Огнетушащие вещества и материалы

К огнетушащим относятся вещества и материалы, с помощью которых прекращается горение.

Огнетушащие вещества оказывают комбинированное воздействие на процесс горения вещества. Вода, например, может охлаждать и изолировать (или разбавлять) источник горения; пенные средства действуют изолирующее и охлаждающе; огнетушащие порошковые составы (ОПС) изолируют и тормозят реакцию горения; наиболее эффективные газовые вещества действуют одновременно как разбавители и как тормозящие реакцию горения.

Все огнетушащие вещества в зависимости от принципа прекращения горения разделяются на виды:

- охлаждающие зону реакции или горящие вещества (вода, водные растворы солей, твердый диоксид углерода и др.);

- разбавляющие вещества в зоне реакции горения (инертные газы, водяной пар, тонкораспыленная вода, газоводяные смеси, продукты взрыва и др.);

- изолирующие вещества от зоны горения (химическая и воздушно-механическая пены, огнетушащие порошки, негорючие сыпучие вещества, листовые материалы и др.);

- химически тормозящие реакцию горения (составы 3.5; хладоны 114В, 13В1 и др.).

Однако, любое огнетушащее вещество обладает каким-либо одним доминирующим свойством.

Классификация пожаров и рекомендуемые огнетушащие вещества.

Класс пожара	Характеристика класса	Подкласс пожара	Характеристика подкласса	Рекомендуемые огнетушащие вещества
А	Горение твердых веществ	А1	Горение твердых веществ, сопровождаемое тлением (например, древесина, бумага, уголь, текстиль)	Вода со смачивателями, хладоны, порошки для тушения пожаров АВСЕ классов
А2	Горение твердых веществ, не сопровождаемое тлением (каучук, пластмассы)	Все виды огнетушащих веществ
В	Горение жидких веществ	В1	Горение жидких веществ, нерастворимых в воде (бензин, нефтепродукты), а также сжижаемых твердых веществ (парафин)	Пена, мелкораспыленная вода, хладоны, порошки типа для тушения пожаров АВСЕ и ВСЕ классов
В2	Горение полярных жидких веществ, растворимых в воде (спирты, ацетон, глицерин и др.)	Пена на основе специальных пенообразователей, мелкораспыленная вода, хладоны, порошки для тушения пожаров АВСЕ и ВСЕ классов
С	Горение газообразных веществ		Бытовой газ, пропан, водород, аммиак и др.	Объемное тушение и флегматизация газовыми составами, порошки для тушения пожаров АВСЕ и ВСЕ классов, вода для охлаждения оборудования
Д	Горение металлов	Д1	Горение легких металлов и их сплавов (алюминий, магний и др.), кроме щелочных	Специальные порошки
Д2	Горение щелочных металлов (натрий, калий и др.)	Специальные порошки
ДЗ	Горение металлосодержащих соединений (металлорганические соединения, гидриды металлов)	Специальные порошки

Вода – основное огнетушащее вещество охлаждения, наиболее доступное и универсальное. Хорошее охлаждающее свойство воды обусловлено ее высокой теплоемкостью [4187 Дж/(кг/град) (1 ккал/(кг/град)] при нормальных условиях. При попадании на горящее вещество, вода частично испаряется и превращается в пар, а высокая теплота парообразования воды (2236 кДж/кг) позволяет отнимать большое количество тепла в процессе тушения пожара. Низкая теплопроводность способствует созданию на поверхности горящего материала надежной тепловой изоляции. Вода доступна для целей пожаротушения, экономически целесообразна, инертна по отношению к большинству веществ и материалов, имеет не значительную вязкость и несжимаемость. При тушении пожаров воду используют в виде компактных, распыленных и тонкораспыленных струй. Сплошные струи используют при тушении наружных и открытых внутренних пожаров, когда необходимо подать большое количество воды на значительное расстояние. Наибольший огнетушащий эффект достигается при подаче воды в распыленном состоянии, так как увеличивается площадь одновременного равномерного охлаждения, вода быстро нагревается и превращается в пар, отнимая большое количество теплоты. В зависимости от вида горящих материалов используют распыленную воду различной степени дисперсности.

