Способы прекращения процесса горения
Одним из основных условий успешной борьбы с возникающими пожарами является их своевременное обнаружение и немедленное уведомление пожарной команды о месте их возникновения. Осуществить это можно средствами пожарной связи и сигнализации. Автоматической системой оповещения о пожаре на предприятиях является электрическая пожарная сигнализация.
Пожар может возникнуть при наличии горючего вещества, источника воспламенения определенной мощности и достаточного количества кислорода в воздухе.
Так как горение — это процесс окисления вещества (обычно кислородом воздуха), сопровождающийся выделением большого количества тепла, то для прекращения процесса горения могут быть применены следующие способы тушения:
охлаждение горящих материалов, то есть снижение температуры ниже температуры воспламенения;
изоляция горящих материалов от атмосферного воздуха;
применение специальных химических веществ» снижающих скорость реакции окисления.
Основными огнегасительными веществами, применяемыми при Тушении пожаров, являются: песок, вода, воздушно-механическая пена, химическая пена, негорючие газы» галоидированные углеводороды, порошки. Выбор огнегасительных веществ и средств пожаротушения производится с учетом того, чтобы исключить взрывы, усиление пожара, а также исключить поражение человека, который тушит пожар, электрическим током.
Водой можно тушить материалы из дерева, тканей, различных пластмасс и пр. Воду нельзя применять для тушения веществ, вступающих с ней в реакцию (карбид кальция, калий, натрий и др.), а также для тушения электроустановок, находящихся под напряжением (вода электропроводка и может быть поражение человека током).
Воздушно-механическая пена нашла широкое применение для тушения твердых веществ, и, особенно, легковоспламеняющихся жидкостей. Плотность пены небольшая, поэтому, попадая на поверхность жидкости, пена находится сверху.
Основным огнегасительным свойством пены является изоляция зоны горения от кислорода воздуха. Кроме этого, вследствие низкой теплопроводности, пена препятствует передаче тепла от зоны горения к другим предметам.
Получается пена в воздушно-пенных стволах, генераторах пены и огнетушителях ОВП механическим способом — путем смешивания воды, содержащей небольшое количество пенообразователя, с воздухом.
Химическая пена получается путем химической реакции между щелочным и кислотным составами в присутствии пенообразующего вещества. Пену получают в стационарных устройствах и в ручных огнетушителях ОХП. Стойкость химической пени 20. 40 мин.
Негорючие газы (углекислый газ, азот и другие) применяются для тушения пожара там, где использование воды и пены недопустимо (музеи, архивы, книгохранилища, помещения с электрооборудованием, находящимся под напряжением, и др.). Деиствие газов основано на уменьшении концентрации кислорода в воздухе помещений. Это опасно для людей. После заполнения газом помещения входить в него без изолирующих противогазов запрещается. Подача негорючих газов к очагу пожара производится стационарными установками или с помощью ручных огнетушителей.
Галоидированные углеводороды (С2H5Br и др.) применяются для тушения всех видов горючих материалов, а также электроустановок, находящихся под напряжением. Действие галоидированных углеводородов основано на химическом торможении реакций горения, то есть составы оказывают ингибирующее действие.
Охрана Труда
Способы прекращения горения
Прекращение горения достигается определенными способами его тушения, направленными на создание условий, при которых процесс горения невозможен.
К таким способам относятся: понижение в зоне горения концентрации кислорода ниже 14% по «(обьему; изоляция горящего вещества от зоны горения; снижение » температуры в зоне горения ниже температуры самовоспламенении горючего вещества; охлаждение горящего вещества ниже температуры вспышки или воспламенения.
1. Понижение в зоне горения концентрации кислорода ниже 14% по объему обеспечивается плотным закрытием.всех проемов в горящем помещении (трюме) и введением в нее негорючих паров и газов (углекислого газа, дымовых газов, азота, водяного пара и др.).
Прекращение горения путем введения в зону горения негорючих паров и газов дает хорошие результаты при тушении горящих жидкостей и некоторых твердых веществ. Неэффективен тот способ во время тушения волокнистых веществ, так как при концентрации кислорода ниже 14—18% по объему прекращается юлько пламенное их горение, но возможно тление.
