 |
Газы и газогалоидированные углеводороды
|
|
|
|
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Ижевская государственная сельскохозяйственная академия»
Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»
ОГНЕТУШАЩИЕ ВЕЩЕСТВА И СРЕДСТВА ПОЖАРОТУШЕНИЯ
Методические указания к практической работе
Подготовил, доцент С.М. Чурин
Ижевск 2009
Огнетушащие вещества и средства пожаротушения
1 Цель работы:
1.1 Изучить свойства огнетушащих веществ, применяемых для тушения пожаров;
1.2 Изучить устройство, принцип действия и правила пользования первичными средствами пожаротушения;
1.3 Изучить нормы первичных средств пожаротушения для с/х объектов.
Общие сведения
Горение – это быстро протекающая химическая реакция окисления горючего вещества кислородом воздуха или другими окислителями, при которой выделяется тепло и свет. Для возникновения горения необходимы: источник огня, горючий материал и более 15% кислорода в воздухе. При снижении содержания кислорода в воздухе до 15…10% процесс горения переходит в процесс тления. Тление прекращается, если содержание кислорода уменьшается до 9%.
Пожар – неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб. Кроме пожаров на объектах народного хозяйства часто возникают взрывы. Взрывом называется мгновенное разложение или сгорание вещества, сопровождающееся выделением большого количества газов или паров под большим давлением, которые могут вызвать разрушения.
Газовая, паровая или пылевидная среда способна взрываться лишь при определенной концентрации газа, пара или пыли в воздухе и при наличии источников огня. Наименьшая и наибольшая концентрация горючих очагов, газов или пыли в воздухе образующих взрывную смесь, называется соответственно нижним и верхним пределом взрываемости. При большей, чем верхний предел, концентрации паров, пыли газов взрыва не последует из-за недостатка кислорода.
|
|
|
Для примера приводим нижний и верхний пределы взрываемости некоторых газов и паров (в % от объема воздуха), а также нижние пределы взрываемости пыли в воздухе (г/м3):
Аммиак 15,5…27,0
Бензин 1,1…5,4
Водород 4,0…80,0
Метиловый спирт 6,0…35,4
Окись углерода 12,5…80,0
Ацетилен 1,53…82,0
Метан 2,5…15,4
Сероводород 4,3…45,6
Пыль кормового брикета,
Сухое молоко 7,6
Мука пшеничная, крахмал 10,3
Сахар (пудра) 17,2
Отруби пшеничные, пыль
мельничная, серая 17,6
Пыль жмыха или сера 20,2
Пыль фуражной ржи или
свекловичного жома 27,7
Прекратить горение можно следующими способами:
1 Приостановить поступление горючего вещества или удалить его из зоны горения;
2 Закрыть доступ кислорода или снизить его концентрацию в зоне горения;
3 Охладить загоревшееся вещество.
Огнетушащие вещества и материалы
Вещества, введенные в зону горения и снижающие скорость горения или полностью прекращающие его, называются огнетушащими.
По агрегатному состоянию огнетушащие вещества могут быть газообразными (инертные газы и пары, углекислый газ, азот аргон, гелий, водяной пар, дымовые или отработанные газы), жидкими (воды, четыреххлористый углерод, бромистый этил и др.), твердыми или порошкообразными (двууглекислая сода, флюсы, поташ, земля и др.) и смешанными (газообразные с жидкими – пены, газообразные с твердыми – смесь углекислого газа или воздуха с порошкообразными веществами и т.п.).
По принципу действия огнетушащие вещества и средства подразделяются на охлаждающие (вода, четыреххлористый углерод и др.), изолирующие зону горения от доступа кислорода (порошкообразные вещества, песок, грунт, кошма, асбестовые, войлочные, брезентовые покрывала, пена и др.), разбавляющие горючие вещества или содержание кислорода в зоне горения (водяной пар. Углекислый газ, вода и другие негорючие растворители), химически тормозящие процесс горения (галоидированные углеводороды – бромистый метилен и метил).
|
|
|
Наибольшее распространение в сельскохозяйственном производстве для тушения пожаров получили вода, пена, углекислый газ и песок.
