Вогнегасні речовини: минуле, сучасність і майбутнє частина II: плоди «століття технологій»

16.12.2013

ukrnditsz_sm_2.jpgСьогодні у світі виробляється і застосовується багато видів і типів вогнегасних речовин, а також обладнання, яке дає змогу подавати їх в осередок пожежі, однак багато чого «нового» – це удосконалене або добре забуте старе.vladimir_borovikov.jpg     Володимир Боровиков
Провідний науковий співробітник
К. т. н.,
старший науковий співробітник УкрНДІЦЗ
01011, Україна, м. Київ,
вул. Рибальська, 18
Тел.(044) 254 52 75
Факс (044) 280 18 01
e-mail
foam2000@gmail.com                   

«Анамнез»

На початку XX століття людству вже були відомі якщо не всі види вогнегасних речовин, які застосовуються сьогодні, то принаймні їх прототипи, або ж були відомі ідеї гасіння полум’я у той чи інший спосіб. Історія створення і розвитку виробництва вогнегасних речовин та засобів пожежогасіння за кордоном протягом минулих століть у доступній літературі описана не повно, іще менше інформації можна знайти про розвиток цієї галузі у недалекому XX столітті, насиченому конкурентною боротьбою. Можна стверджувати, що технічно розвинені держави йшли з різною швидкістю практично паралельними шляхами. Мабуть, не обходилось і без промислового шпіонажу, адже вогнегасні речовини, які виробляються у різних державах, мають подібний склад і приблизно однаковий (у межах певного типу) рівень ефективності.

Водні вогнегасні речовини

Протягом минулого століття було проведено багато роботи у напрямку пошуку шляхів підвищення вогнегасної ефективності води за рахунок додавання певних добавок. До води запропоновано додавати поверхнево-активні речовини (ПАР), які покращують її змочувальну здатність у відношенні до матеріалів природного походження, водорозчинні полімери, дія яких полягає у підвищенні кінематичної в’язкості води або «упорядкуванні» потоку і збільшенні його далекобійності, неорганічні солі, присутність яких зумовлює гальмування реакцій горіння. Іноді до води додають декілька добавок, кожна з яких діє за своїм механізмом, в наслідок чого досягається значне зниження як витрати вогнегасної речовини на гасіння, так і ймовірності повторного займання речовин та матеріалів.

Однак, незважаючи на те, що вченими різних країн було проведено багато досліджень і встановлено можливості суттєвого покращення властивостей води як вогнегасної речовини, найчастіше до неї додають лише змочувальники або піноутворювачі, які використовують у такій ролі (змочувальники іноді називають «піноутворювачами класу «А»). Застосування змочувальних розчинів дає змогу підвищити швидкість гасіння, знизити витрату води, а також імовірність повторного займання. Особливо доцільне їх застосування у разі гасіння вати, бавовни, тканин, тирси, торфу та інших пористих матеріалів.

Доступність води, а також технічна складність приготування багатокомпонентних розчинів звичайно робить використання більшості інших добавок економічно недоцільним, проте безперечним винятком іноді є їх застосування як зарядів вогнегасників і стаціонарних систем пожежогасіння. Вода зі спеціальними добавками (вона звичайно з’являється на ринку під певними торговими марками), що використовується як заряд систем пожежогасіння спеціальних конструкцій – чи не єдиний прийнятний засіб гасіння рослинних олій і тваринних жирів, що й зумовлює поступове їх впровадження в практику протипожежного захисту кухонь підприємств громадського харчування.

Протипожежна піна

vognegasni_rechovini1.jpgЦілий ривок мав місце і у розвитку пінних засобів пожежогасіння. Ідея інженера Лорана, підтримана вченими різних держав, одержала подальший розвиток. Незручність одержання піни у запропоновані ним способи, особливо у разі необхідності гасіння пожеж великої площі, змусила шукати альтернативні шляхи генерування піни. Спочатку було запропоновано використовувати для одержання піни так звані піногенераторні порошки, які являли собою сухі суміші тих самих компонентів, які використовував Лоран. Це дало змогу підвищити ефективність боротьби з «червоним півнем», але ряд недоліків (висока здатність до злежування, малий термін зберігання, невисока вогнегасна ефективність піни тощо) примусили людей шукати інші способи «видування бульбашок». З цією метою було запропоновано використовувати водні розчини піноутворювачів. Перші піноутворювачі почали виготовляти із продуктів переробки сировини природного походження (наприклад, рослинних відходів і крові тварин), однак через низку недоліків було розпочато роботи щодо їх розроблення на основі синтетичної сировини. Проведені роботи дали змогу створити відносно дешеві піноутворювачі, які виготовлялися з синтетичних ПАР, а також обладнання для генерування піни низької, середньої та високої кратності.

