Порошковое пожаротушение — тушение пожара мелкораздробленными минеральными солями. Для их подачи в очаг горения используются технические средства пожаротушения: огнетушители, автоматические установки пожаротушения, пожарные автомобили порошкового пожаротушения.Огнетушащие порошки//Пожарная безопасность. Энциклопедия. —М.:ФГУ ВНИИПО, 2007 В ряде случаев порошки являются единственным огнетушащим веществом, пригодным для тушения специфических типов пожаров (например, при горении щелочных металлов).
История применения
Первые упоминания о применении порошковых огнетушащих веществ относятся к 1770 году, когда артиллерийский полковник Рот потушил пожар в магазине города Эслинген (Германия), забросив в помещение бочку, специально начиненную для этих целей алюминиевыми квасцами и содержащую пороховой заряд для распыления порошка.
13 ноября 1863 года Д. Ляпунов получил от Российского патентного ведомства первую привилегию на огнегасительный порошковый состав. Он состоял из 5 частей нашатыря, 12 частей поваренной соли и 3 частей очищенного поташа. Порошок следовало растворить в воде и подавать в очаг пожара насосом.
В конце XIX века в России Н. Б. Шефталем был создан взрывной огнетушитель «Пожарогас», заполняемый двууглекислой содой, квасцами или сернокислым аммонием с примесью до 10 % инфузорной земли и такого же количества асбестовых очёсов. Подрыв осуществлялся посредством бикфордова шнура, обеспечивавшего задержку 12—15 секунд с момента воспламенения. Для предупреждения о скором взрыве к шнуру крепились хлопушки, срабатывавшие через каждые 3—4 секунды горения. «Пожарогас» выпускался в модификациях весом 4, 6 и 8 кг.
В 1938 году журнал «Popular Science» сообщал о испытаниях бомб из папье-маше, наполненных порошком. Взрыв и распыление порошка происходили при температуре 200 °CПротивопожарные бомбы // Наука и жизнь. — 1939 год, № 6. — С. 56.
Впервые с проблемой тушения металлов в СССР столкнулись во время Великой Отечественной войны в связи с тушением немецких зажигательных авиабомб. В состав термитных составов входили металлы.Чибисов А.Л., Инчиков А.П., Смирнова Т.М. Горение и тушение металлов//Пожарная наука. Люди и судьбы (роль ВНИИПО в научном обеспечении пожарной безопасности страны) —М.: ВНИИПО,2017 В блокадном Ленинграде для обезвреживания зажигательных бомб применялся песок.Зильберштейн Ф., Кончаев Б., Солосин Г. Пожарная охрана Ленинграда в годы войны —М., 1971 с. 19
В СССР интенсивное развитие порошкового пожаротушения началось в 1960-х годах. Это было связано с необходимостью обеспечения огнетушащими средствами атомных электростанций, на которых в качестве теплоносителя использовался натрий.
В 1980-х годах в СССР на ряде предприятий были проведены эксперименты по тушению порошками пожаров и загораний. Было выяснено, что порошком хорошо тушатся твердые горючие вещества с гладкой поверхностью. Не были потушены твердые вещества, имеющие пустоты и неровности. Порошок из огнетушителя потушил горючую жидкость в ёмкости, но то же количество жидкости, разлитое по неровной поверхности потушить не удалось. Порошок сбивает пламя с кабельных трасс, но через короткий промежуток времени кабели вновь загорались, несмотря на наличие на них порошка. Порошком сбивается пламя с двигателя автомобиля, но для тушения салона автомобиля необходимо полностью засыпать салон порошкомИцков А. Нужна конкретизация // Пожарное дело. — 1985, № 2. — С. 25.
