Перспективи гасіння пожеж водопінними вогнегасниками ВВП-9

Боротьба з пожежами залишається актуальною проблемою державної ваги не тільки для України, а й для усього людства загалом. Питання ліквідації пожежі на початковій стадії, де б вона не виникла, в побуті чи на підприємстві, пов’язане з належною експлуатацією первинних засобів пожежогасіння загалом та вогнегасників зокрема.

У переважній більшості причинами пожеж є: необережне поводження з вогнем, порушення вимог протипожежного захисту при проектуванні, реконструкції та будівництві об’єктів народного господарства, порушення правил монтажу і експлуатації пожежонебезпечного устаткування, машин та обладнання, неправильне користування обігрівальними приладами чи печами, пустощі дітей з вогнем тощо. Немало пожеж виникає і від самоспалахування деяких речовин, іскор, статичної електрики тощо.

Часто до важких наслідків при пожежах призводить елементарна необізнаність у користуванні вогнегасниками, несвоєчасне їх перезаряджання і, як наслідок, неправильна експлуатація.

Важливу роль відіграє правильний вибір типу вогнегасника та відповідно вогнегасної речовини.

В якості компонентів зарядів вогнегасників використовуються вогнегасні речовини.

Вогнегасні речовини (ВР) – це речовини, які здатні припинити горіння завдяки своїм фізико-хімічним властивостям.

Як правило одна хімічна речовина у якості заряду вогнегасника не використо–вується.

Вогнегасна ефективність ВР зумовлюється насамперед такими характеристиками, як: здатність до інгібірування (сповільнення) реакцій горіння, охолоджувальна здатність (залежить від теплопровідності, теплоємності, теплоти фазового перетворення – топлення або випаровування), ізолювальна здатність, а також поверхневий натяг, змочувальна та піноутворювальна здатність (для рідин). Суттєве значення має

електропровідність ВР, коли йдеться про безпеку осіб, які безпосередньо застосовують засоби пожежогасіння за наявності електричного струму підвищеної напруги.

У вогнегасниках використовуються ВР, що мають різноманітні властивості та, відповідно, способи впливу на процес горіння. Виділяють такі способи припинення горіння:

–охолодження зони реакції горіння;

-ізоляція горючих газів від зони реакції горіння;

–зниження вмісту кисню;

-механічний відрив полум’я;

–створення вогнеперешкод;

–гальмування швидкості хімічних реакцій у полум’ї.

Вогнегасні речовини, які використовуються в стаціонарних установках пожежогасіння, переносних та перевізних вогнегасниках, класифікують за різними ознаками.

Чітко розділити вогнегасні речовини за такими ознаками не можливо, оскільки усі вони мають комбінований вплив на процес припинення горіння, за умови домінуючої властивості.

Тому їх можна класифікувати таким чином:

Залежно від домінуючого способу усунення горіння вогнегасні речовини можна поділити на 4 групи:

– речовини охолоджувальної дії (вода, рідинні розчини, частково піна та тверда вуглекислота);

– розбавляючої дії (вуглекислий газ, азот, водяна пара, дрібнодиспергована вода);

– ізолюючої дії ( повітряно-механічна піна, частково порошки);

– інгібіторної дії (галоїдні вуглеводні типу бромистого етилу, бромистого етилену, хімічних сполук 3,5; 4 НД; 7; БФ-1; БФ-2, а також вогнегасні порошки, фторсинтетичні спеціальні плівкоутворювачі).

Можна класифікувати речовини за термічною стійкістю:

– термічно стійкі (вода, азот, вуглекислота, спеціальні піноутворювачі);

– термічно нестійкі (фреони, бромистий етил, бромистий етилен, чотирихлористий вуглець тощо).

За електропровідністю:

– електропровідні (вода, водяна пара, піна);

– не електропровідні (вуглекислота, порошкові суміші).

За токсичністю:

– нетоксичні (вода, повітряно-механічна піна, порошки, водяна пара);

– малотоксичні (вуглекислота, азот);

– токсичні (галоїдні вуглеводні).

На теперішній час широко використовуються такі вогнегасні речовини: вода, вода з домішками, розчини піноутворювачів загального та спеціального призначення з водою та спеціальними добавками, вогнегасні порошки, вуглекислий газ.

Вода – найбільш поширена речовина пожежогасіння. Завдяки великій теплоємності (1 ккал/кГ·град) і теплоті пароутворення (близько 540 ккал/кГ) вода має значну охолоджувальну здатність.