Використання синтетичних ПАР дало змогу подовжити термін зберігання піноутворювачів, збільшити тактичні можливості протипожежної техніки і, врешті решт, підвищити вогнегасну ефективність самої піни. Пізніше було синтезовано фторвмісні ПАР, введення яких у рецептури піноутворювачів дало змогу надати їм здатності утворювати водні плівки на поверхні неполярних горючих рідин, насамперед нафти і нафтопродуктів, густина яких нижча за густину води. Американські піноутворювачі під назвою «Легка вода» (тепер такі піноутворювачі називають плівкоутворювальними завдяки здатності утворювати водні плівки на поверхні горючих рідин, легших за воду) виявилися набагато ефективнішими під час гасіння нафти і нафтопродуктів, ніж «традиційні» концентрати. Сьогодні плівкоутворювальні піноутворювачі виробляються у багатьох країнах, їх застосування дає змогу гасити навіть найбільш складні пожежі на нафтопереробних заводах, нафтоналивних танкерах та в інших випадках, коли звичайні піноутворювачі та інші вогнегасні речовини не забезпечують бажаного ефекту.

Тривалий час залишалася практично не вирішеною задача гасіння піною полярних горючих рідин, таких як спирти, кетони або розчинники для лакофарбової промисловості, але введення до складу піноутворювачів добавок водорозчинних полімерів дало змогу гасити і такі пожежі.

Постійне удосконалення рецептур відносно дешевих піноутворювачів на основі природної сировини дало змогу не припиняти їх виробництво і розробити багато вогнегасних речовин, придатних для гасіння неполярних і (у багатьох випадках) полярних рідин і твердих горючих матеріалів. Окрім них, сьогодні у світі виробляється велика кількість піноутворювачів на основі синтетичної сировини (як на основі тільки вуглеводневих ПАР, так і з добавками фторвмісних речовин).

Потрібно зазначити, що в теперішній час у деяких розвинених країнах набуває все більшого розвитку застосування відносно нової технології генерування вогнегасної піни та її подавання на значну висоту, що може забезпечити високу ефективність гасіння пожежі з одночасним зниженням витрат на будівництво захищуваної споруди. На жаль, в Україні цю технологію поки що не реалізовано.

Вогнегасні порошкиvognegasni_rechovini2.jpg

Вогнегасні порошки відрізняються від інших видів вогнегасних речовин здатністю швидко припиняти полум’яне горіння. Дрібні частинки, які входять до їх складу, гальмують реакції окислення у газовій фазі, а корка, яка утворюється в результаті розкладу і плавлення складників порошку, сприяє гасінню твердих горючих матеріалів і перешкоджає їх повторному займанню. Але вогнегасні порошки, на відміну від піни та води, практично не охолоджують будівельні конструкції, нагріті під час пожежі. Їх неможна подавати у приміщення, де знаходяться люди, але ними можна гасити електрообладнання, яке перебуває під напругою. Існують порошки, придатні для гасіння горючих рідин і твердих горючих матеріалів (як правило, порошки здатні гасити і те, і друге), а також порошки спеціального призначення, що здатні гасити метали (наприклад, натрій, калій, літій). Слід відзначити, що інші вогнегасні речовини практично не придатні для гасіння металів, з цією метою, крім таких порошків, можна застосовувати хіба що пісок.

