Методы определения нормативных параметров пожаротушения

О о

Амины R —NH₂

В частности, к ним относятся: ацеталь, ацетальдегид, уксусный ангидрид, ацетоацелинид, ацетон, акриловая кислота, алдол, анилин, бутилкарбитол, бутилкрезол, бутилдиэтаноламин, бутиленгликоль, гидропероксид бу­тила, хлорацетофенон, хлорнитропропан, я-крезол,

циклогексанон, гидразин, диметилгидразин, диоксан, эпихлоргидрин, этаноламин, этиленгликоль, фурфурол, метакриловая кислота, метилформиат, фенол и др. Нормативную интенсивность подачи пены при туше­нии жидких горючих в резервуарах устанавливают по зависимости

/„ = 2,3/хр, (3.2)

где /_кр — критическая интенсивность, определяемая из опыта.

Минимальная интенсивность подачи растворов ПО передвижными средствами тушения пожаров класса В составляет [в кг/(м²-с)]: 0,08—ПО-1, ПО-1Д, ПО-6К, ПО-ЗАИ, ПО «ТЭАС»; 0,05 — ПО «Сампо», 0,3—ПО-1с (при тушении эталона); 0,15 — ПО «ФОРЭТОЛ» и ПО универсальный при тушении этанола и других по­лярных жидкостей и 0,05 — для других ЛВЖ.

При устройстве стационарных (в том числе автома­тических) установок тушения воздушно-механической пеной нормативная интенсивность подачи раствора ПО (согласно СНиП 2.04.09—84) в зависимости от условий составляет 0,08—0,4 кг/(м²-с).

Инертные разбавители. В качестве инертных разбави­телей используют газообразные диоксид углерода, азот, аргон, дымовые газы, водяной пар. Горение большинст­ва веществ прекращается при снижении содержания кислорода в атмосфере защищаемого объема до 12— 15% (об.). Для веществ, характеризуемых широкой концентрационной областью распространения пламени (водород, ацетилен, диборан и др.), металлов, тлеющих материалов предельное содержание кислорода состав­ляет 5 % и ниже.

Наиболее широкое применение из указанных газо­образных разбавителей находит диоксид углерода. Его используют в стационарных установках (объемно­го тушения), в ручных (ОУ-2, ОУ-5, ОУ-8) и возимых (УП-2М) огнетушителях. Особенностью диоксида угле­рода является его способность при дросселировании образовывать хлопья «снега». При поверхностном ту­шении «снежным» диоксидом углерода его разбавляю­щее действие дополняется охлаждением очага горения.

Если нельзя применять диоксид углерода (например, при горении металлов и некоторых других веществ), используют азот или аргон. Аргон применяют тогда, когда имеется опасность образования взрывчатых

Таблица 3.3. Значения коэффициента Кг, учитывающего вид горючего

Материал	Кг	Материал	Кг
Алканы	1,0	Порошок пластмасс	2,0
Ацетилен	2,5	Пыль бурых углей	1.5
Ацетон	1,0	Пыль древесная (древесная	1,5
Бензол	1,1	мука)
Бумага	2,25	Пыль каменноугольная	1.5
Водород	3,15	Пыль каучуковая	1,5
Дизельное топливо	1,0	Серный эфир	1,45
Керосин	1,0	Спирт метиловый	1.6
Масла	1,0	Спирт этиловый	1.3
Полистирол	1,0	Хлопок	2,0
Полиуретан	1,0	Целлюлозусодержащий	2,25

нитридных соединений (например, нитридов некоторых металлов).

Огнетушащая концентрация диоксида углерода для большинства горючих веществ составляет от 20 до 40 %. Нормативная величина расхода СОг при объем­ном тушении составляет 0,7 кг на 1 м³ защищаемого помещения; при расчете установок пожаротушения эту величину умножают на коэффициент Къ, учитывающий вид горючего (табл. 3.3.).

