Физико-химические основы развития и тушения пожаров

«Физико-химические основы развития и тушения пожаров» Конспект лекций Лекция 1 Пожар, как физико-химическое явление и чрезвычайная ситуация Общие сведения о пожарах Пожар представляет собой слож­ный физико-химический    процесс, включающий помимо горения явления массо- и теплообмена, развивающие­ся во времени и пространстве. Эти явления взаимосвязаны и характери­зуются параметрами пожара (пожарной нагрузкой, ско­ростью выгорания, линейной скоростью распространения пламени по поверх­ности материалов, площадью пожара, площадью поверхности горящих мате­риалов, интенсивностью выделения теп­лоты, температурой пламени и др.) и определяются рядом условий, многие из которых носят случайный характер. Явления массо- и теплообмена на­зывают общими явлениями, характер­ными для любого пожара независимо от его размеров и места возникнове­ния. Только ликвидация горения мо­жет привести к их прекращению. При пожаре процесс горения в течение достаточно большого промежутка вре­мени не управляется человеком. След­ствием этого процесса являются боль­шие материальные потери. Общие явления могут привести к возникновению частных явлений, т. е. таких, которые как могут про­исходить, так и могут не про­исходить на пожарах. К ним относят: взрывы, деформацию и обрушение тех­нологических аппаратов и устано­вок, строительных конструкций, вски­пание или выброс нефтепродуктов из резервуаров и другие явления. Возникновение и протекание част­ных явлений возможно лишь при соз­дании на пожарах определенных благоприятных для этого условий. Пожар сопровождается серьёзными социальными явлениями, которые также являются частными. Гибель людей, термические травмы и отравления токсичными продуктами горения, воз­никновение паники на объектах с массовым пребыванием людей и т. п. события наносят обществу не только материальный, но и моральный ущерб. К опасным факторам пожара (ОФП), воздействующим на людей и имущество, относятся (статья 9 Федерального закона № 123-ФЗ [1]): пламя и искры; тепловой поток; повышенная температура окружающей среды; повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения (CO, CO2, HCl, HCN, COCl2, NO2, H2S); пониженная концентрация кислорода; снижение видимости в дыму. К сопутствующим проявлениям ОФП относятся (статья 9 Федерального закона № 123-ФЗ [1]): осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, строений, транспортных средств, технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества; радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окружающую среду из разрушенных технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества; вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества; опасные факторы взрыва, произошедшего вследствие пожара; воздействие огнетушащих веществ. Рост числа пожаров, величина материального ущерба и человеческих жертв определяются концентрацией производства, увели­чением производительности ранее из­вестных и созданием новых, опасных в пожарном отношении технологий, увеличением плотности населения, уровнем оснащенности подразделений пожарной охраны, несвоевременностью принятия мер и другими факторами. Таким образом, на пожарах проис­ходят различные явления, взаимо­связанные друг с другом. Они проте­кают на основе общих физико-химических и социально-экономичес­ких законов, характеризуются соответ­ствующими параметрами, знание ко­торых позволяет определить количест­венные характеристики каждого явле­ния, необходимые для качественной оценки обстановки на пожаре (фор­мирования вывода на основе обобще­ния и анализа сведений о явлениях, сопровождающих пожар) и принятия оптимального решения на его тушение. Классификация пожаров С целью детального изучения пожа­ров и разработки тактики борьбы с ними все пожары классифицируются по группам, классам и видам. Класси­фикация их производится на основе распределения по признакам сходства и различия. В зависимости от вида горящих материалов и веществ пожары разде­лены на классы А, В, С, D, E, F и под­классы А1, А2, В1, В2, D1, D2 и D3. К пожарам класса А относится горение твердых веществ. При этом, если горят тлеющие вещества, напри­мер древесина, бумага, текстильные изделия и т. п., то пожары относятся к подклассу А1, неспособные тлеть, например пластмассы,– к подклассу А2. К классу В относятся пожары лег­ковоспламеняющихся горючих жид­костей. Они будут относиться к под­классу В1, если жидкости нераство­римы в воде (бензин, дизтопливо, нефть и др.) и к подклассу В2– растворимые в воде (например, спир­ты). Если горению подвержены газы, например водород, пропан и др., то пожары относятся к классу С, при горении же металлов – к классу D. Причем подкласс D1 выделяет горение легких металлов, например алюминия, магния и их сплавов; D2 – щелочных и других подобных металлов, например натрия и калия; D3– горение металлосодержащих со­единений, например металлоорганических (таких органических соединений, в молекулах которых существует связь атома металла с атомом/атомами углерода), или гидридов. К классу E относятся пожары горючих веществ и материалов электроустановок, находящихся под напряжением. К классу F относятся пожары ядерных материалов, радиоактивных отходов и радиоактивных веществ. По признаку изменения площади горения пожары можно разделить на распространяющиеся и нераспростра­няющиеся. Классифицируют пожары по раз­мерам и материальному ущербу, по продолжительности и другим призна­кам сходства или различия. По условиям массо- и теплообмена с окружающей средой все пожары раз­делены на две большие группы – на открытом пространстве и в ограж­дениях. Кроме того, в классификации сле­дует отдельно выделить подгруппу пожаров на открытых пространст­вах – массовый пожар, под которым понимают совокупность отдельных и сплошных пожаров в населенных пунк­тах, крупных складах горючих мате­риалов и на промышленных предприя­тиях. Под отдельным пожаром подра­зумевается пожар, возникающий в от­дельном здании или сооружении. Од­новременно интенсивное горение пре­обладающего числа зданий и соору­жений на данном участке застройки принято называть сплошным пожа­ром. При слабом ветре или при его отсутствии массовый пожар может перейти в огневой шторм. Огневой шторм – это особая форма пожара, характеризующаяся    образованием единого гигантского турбулентного факела пламени с мощной конвективной колонкой восходящих пото­ков продуктов горения и нагретого воздуха и притоком свежего воздуха к границам огневого шторма со ско­ростью не менее 14–15 м/с. Пожары в ограждениях можно разделить на два вида: пожары, ре­гулируемые воздухообменом, и пожары, регулируемые пожарной нагрузкой. Под пожарами, регулируемыми воздухообменом («вентиляцией»), понимают пожары, кото­рые протекают при ограниченном со­держании кислорода в газовой среде помещения и избытке горючих веществ и материалов. Содержание кислорода в помещении определяется условиями его вентиляции, т. е. площадью при­точных отверстий или расходом воз­духа, поступающего в помещение по­жара с помощью механических систем вентиляции. Под пожарами, регулируемыми по­жарной нагрузкой, понимают пожары, которые протекают при избытке кисло­рода воздуха в помещении и развитие пожара зависит от пожарной нагруз­ки. Эти пожары по своим параметрам приближаются к пожарам на откры­том пространстве. По характеру воздействия на огра­ждения пожары подразделяются на локальные и объемные. Локальные пожары характеризуются слабым теп­ловым воздействием на ограждения и развиваются при избытке воздуха, необходимого для горения, и зависят от вида горючих веществ и материа­лов, их состояния и расположения в помещении. Объемные пожары характеризуют­ся интенсивным тепловым воздейст­вием на ограждения. Для объемного пожара, регулируемого вентиляцией, характерно наличие между факелом пламени и поверхностью ограждения газовой прослойки из дымовых газов, процесс горения происходит при из­бытке кислорода воздуха и прибли­жается к условиям горения на откры­том пространстве. Для объемного по­жара, регулируемого пожарной на­грузкой, характерно отсутствие газо­вой (дымовой) прослойки между пла­менем и ограждением. Объемные пожары в ограждениях принято называть открытыми пожара­ми, а локальные пожары, пожары, протекающие при закрытых дверных и оконных проемах,– закрытыми. Приведенные классификации по­жаров по различным признакам сход­ства и различия являются условны­ми, поскольку пожары могут в ходе своего развития переходить из одного класса, вида, группы в другой. Одна­ко для практики тушения пожаров рассмотренная классификация необ­ходима, так как позволяет определить способы и приемы прекращения горе­ния, вид огнетушащего вещества, организацию боевых действий подраз­делений при тушении пожара на данный момент развития пожара. Лекция 2 Процессы и явления, сопровождающие возникновение и распространение пожаров Для решения вопросов пожарной безопасности в рамках системы проти­вопожарной защиты необходимо знать и уметь прогнозировать поведение по­жара в процессе его развития в конкретных условиях, правильно оце­нивать обстановку на пожаре. Прог­нозирование развития пожара пред­полагает использование методов рас­чета направлений и скоростей рас­пространения горения, продолжитель­ности развития пожара, изменений во времени температуры и компонен­тов газовой среды, интенсивности га­зообмена и других параметров по­жара. Каждый пожар представляет собой единственную в своем роде ситуацию, определяемую различными события­ми и явлениями, носящими случай­ный характер, например изменение на­правления