Газові вогнегасні речовини

vognegasni_rechovini3.jpgГасіння такими речовинами як діоксид вуглецю, азот, аргон або димові гази відбувається за рахунок розведення газового горючого середовища, точніше, завдяки зниженню концентрації кисню у ньому до таких значень, що перебіг реакцій горіння стає неможливим. Групу газових вогнегасних речовин, які діють за таким механізмом, називають інертними розріджувачами. Крім названих вище газів, до них належать деякі суміші, які не підтримують реакції горіння. Перевагами цих речовин є доступність і невисока вартість, а також відсутність ушкодження предметів під час їх подавання на гасіння, недоліками – висока вогнегасна концентрація (тобто концентрація вогнегасної речовини, за якої стає можливим припинення горіння), неможливість застосування з метою гасіння речовин, горіння яких відбувається без участі кисню, а також обмежена придатність для «порятунку від полум’я» матеріалів, схильних до тління. Інертні розріджувачі використовують як з метою гасіння пожеж, так і для флегматизування газових горючих середовищ, тобто їх перетворення на негорючі.

Другу велику групу газових вогнегасних речовин складають інгібітори горіння (це переважно хладони). vognegasni_rechovini4.jpgУ разі їх застосування має місце переривання ланцюгових реакцій горіння. До переваг інгібіторів горіння належать невисока вогнегасна концентрація, хімічна стійкість в умовах зберігання, а також практична відсутність негативного впливу на організм людини. Натомість під час взаємодії з полум’ям та розжареними конструкціями вони розкладаються з виділенням галогеновуглеводнів та інших небезпечних речовин, здатних нанести шкоду як людям, так і обладнанню, що знаходиться у приміщенні, яке захищається системою пожежогасіння. Саме тому однією з найголовніших вимог до сучасних систем газового пожежогасіння є забезпечення можливості досягнення вогнегасної концентрації у дуже короткий проміжок часу, аби надто велика кількість вогнегасної речовини не встигла зруйнуватися. Після підписання Монреальського протоколу про речовини, які руйнують озоновий шар, багато хладонів, які широко використовувалися раніше, стали такими, що підлягають поступовому вилученню з обігу. Однак рівноцінної заміни їм, на жаль, поки що не вигадали, і «озонобезпечні» хладони зазвичай характеризуються вищими значеннями мінімальної вогнегасної концентрації (тобто за інших однакових умов їх потрібно більше, ніж озоноруйнівних газових вогнегасних речовин) і водночас мають вищу вартість.

Газові вогнегасні речовини можна застосовувати для гасіння пожеж у приміщеннях, які мають достатню герметичність, як правило, після евакуації людей. Допускається також гасіння ними електрообладнання під напругою.

Аерозолеві вогнегасні речовини

Гальмування (інгібірування) реакцій горіння має місце і у разі гасіння вогнегасними аерозолями. Вперше ідея їх застосування, за наявною інформацією, з’явилася в СРСР, а реалізувалася під час проведення конверсії на деяких військових підприємствах Російської Федерації. Слід зазначити, що за наявними даними, саме на російських просторах вогнегасні аерозолі і набули найширшого застосування. Вони утворюються під час згоряння окремих хімічних сполук у генераторах вогнегасних аерозолів і являють собою дисперсні суміші типу «тверді частинки – газ».

До переваг вогнегасних аерозолів відносять високу інгібірувальну здатність і відносно низьку вартість обладнання систем пожежогасіння, а також можливість гасіння електрообладнання, яке перебуває під напругою. Недоліки – це непридатність до застосування у приміщеннях, де перебувають люди, можливість гасіння пожеж лише за дуже низького ступеня негерметичності і необхідність тривалого витримування приміщення закритим після подавання вогнегасної речовини, а також можливість негативного впливу твердих частинок на обладнання. Деякі генератори вогнегасних аерозолів самі можуть бути причиною пожежі у разі хибного спрацювання системи пожежогасіння. Проте роботи щодо пошуку можливостей зниження температури у зоні горіння й удосконалення конструкцій генераторів, тобто зниження їх пожежної небезпеки, а також зниження шкоди для обладнання від самих аерозолів тривають і начебто дають бажані плоди.