Требуемый для стационарных установок объемного тушения запас диоксида углерода m рассчитывают по формуле (в кг)

т=1,1К2 1Кз(А₁+30А₂)+0,7У], (3.3)

где /Сз — коэффициент, учитывающий утечку СОг через неплотности (принят равным 0,2 кг/м²); А\ и А₂ — суммарные площади ограждающих конструкций и от­крытых проемов соответственно, м²; V — объем помеще­ния, м³.

Время подачи СОг по нормам принимают от 60 до 120 с.

Диоксид углерода (как и многие другие средства) недостаточно эффективен при тушении глубинных по­жаров тлеющих материалов. Для тушения таких мате­риалов целесообразно добавлять к СО₂ хладоны (см. ниже). Небольшие добавки СО₂ [до б % (об.)] к азоту позволяют существенно повысить эффективность по­следнего при объемном тушении щелочных металлов.

Хладоны. Хладоны — это товарное наименование

предельных галогенуглеводородов, в молекулах кото­рых обязательно имеются атомы фтора, а также могут быть все остальные галогены (ранее назывались фре-онами). Для пожаротушения используют обычно бром-содержащие, а также бромхлоросодержащие хладоны.

Основу хладонов, применяемых для пожаротушения, составляют алканы с числом атомов углерода от 1 до 3. По принятой в СССР номенклатуре хладоны обозна­чают следующим образом: первая цифра — число ато­мов углерода в молекуле минус единица, вторая — число атомов водорода плюс единица, третья — число атомов фтора; бром (а также иод) обозначают буквой В (или I) и цифрой, соответствующей числу атомов Вг (или I); число атомов хлора определяется по числу оставшихся в молекуле незаполненных (свободных) связей. Например, дифторхлорбромметан (CF₂CIBr) обозначается как хладон 12В1.

Хладоны в отличие от водо-пенных средств и инерт­ных разбавителей являются ингибиторами горения, т. е. веществами, способными активно вмешиваться в хими­ческие процессы, тормозя их. Наиболее эффективно хладоны тормозят горение органических веществ (неф­тепродуктов, растворителей и др.) и значительно слабее тормозят горение водорода, аммиака и некоторых дру­гих веществ. Хладоны неприемлемы для тушения ме­таллов, многих металлоорганических соединений, некоторых гидридов металлов, а также тогда, когда окислителем при пожаре является не кислород, а другие вещества (например, галогены, оксиды азота).

Механизм огнетушащего действия хладонов заклю­чается в торможении цепного процесса, происходящего при горении, что обусловлено связыванием активных центров (преимущественно атомов водорода). Физико-химические свойства хладонов, наиболее широко приме­няемых для пожаротушения, даны в табл. 3.4.

Как следует из данных табл. 3.4, по огнетушащей способности хладоны 114В2 и 13В1 близки, а хладон 12В1 несколько уступает им. Хладоны используют в основном в установках объемного тушения и флегмати­зации, а также в ручных огнетушителях. Возможность применения хладонов в качестве средств объемного тушения и флегматизации обусловлена легкостью обра­зования газовой фазы, высокой плотностью паров, хорошими диэлектрическими свойствами, низкими тем-

Таблица 3.4. Физико-химические свойства пожаротушащих

хладонов

Физико-химические свойства

CF₃Br

C₂F₄Br₂

CF₂CIBr

Номер хладона 13В1 114В2 12В1

Молекулярная масса 148,93 259,89 165,4
Температура, °С:

кипения —57,8 47,5 —4,0

замерзания —168,0 —110,5 —160,5

Давление пара при 20 °С, 1480 38 266
кПа

Плотность жидкости, г/см³ 1,575 2,18 1,83

Плотность пара, кг/м³ 6,2 10,9 6,9

Вязкость при 20 °С, Па-с/м² 160 762,520

Температура самовоспл., °С 695 542 Не опред.

Огнетушащая концентрация 220—250 195—220 255

для нефтепродуктов, кг/м³ (1,9—2,2) (3,0—3,1) (3,5)
(% об.)