Вода перебуває у рідкому стані за температури від 0 до 100 °С, а при нагріванні вище 100 °С – у газоподібному.

З однієї літри води під час її випаровування утворюється 1750 л пари.

Основний спосіб впливу на горіння – охолодження. Цей процес має вторинний ефект – під час перетворення в пару ізолює вогнище пожежі й знижує вміст кисню в зоні горіння.

Способи подавання – компактний або розпилений струмінь.

Найефективнішою та економічно доцільною концентрацією змочувача є така, при якій поверхневий натяг не перевищує 37 ерг/см2.

Для підвищення коефіцієнта використання води на пожежі застосовують апаратуру високого тиску та розпилювачі, або підвищують її в’язкість (найприйнятнішою для цієї мети є натрієва карбоксиметилцелюлоза, завдяки якій розчин протягом деякого часу утримується навіть на вертикальних поверхнях).

Тонкорозпилений струмінь можна використовувати для гасіння не тільки твердих, але і рідких вогненебезпечних речовин (спирт). Характер дроблення води (розмір крапель) має вибиратися з урахуванням температури спалахування рідини.

Для зарядів вогнегасників (рідинні вогнегасники) вода використовується в поєднанні зі змочувачами, а також з добавками, які підвищують її в’язкість (наприклад, натрійкарбоксиметилцелюлоза).

В самій назві піноутворювачів закладене їхнє основне призначення – утворення повітряно-механічної піни, якою безпосередньо і гасять загоряння.

Слід зауважити, що піна є набагато ефективнішою за воду для гасіння загорянь і загалом пожеж вогненебезпечних речовин.

Піна – просторова плівково-чарункова структура системи типу газ-рідина, яка характеризується кратністю та стійкістю. Іншими словами – це концентрована емульсія газу у рідині.

Щоб отримати піну, необхідно до одного об’єму рідини додати приблизно 2,85 об’єму газу.

Вогнегасний ефект піни досягається за рахунок:

– утворення екрана, який запобігає проникненню горючих газів та парів в зону горіння (шар піни завтовшки 5 см знижує вихід парів вогненебезпечної рідини в 40-50 разів);

– вода, яка осідає під час руйнування піни, здійснює охолоджувальний ефект;

– пара води дещо знижує концентрацію реагуючих речовин в зоні горіння. Якщо це плівкоутворюючі піноутворювачі то можна говорити про інгібіювання полум’я та утворення саморозтікаючої плівки по поверхні горячої речовини, та забезпечення хорошого проникнення вогнегасної речовини в тверді горючі матеріали.

Густина повітряно-механічної піни коливається в межах від 0,10 до 0,17 г/см3.

Піноутворювачі для гасіння пожеж поділяються на два класи в залежності від їх властивостей, та умов застосування:

– піноутворювачі загального призначення;

– піноутворювачі спеціального призначення.

До складу піноутворювачів входять поверхнево-активні речовин (ПАР), які зумовлюють зниження поверхневого натягу водних розчинів і можливість генерування піни, а також інші добавки. В свою чергу добавки покращують піноутворювачам показники якості чи спеціальні властивості (наприклад, підвищена морозостійкість).

За хімічним складом піноутворювачі поділяються на дві групи: піноутворювачі, виготовлені із синтетичної сировини, та піноутворювачі, виготовлені переважно із сировини природного походження (з добавками синтетичних ПАР та інших хімічних речовин чи без них).

В зарубіжній науковій та рекламній літературі даються такі позначення основних типів піноутворювачів:

„Р” (protein) – протеїнові (білкові) піноутворювачі, тобто піноутворювачі на основі гідролізованих білків (протеїнів);

„FР” (fluoroprotein) – фторпротеїнові (фторбілкові) піноутворювачі, тобто піноутворювачі на основі гідролізованих білків (протеїнів) з добавками синтетичних фторвмісних ПАР;

„FFFР” (film forming foam fluoroprotein) – плівкоутворювальні фторпротеїнові (фторбілкові) піноутворювачі, тобто піноутворювачі на основі гідролізованих білків (протеїнів) з добавками синтетичних фторвмісних ПАР, які надають водним розчинам плівкоутворювальних властивостей;

„S” (synthetik) – піноутворювачі на основі синтетичних вуглеводневих ПАР;

„AFFF” (aqueous film forming foam) – фторсинтетичні плівкоутворювальні піноутворювачі, тобто плівкоутворювальні піноутворювачі на основі синтетичних фторвмісних ПАР (до їх складу можуть входити також вуглеводневі ПАР).