Тонкорозпилена вода

vognegasni_rechovini5.jpgЯкщо компактні або розпилені струмені води дають змогу гасити пожежі за рахунок охолодження палаючих матеріалів, їх ізолювання від кисню повітря або навіть «збивання» полум’я, то вода, розпилена до краплин дуже малих розмірів (звичайно 40...150 мкм), яку називають тонкорозпиленою, дає змогу гасити вогонь переважно за рахунок розведення горючого середовища парою, що утворюється під час випаровування краплин. Дослідження щодо визначення сфер, способів застосування тонкорозпиленої води та їх реалізації тривають, однак безперечними її перевагами є безпечність для людини і висока здатність до димоосадження. На відміну від випадків застосування води, що подається компактними або розпиленими струменями, приміщення не затоплюються водою. Окремі дослідники вважають, що тонкорозпилені водні розчини з добавками піноутворювачів, неорганічних солей або їх комбінацій як вогнегасні речовини ефективніші за чисту воду.

Комбіноване застосування вогнегасних речовин

Комбіноване застосування різних видів вогнегасних речовин в окремих випадках дає змогу реалізувати можливості і переваги, притаманні кожному з них. Прикладами можуть бути одночасне подавання води і вогнегасного порошку з одного пожежного ствола, генерування повітряно-механічної піни з використанням газової вогнегасної речовини (як правило, діоксиду вуглецю) замість повітря, а також поєднання водного розчину плівкоутворювального піноутворювача і газової вогнегасної чи іншої речовини, яка за звичайних умов перебуває в рідкому стані (пропелента), в одному складі. Легко здогадатися, що одночасне подавання вогнегасного порошку і води може забезпечити інгібірування реакцій горіння та охолодження палаючих речовин і матеріалів, подавання піни, насиченої газовою вогнегасною речовиною – охолодження та ізолювання палаючої поверхні, а також розведення газового горючого середовища, в якому, власне, і перебігають реакції горіння. Композиції, які складаються з водного розчину піноутворювача і пропелента, відомі як «термоспінювальні склади»: коли має місце скипання пропелента за певної температури, утворюється вогнегасна піна, врешті решт усе відбувається як у випадку комбінованого застосування піни та газової вогнегасної речовини.

Замість резюме

Ми не маємо змоги описати одразу плюси та мінуси різних типів вогнегасних речовин, сфери їх застосування та обладнання, необхідне для досягнення поставленої мети. В межах однієї статті неможливо розтлумачити вимоги нормативних документів, які встановлюють технічні вимоги і методи випробувань вогнегасних речовин різних типів, а також порядок їх застосування в практиці пожежогасіння і протипожежного захисту об’єктів різного призначення.

На сьогоднішній день не існує ані універсальних вогнегасних речовин, ані універсальних «рецептів» їх застосування. Мабуть, людство найближчим часом не винайде нових типів вогнегасних речовин, імовірніші подальше удосконалення їх рецептур, у тому числі зниження токсичності, уніфікація нормативної бази, а також розроблення нових технічних засобів пожежогасіння. Докладну інформацію щодо можливості, умов та ефективності застосування вогнегасних речовин у кожному конкретному випадку слід шукати у нормативних документах, довідниках, а також звертатися до фахівців (наприклад, до працівників нашого інституту).

Наостаннє хотілося б ще раз звернутися до всіх зацікавлених осіб: майте здоровий глузд і скептицизм, заяви про «революцію» або щось «принципово нове» можуть не відповідати дійсності. І справа може бути не в недобросовісній конкуренції, а тільки в необізнаності продавця. Давно відомо, що нове – це добре забуте старе, і наша галузь – мабуть, не виняток. Звичайно, кожен виріб протипожежного призначення (вогнегасна речовина, вогнегасник, пожежний автомобіль, пристрій хитромудрої конструкції тощо) для чогось придатний, але оцінювати їх ефективність і безпечність для користувача та приймати рішення щодо придбання необхідно у порівнянні з іншими виробами аналогічного призначення. Прочитавши першу частину цієї статті, легко знайти прототипи багатьох сучасних засобів і технологій пожежогасіння та зробити бодай якісь попередні висновки про доцільність та ефективність їх застосування. Для того історію і вивчають, щоб отримати уроки, зробити відповідні висновки і не повторювати помилок своїх попередників.


Тематика:  Огнетушащие вещества
Автор:  f+s
Источник:  http://security-info.com.ua

Возврат к списку


Материалы по теме: