газу не менше 95% за масою, нафтовими – із вмістом не менше 50% нафти і газонафтовими – решту, тобто коли нафти менше 50% але більше 5%.

За потужністю, газові і газонафтові фонтани розподіляють на слабкі (з дебітом газу до 2 млн. м³ на добу), середні (від 2 до 5 млн. м³ на добу) і потужні (більше 5 млн. м³ на добу).

Горіння газового фонтану є гомогенним і дифузійним. Газ, що виходить із свердловини, перемішується з повітрям, яке дифундує до нього із зовнішнього середовища. У реальних умовах витрати газу на фонтанах досягають швидкості сотень метрів у секунду. Зважаючи ще й на досить великий діаметр свердловини, можна не сумніватися, що критерій Рейнольдса буде більшим 2320, тобто горіння буде турбулентним.

Горіння газових фонтанів дуже стійке, воно може продовжуватися тижнями і місяцями, і не гаситься ні вітром, ні дощем, ні снігом.

Горіння газонафтових фонтанів в-основному підкоряється закономірностям горіння фонтанів газових. Краплини нафти суспендовані в об’ємі газу. Густина рідкої нафти 900-1000 кг/м³, густина газу – не більше 2 кг/м³; до газонафтових відносять суміші з максимум 50% нафти. Це означає, що навіть коли кількість нафти і газу за масою однакова, за об’ємом таке співвідношення дорівнюватиме:

1/2 : 1/1000 = 1 : 500.

І це ще біля самого виходу з арматури; а далі від неї це співвідношення, за рахунок розведення повітрям, ще змінюється на користь газової фази. Краплини нафти у суміші дуже дрібні і рухаються з тою ж швидкістю, що і основний газовий струмінь. У підручниках такий струмінь розглядають як “вільний затоплений газовий струмінь”. Яку ж структуру має факел горіння у цьому випадку

Горіння рідини у резервуарі відбувається над поверхнею рідини і над верхнім краєм резервуару. Характер, розміри і форма полум’я при такому горінні визначаються видом горючої речовини, діаметром резервуару, початковою температурою рідини і наявністю та силою вітру.

3. Пожежі на відкритих просторах класу А

До цих пожеж відносяться пожежі на складах деревини, лісові, торф’яні, степові і пожежі злакових полів. Їх спільною рисою є залежність від погодних умов, насамперед від вологості, температури, наявності та сили вітру і від рельєфу місцевості. У жарку суху погоду вірогідність виникнення таких пожеж значно вища ніж у мокру погоду чи при низьких температурах.

Передача тепла при цих пожежах в-основному здійснюється випромінюванням і нагрітими продуктами згоряння. Вітер сприяє поширенню нагрітих газів і розпечених недопалків і збільшує швидкість поширення пожежі. Вгору по схилу усі такі пожежі поширюються швидше ніж по рівній місцевості і, тим паче, униз.

Особливостями пожеж на складах деревини є висока концентрація горючого матеріалу і його розвинена поверхня. В результаті, іде термічний розклад (піроліз) одночасно великої кількості деревини, що обумовлює великий об’єм зони горіння і великий об’єм продуктів горіння. Ці продукти утворюють разом з нагрітим повітрям потужні турбулентні потоки, які піднімають і розносять на сотні метрів недопалки дощок і інших горючих матеріалів, викликаючи нові осередки пожежі.

Середня швидкість поширення полум’я по складах деревини коливається у широких межах: від 0,1 до 10 м/хв і більше. Залежить ця швидкість від розмірів окремих елементів горючого матеріалу та його вологості.

Горіння деревини починається тоді, коли її поверхня прогрівається до температури, близької до 250^оС, тобто до температури початку піролізу деревини (піролізу геміцелюлоз), яка і є температурою спалахування деревини.

Як залежить горіння від розмірів елементів пожежного навантаження? Зменшення цих розмірів веде до збільшення прогріву деревини і збільшення швидкості поширення полум’я. У літературі наводиться така ілюстрація: швидкість поширення полум’я по штабелях дощок товщиною 25 мм у 2 – 2,5 рази більша швидкості поширення полум’я збільшення по штабелях дощок товщиною 50 мм.