Вода
Вода, как огнетушащее вещество, применяется для прекращения процесса горения как в чистом виде, так и с различными добавками поверхностно активных веществ. Она имеет высокую теплоемкость, в результате чего в процессе тушения отнимает от горящего вещества значительное количество тепла. Для превращения 1 г воды в пар расходуется 2,258 кДж тепла. Вода, испаряясь на поверхности горящего вещества, понижает его температуру, а образующийся пар затрудняет доступ кислорода к горящему веществу. При испарении 1 л воды образуется 1725 л пара. Струя воды высокого напора дробит и разбивает пламя, чем определяется её механические огнегасящие вещества.
Для усиления огнетушащего эффекта воды применяются водные растворы солей хлористого кальция, углекислой соды и др. Соли, выпадая из раствора, образуют на поверхности горящего вещества изолирующие пленки, отнимающие дополнительное количество тепла, которое затрачивается на последующее разложение этих солей в зоне горения, при этом выделяются инертные огнегасительные газы.
При тушении волокнистых веществ и материалов вводят в воду поверхностно – активные вещества – смачиватели (ПАВ), для лучшего сцепления воды с горящей средой. В качестве смачивателей применяют пенообразователи ПО-1, ПО-6, керосиновый контакт, сульфанаты, сульфанолы и др. При введении от 0,2 до 2% поверхностно-активных веществ, расход воды на тушение пожара уменьшается в два раза, а время тушения сокращается до 20%. Жидкие продукты горения (ЛВЖ), не смачивающиеся водой эффектнее тушить распыленной струей воды. При этом происходит интенсивное парообразование и соответственно охлаждение горящей жидкости. Пар образует негорючую эмульсию, которая покрывает её поверхность и прекращает горение.
|
|
|
При горении горючих веществ в небольших закрытых объемах (подвалах, хранилищах) вместо воды целесообразно подавать в зону горения насыщенный пар, который смешиваясь с горючими парами снижает процент кислорода и создает так называемый эффект «удушения» очага пожара.
Воду нельзя применять: для тушения пожаров в электроустановках, находящихся под напряжением:
- жидкостей, удельный вес которых меньше воды (бензин, керосин, нефть – всплывают и горят на поверхности);
- в архивах, библиотеках. Музеях (повреждение ценностей);
- раскаленных металлоконструкциях (возможен взрыв от разложения воды на кислород и водород);
- плохо смачиваемых веществ (хлопок, лен, джут, кенаф, шерсть и др.)
Водные растворы солей относятся к числу жидких огнетушащих средств. Применяются растворы бикарбоната натрия, хлоридов кальция и аммония, глауберовой соли, аммиачно-фосфоритных солей и др. Соли, выпадая из водного раствора, образуют на поверхности горящего вещества изолирующие пленки, отнимающие теплоту. При разложении солей выделяются негорючие газы.
Пена
Из огнетушащих пен наиболее распространены химическая и воздушно-пенная. Пена представляет собой смесь газа и жидкости, покрывая поверхность горючего вещества, она прекращает испарение, вследствие чего новые порции горючих паров в зону горения не поступают.
Пена хорошо держится на вертикальных и горизонтальных поверхностях твердых и горючих веществ. Она эффективна при тушении нефтепродуктов, т.к. имеет меньший объемный вес, плавает на поверхности и прекращает поступление паров в зону горения.
Воздушно-механическая пена образуется в результате интенсивного перемешивания воды, воздуха и пенообразователя в специальных аппаратах - пеносмесителях и воздушно-пенных стволах.
Воздушно-механическая пена по объему состоит из 90% воздуха, 95 воды и 0,5% пенообразователя.