пературами замерзания и др. Хладоны обладают срав­нительной низкой коррозионной активностью и умерен­ной токсичностью (особенно хладон 13В1, относящийся к наименее вредным веществам группы 6).

Для огнетушителей используют хладоны 114В2 и 12В1. Хладон 13В1 применяют в качестве пропеллента (например, в огнетушителях типа ОАХ-0,5). Хладоны 13В1, 114В2 и 12В1 относятся к трудногорючим вещест­вам, поскольку способны самовоспламеняться в воздухе (при температурах выше ~550—600 °С), но не имеют пределов распространения пламени. Самовоспламене­ние хладонов наблюдалось лишь в специальных опытах, и потому практически их следует считать негорючими (более подробно пожароопасные свойства хладонов см. в разд. 5).

Следует помнить, что в кислороде пары хладона 114В2 становятся горючими, имеющими пределы рас­пространения пламени. Хладоны успешно используют для защиты вычислительных центров, окрасочных отде­лений и камер, музеев, архивов, машинных залов и т. д. Масса m хладона 114В2, требуемая для расчета систем объемного тушения, определяется по формуле (в кг)

т = К<7„/С+/п,Ц-т₂ + тз, (3.4)

где V — объем помещения, м³; q_n — нормативная огне­тушащая концентрация, равная 0,37 кг/м³ для поме­щений категорий А и Б по пожароопасности и

0,22 кг/м³ — для категории В; К — коэффициент, учи­тывающий потери хладона в трубопроводах и в резуль­тате утечек (принимается равным 1,2 для помещений, 1.1 для подполий); т\ —остаток хладона в баллонах, кг; £ — число баллонов; т₂ — остаток хладона в рас­пределительных трубопроводах (для кабельных подпо­лий), кг; т₃ — остаток хладона в коллекторе, кг.

Во ВНИИПО для установок пожаротушения хладо-ном 13В1 разработаны самостоятельные рекомендации («Рекомендации по проектированию установок пожаро­тушения хладоном 13В1» М., ВНИИПО, 1985), учиты­вающие требования международного стандарта «Авто­матические системы пожаротушения, использующие хладон», 1982 г. Некоторые из этих рекомендаций, необходимые в качестве исходных для проектирования систем объемного тушения, изложены в разд. 4.

По СНиП 2.04.09—84 время подачи хладонов в зави­симости от категории помещения по пожаро- и взрыво-опасности принято от 60 до 120 с, по указанным выше «Рекомендациям» — 30 с. Необходимо отметить, что результатами специальных исследований оптимальное время установлено равным 10 с. Такая продолжитель­ность подачи хладонов при объемном тушении хорошо согласуется с последними зарубежными нормами.

Порошки. Огнетушащие порошки представляют со­бой мелкоизмельченные минеральные соли с различны­ми добавками, препятствующими слеживанию и комко­ванию. В качестве основы для огнетушащих порошков используют фосфорноаммонийные соли (моно-, диаммо-нийфосфаты, аммофос), карбонат и бикарбонат натрия, хлориды натрия и калия и др. В качестве добавок — кремнийорганические соединения (например, аэросил AM-1-300), стеараты металлов, нефелин, тальк и др.

Эти порошки обладают высокой огнетушащей способ­ностью и обеспечивают, например, тушение пожаров класса В на большой площади в течение нескольких секунд. К достоинствам порошков также относятся: возможность их применения для тушения пожаров любых классов (которые невозможно тушить водой и другими средствами, например металлы), разнообразие способов пожаротушения (стационарные установки, огнетушители, автомобили, флегматизация, взрывопо-давление), возможность тушения электрооборудования под напряжением и др.