Огнетушащие порошковые составы
Основные свойства Порошки условно можно разделить на порошки общего назначения (ПФ, ПСБ, ПИР АНТ) — для тушения пожаров классов А, В, С, и специального назначения, например: МГС — для тушения натрия и лития, PC — для тушения щелочных металлов и др. В России организовано производство порошков ПСБ-3 (пожары классов В, С; тушение электроустановок), ПИРАНТ-А (пожары классов А, В, С; тушение электроустановок) и ПХК (пожары классов В, С, D; тушение электроустановок). Таким образом, перекрываются все существующие классы пожаров, а выбор порошка определяется условиями защищаемого объекта. Порошки хранят в специальных упаковках, предохраняющих их от увлажнения, и подают в очаг горения сжатыми газами. Порошки нетоксичны, малоагрессивны, сравнительно дёшевы, удобны в обращенииА. Я. Корольченко, Д. А. Корольченко. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник — М.: Асе. «Пожнаука», 2004. — Ч. 1. — С. 124.
До настоящего времени механизм огнетушащего действия порошков ещё недостаточно ясен. Огнетушащая способность порошков обусловлена действием следующих факторов: охлаждением зоны горения в результате затрат тепла на нагрев частиц порошка, их частичное испарение и разложение в пламени; разбавлением горючей среды газообразными продуктами разложения порошка или непосредственно порошковым облаком; эффектом огнепреграждения, достигаемым при прохождении через узкие каналы, создаваемые порошковым облаком; ингибирование химических реакций, обуславливающих развитие процесса горения, газообразными продуктами разложения и испарения порошков или гетерогенным обрывом цепей на поверхности порошков или твёрдых продуктов их разложенияОтчёт о научно-исследовательской работе «Изучение возможности применения отходов производств АО „Сибсоль“ и ЗАО „Кремний“ для получения высокоэффективных огнетушащих порошковых составов общего назначения». (заключительный) Введение.
Обоснованные параметры интенсивности подачи порошка в автоматическом режиме существуют только для тушения пожаров металлов. Для тушения пожаров других классов необходимо определять интенсивность опытным путём для конкретной установки пожаротушения или модуля.
При экспериментальном исследовании большой группы солей в виде порошка, было выяснено, что одни порошки слабо влияют на скорость горения, а другие даже при незначительной концентрации резко снижают скорость распространения пламени. Первая группа (например Al2O3, CuO) была названа термическими порошками. Термические порошки приводят к гашению охлаждением пламени. Вторая группа была названа химическими порошками.
Ряд ингибирующей эффективности веществ (в порядке убывания) выглядит следующим образом: LiF > LiCl > NaF > KF > NaCl > KI > NaI > NaBr > KCl > K2CO3 > Na2CO3 > Na2SO4 > Al2O3 > CaCO3Н. Р. Шевцов Взрывозащита горных выработок при их строительстве (конспект лекций): Учебное пособие.- Донецк : Новый мир, 1998.
В результате исследования ингибирования воспламенения метана в воздухе выяснено, что по уменьшению огнетушащей эффективности соли располагаются в следующем порядке: K2C2O4•H2O > NaCl > K2Cr2O7 > KCl > K2CO3 > Na2CO3 > Na2SO4 > NaF > NaHCO3
Ряд теплофизической эффективности веществ (в порядке убывания), построенный по величине удельного теплопоглощения, выглядит следующим образом: H2O > NH4Cl > NH4Al(SO4)2*12H2O >(NH4)2SO4 > CO(NH2)2 > NaHCO3 > (NH4)2HPO4 > Na2SO4 > CaCO3 > Al2O3 > NaCl > фреон 114В2 > KI.
Основные компоненты порошков: негорючая основа — 90—95 %; гидрофобизатор — 3—5 %; депрессант — 1—3 %; антиоксиданты — 0,5—2 %; целевые добавки — 1—3 %.
В зависимости от основного составляющего компонента смеси выделяют три основные группы порошков на основе: бикарбонатов щелочных металлов; фосфорно-аммонийных солей; хлоридов щелочных металловАгаларова С. М., Сабинин О. Ю. Огнетушащие порошки. Проблемы. Состояние вопроса // Пожаровзрывобезопасность, 2007. — Том № 16, № 6.
Особое место занимал состав СИ-2 — крупнопористый силикагель, насыщенный хладоном 114B2. Размер частиц порошка — до двух миллиметров, массовое соотношение компонентов 1:1. Этот порошок являлся средством тушения растворов, которые характеризовались отрицательными температурами самовоспламенения. Повышенная огнетушащая эффективность порошка была вызвана сочетанием эффекта частичной изоляции жидкости от воздуха и торможением реакции пламени одним из сильных ингибиторов горения — тетрафтордибромэтаном (фреон 114B2). Также существовал вариант, когда силикагель заменялся обожжённым перлитом. Это улучшало огнетушащие свойства порошка.