Вода почти со всеми твердыми горючими веществами не вступает в реакцию, за исключением щелочных и щёлочно-земельных металлов (калия, натрия, кальция, магния и др.) и некоторых других веществ.

С некоторыми веществами и материалами вода с добавками ПАВ или без них вступает в реакцию с выделением: водорода, кислорода, фосфористого водорода; ведет к самовозгоранию; а также взрыву; выбросу исходного вещества. Такие вещества нельзя тушить водой, в том числе с добавлением к ней смачивателя (см. таблицу 37).

Вещества и материалы, при тушении которых опасно применять воду и другие огнетушащие средства на ее основе

Вещество, материал

Степень опасности


Азид свинца	Взрывается при увеличении влажности до 30 %
Алюминий, алюминийорганические соединения, щелочные металлы, магний, цинк, цинковая пыль	При горении разлагают воду на кислород и водород. Реагируют со взрывом
Битум	Подача компактных струй воды ведет к выбросу и усилению горения, вскипание, выброс
Гидриды щелочных и щелочноземельных металлов	Реагируют с водой с выделением водорода, возможен взрыв
Гидросульфит натрия	Самовозгорается и взрывается от действия воды
Гремучая ртуть	Взрывается от удара водяной струи
Железо кремнистое (ферросилиций)	Выделяется фосфористый водород, самовоспламеняющийся на воздухе
Жиры, масла, петролатум	Усиление горения, разбрызгивание, вскипание, выброс
Калий, кальций, натрий, рубидий, цезий металлические	Реагируют с водой с выделением водорода, возможен взрыв
Кальций и натрий (фосфористые)	Реагируют с водой с выделением фосфористого водорода, самовоспламеняющегося на воздухе
Калий и натрий (перекиси)	При попадании воды возможен взрызообразный выброс с усилением горения
Карбиды алюминия, бария и кальция	Разлагаются с выделением горючих гaзов, возможен взрыв
Карбиды щелочных металлов	При контакте с водой взрываются
Литийорганические соединения	Разложение с выделением горючих газов
Магний и его сплавы	При горении разлагают воду на водород и кислород
Метафос	С водой реагирует с образованием взрывоопасного вещества
Натрий сернистый в гидросернокислый	Сильно разогревается (свыше 400 °С), может вызвать возгорание горючих веществ, а также ожог при попадании на кожу, сопровождающийся труднозаживающими язвами
Негашеная известь	Реагирует с водой с выделением большого количества тепла
Нитроглицерин	Взрывается от удара струи воды
Селитра	Подача струи воды в расплав ведет к сильному взрывообразному выбросу и усилению горения
Серная кислота Серный ангидрид	При попадании воды возможен взрывообразный выброс, Сильный экзотермический эффект
Сесквидхлорид	Взаимодействует с водой с образованием взрыва
Силаны	Реагируют с водой с выделением водородистого кремния, самовоспламеняющегося на воздухе, при попадании воды возможен взрывообразный выброс
Термит, титан и его сплавы, титан четыреххлористый, электрон	Реагируют с водой с выделением большого количества теплоты, разлагают воду на кислород и водород
Триэтилалюминий и хлорсульфоновая кислота	Реагируют с водой с образованием взрыва.
Фосфорид алюминия	Разлагается от воды и самовоспламеняется
Фталон	Взаимодействует с водой, выделяя хлористый водород
Цианамид калия	При увлажнении выделяется ядовитый цианистый водород

Огнетушащие средства, допустимые к применению при тушении пожаров различных веществ и материалов приведены в таблице 38.