4 Пожаровзрывоопасиость... Кн. I 97

Таблица 3.5- Основные сведения об огнетушащих порошках

Порошок (марка*)	Основной компонент	Область применения классы пожаров)	Огнетуша-щая способ­ность, кг/м^г
ПСБ-3	■Бикарбонат натрия	^:ВСЕ	1,6
ПФ	Диаммонии фосфат	АВСЕ	4,4
ПС	Карбонат натрия	D)
П.2АП	Аммофос	АВСЕ	■ЛЛ
Пирант А	у.	АВСЕ	.1,8
ПГС-М	Смесь хлоридов ка-	BCD	'26D
	лия и натрия		1;4ВС
СИ-2	Силикагель, насы-	;D (металлорганиче*	20— 32D
	щенный хладоном	ские соединения, ги-	0,2В
	114В2	дриды металлов)
PC	Графит, вспучиваю-	D (сплав калия и	•6;0—&,0
	щийся при нагреве	натрия)
MFC	Графит с понижен-	D (для натрия или-	2\й —10,0
	нной плотностью	тия)

Механизм огнетушащего действия порошков заклю­чается в ингибировании горения в результате связы­вания активных центров цепных реакций, протекающих в пламени. Происходит либо гетерогенная рекомбина­ция этих центров на поверхности порошков, либо гомо­генное взаимодействие газообразных продуктов воз­гонки порошков с активными центрами.

Огнетушащая способность порошков зависит не толь­ко от химической природы порошков, но и от степени их измельчения. Чем мельче частицы порошков, тем больше их поверхность и тем выше их эффективность. Но возможность приготовления и применения очень тонких порошков ограничена. Оптимальный размер порошков общего назначения (ПСБ, ПФ, ПГС и т. п.) составляет 40—80 мкм.

Порошки хранят в специальных упаковках, предохра­няя их от увлажнения, и подают в очаг горения сжатыми газами. Порошки не обладают токсичностью, мало агрессивны, сравнительно дешевы, удобны в обращении. Основные сведения о применяемых в нашей стране порошках приведены в табл. 3.5 (кроме указанных по­рошков для тушения некоторых веществ класса D при­меняют порошок фторида кальция; рекомендации по его применению изложены в разд. 4).

Комбинированные составы. Комбинированные — это огнетушащие составы, в которых сочетаются свойства различных огнетушащих средств. Наиболее эффектив-

ными являются такие составы, которые представляют собой комбинации носителя с сильным ингибитором горения. К ним относятся, например, водно-хладоновые эмульсии и комбинации воздушно-механической пены с хладонами. К комбинированным можно отнести также-порошок СИ-2.

Для объемного тушения разработаны азотно-хла-доновый и углекислотно-хладоновый составы, обеспе­чивающие 4—5-кратное снижение удельного расхода дорогостоящих и дефицитных бром-хладонов. Особенно перспективен состав, содержащий 85 % (масс.) ССЬ и-15 % (масс.) хладона 114В2. Этот состав рекомендуется СНиП 2.04.09—84. К его достоинствам относится взаим­ная растворимость компонентов при указанных соотно­шениях в конденсированной фазе (под давлением). При этом обеспечивается возможность хранения соста­ва в одном баллоне, что значительно упрощает и уде­шевляет его применение. Расчетная масса состава т определяется по формуле (в кг)

(3.5)

где К — коэффициент, учитывающий негерметичность помещения; V — объем помещения, м³; q_n — норма подачи, равная 0,27 кг/м³ при т = 30 с и 0,4 кг/м³ при т = 60 с.

Для объемного тушения в помещениях с натрием разработан комбинированный состав, содержащий 94 % (об.) азота и 6 % (об.) диоксида углерода. До­бавка диоксида углерода к азоту обусловливает сниже­ние пирофорности натрия (увеличение его температуры самовоспламенения) и увеличение огнетушащей способ­ности азота.

Нормативными параметрами пожаротушения являют­ся:

пригодность различных огнетушащих средств туше­ния к данным горючим веществам и материалам;

удельное количество огнетушащего средства, необхо­димого для тушения данных веществ и материалов данным способом G;

время тушения т;

4* 99

интенсивность подачи огнетушащего средства I.

