Тема 7. Химия огнетушащих веществ
“…Мое изобретение – тушение пожаров с помощью пены - применимо в двух различных случаях: при обыденных пожарах (жилых и других строений) и пожарах горючих жидкостей, заключенных в хранилища”.
А.Г. Лоран
Огнетушащие вещества и составы (ОТВ)– химические соединения и их смеси, прекращающие горение.
7.1. Способы прекращения горения
Из курса химической кинетики известно, что для уравнения реакции горения, например, пентана
С5Н12 + 8О2 = 5СО2 + 6Н2О
формальное кинетическое уравнение будет иметь вид
Vреакции
= k0
[C5H12]
[O2]8
.
Управляемыми параметрами в этом процессе являются:
температура;
концентрация горючего;
концентрация окислителя.
Существует несколько механизмов прекращения горения.
1. Охлаждение зоны горения или поверхности горящего материала – воздействие на температуру Т.
2. Разбавление горючей среды (например, введением негорючего компонента, осланцеванием).
3. Изоляция зоны реакции от воздуха или горючих паров.
4. Ингибирование химической реакции.
Перечисленные способы 1-4 – это влияние на управляемые параметры с помощью ОТВ.
5. Механический срыв пламени (примером могут служить задувание пламени спички, или пикирование летчиком горящего самолета).
6. Создание условий огнепреграждения.
На практике, как правило, реализуется несколько механизмов прекращения горения. Однако для каждого способа можно указать наиболее характерный вид огнетушащих веществ.
Таблица 7.1.
Отв и способы прекращения горения
|
Способ прекращения горения |
ОТВ |
|
Охлаждение |
Н2О (жидк); вода со смачивателями; водные растворы солей; Н2О (тв); СО2(тв) |
|
Изоляция |
Пена, негорючие сыпучие материалы (песок, земля, шлаки); огнетушащие порошковые составы |
|
Разбавление |
Н2О (пар); негорючие газы; распыленная вода; газо-водяные смеси. |
|
Ингибирование |
Хладоны, огнетушащие порошковые составы |
Все ОТВ обладают комбинированным действием.
|
ОТВ |
Механизмы |
|
Вода |
Охлаждение, разбавление, изоляция (особенно если есть загущающие добавки) |
|
Пена |
Изоляция, охлаждение (за счет разрушения и выделения воды) |
|
Огнетушащие порошковые составы |
Изоляция, гетерогенное ингибирование, создание условий огнепреграждения |
|
Хладоны |
Гомогенное ингибирование, разбавление |
Одно и то же огнетушащее вещество может применяться для тушения разных типов пожаров.
Таблица 7.2.
Применение отв для тушения пожаров различных классов
|
Класс пожара |
Вид пожарной нагрузки |
ОТВ |
|
А |
Твердые горючие материалы |
Все виды ОТВ (прежде всего, вода) |
|
В |
Горючие жидкости и плавящиеся при нагревании материалы |
Распыленная вода, все виды пен, составы на основе хладонов, порошки |
|
С |
Горючие газы |
Газовые составы: флегматизаторы, галогенуглеводороды, порошки, вода (для охлаждения) |
|
Д |
Металлы |
Порошки (при спокойной подаче на горящую поверхность) |
|
Е |
Электроустановки, находящиеся под напряжением |
Хладоны, диоксид углерода, порошки |
Все способы тушения подразделяются на поверхностные и объемные. При поверхностном способе ОТВ подается непосредственно на поверхность горящего материала, а при объемном – с помощью ОТВ создается негорючая среда в районе очага пожара (локальное тушение) или во всем объеме помещения. Однако такое разделение весьма условно.
Основными характеристиками ОТВявляются огнетушащая эффективность и интенсивность подачи.
Огнетушащая эффективность – это минимальное количество ОТВ, пошедшее на тушение модельного очага пожара данного класса.
Интенсивность подачи ОТВ – это расход ОТВ во времени на единицу защищаемой поверхности или объема. Размерность [кг/м2с] или [л/м2с].