Мир водоснабжения и канализации. Положительные свойства воды как огнетушащего вещества Свойства воды в качестве способа пожаротушения

Самым первым в истории средством борьбы с огнем была вода. Она и сейчас остается самым действенным средством при пожаротушении. Водяное пожаротушение считается одним из самых безопасных для людей, что немаловажно, поэтому оно применяется для тушения пожаров в киноконцертных залах, спортивных комплексах, торговых центрах, офисных зданиях, в общем везде, где постоянно присутствует большое скопление людей.

Основные преимущества водяного тушения огня

Самое главное достоинство воды - ее доступность. Даже если не обустроен внутренний водопровод, подсоединенный к центральной магистрали, всегда имеются в наличии альтернативные водные резервуары. К ним относятся реки, озера, водоемы и иные водохранилища как естественного, так и искусственного происхождения.

Вода - достаточно эффективное средство, которым быстро можно потушить бумагу, дерево, уголь, ткани, резину либо горючие жидкости, которые имеют свойства растворения в воде: низший спирт, ацетон, органическая кислота и другие. Одежду лучше всего потушить водным раствором.

Самое качественное тушение огня происходит при помощи тонкораспыленных капелек, диаметр которых не превышает 0,8мм. При этом орошаемая поверхность значительно увеличивается, расходование воды уменьшается, повышается охлаждающий эффект, что способствует ее экономии. Вода обладает охлаждающими и смачивающими свойствами, в связи с чем ее применяют не только для тушения очага возгорания, но и для того, чтобы предотвратить распространение пожара на значительные площади.

Если тушение пламени первичными средствами пожаротушения не принесли желаемого результата, то все материальные ценности, расположенные в помещении, обильно обливают водой, предотвращая их возгорание, если нет реальной возможности их оттуда унести.

Отрицательные моменты водяного пожаротушения

Невзирая на массу достоинств, водяное пожаротушение не лишено недостатков. Прежде всего, вода является прекрасным проводником электрической энергии, поэтому, во избежание короткого замыкания, которое может привести к усилению возгорания, воду категорически запрещено применять для тушения электрооборудования, работающего от высокого напряжения.

Не стоит пользоваться водой в качестве огнетушащего вещества для ликвидации возгорания веществ, которые, при соприкосновении с ней, вступают в бурную реакцию. Водные растворы теряют свою эффективность при взаимодействии с горящими углеводородами, а также другими веществами, которые с ней не могут смешаться, если показатель их плотности не доходит до единицы.

При определенных обстоятельствах вода не только не приводит к ликвидации очага возгорания, но и помогает пламени разгореться с новой силой. Это касается горюче - смазочных материалов, которые с водой не смешиваются, а поднимаются на поверхность и продолжают там гореть с постоянно увеличивающейся мощностью, занимая все большие территории.

Возникает достаточно опасная ситуация при попадании воды в охваченные пламенем бани масляного типа, а также иные резервуары, в которых находятся горящие высококипящие жидкости или плавящиеся при нагревании твердые вещества. Нередки случаи получения людьми жутких ожогов открытых частей тела при тушении водой масла в бане.

Стоит также отметить негативное влияние водного раствора на электроприборы, электротехнику, бумажную документацию, предметы истории и искусства. Не рекомендуется применять воду при тушении пожаров в библиотеках, музеях, картинных галереях и выставках, архивных помещениях, серверных. Это может нанести непоправимый ущерб, может даже более существенный, чем урон от огня.

Виды водяного пожаротушения

Сейчас существуют такие виды водяного пожаротушения:

1. спринклерные системы;
2. спринклерные установки;
3. дренчерные системы;
4. модульные тонкораспылительные установки.

Спринклерные и дренчерные системы представляют собой совокупность таких элементов:

1. трубопроводы (необходимы для подачи воды к месту горения);
2. насосные станции (стабилизируют показатель давления воды в трубопроводах);
3. оросители (способствуют орошению мест возгорания).

