2. СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ
Под тушением пожаров понимаются действия отдельных людей, подразделений пожарной охраны и придаваемых им сил или работа автоматических установок пожаротушения с целью прекращения горения.
Прекращение горения может быть достигнуто различными путями:
охлаждением зоны горения или горящего вещества; снижением скорости реакции окисления за счет разбавления реагирующих веществ;
изоляцией горящего вещества от зоны горения; химическим торможением реакции окисления (горения).
Реализация перечисленных способов может быть достигнута сочетанием огнетушащих и технических средств
или только техническими средствами. Выбор огнетушащего средства для прекращения горения зависит от обстановки на пожаре и определяется-
свойствами и состоянием горящего материала; видом пожара (на открытом пространстве, в ограниченном объеме):
условиями тепло- и газообмена на пожаре; параметрами пожара (площадью горения, температурой и т п );
условиями проведения работ по прекращению горения (например, наличием или отсутствием непосредственной угрозы липам, осуществляющим подачу средств тушения);
наличием и количеством огнетушащих средств; эффективностью огнетушащего средства. Практически все огнетушащие средства характеризуются комплексным воздействием, т. е одновременно производят, например, охлаждение горящего материала и разбавление зоны горения. Однако прекращение горения достигается одним из применяемых способов, а остальные только способствуют прекращению горения. Это определяется соотношением свойств огнетушащего средства и горящего материала Например, воздушно-механическая пена при тушении легковоспламеняющихся жидкостей охлаждает верхний слой жидкости и одновременно изолирует ее от зоны горения Однако основным процессом, приводящим к прекращению горения, например, бензина, является изоляция, поскольку пена с температурой 5—15°С не может охладить бензин ниже температуры его вспышки (минус 35 С). В зависимости от основного процесса, приводящего к прекращению горения, наиболее распространенными способами среди вышеперечисленных групп являются
способы охлаждения — охлаждение конденсированной фазы сплошными струями воды, охлаждение распыленными струями воды, охлаждение путем перемешивания горючих материалов;
способы разбавления — разбавление газовой и конденсированой фаз (твердой, жидкой) струями тонкораспыленной воды, разбавление горючих жидкостей водой, разбавление негорючими газами или водяным паром;
способы изоляции — изоляция слоем пены различной кратности, изоляция слоем огнетушащего порошка; способы химического торможения реакции горения — с помощью огнетушащих порошков или галоидопроизводных углеводородов.
В качестве примера можно привести способы тушения натрия, который может использоваться как теплоноситель. Основными из них являются: самотушение в относительно герметичных помещениях; тушение порошковым составом (глинозем); тушение в поддонах с гидрозатвором; слив натрия в аварийные емкости и самотушение натрия в них.
Тушение натрия в относительно герметичных помещениях осуществляется с подачей азота и без его подачи. Азот подается от насосной станции и хранится в ресиверах под повышенным давлением. Раздача азота в помещении производится по трубопроводам. Включение системы, как правило, осуществляет оператор. В помещения, где утечка натрия незначительна, подача азота не производится. Для тушения также используются порошковые составы (техническая окись алюминия—глинозем), которые подаются по трубопроводам под давлением азота, поступающего из ресиверов. Выброс порошка происходит вблизи возможных мест протечек натрия.
Принцип тушения натрия в поддонах заключается в том, что пролившийся теплоноситель стекает по наклонным плоскостям поддона и попадает в сливное устройство, в котором устраивается гидрозатвор, где горение натрия прекращается из-за предотвращения попадания воздуха из помещения внутрь поддона. Избыточное давление, образующееся внутри поддона за счет термического расширения воздуха и уменьшения свободного объема при стекании в него металла, сбрасывается через отверстие, расположенное в верхней части поддона.
** Подача тонкораспыленной воды (размер капель 100—150 мк), получаемой с помощью шаровых, пневматических и центробежных распылителей.
При возможности пролива большого количества натрия применяют способ его слива в аварийные емкости. Полы помещений, из которых сливается натрий, могут облицовываться сталью и должны иметь сливные трапы, в сторону которых выполняется уклон пола. Трап может закрываться легкоплавким покрытием и металлической решеткой.
Кратко остановимся на основных средствах тушения пожаров в электроустановках, их свойствах и области применения.
Вода — наиболее распространенное и достаточно эффективное огнетушащее средство. Имея высокую теплоемкость—4,19 Дж/(кгХград) — при нормальных условиях, она обладает хорошими охлаждающими свойствами.
При попадании воды на горящее вещество некоторое ее количество испаряется и превращается в пар (из 1 л воды образуется 1700 л пара), разбавляя реагирующие вещества. Обладая высокой теплотой парообразования (около 2260 Дж/кг), вода отнимает от зоны горения большое количество тепла, т. е. наблюдается охлаждающий эффект.
Вода имеет высокую термическую стойкость. Только при температуре выше 1700°С ее пары разлагаются на водород и кислород. Поэтому тушение водой большинства твердых материалов и горючих жидкостей безопасно, поскольку температура при их горении не превышает 1300°С.
Наибольший огнетушащий эффект достигается при подаче воды в распыленном состоянии. Применение растворов смачивателей снижающих поверхностное натяжение воды, позволяет уменьшить расход воды при тушении некоторых материалов на 30—50%.
Вода электропроводна. Проводимость ее тем больше, чем больше электролитов, т. е. диссоциируемых солей, кислот или оснований, растворено в воле. Электропроводность — величина, обратная омическому сопротивлению, — измеряется в сименсах на J м (См-м-1).
Ниже приведены для сравнения значения электропроводности воды и растворов: Вода:
чистая 0,04
дистиллированная 50
питьевая . . 275—1200
речная 920—1350
морская 12500—62800
Раствор:
20%-ный поваренной соли 200 000
4 %-ный пенообразователя в дистиллированной
воде 3000
30 %-ный пенообразователя в водопроводной воде 24 000—55 000
За счет добавок пенообразователей, ионогенных смачивателей и особенно диссоциируемых солей (например, солей, предотвращающих замерзание) электропроводность воды значительно повышается. Она может быть в 100—1000 раз выше электропроводности дистиллированной воды. Поэтому тушение пожаров компактными и распыленными струями без снятия напряжения с электроустановок допускается только в открытых для обзора
ствольщика электроустановках, а также горящих кабелей, при номинальном напряжении до 10 кВ. При этом должны выполняться требования техники безопасности (см. § 12).
Чтобы достичь необходимого эффекта при тушении водой, ее следует подавать в золу горения с определенной интенсивностью. Под интенсивностью подачи воды понимают ее количество, подаваемое в единицу времени на единицу поверхности горения, м3/(м2-с). Так, интенсивность подачи воды должна составлять при тушении:
полуэтажей электростанций 6-10—8— 10-4
трансформаторов 2-10—4
бензина, лигроина, легкой нефти и других нефтепродуктов с температурой вспышки ниже 28 С,
мазутов с температурой вспышки 60 °С и выше 4- 1С—44* нефтепродуктов с температурой вспышки выше
120 °С 2-10-4*
Степень проявления огнетушащих свойств пен зависит от условий их применения. Например, если пена используется в качестве средства защиты от лучистого теплового потока, то наибольшее значение имеет ее стойкость. Изолирующее действие пены при этом оценивается количеством энергии, проходящей через слой, равный 1 см, за 1 с на единицу поверхности. При использовании пены в качестве средства тушения но поверхности большое значение имеет свойство препятствовать испарению горючего вещества и прорыву паров этого вещества через слой пены в зону горения. Низкократная и среднекратная пены при тушении горючих жидкостей обладают изолирующей способностью в течение 1,5—2,5 мин при толщине изолирующего слоя 0.1 — I м. Для достижения наибольшего огнетушащего действия необходимо использовать пены которых максимально проявляются изолирующие и охлаждающие свойства. К мерам по созданию условий для достижения максимальной огнетушащей способности относятся - разбавление горящих жидкостей, снижение температуры горящих веществ, окружающей среды и т. п.
Низковольтными пенами тушат в основном по поверхности Для тушения жидкостей используют пены кратностью до 1 ПО, объемная мата которых в 5—50 раз меньше объемной массы этих жидкостей. Такие пены хорошо удерживаются на поверхности и растекаются по ней, эффективно противостоят прорыву через них горючих паров, обладают значительным охлаждающим действием.
Высокократную пену применяют главным образом для объемного тушения, вытеснения дыма, изоляции установок от действия тепловых потоков. При объемном тушении следует избегать действия водяных струй на пену, так как под их действием она разрушается.
В зону гонения пена может подаваться через слой горючего, сливом или струями. Каждый из этих приемов осуществляется путем сосредоточенной и рассредоточенной подачи. Наиболее распространена подача пены струями что объясняется простотой и оперативностью приема. Однако при этом интенсивность разрушения пены наибольшая. Подача сливом по степени разрушения пены при прочих равных условиях занимает промежуточное положение по отношению к двум другим приемам. Сущность этого приема заключается в том, что пена из стволов подается не прямо в зону горения, как при подаче струями, а на прилегающую к зоне горения поверхность, по которой она стекает в зону горения. При этом дальность растекания пены зависит от вязкости, толщины слоя в месте слива, напора, создаваемого пеногенератором, ориентации струи, интенсивности подачи пены и соответствия направленности движения пены газовым потокам, наличия препятствий и т.д. В частности, при подаче среднекратной пены в кабельные каналы сечением 2X2 м максимальная дальность продвижения пены от эжекционных генераторов типа ГВП-600 достигает 30 м, от пеногенераторов вентиляторного типа — 50 м.
Огнетушащие порошковые составы (ОПС) используют для прекращения горения твердых, жидких и газообразных веществ и подразделяют на четыре группы. К первой относятся составы на основе карбонатов натрия или калия — типа ПС, ко второй — на основе силикагеля — типа СИ, к третьей — на основе различных флюсов (хлоратов металлов) — типа ВИ, к четвертой — составы на основе фосфооно-аммонийных солей — типа ПФ.
Порошковые составы неэлектропроводны, не корродируют металлы и не токсичны, за исключением порошков типа СИ, которые обладают слабой токсичностью и коррозийной активностью. Недостатком ОПС является их способность к слеживанию (комкованию), что затрудняет хранение, особенно длительное, а также подачу в зону горения. Слеживаемость зависит от степени дисперсности и влажности порошка. Влажность ОПС не должна быть более 0,5 %.
Порошковыми составами тушат по поверхности и по объему зоны горения. При тушении ОПС по поверхности огнетушащий эффект заключается в основном в изоляции горящей поверхности от доступа воздуха, а при объемном тушении — в ингибирующем действии порошка, заключающемся в обрыве цепей реакции горения.
Порошковые составы обладают избирательной огнетушащей способностью. Так, составы типа ПС эффективно используются для тушения натрия. Порошки типа ПСБ и ПФ имеют общее назначение: ими тушат жидкости, газы, электрооборудование, двигатели и т. д.
Необходимым условием для прекращения горения при тушении порошком по поверхности является покрытие горящей поверхности слоем ОПС определенной толщины, обычно не превышающем 2 см. Удельный расход ОПС зависит от вида горящего материала и условий его горения.
Для прекращения горения при объемном тушении необходимо создать в течение нескольких секунд во всем зоне горения такую концентрацию порошка, при котором поверхность порошка обеспечит требуемую скорость подавления активных центров реакции горения. Это достигается введением порошка с требуемой интенсивностью и равномерным его распределением по всей зоне горения. Например, при горении в разлившемся состоянии (на бетоне, асфальте, металле) трансформаторного масла удельный расход порошка ПС составляет 0,36 кг/м2 при расчетном времени подачи для тушения 30 с.
Газовые составы. Для тушения пожаров на энергообъектах широкое применение получили газовые составы: галоидированные углеводороды (составы 3,5; 7; БФ-1; БФ-2 и др.), двуокись углерода, азот, водяной пар, а также мелкодиспергированная вода.
Из перечисленных составов двуокись углерода, азот, водяной пар и мелкодиспергированная вода относятся к огнетушащим средствам разбавляющего действия. Газовые и аэрозольные жидкостные бромсодержащие составы (двуокись углерода и галоидированные углеводороды) обеспечивают тушение большинства горючих жидкостей, газов, твердых веществ и материалов (за исключением, например, натрия, а также материалов, способных к длительному тлению).
Двуокись углерода — бесцветный газ с плотностью 1,98 кг/м3 не имеющий запаха и не поддерживающий горение большинства веществ. При практических расчетах следует учитывать, что давление внутри баллонов зависит от температуры и коэффициента наполнення (тябл 1).
Таблица 1. Зависимость давления внутри баллона от температуры и коэффициента заполнения
Из табл. 1 следует, что коэффициент заполнение баллонов больше 0,625 не может быть рекомендован.
Механизм прекращения горения двуокисью углерода заключается в ее способности разбавлять концентрацию реагирующих веществ до пределов, при которых горение становится невозможным. Двуокись углерода может выбрасываться в зону горения в виде снегообразной массы оказывая при этом охлаждающее действие. Из одного килограмма жидкой двуокиси углерода образуется 506 л газа. Огнетушащий эффект достигается, если концентрация двуокиси углерода не менее 30 % по объему. Удельный расход газа при этом составляет 0,64 кг/(м3-с).
Бромистый этил (С2Н5Вг) — лсгкоиспаряющаяся жидкость с характерным запахом, который ощущается при концентрации менее 0,001 % по объему. Бромистый этил практически пнеэлектропроводен, обладает высокой смачивающей способностью, плохо растворим в воде, разрушает резину, корродирует алюминиевые и магниевые сплавы. Пары этила обладают хорошими огнетушащими свойствами. При температуре —30 °С упругость его паров достаточна для создания огнетушащей концентрации.
Прекращение горения бромистым этилом, как и любыми другими галоидоуглеводородами и галоидоуглеродами, достигается путем химического торможения реакции горения. При концентрации 6,75—11.25% по объему бромистый этил может воспламеняться от воздействия мощного источника зажигания и поэтому в чистом виде не применяется. Однако из-за высоких огнетушащих качеств является основным компонентом в огнетушащих составах 3,5; РФ-1; БФ-2; БМ.
Состав 3,5 представляет собой, например, смесь 40 % двуокиси углерода по массе и 70 % бромистого этила, обладая всеми его качествами. Из 1 кг состава 3,5 образуется 153 л двуокиси углерода и 144 л паров бромэтила. Эффект тушения достигается при объемной концентрации парогазовой фазы около 7 %. При локальной подаче состава удельный расход, обеспечивающий эффективное тушение пожара, составляет 0,3 кг/(м3-с). Состав 3,5 подается на тушение в помещения по трубопроводам: при их длине более 40 м — под давлением сжатого воздуха, а при меньшей длине — под действием собственного давления парогазовой среды. Этот состав оказывает наркотическое воздействие на организм человека. Однако опасные (критические) концентрации в 2—2,5 раза превышают огнетушащую концентрацию.
Хладон 114В2 — тяжелая бесцветная жидкость го специфичным запахом и температурой кипения 47 °С; поэтому в помещение для тушения пожара подается в распыленном состоянии. Является весьма эффективным ингибитором горения — тушение пламени достигается при объемной концентрации около Z 70. Массовая огнетушащая концентрация 0,215 кг/м3, удельный расход при локальном тушении 0,2 кг/(м3-с). Пары хладона намного тяжелее воздуха (плотность паров 8.97 кг/м3). При подаче хладона в верхнюю зону они быстро оседают и воздействуют на очаг пожара по всей высоте помещения. Из 1 кг хладона при 0 С образуется 87 л паров.
При подаче в защищаемое помещение хладон контактирует с горящими материалами только в паровой фазе, поэтому заметного побочного воздействия на них (включая электронное оборудование) не оказывает. Транспортировку хладона для тушения осуществляют по трубам с помощью сжатого воздуха или азота.
Хладон 114В2 обладает умеренной токсичностью. Его огнетушащая концентрация в 5—7 раз меньше критических (опасных для человека) концентраций, и тем не менее по условиям техники безопасности перед подачей хладона в защищаемое помещение люди из него должны эвакуироваться. Заходить в такое помещение можно только после его тщательного проветривания до исчезновения запаха. Более высокой токсичностью обладают продукты термического распада хладона. Однако в условиях тушения пожара их образуется всего около 3 %. Тем не менее лицам, принимающим участие в тушении пожара, следует входить в такие помещения в кислородно-изолирующих противогазах.
Высокая огнетушащая эффективность и низкая электропроводность хладона 114В2 делают его очень перспективным средством тушения. С его помощью можно тушить пожары в помещениях объемом до 6000 м3.