Если твердые горючие вещества не способны при нагревании пыделять газообразные продукты, воспламенение таких веществ, особенно содержащих целлюлозу, происходит тлением. Поэтому при прекращении горения твердых веществ необходимо еще длительное время поддерживать огнегасительные концентрации в помещении (трюме), где возник пожар, прежде чем открыть его и обеспечить доступ воздуха в зону горения.
2. Прекращение горения путем изоляции горящего вещества от зоны горения осуществляется покрытием его несгораемыми материалами, (листовой сталью, войлоком, асбестом, асбестовыми покрывалами или негорючими сыпучими материалами — песком, различными флюсами, жидкостями — водой, пеной и др.).
Способы изоляции могут применяться при тушении как твердых, жидких, так и газообразных веществ.
Эффективность тушения пожара данным способом зависит от скорости разрушения изолирующего слоя на нагретой поверхности горящего вещества.
3. Снижение температуры в зоне горения ниже температуры самовоспламенения горючего вещества достигается введением п нее огнегасительных средств, которые замедляют химическую реакцию горения, в результате чего резко уменьшается выделение тепла. К таким средствам относятся галоидуглеводо- роды: бромистый этил, бромистый метилен, тетрафтордиб- ромэтан, входящие в состав огнегасительных смесей «3,5», СЖБ п одиокомпонентного фреона-114В2 и другие.
Если при тушении толуола углекислым газом горение его прекращается в результате снижения концентрации кислорода в зоне горения до 14—18%, то при тушении бромистым этилом’ горение прекращается при концентрации состава 1,7%, т. е. когда в воздухе находится 20,6% кислорода.
4. Прекращение горения охлаждением горящего вещества достигается при снижении температуры реакции горения ниже температуры вспышки или воспламенения вещества. При этом резко уменьшается выделение тепла, необходимого на нагревание и испарение огнегасительиого состава, и образование горючих паров для продолжения горения.
Если количество тепловой энергии, образуемой в процессе горения, будет равно или несколько больше количества энергии, отнимаемой огнегасительным составом, горение не прекратится.
Способом охлаждения тушат легковоспламеняющиеся и горючие жидкости в емкостях, а также мелкораздробленные твердые вещества. При перемещении верхних нагретых слоев веществ и нижних, более холодных, обеспечивается охлаждение поверхностного слоя горящего вещества. Горение в данном случае прекращается в тот момент, когда температура поверхностного слоя жидкости будет ниже температуры воспламенения.
Способ перемешивания применяется только при тушении пожаров жидких горючих веществ с температурой вспышки выше температуры холодного топлива (минимум на 5° С), т. е. температуры, при которой жидкость хранится в резервуаре, например, при температуре воздуха 20° С; таким способом можно тушить жидкости, имеющие температуру вспышки 25° С и выше.
Предельная концентрация кислорода, при которой прекращается горение
 |
| Горючее вещество | Предельная концентрация кислорода в зоне горения, % при разбавлении | |
| углекислым газом | азотом | |
| Большинство веществ | 12. 16 | 12. 16 |
| Ацетилен | 9,0 | 6,6 |
| Бутан | 16,0 | 13,0 |
| Водород | 7,0 | 5,0 |
| Калий, натрий | — | 5,0 |
| Метан | 16,0 | 13,0 |
| Пропилен | 14,0 | 12,0 |
Галоидоуглеводороды и составы на их основе (огнетушащие средства химического торможения реакции горения) эффективно подавляют горение газообразных, жидких, твердых горючих веществ и материалов при любых видах пожаров. По эффективности они превышают инертные газы в 10 и более раз.
Галоидоуглеводороды и составы на их основе являются летучими соединениями, представляют собой газы или легкоиспаряю-щиеся жидкости, которые плохо растворяются в воде, но хорошо смешиваются со многими органическими веществами. Они обладают хорошей смачивающей способностью, неэлектропроводны, имеют высокую плотность в жидком и газообразном состоянии, что обеспечивает возможность образования струи, проникновения в пламя, а также удержания паров около очага горения.