Огнетушащие средства, допустимые к применению при тушении пожаров различных веществ и материалов

Горючее вещество и материал	Огнетушащие средства, допустимые к применению
Азотная кислота	Вода, известь, ингибиторы
Азотнокислый калий и натрий	Вода, ингибиторы
Алюминиевая пудра (порошок)	ОПС, инертные газы, ингибиторы, сухой песок, асбест
Аммиак	Водяной пар
Амилацетат	Пены, ОПС, инертные газы, ингибиторы, песок
Аммоний азотнокислый и марганцевокислый	Вода, ингибиторы
Анилин	Пены, ОПС, ингибиторы, инертные газы, песок
Асфальт	Вода в любом агрегатном состоянии, пены
Ацетилен Ацетон	Водяной пар
Бензол	Химическая пена, воздушно-механическая пена на основе пенообразователей общего применения, ингибиторы, инертные газы, водяной пар
Бром	Пены, ингибиторы, инертные газы
Бромацетилен	Раствор едкой щелочи
Бумага	Инертные газы
Вазелин	Пригодны любые огнетушащие средства
Волокна (вискозное и лавсан)	Пены, ОПС, распыленная вода, песок
Водород	Вода, водные растворы смачивателей, пены
Водород перекись	Водяной пар, инертные газы
Гудрон	Вода
Древесина	Вода в любом агрегатном состоянии, пены, ОПС
Калий металлический	Пригодны любые огнетушащие средства
Кальций	ОПС, ингибиторы, сухой песок
Камфара	ОПС, ингибиторы, сухой песок, кальцинированная сода
Карбид кальция	Вода, ОПС, песок
Каучук	ОПС, сухой песок, ингибиторы
Клей резиновый	Вода, водные растворы смачивателей,
Коллодий	ОПС, пены
Магний	Распыленная вода, пены, ОПС, инертные газы, ингибиторы
Метан	Пены, ОПС, песок
Минеральные токсичные удобрения:	ОПС, сухой графит, кальцинированная сода
аммиачная, кальциевая, натриевая селитры	Водяной пар, инертные газы
Натрий металлический	Вода, ОПС
Нафталин	ОПС, ингибиторы, сухой песок, кальцинированная сода
Нефть и нефтепродукты:	Распыленная вода, пены, ОПС, инертные газы
бензин, керосин, мазуты, масла, дизельное топливо и др., олифа, растительные масла	Пены, ОПС, тонкораспыленная вода
Парафин	Вода в любых агрегатных состояниях, ОПС, пены, песок, инертные газы
Пластмассы	Обильное количество воды, ОПС
Резина и резинотехнические изделия	Вода, водные растворы смачивателей, ОПС, пены
Сажа	Распыленная вода, водные растворы смачивателей, пены
Сено, солома	Вода в любом агрегатном состоянии, водные растворы смачивателей, пены
Сера	Вода, пены, ОПС, мокрый песок
Сероводород	Водяной пар, инертные газы, ингибиторы
Сероуглерод	Вода в любом агрегатном состоянии, пены, водяной пар, ОПС
Скипидар	Пены, ОПС, тонкораспыленная вода
Спирт этиловый	Химическая пена, воздушно-механическая пена средней кратности на основе пенообразователей общего применения с предварительным разбавлением спирта до 70 %, воздушно-механическая иена средней кратности на основе других пенообразователей с предварительным разбавлением спирта до 50 %, ОПС, ингибиторы, обычная вода с разбавлением спирта до негорючей концентрации 28 %
Табак	Вода в любом агрегатном состоянии
Термит	Вода, ОПС, песок
Толь	Пригодны любые огнетушащие средства
Уголь каменный	Вода в любом агрегатном состоянии, водные растворы смачивателей, пены
Уголь в порошке	Распыленная вода, водные растворы смачивателей, пены
Уксусная кислота	Распыленная вода, ОПС, пены, инертные газы
Фосфор красный и желтый формальдегид	Вода, ОПС, мокрый песок, пены, инертный газ, ингибиторы
Фтор	Инертные газы
Хлор	Водяной пар, инертные газы
Целлулоид	Обильное количество воды, ОПС
Целлофан	Вода
Цинковая пыль	ОПС, песок, ингибиторы, негорючие газы
Хлопок	Вода, водные растворы смачивателей, пены
Электрон	ОПС, сухой песок.
Этилен	Инертные газы, ингибиторы
Эфир этиловый	Пены, ОПС, ингибиторы
Эфир диэтиловый (серный)	Инертные газы
Ядохимикаты	Тонкораспыленная вода
Гексохлоран 16 % ДНОК 40 %	Обильное количество воды, не допускается высыхание препарата
Дихлорэтан (технический)	Тонкораспыленная вода, пены
Карбофос 30 %	Тонкораспыленная вода, водные растворы смачивателей, пены
Метафос 30 %	Вода, пены
Метилмеркаптофос 30 %	Распыленная вода, пены
Севин 85 %	Пены
Фозалон 35 %	ОПС, пены, инертные газы
Хлорпикрин	Пены, водные растворы смачивателей
Хлорофос технический 80 %	Вода, пены
ТМТД 80 %	Распыленная вода, пены
Цинеб 80 %	Пены, ОПС
Бутифос 70 %	Тонкораспыленная вода
2,4–Д бутиловый эфир 34...72 %	Тонкораспыленная вода, пены, инертные газы
Дихлоральмочевина 50 %	Вода
Линурон 50 %	Пены
Суркопур 36 %	ОПС, тонкораспыленная вода, пены
Симазин 50 %	Тонкораспыленная вода, пены
Цианамид кальция	ОПС, песок, инертные газы