Пенообразователи используются марок ПО-1 или ПО-6.
Пенообразователь ПО-1 является продуктом переработки нефти и состоит из следующих составных частей: керосинового контакта, столярного клея, этилового спирта или этиленгликоля концентрированного и едкого натра технического.
|
|
|
Пенообразователь ПО-6 состоит из нейтрализованной крови крупного рогатого скота, едкого натра, 10% раствора серной кислоты, сернокислого железа и фтористого натрия. Объемный вес такой пены – 0,2…0,7 т/м3.
Высокократная воздушно-механическая пена состоит из 99% воздуха и менее 1% воды, 0,04% пенообразователя. Объемный вес такой пены 0,01 т/м3.
Применяемые для тушения пожаров пены характеризуются кратностью и стойкостью.
Кратность пены показывает отношение объема пены к объему жидкости, из которой она получается.
По кратности пены различаются на:
Низкой кратности (до 100);
Средней кратности (100…200)
Высокой кратности (свыше 200)
Кратность химической пены – 5
Химическую пену в больших количествах получают при помощи специальных аппаратов пеногенераторов ПГМ-50 или ПГМ-100, врезаемых стационарно в водопроводные сети или присоединяемых к пожарным рукавам, подающим пену в очаг пожара. Принципиальная схема пеногенератора показана ни рисунке 1, который состоит из бункера 1, сетки 2, обратного клапана с пружиной 3, вакуум-камеры 4, диффузора 5, сопла 6, соединительных головок 7, подставки 8.
1 – бункер; 2 – сетка; 3 – обратный клапан; 4 – камера; 5 – диффузор; 6 – сопло; 7 – соединительная головка; 8 – подставка.
Рисунок 1 – Схема пеногенератора
Работает пеногенератор следующим образом: в бункер 1 засыпается пенопорошок, который просеивается через сетку 2. через сопло 6 в диффузор 5 под давлением 0,4-8 МПа подается вода. В следствии большой скорости в вакуум-камере 4 создается разрежение, при этом клапан 3 откроется и из бункера пенопорошок попадает в воду и уносится с ней в диффузор 5. Пенопорошок растворяясь в воде образует пену. Пенообразование происходит как в пеногенераторе - диффузоре, так и в пенопроводе. Длина рукавной линии за пеногенератором, необходимая для получения пены, должна быть 60…80 м.
В пеногенераторах пену получают из порошков сухих солей серно-кислого алюминия, бикарбоната натрия, экстракта солодкового корня и воды.
При тушении пожаров находит применение и пеногенераторный порошок ПГП. При растворении пеногенераторного порошка в воде (соотношение 1:10) в результате взаимодействия сернокислого алюминия, бикарбоната натрия выделяется двуокись углерода (углекислый газ) образуется пена. Химическая пена состоит из пузырьков, внутри которых углекислый газ.
По объему химическая пена имеет примерный состав: двуокись углерода – 80%, водный раствор серно-кислого натрия с гидроокисью алюминия – 9,7%, ПАВ-0,3%. Объемный вес химической пены – 0,15…0,25 т/м3. Стойкость химической пены на поверхности жидкости – 60 минут, воздушно-механическая пена – 20…40 минут.
|
|
|
Под стойкостью пены понимается её способность сохраняться во времени.
Применение пен: химическими пенами тушат нефтепродукты и твердые горючие материалы, воздушно-механическая пена применяется для тушения пожаров нефти и нефтепродуктов, многих твердых горючих веществ (можно применять для тушения электроустановок, т.к. менее электропроводна, чем химическая), деревянные конструкции, покрытые воздушно-механической пеной, значительное время (до 40 мин) сопротивляются воздействию лучистой энергии и не воспламеняются, пены наиболее эффективны для тушения в закрытых помещениях и подвалах.