Абревіатури „AR” (alcohol resistant) чи „АТС” (alcohol type concentrate), що додаються до позначення будь-якого типу піноутворювача (наприклад, „FFFР AR”, „S AR”, „AFFF/АТС”), означають, що він є придатним для гасіння як неполярних (водонерозчинних) горючих (легкозаймистих) рідин (наприклад, нафти, бензину, гасу, мазуту, масел, бензолу, циклогексану тощо), так і полярних (водорозчинних) горючих (легкозаймистих) рідин (наприклад, етилового, метилового та інших спиртів, а також органічних кислот, альдегідів, кетонів, полярних розчинників для лакофарбової промисловості та ін.).

Існують також піноутворювачі, які призначені для гасіння твердих горючих матеріалів (пожеж класу А) та піноутворювачі, які призначені для гасіння лісових пожеж.

У багатьох випадках назви піноутворювачів містять інформацію про рекомендовану концентрацію їх робочих розчинів. Так, наприклад, позначення піноутворювача „Petrofilm 3” означає, що концентрація його робочих розчинів дорівнює 3 %, а позначення „Petrofilm 6” – 6 %.

Вимоги до піноутворювачів загального призначення в Україні встановлює Державний стандарт ДСТУ 3789 2015 року.

Особливої уваги в якості вогнегасних речовин для зарядів вогнегасників – заслуговують піноутворювачі спеціального призначення.

Складові піноутворювачів спеціального призначення розробляються таким чином, щоб надати їм бажаних та необхідних властивостей. Це може бути підвищена стійкість піни до зневоднювання, зниження швидкості її руйнування під дією неполярних і (або) полярних рідин чи теплового випромінювання полум’я та нагрітих металевих

конструкцій, підвищення морозостійкості, забезпечення придатності до застосування з морською водою, можливість утворення плівки на поверхні горючих (легкозаймистих) рідин тощо.

Як правило, піноутворювачі спеціального призначення мають більш високу вартість, ніж піноутворювачі загального призначення, але набагато вищу вогнегасну ефективність, що дає змогу швидше в часі загасити пожежу.

У вогнегасниках зарубіжного виробництво використовують водні розчини таких піноутворювачів, як: вогнегасна речовина “НАLОТRОN-1″, синтетичний піноутворювач “ЕКСПАНДОЛ” “ЕХРANDOL“, протеїновий піноутворювач “ПОЛІДОЛ” “РОLIDOL“, протеїновий піноутворювач “КЕРАДОЛ” “КЕRADOL“, фторпротеїновий піноутворювач РР-651, полівалентний піноутворювач 8.Р.Р.М., плівкоутворювальні піноутворювачі РС-203, РС-3017 (УАТЕК), плівкоутворювальні піноутворювачі РС-602, PYROCOOL (AFFF).

Найкраще цим вимогам відповідає вітчизняний піноутворювач спеціального призначення Барс AFFF-1 з спеціальними добавками.

Вогнегасні порошки здатні припиняти горіння речовин і матеріалів, для яких малоефективна вода, водопінні засоби, а також галоїдовуглеводні інгібітори.

В основному вогнегасні порошки – це дрібні кристалики кальцинованої соди чи бікарбонату натрію (до 90% по вазі), графіт, стеарат заліза, алюмінію та аеросил (стеаринова кислота).

Вогнегасний ефект порошкового гасіння:

– при гасінні порошковими сумішами утворюється хмара та продукти термічного розпаду, які розбавляють концентрацію кисню в зоні горіння;

– охолоджувальна властивість (створення хмари порошку, з властивостями екрана;

– інгібіторна властивість (на гранях кристалів, введеного в полум’я порошку, відбуваються суміжні реакції, які руйнують вільні радикали, що здатні горіти, або перешкоджають їх утворенню);

– під час гасіння порошок осідає і таким чином покриває поверхню, що горить, частково ізолюючи доступ повітря (створення на поверхні речовини, яка горить, ізолюючої плівки);

– механічному збиванні полум’я твердими частинками порошку.

Залежно від області застосування, порошки діляться на:

– загального призначення (пожежі класів А, В, С);

– спеціального призначення (В, С, Д);

– універсальні (АВСДЕ).