Пригодность огнетушащих средств показывает, мож­но ли применять данное огнетушащее вещество для тушения данного материала. Критериями пригодности огнетушащего вещества являются отсутствие взрывов, черезмерного разгорания, хлопков, вскипания горящего продукта, а также достижение эффекта тушения (на­пример, применение диоксида углерода для тушения металлов хотя и не вызывает хлопков, разгорания и других нежелательных явлений, но и тушение не дости­гается).

Применительно к тушению горючих веществ водой и водопенными средствами разработана инструкция, согласно которой в нагретый до температуры, на 30—50 °С превышающей температуру воспламенения вещества (но не выше температуры кипения), металли­ческий тигель диаметром 50 мм вводят 25 мл горячего вещества, зажигают и через 1—2 мин подают воду или пену в течение 1 мин (не более). Применение водопен­ных средств допустимо, если они тушат очаг горения в течение 20 с и при этом не происходит разгорания (уве­личения пламени в 4 раза), вспенивания, выброса или взрыва.

Следует подчеркнуть, что ограниченное применение водопенных средств по признаку разгорания (4-кратное увеличение пламени) оказывается в ряде случаев излишне «жестким». В частности, полигонными испы­таниями показана возможность применения воды для тушения кремнииорганических соединений, что опровер­гает положение о недопустимости использования воды для этой цели по указанной инструкции. Поэтому не­обходимо ориентироваться на результаты, получаемые при укрупненных испытаниях с площадью очага пожара около 4 м².

Выше указывалось, что между нормативными пара­метрами тушения (С, /_н и т_н) существует определен­ная взаимосвязь, характеризуемая уравнением (3.1). Взаимосвязь между G и / характеризуется наличием минимума, которому соответствуют оптимальные усло­вия пожаротушения, иллюстрируемые рис. 3.1. На осно­ве этой взаимосвязи разработаны методы определения этих параметров при тушении составами на основе хладонов и порошками. Для определения огнетушащей способности пен разработан экспресс-метод, основан-

ный на зависимости /„ = 2,3/_Кр, где /_кр — критическая
интенсивность подачи, кг/(м²-с). '*': ■

Согласно СНиП 2.04.09—84 исходные требования для проектирования установок пожаротушения уста­навливаются в зависимости от группы помещений, характеризуемой пожарной опасностью веществ и мате­риалов, их количеством, функциональным назначением помещений. Всего предусмотрено семь групп помещений (зрительные залы, библиотеки, музеи и т. п.; окра­сочные, деревообрабатывающие, текстильные цехи и т. п.; производство натуральных и синтетических воло­кон; машинные залы и т. п.; склады несгораемых мате­риалов в сгораемой упаковке; склады твердых сгорае­мых материалов; склады ЛВЖ и ГЖ, резинотехниче­ских изделий и т. п.).

Требуемое для объемного тушения количество хладо-на 13В1 рассчитывают в соответствии с рекомендациями ВНИИПО по формуле (в кг)

(3-6)

где V — объем помещения, м³; у, — удельный объем газообразного хладона; С, — концентрация хладона, рассчитываемая с учетом экспериментально установ­ленной минимальной огнетушащей концентрации С_о, об. доли (для большинства органических веществ Со = 0,05).

Согласно этим рекомендациям время подачи хладона принимается равным 30 с.

Для определения норм подачи огнетушащих порош­ков во ВНИИПО разработаны указания *, согласно которым расход порошка на тушения рассчитывают по формуле (в кг)

W! = KeW_a, (3.7)

где К — коэффициент запаса; e = m^k_T/W — показатель эффективности порошка; т* — среднее опытное крити­ческое значение расхода порошка; W — удельная тепловая мощность очага пожара, кг/(кВт-м²); W_n — тепловая мощность очага пожара с учетом площади очага, кг/кВт.

* Методические указания по определению огнетушащей эффектив­ности и параметров подачи порошковых составов на тушения пожаров классов А, В, С. Киев. 1987.

4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СРЕДСТВАМ, СПОСОБАМ ТУШЕНИЯ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ И НОРМАМ ПОДАЧИ ОГНЕТУШАЩИХ СОСТАВОВ

Средства и способы пожаротушения, а также HqpMa ные параметры применения-этих средств (рекомендуется выбирать по табл. 4.'1. При подготовке этой таблицы использованы помимо указанных выше следующие ме­тодические материалы:

1) Временная инструкция по определению минималь­
ной огнетушащей концентрации средств объемного,
тазового тушения (№ 14—70), 4970;

2) Рекомендации по средствам и способам тушения
' некоторых кремнийорганических соединений. М.:

ВНИИПО, 1980;

3) Инструкция по определению ог.нетушаще'й спо­
собности комбинированных составов, подаваемых в
защищаемый объем эжекционным способом, М.:
ВНИИПО, 1982;

4) Инструкция по определению огнетушащей эффек­
тивности пены экспресс-методом (№ ^:51—50). М.,
ВНИИПО, 1980;

5) Методика определения интенсивности подачи рас­
пыленной воды при тушении пожаров горючих веществ
и материалов экспресс-методом применительно.к сприн-
клер-дренчерным системам пожаротушения (№ 54—
80). М.: ВНИИПО, 1980;

6) Строительные нормы и правила. Пожарная авто­
матика зданий и сооружений. ОНиП 2.04.09—^V84. M.:
Госстрой СССР, 1985;

7) Средства и нормы тушения (рекомендации). М.:
ВНИИПО, 1985;

8) Временная инструкция по определению характера
взаимодействия горящего вещества >с водопенными
средствами тушения (№ 09—71). М.: ВНИИПО, 1971.

Представленные в таблице данные носят ориентиро­вочный характер. В дальнейшем они будут уточняться по мере их накопления.

В таблице использованы следующие условные обо­значения:

/ — интенсивность подачи средства тушения;

т_т— время тушения;

Таблица 4.1. Рекомендации по средствам и нормам тушения
				Объемное тушение	Порошки *'
			Я t~ д
		Вода	•г н -<X Я KJcO			о О		с	ПГС-М, ПС,
				СО2	хладо-	о ™Ь		а.	МГС, PC,	СИ-2
			i X ^		ны *^2	S'-'w		S с	ПФК
	Горючие веще-					~5? "	со	с			Наиболее целе-
	ства и мате-		ч я о^				ih				сообразные сред-
	риалы						о с	с			ства тушения
		при		s о.	ж о. с х	X о. С S
			~ 1 s;	ся	S х о"	^ о	и		G, кг/м^2	G, кг/м^2
с я		*■—■					о ^ ас
			^ч, II g			* "*	Но	i"fea

о ы

Неполярные уг­леводородные жидкости (в том числе неф­тепродукты)

0,2

Q.OS

0,7

0,22 0,27

1,50 1,42 (Р,66) (0,89; 0,65; 0,47)

1) При крупных
проливах — пе­
на, порошок
ПСБ-3

2) В помещени­
ях — объемное
тушение.

3) Небольшие
очаги ПСБ, СО₂

Продолжение табл. 4.

			«н 2 * cj в	Объемное тушение	Порошки •'
			+
			ничес ратно!Д, С -ЗАИ			со,		© с
		Вода	«м, О 2,ЈgC	СО2	хл а до­ны *^г	масс.) (масс.) (CF.Br)		пир.А,	ПГС-М, ПС,, МГС, PC, ПФК	СИ-2.
	Горючие веще­ства и мате­риалы		Воздуш пена ср на осно по, ПО-				ПСБ-3	П-2АП,			Наиболее целе­сообразные сред­ства тушения
		(м^а-с) при 30-мин	X о. с J 1 = 2.О К	s о. с	X CL -»» "^ (М	кг/м^3 при= 0,5 мин	■* " а: ь-		а, кг/м^2	G, кг/м^2
с			^4 II S < Гц <о		> II			е-10 кг/(G, к

2. Полярные угле­водородные жидкости (спирты, аце­тон, эфир и др.)

Дата добавления: 2015-06-27