Эти огнетушащие вещества можно применять для поверхностного объемного и локального тушения пожаров. С большим эф-
 |
фектом их можно использовать при ликвидации горения волокнистых материалов, электроустановок и оборудования, находящихся под напряжением; для защиты от пожаров транспортных средств, машинных отделений судов, вычислительных центров, особо опасных цехов химических предприятий, окрасочных камер, сушилок, складов с горючими жидкостями, архивов, музейных залов, других объектов особой ценности, повышенной пожа-ро- и взрывоопасное™. Галоидоуглеводороды и составы на их основе практически можно использовать при любых отрицательных температурах.
Недостатками этих огнетушащих средств являются: коррозионная активность, токсичность; их нельзя применять для тушения материалов, содержащих в своем составе кислород, а также металлов, некоторых гидридов металлов и многих метаплооргани-ческих соединений. Хладоны не ингибируют горение и в тех случаях, когда в качестве окислителя участвует не кислород, а другие вещества (например, оксиды азота). Кроме того, некоторые галоидоуглеводороды неприменимы в чистом виде. Например, бромистый этил при концентрации 6,5. 11,3% может воспламениться от мощного источника теплоты. Однако вследствие высоких качеств он является основным компонентом в огнетушащих составах.
Несмотря на большую эффективность, область применения галоидоуглеводородов и составов на их основе ограничена из-за высокой стоимости. В основном их используют в стационарных установках и огнетушителях, предназначенных для защиты объектов, представляющих особую важность.
Основные физико-химические свойства применяемых для пожаротушения галоидоуглеводородов и составов на их основе приведены в табл. 7.7 /21/.
Противопожарная защита
Системы предотвращения пожара/системы снижения концентрации кислорода
1. Предварительное замечание
Снижение содержания кислорода — это технология предотвращения пожаров, которая используется все чаще и чаще в различных областях, особенно в информационных технологиях (IТ и серверных комнатах), на складах (например, высокостеллажных, складах опасных материалов, низкотемпературных складах и др.) и в архивах. Содержание кислорода в помещении уменьшается, чтобы исключить горение.
Эта технология называется системой предотвращения возгораний или системой снижения и постоянного поддержания пониженной концентрации кислорода.
2.Система пониженной концентрации кислорода
Примерно каждые две минуты в Германии вспыхивает пожар и нередко наносит значительный ущерб. Будь то склады, центры обработки данных или архивы — все компании зависят от противопожарной защиты. Чтобы защитить чувствительные участки не только от огня, но и от продуктов горения и огнетушащих веществ, была разработана система понижения концентрации кислорода.
Традиционные системы противопожарной защиты являются пассивными, то есть они не реагируют, пока огонь не вспыхнул. С другой стороны, профилактическое снижение содержания кислорода в системе начинается до возникновения пожара: в закрытых помещениях система создает атмосферу за счет постоянного снижения концентрации кислорода посредством подачи азота, при которой образование или распространение огня может быть исключено.
3. Принцип работы
Для развития пожара должны присутствовать три компонента: кислород, температура (энергия) и горючий материал. Если один из этих трех компонентов удален, огня не будет. По этому принципу строится технология предотвращения пожара. Уменьшая содержание кислорода, огонь буквально лишается «воздуха для дыхания».
Воспламеняемость горючих материалов напрямую связана с концентрацией кислорода в окружающем воздухе и, соответственно, снижается с уменьшением этой концентрации. Если содержание кислорода в воздухе уменьшается, для возгорания горючего материала требуется гораздо больше энергии. Энергия, требуемая для этого, выше для воспламенения, чем для поддержания горения. Снижение концентрации кислорода вызывает решающее замедление скорости химических и физических процессов во время горения. Это означает, что возможность образования пожара и интенсивность пожара в среде с пониженной концентрацией кислорода существенно меньше, чем при нормальных условиях. Ниже предельного значения концентрации кислорода в окружающем воздухе самостоятельное горение веществ становится невозможным. Это значение, которое называется «граница воспламенения», специфично для различных веществ.
При снижении концентрации кислорода ниже 20,9 об.% 02 увеличивается противопожарная защита горючих веществ, так как скорость химических реакций уменьшается. При достижении расчетной концентрации, противопожарная защита полностью обеспечивается.
Для поддержания постоянного содержания кислорода в защищаемой зоне на заранее заданном значении, датчики кислорода постоянно контролируют его концентрацию. Этот контроль обеспечивается, по меньшей мере, двумя кислородными датчиками, которые устанавливаются в разных местах в пределах зоны, подлежащей защите, для достижения точного результата измерений.
4. Азот — основной компонент воздуха
Чтобы уменьшить концентрацию кислорода в защищаемой области до такой степени, пока не будет достигнут предел воспламенения присутствующего там материала, азот будет подаваться в защищаемую зону. Состав воздуха изменяется: азот вытесняет кислород из воздуха, так что остаточного содержания кислорода уже недостаточно для горения.
Использование природного инертного газа азота имеет решающие преимущества: азот нетоксичен, и на 78,09 об. % является основным компонентом нормального окружающего воздуха. Таким образом, достигается то, что области, где используется система снижения концентрации кислорода остается доступной для людей. Свойства азота гарантируют равномерную концентрацию азота во всем объеме защиты.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Хорошо известный тест кислородного индекса классифицирует горючие материалы по минимальной концентрации кислорода в смеси кислород / азот, которая способна только поддерживать огонь. Многие общеизвестные материалы горят при кислородных концентрациях до приблизительно 14 % при температуре окружающей среды примерно 20 С и в отсутствии какой-либо теплопередачи. Критическая концентрация зависит от температуры, понижаясь с повышением температуры. Пожар в комнате может сдерживаться и даже сам погаснуть, если поступление кислорода будет ограничено в результате закрытых окон и дверей. Пламя может прекратиться, однако тление продолжится при гораздо более низких концентрациях кислорода. Допуск воздуха путем открытия двери или выбиванием окна до того, как комната достаточно охладилась, может привести к бурному возобновлению пожара так называемой обратной тягой. [18]
Кислородный индекс ( КИ), %, определяется минимальной концентрацией кислорода в потоке смеси кислорода с азотом, движущемся со скоростью 4 см / с, которая поддерживает горение образца пластмассы в течение 180 с или на длину 50 мм, в зависимости от того, какое условие будет выполнено раньше. [19]
В таких процессах должен осуществляться постоянный автоматический контроль подачи инертного разбавителя в количествах, необходимых для обеспечения заданной минимальной концентрации кислорода ( окислителя), поступающего в газовый смеситель. Необходим постоянный технический надзор за состоянием газоанализаторов и средств регулирования подачи инертной среды. Отключение или неисправность их при ведении процесса не должны допускаться, так как это неизбежно приведет к взрыву в аппаратуре и аварии. [24]
Для определения минимальной концентрации кислорода в его смеси с га-зом-флегматизатором проводят опыты с оптимальной навеской вещества. Как уже указывалось выше, род газа-флегматизатора задает заказчик работы. Для общей оценки пожарной опасности используют азот. [28]
Описанная схема объяснения причин существования предела окисления, как показал анализ этого вопроса в последнее время, относится к случаю растворения кислорода в металле, без учета нтехиометрических отношений, которые должны жестко выпол-гяться для типичных химических соединений с большой энер-тией связи. При достижении некоторой минимальной концентрации кислорода в поверхностном слое металла, вместо рас-свора возникнет стехиометрически определенное соединение и концентрация компонентов в нем не будет заметно отличаться для слоев на различной глубине. [29]
Предельная концентрация кислорода в жидком азоте, при которой материалы не чувствительны к механическому удару. В опытах определяли минимальную концентрацию кислорода ( табл. 8.6), при которой при ударе по образцу наблюдается появление пламени или хлопок, а при внешнем осмотре образца и чашки обнаруживаются следы нагара и темные пятна. [30]