Найбільш уживані марки вогнегасних порошків:

Основним вогнегасним зарядом порошкових вогнегасників є порошки загального призначення. Вогнегасний ефект порошкового гасіння полягає в механічному припиненні горіння, зниженні концентрації кисню в зоні горіння шляхом розведення горючого середовища газоподібними продуктами розкладання порошку і безпосередньо порошковою хмарою; охолодженні зони горіння в результаті витрат тепла на нагрів часток порошку. Крім того, порошки мають властивість до інгібування хімічних реакцій. Під час гасіння рідкого пального та газів – полум’я ліквідується, як тільки зона горіння оточена хмарою порошку необхідної концентрації. Хмара порошку має властивість захисного екрана, що забезпечує можливість наближення до об’єкта, що горить.

Гасіння лужних металів (натрію, калію) порошками грунтується на припиненні доступу кисню до металу при нанесенні прошарку порошку на поверхню, що горить.

Вогнегасні порошки не токсичні, не електропровідні і не впливають шкідливо на матеріали, вони не замерзають та можуть бути застосовані для гасіння в районах із низькими температурами. Порошки можна застосовувати в поєднанні з розпиленою водою та повітряно-механічними пінами для гасіння осередку пожежі.

Недоліком вогнегасних порошків є те, що вони не мають охолоджувальної властивості. Під час гасіння легкозаймистих рідин, які знаходяться в сталевих резервуарах, нагріті стінки можуть викликати повторне загоряння.

Другим недоліком порошків є схильність їх до утворення грудок через їх гігроскопічність. Під час гасіння порошками в закритих об’ємах треба захищати органи дихання.

В практицi пожежогасiння вуглекислотою склалось два основних методи: об’ємний та поверхневий. Об’ємним методом користуються у випадках, якщо гасiння проходить у замкнутих примiщеннях.

Процент виходу вуглекислотного снiгу вiд загальної кiлькостi вуглекислоти в балонi при температурi навколишнього середовища 20 °С становить не менше 28 %. Тобто з 1 кг рiдкого СО

2 може утворитися 280 г снiгу i бiля 500 л газу. В середньому вогнегасна концентрацiя вуглекислоти становить 30 %. Концентрацiя вуглекислоти в повiтрi горючого об’єкта при пожежогасiннi достатньо висока, тому необхiдно враховувати її дiю на органiзм людини. Вмiст в повiтрi 6 % вуглекислого газу не є небезпечним, 10 % – небезпечний, а при 20 % – швидко наступає смерть вiд паралiчу органiв дихання.

Недолiком вуглекислоти є відсутність змочувальної здатності, через що нею не можна гасити тлiючi матерiали. Вуглекислотні вогнегасники зберігаються в температурних межах вiд +50 °С до –25 °С. При нижчих температурах, наприклад –30°С, тиск вуглекислоти в балонi становить 1,45 МПа (14,5 атм.), при якому вихiд струменя з вогнегасника відбувається з меншою швидкiстю, i його вогнегасна ефективнiсть рiзко знижується.

Двоокис вуглецю зберігають в сталевих балонах. Внаслідок часткового переходу рідкого двоокису в газ, в балоні постійно знаходяться рідкий та газоподібний двоокиси. Відносна кількість рідкого та газоподібного двоокису не постійна і залежить від температури навколишнього середовища та коефіцієнта заповнення балона.

Враховуючи всі властивості вогнгасних речовин ТОВ «Науково-виробниче підприємство «Вогнеборець» розроблений новий водопінний вогнегасник ВВП-9(з). Його характеристики говорять самі за себе: гасить пожежі у вигляді модельних вогнищ класу 4А та 144В. Реально вогнегасник гасив ванну для ЛЗР та ГР площею 10м2 кв. заповнену бензином А-92.рис.1

Рис. 1. Горіння макетного вогнища

Характеристика переносного вогнегасника водопінного закачного ВВП-9 (з):

– Придатний для гасіння пожеж класу А (твердих речовин), класу В (рідких речовин), а також гасіння пожеж в побутових умовах.);

– Вогнегасник призначений для використання з метою протипожежного захисту малих архітектурних форм, автозаправок, приміщень з використанням ЛЗР та ГР, квартир житлових будинків та будинків індивідуальної забудови, громадських будинків та споруд, промислових і сільськогосподарських об’єктів, колісних транспортних засобів, гаражів, приміщень, в яких використовуються або складуються тверді горючі матеріали тощо;

– Технічне діагностування не рідше одного разу в рік або при зниженні тиску в корпусі вогнегасника;

– Вогнегасна речовина : водний розчин на основі піноутворювачів «БАРС-S-1м» або «БАРС АFFF-1»; (див. рис…2..)

Рис. 2. Загашене макетне вогнище вогнегасником водопінним ВВП-9(з) із зарядом «БАРС АFFF-1» з добавками.