Как огнетушащее средство, вода плохо смачивает твердые материалы из-за высокого поверхностного натяжения (72,8-103 Дж/м²), что препятствует быстрому распределению её по поверхности, прониканию в глубь горящих твердых материалов и замедляет охлаждение.

Для уменьшения поверхностного натяжения и увеличения смачивающей способности в воду добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ). На практике используют растворы ПАВ (смачивателей), поверхностное натяжение которых в 2 раза меньше, чем у воды. Применение растворов смачивателей позволяет уменьшить расход воды при тушении пожаров на 35-50%; снизить время тушения на 20-30%, что обеспечивает тушение одним и тем же объемом огнетушащего вещества на большей площади.

Воздушно-механическая пена (ВМП) получается смешением в пенных стволах или генераторах водного раствора пенообразователя с воздухом. ВМП обладает необходимой стойкостью, дисперсностью, вязкостью, охлаждающими и изолирующими свойствами, которые позволяют использовать её для тушения твердых материалов, жидких веществ и осуществления защитных действий, для тушения пожаров по поверхности и объемного заполнения горящих помещений (пена средней и высокой кратности). Для подачи пены низкой кратности применяют воздушно-пенные стволы СВП (CBПЭ), а для подачи пены средней и высокой кратности – пеногенераторы ГПС.

- по химической природе поверхностно-активного вещества и по способу образования.

По природе основного поверхностно-активного вещества:

По структуре пены подразделяются на высокодисперсные и грубодисперсные.

Отношение объема пены V₁ к объему жидкости в пене V_o называется кратностью К: K = V₁/V₀.

Пенообразователи целевого назначения отличаются определенной направленностью состава. Например, образующие очень устойчивую пену, длительно не разрушающуюся на открытом воздухе.

Для тушения спиртов и водорастворимых органических соединений используют пенообразователи, в состав которых входят природные или синтетические полимеры, которые коагулируют при смешении водного раствора с растворителем. В результате коагуляции на поверхности органического растворителя образуется толстая полимерная пленка, которая механически защищает пену от контакта с растворителем.