Но все большую популярность приобретают мелкораспылительные системы пожаротушения модульного типа. Модульные установки применяются там, где защищаемый объект уже давно существует и отсутствует возможность определить точное количество воды для спринклерных и дренчерных систем, а также проложить другие дорогостоящие коммуникационные сети.

Спринклерное пожаротушение

Как правило, это самые элементарные и надежные системы, работающие в автоматическом режиме, которые включаются самостоятельно в момент повышения температурного режима в помещении до критической отметки.

В состав спринклерной системы входят трубы, в которых постоянно находится вода под определенным давлением. Заканчивается система спринклерами (оросителями) которые срабатывают после разрыва теплового замка и разбрызгивают жидкость на очаг возгорания. Причем срабатывают спринклеры не все сразу, а только те, которые расположены в месте с высокой температурой. Остальные оросители остаются неиспользованными.

Основным веществом в спринклерной системе является вода, которая поступает из обыкновенной водопроводной системы. Давление воды должно быть на определенном уровне, который поддерживается запорными клапанами. Если в системе трубопроводов произошла поломка или осуществилось его полное отключение, то давление воды в системе будет таким, чтобы устройство могло первоначально сработать.

Преимущества такой системы состоят в следующем:

1. автоматическое управление;
2. отсутствие необходимости в электроэнергии;
3. нет необходимости в сложных схемах обратной связи;
4. большой эксплуатационный срок;
5. нахождение в постоянной работоспособности.

К недостаткам можно отнести следующее:

1. инерционность;
2. прямая зависимость от водопроводных сетей;
3. нельзя тушить электропроводку;
4. срабатывает только при повышении температурного режима в помещении.

Дренчерное пожаротушение

Основным отличием дренчеров от спринклеров является отсутствие у первых теплового замка, и, как следствие, различия в способе срабатывания. Такая система активизируется не при достижении высокой температуры на объекте, а при получении сигнала тревоги с центрального пульта или от пожарных оповещателей. Это помогает уменьшить время срабатывания системы до минимума, что в разы повышает ее эффективность.

Дренчерные системы можно монтировать на любых объектах. При этом в трубопроводах может быть закачана вода, поэтому температура в помещениях должна быть положительной, чтобы вода в них не замерзла и трубы не лопнули. В систему может быть закачан воздух, тогда нет необходимости в отапливаемых помещениях.

Проектирование таких систем

Прежде, чем устанавливать систему водяного пожаротушения на объекте, необходимо разработать соответствующий проект, в котором в обязательном порядке должны фигурировать такие данные:

1. конкретные источники водоснабжения;
2. водопитатели;
3. трубопроводы;
4. оросители.

1. провести проверку совместимости материалов, которые использовались на объекте, с водным раствором;
2. определить оптимальный вид оборудования;
3. определиться с интенсивностью орошения;
4. рассчитать длительность процесса тушения огня;
5. вычертить схему монтажа оросителей.

Только правильно спроектированная и профессионально установленная система водяного пожаротушения сможет выполнить поставленную перед ней задачу - быстро и эффективно справиться с пожаром, сохранив имущество и не причинив вреда здоровью людей.

Огнетушащая способность воды обуславливается охлаждающим действием, разбавлением горючей среды образующимися при испарении парами и механическим воздействием на горящее вещество, т.е. срывом пламени. Охлаждающее действие воды определяется значительными величинами ее теплоемкости и теплоты парообразования. Разбавляющее действие, приводящее к снижению содержания кислорода в окружающем воздухе, обуславливается тем, что объем пара в 1700 раз превышает объем испарившейся воды. Наряду с этим вода обладает свойствами, ограничивающими область ее применения. Так, при тушении вододй нефтепродукты и многие другие горючие жидкости всплывают и продолжают гореть на поверхности, поэтому вода может оказаться малоэффективной при их тушении. Огнетушащий эффект при тушении водой в таких случаях может быть повышен путем подачи ее в распыленном состоянии. Вода, содержащая различные соли и поданная компактной струей, обладает значительной электропроводностью, и поэтому ее нельзя применять для тушения пожаров объектов, оборудование которых находится под напряжением. Тушение пожаров водой производят установками водяного пожаротушения, пожарными автомашинами и водяными стволами (ручными и лафетными). Для подачи воды в эти установки используют устраиваемые на промышленных предприятиях и в населенных пунктах водопроводы.

33. Преимущества и недостатки воздушно-механической пены как огнетушащего средства

Воздушно-пенные огнетушители наиболее пригодны для тушения пожаров класса А (особенно со стволом пены низкой кратности), а также - пожаров класса В. Эффективность воздушно-пенных огнетушителей значительно возрастает при использовании в качестве заряда фторированных пленкообразующих пенообразователей. Для получения воздушно-механической пены средней кратности используют специальное устройство - пеногенератор, который состоит из корпуса со сходящимся и расширяющимся конусами, распылителя раствора пенообразователя и пакета металлических сеток. Воздух, необходимый для пенообразования, эжектируется распыленной струей раствора пенообразователя и увлекается его каплями на пакет сеток, где и формируется поток пены, выходящий из насадка пеногенератора в виде струи. Недостатком воздушно-пенных огнетушителей является возможность замерзания рабочего раствора при отрицательных температурах, его достаточно высокая коррозионная активность, неприменимость огнетушителей для ликвидации пожаров оборудования, находящегося под напряжением электрического тока, и для тушения сильно нагретых или расплавленных веществ, а также веществ, бурно реагирующих с водой.

34. Преимущества и недостатки негорючих газов как огнетушащего средства

При тушении пожаров инертными газообразными разбавители используют двуокись углерода, азот, дымовые или отработавшие газы, пар, а также аргон и другие газы. Огнетушащие действие названных составов заключается в разбавлении воздуха и снижении в нем содержания кислорода до концентрации, при которой прекращается горение. Огнетушащий эффект при разбавлении указанными газами обуславливается потерями теплоты на нагревание разбавителей и снижением теплового эффекта реакции. Особое место среди огнетушащих составов занимает двуокись углерода (углекислый газ), которую применяют для тушения складов ЛВЖ, аккумуляторных станций, сушильных печей, стендов для испытания электродвигателей и т.д.

Следует помнить, однако, что двуокись углерода нельзя применять для тушения веществ, в состав молекул которых входит кислород, щелочных и щелочноземельных метталов, а также тлеющих материалов. Для тушения этих веществ используют азот или аргон, причем последний применяют в тех случаях, когда имеется опасность образования нитридов металлов, обладающих взрывчатыми свойствами и чувствительностью к удару.

Вода – наиболее широко применяемое средство для тушения загоревшихся веществ в разных агрегатных состояниях. Помимо доступности и дешевизны, факторами, обуславливающими достоинства воды, как отличного огнетушащего средства, являются высокая теплота испарения, значительная теплоемкость, химическая нейтральность, отсутствие ядовитости, подвижность. Эти свойства воды обеспечивают хорошее охлаждение не только загоревшихся объектов, но и тех объектов, которые расположены вблизи очага горения. Это позволяет предотвратить другие загорания, взрывы и разрушения. Хорошая подвижность обеспечивает легкость при транспортировании и доставки воды в отдаленные и труднодоступные места.

Вода обеспечивает охлаждающее действие, разбавление горючей среды парами, которые образуются при испарении, а также механическое воздействие на горящее вещество (срыв пламени). Разбавляющее действие, которое приводит к снижению содержания кислорода в воздухе, объясняется тем, что объем выделяемого пара в 1700 раз больше объема испарившейся воды.

Объем водяного пара, который образуется при пламенном горении, невелик, так как вода контактирует с горящим материалом краткое время и роль самого пара в прекращении горения совсем незначительная. При загорании твердых материалов главную роль в тушении пожара играет охлаждение поверхности.

Подавать воду в очаг горения можно в виде распыленных или сплошных струй. Сплошные струи – это неразрывный поток воды, имеющий сравнительно небольшое сечение и большую скорость. Эти струи характеризуются определенной дальностью полета и большой ударной силой. При этом на малую площадь воздействуют значительные объемы воды.

Для тушения пожаров используют сплошные струи тогда, когда нужно подать воду на малое расстояние или придать ей большую ударную силу. Этот способ является самым распространенным из-за своей простоты. Его можно использовать при тушении пожаров газовых фонтанов, при высоком очаге пожара, когда невозможно подойти близко к очагу горения и направить ствол для подачи воды. При необходимости можно также охлаждать соседние с горящим объектом конструкции или резервуары с большого расстояния.

Распыленные струи - это поток воды, который состоит из мельчайших капель. Эти струи характеризуются небольшой ударной силой, но широкой дальностью действия, орошающую большую поверхность. Делая подачу воды распыленными струями, создаются самые благоприятные условия для ее испарения, тем самым повышается охлаждающий эффект и разбавления горящей среды. Тушение пожара распыленными струями имеет много преимуществ (основное – сокращение расхода воды), поэтому в последние годы оно находит все больше и больше применений.

Установлено, что для тушения бензина самый оптимальный диаметр капель составляет 0,1 мм, для спирта и керосина - 0,3 мм, для нефтепродуктов, имеющих высокую температуру вспышки, и трансформаторного масла - 0,5 мм. Отношение времени испарения капли ко времени ее нагревания не зависит от размера капли воды и составляет 13,5. Также установлено, что для испарения капли диаметром 0,1 мм нужно всего 0,04с. За этот период времени, капли с указанной степенью дисперсности зачастую успевают полностью превратится в пар и обеспечить значительный коэффициент использования и оправданный эффект тушения. Более крупные капли могут полностью не испарится. Они не дают такого эффекта, который определяется интенсивностью испарения воды, приводящего к достаточному снижению температуры и разбавлению горючей системы.

Самым главным недостатком воды, который ограничивает условия и область ее применения как огнетушащего средства, является сравнительно большая температура замерзания. Для снижения температуры замерзания применяют специальные антифризы и добавки: некоторые спирты (гликоли), минеральные соли (СаСl, К2СО3, MgCl),.
В зависимости от источника, вода может содержать разные природные соли, обуславливающие повышение ее электропроводности и коррозионной способности. Соли и пенообразователи, используемые против замерзания, а также другие добавки немного усиливают эти свойства. Предотвратить коррозию металлических изделий (трубопроводов, корпусов и др.), контактирующих с водой, можно как нанесением на них специальных покрытий, так и добавлением в воду ингибиторов коррозии. В качестве ингибиторов применяют различные неорганические соединения (карбонаты, кислые фосфаты, силикаты щелочных металлов, окислители типа хроматов калия, нитрит натрия и натрий, с помощью которых на поверхности образовывается защитный слой), органические соединения (вещества, которые способны абсорбировать кислород). Самый эффективный из них – это хромат натрия, но он очень токсичен. Для нормальной защиты от коррозии пожарного снабжения обычно применяются покрытия.

Добавляемые в воду примеси (особенно диссоциирующие соли) намного усиливают ее электропроводность (примерно на 2-3 порядка). К примеру, при использовании чистой воды из водопровода электрический ток на дистанции 1,5 м от электрооборудования почти равен нулю, а при добавке в нее соды в количестве 0,5 % повышается до 50 мА. Именно поэтому при тушении пожаров водой делают обесточивание электрооборудования. Известны многие примеры, когда для защиты высоковольтного кабельного хозяйства применяют воду. В таком случае используют только дистиллированную воду.

Нельзя использовать воду для тушения тех веществ, какие бурно реагируют с ней и выделяют горючие газы. К таким веществам можно отнести металлы (самые опасные щелочные металлы, которые реагируют с взрывом), металлические соединения (концентрированные литийорганические и алюминийорганические соединения), гидриды металлов, многие карбиды металлов и др. Для тушения таких пожаров .

Наряду с этим вода обладает свойствами, ограничивающими область ее применения. Так, при тушении вододй нефтепродукты и многие другие горючие жидкости всплывают и продолжают гореть на поверхности, поэтому вода может оказаться малоэффективной при их тушении. Огнетушащий эффект при тушении водой в таких случаях может быть повышен путем подачи ее в распыленном состоянии.

Тушение пожаров водой производят установками водяного пожаротушения, пожарными автомашинами и водяными стволами (ручными и лафетными). Для подачи воды в эти установки используют устраиваемые на промышленных предприятиях и в населенных пунктах водопроводы.

Воду при пожаре используют на наружное и внутреннее пожаротушение. Расход воды на наружное пожаротушение принимают в соответствии со строительными нормами и правилами. Расход воды на пожаротушение зависит от категории пожарной опасности предприятия, степени огнестойкости строительных конструкций здания, объема производственного помещения.

Одним из основных условий, которым должны удовлетворять наружные водопроводы, является обеспечение постоянного давления в водопроводной сети, поддерживаемого постоянно действующими насосами, водонапорной башней или пневматической установкой. Это давление часто определяют из условия работы внутренних пожарных кранов.

Для того, чтобы обеспечить тушение пожара в начальной стадии его возникновения, в большинстве производственных и общественных зданий на внутренней водопроводной сети устраивают внутренние пожарные краны.

По способу создания давления воды пожарные водопроводы подразделяют на водопроводы высокого и низкого давления. Пожарные водопроводы высокого давления устраивают таким образом, чтобы давление в водопроводе постоянно было достаточным для непосредственной подачи воды от гидрантов или стационарных лафетных стволов к месту пожара. Из водопроводов низкого давления передвижные пожарные автонасосы или мотопомпы забирают воду через пожарные гидранты и подают ее под необходимым давлением к месту пожара.

Система пожарных водопроводов находит применение в различных комбинациях: выбор той или иной системы зависит от характера производства, занимаемой им территории и т.п.

К установками водяного пожаротушения относят спринклерные и дренчерные установки. Они представляют собой разветвленную, заполненую водой систему труб, оборудованную специальными головками. В случае пожара система реагирует (по-разному, в зависимости от типа) и орошает конструкции помещенеия и оборудования в озне действия головок.

Пена

Пены применяют для тушения твердых и жидких веществ, не вступающих во взаимодействие с водой. Огнетушащие свойства пены определяют ее кратностью - отношением объема пены к объему ее жидкой фазы, стойкостью, дисперсностью и вязкостью. На эти свойства пены помимо ее физико-химических свойств оказывают влияне природа горючего вещества, условия протекания пожара и подачи пены.

В зависимости от способа и условий получения огнетушащие пены делят на химические и воздушно-механические. Химическая пена образуется при взаимодействии растворов кислот и щелочей в присутствии пенообразующего вещества и представляет собой концентрированную эмульсию двуокиси углерода в водном растворе минеральных солей, содержащем пенообразующее вещество.

Применение химической пены в связи с высокой стоимостью и сложностью организации пожаротушения сокращается.

Пеногенерирующая аппаратура включает воздушно-пенные стволы для получения низкократной пены, генераторы пены и пенные оросители для получения среднекратной пены.

Газы

При тушении пожаров инертными газообразными разбавители используют двуокись углерода, азот, дымовые или отработавшие газы, пар, а также аргон и другие газы. Огнетушащие действие названных составов заключается в разбавлении воздуха и снижении в нем содержания кислорода до концентрации, при которой прекращается горение. Огнетушащий эффект при разбавлении указанными газами обуславливается потерями теплоты на нагревание разбавителей и снижением теплового эффекта реакции. Особое место среди огнетушащих составов занимает двуокись углерода (углекислый газ), которую применяют для тушения складов ЛВЖ, аккумуляторных станций,

сушильных печей, стендов для испытания электродвигателей и т.д.

Следует помнить, однако, что двуокись углерода нельзя применять для тушения веществ, в состав молекул которых входит кислород, щелочных и щелочноземельных метталов, а также тлеющих материалов. Для тушения этих веществ используют азот или аргон, причем последний применяют в тех случаях, когда имеется опасность образования нитридов металлов, обладающих взрывчатыми свойствами и чувствительностью к удару.

В последнее время разработан новый способ подачи газов в сжиженном состоянии в защищаемый объем, который обладает существенным преимуществами перед способом, основанным на подаче сжатых газов.

При новом способе подачи практически отпадает необходимость в ограниченеии размеров допускаемых к защите объектов, поскольку жидкость занимает примерно в 500 раз меньший объем, чем равное по массе количество газа, и не требует больших усилий для ее подачи. Кроме того, при испарении сжиженного газа достигается значительных охлаждающий эффект и отпадает ограничение, связанно с возможным разрушением ослабленных проемов, поскольку при подаче сжиженных газов создается мягкий режим заполнения без опасного повышения давления.

Ингибиторы

Все описанные выше огнетушащие составы оказывают пассивное действие на пламя. Более перспективны огнетушащие средства, которые эффективно тормозят химические реакции в пламени, т.е. оказывают на них ингибирующее воздействие. Наибольшее применение в пожаротушении нашли огнетушащие составы - ингибиторы на основе предельных углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода замещены атомами галоидов (фтора, хлора, брома).

Галоидоуглеводороды плохо растворятся в воде, но хорошо смешиваются со многими органическими веществами. Огнетушащие свойства галоидированных углеводородов возрастают с увеличением моряной массы содержащегося в них галоида.

Галоидоуглеводородные составы обладают удобными для пожаротушения физическими свойствами. Так, высокие значения плотности жидкости и паров обуславливают возможность создания огнетушащей струи и проникновения капель в пламя, а также удержание огнетушащих паров около очага горения. Низкие температуры замерзания позволяют использовать эти составы при минусовых температурах.

В последние годы в качестве средств тушения пожаров применяют порошковые составы на основе неорганических солей щелочных металлов. Они отличаются высокой огнетушащей эффективностью и универсальностью, т.е. способностью тушить любые материалы, в том числе нетушимые всеми другими средствами.

Порошковые составы являются, в частности, единственным средством тушения пожаров щелочных металлов, алюминийорганических и других металлоорганических соединений (их изготавливает промышленность на основе карбонатов и бикарбонатов натрия и калия, фосфорно-аммонийных солей, порошок на основе грифита для тушения металлов и т.д.).

Основным огнетушащим веществом в пожаротушении является вода. Она почти повсеместно доступна, дёшева и при этом весьма эффективна. При ее подаче в зону горения вода охлаждает наиболее нагретый слой вещества. При этом она частично испаряется и превращается в пар, благодаря чему происходит разбавление реагирующих веществ, что само по себе способствует прекращению горения, а также вытеснению воздуха из зоны очага пожара.

Вода в виде распыленных и тонкораспыленных (мелкодисперсных) струй обладает повышенной эффективностью при тушении пожара. Попадая в зону горения, она интенсивно испаряется, снижая концентрацию кислорода и разбавляя горючие пары и газы, участвующие в горении. Кроме того, мельчайшие капли воды, движущиеся с большой скоростью, хорошо проникают вглубь пористых матералов.

Наряду с этим у воды имеются и отрицательные свойства. Основной недостаток у воды как огнетушащего вещества заключается в том, что из-за высокого поверхностного натяжения она плохо смачивает твердые материалы и особенно волокнистые вещества. Для устранения этого недостатка к воде добавляют поверхностно-активные вещества (смачиватели, пенообразователь) для получения растворов, поверхностное натяжение которых меньше, чем у воды.

С некоторыми веществами и материалами (см. табл.) вода вступает в реакцию с выделением водорода, горючих газов, большого количества теплоты и др. Такие вещества водой тушить нельзя.

Таблица. Вещества и материалы, при тушении которых опасно применять воду и другие огнетушащие вещества на основе воды