А як впливає вологість деревини? Збільшення вмісту вологи знижує швидкість прогріву поверхні. По-перше, волога потребує витрат енергії на підігрів і випаровування; по-друге, збільшується теплопровідність матеріалу, тобто збільшується швидкість охолодження поверхні за рахунок відводу тепла усередину матеріалу. Вважається, що збільшення вмісту вологи з 10 до 30% веде до зниження швидкості поширення полум’я у 3,5 - 4 рази.

Переважний напрям поширення полум’я на складах деревини залежить від напряму вітру. За вітром полум’я поширюється з більшою швидкістю ніж проти нього. Розрахувати з якою саме швидкістю поширюється полум’я за напрямом вітру можна за емпіричною формулою:

Vп = Vп_о1 + 0,14 , де

Vп - швидкість поширення полум’я за

напрямом вітру, м/с;

Vп₀ - швидкість поширення полум’я по

деревині у відсутності вітру, м/с;

V_в - швидкість вітру, м/с.

З практики відомо, що при збільшенні швидкості вітру з “0” до 20 м/с швидкість поширення полум’я за напрямом вітру збільшується удвічі.

А взагалі, велике пожежне навантаження і великий коефіцієнт поверхні (відношення поверхні горіння до площі пожежі) приводять до великих швидкостей вигоряння штабелів деревини. Приведена масова швидкість вигоряння може досягати десятків кілограмів з 1 квадратного метру за хвилину.

Лісові пожежі виникають переважно у суху та жарку погоду і вдень. Вночі і температура нижча і вологість більша. Розрізняють низову та верхову лісову пожежу. При низовій згоряє те, що лежить на землі: сухе листя, хвоя, відламані гілки і т.д. За рахунок тепла, що виділяють при горіння ці матеріали. Згоряють і живі рослини: мох, кущі, трава. Усі вони містять якусь кількість вологи, тому швидкість поширення полум’я низової пожежі відносно невисока, до 70 – 80 м/хв. Висота полум’я не перевищує 2 – 2,5 м. Верхові пожежі – більш небезпечні. Їх роздмухує вітер; конвективні потоки підхоплюють і підкидають на висоту до 1 км обвуглені тліючі недопалки. Шматки розпеченої обвугленої деревини розкидаються на значні відстані і підпалюють нові дільниці лісу. У суху погоду швидкість верхової пожеж досягає 350 – 400 м/хв. Розподіл на низову та верхову пожежі до деякої міри умовний. Так як низова легко переходить у верхову, а верхова захоплює і низові ділянки.

Торф’яні пожежі спостерігаються найчастіше у місцях розробки торф’яних полів. Перед розробкою ці поля дренують (осушують). Крім того, сама розробка, особливо фрезерна, дає велику кількість торф’яного пороху, а подрібнений твердий матеріал горить набагато краще; до того ж пил торфу легко розноситься вітром, у тому числі і той пил, що горить. Швидкість поширення торф’яної пожежі досягає 20 – 25 м/хв. У суху жарку погоду, хоч і рідко, торф’яна пожежа може виникнути і у природничих умовах.

Особливостями структури торф’яних полів є пориста структура, висока порожнистість. У порожнинах знаходиться повітря, тому торф може горіти і у масі, наприклад під поверхнею. В результаті, під верхнім шаром можуть створюватися великі порожнини; свого роду вовчі ями, але з тліючими розпеченими стінками і сподом. Падіння у такі ями є дуже небезпечним.

Степові пожежі і пожежі злакових культур поширюються по дуже подрібненому матеріалу – це тонкостінні трубки стебел. Горять вони з великою кількістю іскор і пожежа поширюється зі швидкістю до 700 м/хв. Вітер розносить іскри і викликає перекидання пожежі на ліси, торф’яні масиви і населені пункти. Висока швидкість вигоряння сприяє утворенню вогняних смерчів, які здатні перекидатися через перепони шириною до 12 м, через невеликі річки, дороги і т.п.

По даних оглядової інформації УкрНДІПБ за рік в Україні на відкритих територіях відбувається біля 1800 пожеж, з них

У лісових масивах 350-360

У лісопарках, лісосмугах 340-350

На торфополях 300-320

На пустощах більше 700