Газы и газогалоидированные углеводороды
Азот используют как разбавитель воздуха и его огнетушащая концентрация должна составлять по объему не менее 35%. Азот широко применяют для заполнения свободных объемов в сосудах над легковоспламеняющимися жидкостями с целью предохранения производственных установок и аппаратов от загораний и взрывов.
Двуокись углерода (углекислый газ) в нормальных условиях газ без цвета и запаха в 1,5 раза тяжелее воздуха. При 00С и избыточном давлении 3,6МПа переходит в жидкое состояние и называется углекислотой. Из 1л углекислоты при 00С и нормальном давлении образуется около 500 литров углекислого газа.
Углекислоту подают к очагу пожара через раструбы-диффузоры, при этом происходит переохлаждение выходящей углекислоты (-72…800С) образование углекислотного снега.
Инертные газы применяются для тушения электроустановок, находящихся под напряжением, для прекращения горения большинства твердых веществ.
Нельзя тушить: этиловый спирт (в нем растворяется СО2), вещества,3В способные гореть без доступа кислорода (термит, электрон, целлулоид).
Необходимо учитывать: применение двуокиси углерода и азота в больших концентрациях в воздухе могут вызвать удушье, паралич дыхания, смерть.
Галоидированные углеводороды – это огнегасительные составы, действия которых основаны на химическом торможении, обрыве цепных реакций горения.
Они являются предельными углеводородами, у которых один или несколько атомов водорода – заменение атомами галоидов (фтора, хлора, брома). Широкое применение для пожаротушения нашли: тетрафторбромметан (хладон II4В2), бромистый метилен, трифторбромметан (хладон I 3ВI). Применяются также составы на основе бромистого этила (3,5, 4НД 7, СЖБ,БФ). Цифры 3,5,4 и 7 означают, что эти составы в 3,5,4,7 раз эффективнее, а БФ в 11 раз двуокиси углерода. В последнее время применение составов на основе бромистого этила ограничивают в связи с тем, что бромистый этил и его смеси с некоторыми другими веществами, указанных выше составов в определенных условиях могут гореть.
Галоидоуглеводородные составы имеют большую плотность, что повышает эффективность пожаротушения, а низкие температуры замерзания позволяют использовать их при низких температурах воздуха.
Порошки
Огнетушащие порошки представляют собой мелко измельченные минеральные соли с различными добавками, препятствующими их слеживанию и комкованию. Они обладают хорошей огнетушащей способностью таких сильных ингибиторов горения, как галоидоуглеводороды, а также универсальностью применения.
Порошки применяют для тушения небольших загораний, которые нельзя тушить водой, растворами на её основе, а также другими огнегасительными средствами. Порошки применяются при тушении загораний карбида кальция, щелочных и щелочноземельных металлов, термита, газового пламени, нефтепродуктов.
Порошки – это твердые инертные вещества: флюсы, квасцы, поташ, хлориды щелочных и щелочноземельных металлов, углекислая сода, твердая двуокись углерода, сухой песок, порошковый состав СИ, карнилит и другие.
Огнегасительное действие сухих порошкообразных веществ заключается в том, что они своей массой, особенно при плавлении (пленкой) изолируют зону горения от горючего вещества и изолируют горящие материалы от доступа к ним воздуха.
Порошки марок ПС и СИ изготовлены на бикарбонатной основе и силикагеля, заполненных составом ТФ (тетрафторбром-этан). Порошковые огнегасительные составы подаются в очаг горения стационарными установками, причем выброс порошка в зону горения осуществляется сжатым азотом.
Порошки применяются для тушения: щелочных металлов (применяют порошковые составы ПС-1 и ПС-2, составленные на основе кальцинированной соды), алюминия, кремниевых органических соединений (применяют комбинированные порошковые составы СИ-1, СИ-2, СИ-КВ и др., на основе силикагеля насыщенного галоидоуглеводородами) всех видов нефтепродуктов и металлорганических соединений, наиболее универсальным является огнегасительный порошок ПСБ.
|
|
|