Кратность пены. В зависимости от величины кратности пены разделяют на четыре группы:

В практике тушения пожаров используются все четыре вида пены, которые получают различными способами и устройствами:

- пеноэмульсий – соударением свободных струй раствора;

- пены низкой кратности – пеногенераторами, в которых эжектируемый воздух перемешивается с раствором пенообразователя;

- пена средней кратности образуется на металлических сетках эжекционных пеногенераторов;

- пена высокой кратности получается на генераторах с перфорированной поверхностью тонких металлических листов или на специальном

- оборудовании, в результате принудительного наддува воздуха в пеногенератор от вентилятора.

Огнетушащие порошковые составы (ОПС) являются универсальными и эффективными средствами тушения пожаров при сравнительно незначительных удельных расходах. ОПС применяют для тушения горючих материалов и веществ любого агрегатного состояния, электроустановок под напряжением, металлов, в том числе металлоорганических и других пирофорных соединений, не поддающихся тушению водой и пенами, а также пожаров при значительных минусовых температурах. Они способны оказывать эффективные действия на подавление пламени комбинированно: охлаждением (отнятием теплоты), изоляцией (за счет образования пленки при плавлении), разбавлением газообразными продуктами разложения порошка или порошковым облаком, химическим торможением реакции горения.

Огнетушащее действие огнетушащих порошковых составов заключается, в основном, в изоляции горящей поверхности от воздуха, а при объемном тушении – в ингибирующем действии порошков, связанным с обрывом цепей реакции горения.

В качестве основных компонентов в рецептуре огнетушащих порошков используются три класса веществ: фосфорно-аммонийные соли, бикарбонаты и хлориды щелочных металлов (Na и К). Все это хорошо растворимые в воде соли с ионной кристаллической структурой.

Огнетушащие порошки, основой которых является фосфорно-аммонийные соли применяются для тушения пожаров классов А, В, С, Е; бикарбонатные порошки – для В, С, Е и хлоридные порошковые составы – для В, С, Е, Д.

Характеристика наиболее распространенных огнетушащих порошковых составов

Порошок

Состав

Область применения


ПСБ-З	Механическая смесь бикарбоната натрия с химически осажденным мелом (углекислым кальцием), тальком и аэросилом АМ-1-300 (кремнийорганическая добавка). Бывают трех марок – А, Б, В: Марка А: 97...98'% бикарбоната натрия и 1,5...2,5 % аэросила; Марка Б: 91...94 % бикарбоната натрия, 4...6 % углекислого кальция и 1,5...2,5 % аэросила; Марка В. 91...94 % бикарбоната натрия, 1,5...2,5 % аэросила и 4–6 % талька	Для тушения ЛВЖ, ГЖ, растворителей, сжиженных газов, газовых фонтанов, электроустановок под напряжением до 1000 В. Можно применять для пожаротушения в сочетании с огнетушащей пеной
П-1А	99 % фосфорноаммонийвые соли и 1 % аэросила АМ-1-300	Для тушения твердых горючих материалов (древесины, бумаги, пластмасс, угля и др.), нефтепродуктов, сжиженных газов, газовых фонтанов и электроустановок под напряжением до 1000 В
ПС-1	Смесь карбоната натрия с графитом и стеаратов тяжелых металлов: 95...96 % соды, 1......1,5 % графита, улучшающего текучесть; 0.5...3 % стеарата металла (магния, цинка, кальция)	Для тушения горящих щелочных металлов и их сплавов
СИ-2	Мелкозернистый силикагель марки МСК (50 %). насыщенный хладон И4В2 (50 %)	Для тушения многих горючих веществ, в том числе пирофорных, кремнийорганических и алюминийорганических соединений, а также гидридов металлов

Марка порошка	Основной компонент	Область применения (классы пожаров)	Огнетушащая способность, кг/м²
ПСБ-3	Бикарбонат натрия	В,С,Е	1,6
ПФ	Диаммонит фосфат	А,В,С,Е	1,4
ПС	Карбонат натрия	А
П-2АП	Аммофос	А,В,С,Е	1,8
Пирант А	Аммофос	А,В,С,Е	1,8
ПГС-М	Смесь хлоридов калия и натрия	В,С,Д	26Д 1,4 ВС
СИ-2	Силикогель, насыщенный хладоном 114В2	Д (металлорганические соединения, гидриды металлов)	20-32Д 0,2 В
PC	Графит, вспучивающийся при нагреве	Д (сплав калия и натрия)	6,0 – 9,0
МГС	Графит с пониженной плотностью	Д (для натрия и лития)	3,0 – 10,0

Огнетушащие средства разбавления понижают концентрацию реагирующих веществ ниже пределов, необходимых для горения. В результате уменьшается скорость реакции горения, скорость выделения тепла, снижается температура горения. При тушении пожаров разбавляют воздух, участвующий в горении, или горючее вещество, поступающее в зону горения. Воздух разбавляют в относительно замкнутых помещениях (сушильных камерах, трюмах судов и т.п.), а также при горении отдельных установок или жидкостей на небольшой площади при свободном доступе воздуха.

Огнетушащая концентрация – это объемная доля огнетушащего вещества в воздухе, прекращающая горение. Наиболее распространены диоксид углерода, водяной пар, азот и тонкораспыленная вода.

Газовые огнетушащие составы условно делятся на нейтральные (негорючие) газы – НГ и химически активные ингибиторы – ХАИ.

К нейтральным газам относятся инертные газы аргон, гелий, а также азот и двуокись углерода. Применяются смеси СО₂ с инертными газами.

Газ

Аr

N₂

Н₂О (пар)

С0₃

Воздух

К химически активным, называемым "хладонами" или "фреонами", относятся органические соединения с низкой теплотой испарения, в молекуле которых содержатся атомы галоидов, таких как бром или хлор.

Газ

ССl₄СНзВг

СНзВг

С₂Н₅Вг

CF₃Br

C₂F₄Br₂

К химически активным ингибиторам, называемым "хладонами" или "фреонами", относятся органические соединения с низкой теплотой испарения, в молекулах которых содержатся атомы галоидов, таких как бром или хлор.

Хладон – это общее название галогенозамещённых углеводородов, причем для их обозначения применяют численное обозначение, характеризующее число и последовательность атомов углерода, фтора, хлора, брома, называемое хладоновым номером, например, CF₃Br обозначают числом 1301. Огнетушащая способность хладона, как правило, тем выше, чем больше атомов брома, фтора и хлора в молекуле.

Основные физико-химические свойства галоидоуглеводородов и составов на их основе, используемых при тушении пожаров

Условное обозначение	Компоненты, %	Плотность	Температура, °С
жидкости, кг/м³	паров по воздуху	кипения	Замерзания
3,5	Бромистый этил – 100 Бромистый этил – 70 Диоксид углерода – 30	1,45 1,45	4,52 3,68	38,4	-119 -70
4НД	Бромистый этил – 97 Диоксид углерода – 3	1,45	3,68		-119
	Бромистый метилен – 80 Бромистый этил – 20	2,51	5,55	38...98	-70
БМ	Бромистый этил – 70 Бромистый метилен – 30	1,86	4,44	38...90	-70
БФ-1	Бромистый этил – 84 Тетрафтордибромэтан – 16	1,57	4,58	38...47	-100
БФ-2	Бромистый этил – 73 Тетрафтордибромэтан – 27	1,65	5,16	38... 47	-100
Хладон 114В2	Тетрафтордибромэтан– 100	2,15	8,97		-110
Хладон 13В1	Трифторбромметан – 100	1,58	5,15	-58	-168

Составы	Содержание компонентов, % по массе
С₂Н₂В	СО₂ (жидкость)	C₄F₄Br₂	СН₂В₂
3,5			-	-
		-	-
4НД			-	-
БФ-1		-		-
БФ-2		-		-
ТФ	-	-		-
БМ		-	-

Несмотря на большую эффективность, область применения галоидоуглеводородов и составов на их основе ограничена из-за высокой стоимости. В основном они применяются в автоматических установках пожаротушения.