Перечень основных показателей качества огнетушащих порошков: показатель огнетушащей способности — масса порошка, необходимая для тушения из огнетушителя единицы площади открытой горящей поверхности или всего очага пожара, принятого в качестве модельного; текучесть — способность порошка обеспечивать массовый расход через данное сечение в единицу времени под воздействием давления выталкивающего газа; кажущаяся плотность — отношение массы порошка к занимаемому им объёму; устойчивость к термическому воздействию; устойчивость к вибродействиям и тряске; показатель слёживаемости — показатель, характеризующий способность огнетушащего порошка слёживаться под воздействием внешних факторов; срок сохраняемости.
Огнетушащая способность порошков общего назначения зависит не только от химической природы порошков, но и степени их измельчения. Огнетушащая способность порошков специального назначения практически не зависит от степени их измельченияПожарная опасность строительных материалов / А. Н. Баратов, Р. А. Андрианов, А. Я. Корольченко и др.; под ред. А. Н. Баратова. — М.: Стройиздат, 1988 Возможность подачи очень мелких порошков в зону горения затруднена, поэтому промышленные огнетушащие порошки общего назначения содержат фракцию 40-80 мкм, обеспечивающую доставку мелких фракций в зону горения.
При тушении из расположенных над очагом горения модулей на порошковую струю воздействуют восходящие конвективные потоки. При данных условиях подачи серийного порошка газопорошковая струя проникнет в зону горения, если скорость её фронта превышает скорость восходящих конвективных потоковСабинин Олег Юрьевич Оптимальные характеристики огнетушащих порошков и параметры их подачи для импульсных модулей порошкового пожаротушения. Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук — М., 2008.
Недостатком сухих огнетушащих материалов является их низкая охлаждающая способность. Поэтому при порошковом тушении возможны повторные вспышки от раскалённых в огне предметовАвакимов С. С. и др. Технические средства и способы тушения пожаров — М.: «Энергоиздат», 1981 — C. 13. Реальный охлаждающий эффект порошкового облака составляет не более 10—20 % тепла очага. Модули порошкового пожаротушения кратковременного действия подают порошок в течение 5—30 секунд, тушение пожара такими модулями происходит через 2—8 секунд после подачи огнетушащего порошка. В дальнейшем происходит охлаждение конструкций. Модули порошкового пожаротушения импульсного действия создают высокую концентрацию огнетушащего порошка на время не более 1 секунды. В дальнейшем концентрация порошка снижается и при наличии конструкций, которые имеют температуру выше температуры воспламенения горючих материалов, возможно повторное воспламенениеПожаровзрывобезопасность, 2008. Том N 17, N 1 // Долговидов А. В., Сабинин О. Ю. Автоматические средства подачи огнетушащих порошков. В условиях развитого пожара на участках, которые были потушены порошками, через 20—30 секунд возникает повторное горение и пожар развивается с прежней интенсивностьюАбдурагимов И. М., Говоров В. Ю., Макаров В. Е. Физико-химические основы развития и тушения пожаров — М.: Высшая инженерная пожарно-техническая школа МВД СССР, 1980.
Одним из направлений повышения эффективности и универсальности применения порошковых составов является введение, кроме огнетушащего, второго действия — адсорбции горючего материала, в частности нефтепродуктов. Данные огнетушащие порошки получили название — огнетушащие порошки двойного назначения. Под вторым назначением понимается адсорбция нефтепродукта при его разливе. Адсорбция достигается путём введения в состав огнетушащего порошка природного минерала — шунгита с развитой удельной поверхностьюЧувилин С. В. Огнетушащие порошковые составы двойного назначения. Материалы пятнадцатой научно-технической конференции «Системы безопасности» — СБ-2006. — М.: Академия ГПС МЧС России, 2006. — С. 233 .
Порошковые составы для тушения металлов Подклассы пожаров при горении металла (класс D):