и скорости ветра во время пожара и т. п. Поэтому точно пред­сказать развитие пожара во всех деталях не представляется возмож­ным. Однако пожары обладают общи­ми закономерностями, что позволяет построить аналитическое описание об­щих явлений пожаров и их парамет­ров. Основные явления, сопровождаю­щие пожар,– это процессы горения, газо- и теплообмена. Они изменяются во времени, пространстве и характе­ризуются параметрами пожара. По­жар рассматривается как открытая термодинамическая система, обмени­вающаяся с окружающей средой веществами и энергией. Рассмотрим процессы, протекаю­щие на пожаре, и параметры, их ха­рактеризующие. Процесс горения на пожаре горю­чих веществ и материалов представ­ляет собой быстро протекающие хими­ческие реакции окисления и физичес­кие явления, без которых горение невозможно, сопровождающиеся вы­делением теплоты и свечением раскален­ных продуктов горения с образовани­ем ламинарного или турбулентного диффузионного пламени, Основными условиями горения яв­ляются: наличие горючего вещества, поступление окислителя в зону хими­ческих реакций и непрерывное выде­ление теплоты, необходимого для под­держания горения. Возникновение и распространение процесса горения по веществам и ма­териалам происходит не сразу, а посте­пенно. Источник горения воздействует на горючее вещество, вызывает его на­гревание, при этом в большей мере нагревается поверхностный слой, про­исходят активация поверхности, дест­рукция и испарение вещества, мате­риала вследствие термических и физи­ческих процессов, образование аэро­зольных смесей, состоящих из газо­образных продуктов реакции и твер­дых частиц исходного вещества. Образовавшиеся газообразные про­дукты способны к дальнейшему экзо­термическому превращению, а разви­тая поверхность прогретых твердых частиц горючего материала способст­вует интенсивности процесса его раз­ложения. Концентрация паров, газо­образных продуктов деструкции испа­рения (для жидкостей) достигает критических значений, происходит воспламенение газообразных продук­тов и твердых частиц вещества, материала. Горение этих продуктов приводит к выделению тепла, повы­шению температуры поверхности и увеличению концентрации горючих продуктов термического разложения (испарения) над поверхностью мате­риала, вещества- Устойчивое горение наступает, когда скорость образова­ния горючих продуктов термического разложения станет не меньше скоро­сти их окисления в зоне химической реакции горения. Тогда под воз­действием тепла, выделяющегося в зо­не горения, происходят разогрев, дест­рукция, испарение и воспламенение следующих участков горючих веществ и материалов. К основным параметрам (факторам), характери­зующим возможное развитие про­цесса горения на пожаре, относятся: пожарная нагрузка, массовая ско­рость выгорания, линейная скорость распространения горения (пожара), температура пожара, площадь пожара, площадь поверхности горения, интенсивность выделения теп­лоты и др. Под пожарной нагрузкой пони­мают количество теплоты, отнесенное к единице поверхности пола, которое может выделиться в помещении или здании при пожаре. Пожарную нагрузку (МДж/м2) определяют как сумму постоянной и временной пожарных нагрузок. В постоянную пожарную нагрузку включаются находящиеся в строитель­ных конструкциях вещества и мате­риалы, способные гореть. Во времен­ную пожарную нагрузку включаются вещества и материалы, обращающие­ся в производстве, в том числе техно­логическое и санитарно-техническое оборудование, изоляция, материалы, находящиеся в расходных складах, мебель и другие, способные гореть. Пожарную нагрузку допускается так­же определять в кг/м2. Тогда под пожарной нагрузкой объекта пони­мают массу всех горючих и трудно­горючих материалов, приходящихся на 1 м2 площади пола помещения или площади, занимаемой этими ма­териалами на открытой площадке. Под скоростью выгорания пони­мают потерю массы материала (ве­щества) в единицу времени при горе­нии. Процесс термического разложе­ния сопровождается уменьшением массы вещества и материалов, которая в расчете на единицу времени и единицу площади горения квалифицируется как массовая скорость выгорания, (кг/(м2*с)). Массовая скорость выгорания за­висит от агрегатного состояния горю­чего вещества или материала, началь­ной температуры и других условий. Массовая скорость выгорания горю­чих и легковоспламеняющихся жид­костей определяется интенсивностью их испарения. Массовая скорость выгорания твердых веществ зависит от вида горючего, его размеров, величины свободной поверхности и ориентации по отношению к месту горения; температуры пожара и ин­тенсивности газообмена. Существен­ное влияние на массовую скорость выгорания оказывает концентрация кислорода (окислителя) в окружаю­щей среде. Линейная скорость распростране­ния горения (пожара) (м/с) представляет собой физическую величину, харак­теризуемую поступательным движе­нием фронта пламени в данном на­правлении в единицу времени. Она зависит от вида и природы горючих веществ и материалов, от начальной температуры, способности горючего к воспламенению, интенсивности газо­обмена на пожаре, плотности тепло­вого потока на поверхности веществ и материалов и других факторов. Под температурой пожара для открытых пожаров понимают как температуру пламени. Она зависит главным образом от вида горючего и условий горения. Для наиболее распространенных горючих материалов максимальная температура диффузных пламен при горении в нормальных условиях составляет: для воздушных смесей газов – 1350-1800 0С, жидких углеводородов – 1250-1500 0С, для большинства твердых горючих веществ находится в диапазоне от 1200 до 2900 0С. Для внутренних пожаров за температуру пожара принимают среднеобъёмную температуру газовоздушной среды в помещении. Она всегда ниже температуры пламени и обычно не превышает 1000 0С. Площадью пожара (м2) называется площадь проекции зоны горения на горизонтальную или вертикальную плоскости. Площадь поверхности горения (м2) характеризует реальную площадь поверхности горючего, которая участвует в горении. Отношение площади поверхности горения к площади пожара называют коэффициентом поверхно­сти горения. От этого коэффициента во многом зависит изменение параметров пожаров. Так, при обеспе­ченном газообмене с повышением коэффициентом поверхно­сти горения возрастают скорости выгорания и рас­пространения горения, температура пожара и пр. Это, в свою очередь, не может не отразиться на параметрах тушения и требуемых интенсивностях подачи огнетушащих средств, времени тушения, а также на общем количестве сил и средств, необходимых для ликвидации пожара. Одним из главных параметров, характеризующих процесс горения, является интенсивность выделения теплоты при пожаре. Это величина, равная по значению теплоте, выделяю­щейся при пожаре за единицу време­ни. Она определяется массовой ско­ростью выгорания веществ и материа­лов и их тепловым содержания. На интенсивность тепловыделения влияют содержание кислорода и температура среды, а содержание кислорода зави­сит от интенсивности поступления воз­духа в помещение при пожарах в ог­раждениях и в зону пламенного горе­ния при пожарах на открытых прост­ранствах. При пожарах, регулируемых притоком воздуха, интенсивность вы­деления тепла пропорциональна рас­ходу поступающего воздуха. Если горение на пожаре не ограни­чивается притоком воздуха, интенсив­ность тепловыделения зависит от пло­щади поверхности материала, охва­ченной горением. Площадь поверх­ности вещества или материала, охва­ченная горением, может оставаться в процессе пожара постоянной вели­чиной (например, горение жидкости в резервуаре, обвалования и т. п.) или изменяется со временем (напри­мер, при распространении огня по мебели и другим горючим материа­лам). При пожаре выделяются газооб­разные, жидкие и твердые вещества. Их называют продуктами горения, т. е. веществами, образовавшимися в ре­зультате горения. Они распростра­няются в газовой среде и создают задымление.          Дым – это дисперсная система из продуктов горения и воздуха, состоя­щая из газов, паров и раскаленных твердых частиц. Объем выделившего­ся дыма, его плотность и токсичность зависят от свойств горящего материа­ла и от условий протекания процесса горения. Под дымообразованием на пожаре принимают количество дыма, (м3/с), выделяемого со всей площади пожара.          Концентрация дыма – это количе­ство продуктов горения, содержащих­ся в единице объема помещения. Ее можно выразить количеством вещест­ва, (г/м3, г/л), или в объемных долях. Одним из главных процессов, про­исходящих на пожаре, являются про­цессы теплообмена. Выделяющаяся теплота при горении, во-первых, услож­няет обстановку на пожаре, во-вто­рых, является одной из причин раз­вития пожара. Кроме того, нагрев продуктов горения вызывает движение газовых потоков и все вытекающие из этого последствия (задымление помещений и территории, расположен­ных около зоны горения и др.). Теплота, передаваемая во внешнюю среду, способствует распространению пожара, вызывает повышение темпе­ратуры, деформацию конструкций и т. д. Большая часть теплоты на пожарах передается конвекцией. Так, при горе­нии бензина в резервуаре этим спосо­бом передается 57–62 % теплоты, а при горении штабелей леса 60–70 %. При отсутствии или при слабом ветре большая часть теплоты отдается верхним слоям атмосферы. При наличии силь­ного ветра обстановка усложняется, так как восходящий поток нагретых газов значительно отклоняется от вертикали. При внутренних пожарах (т, е. пожарах в ограждениях) конвекцией будет передаваться еще большая часть теплоты, чем при наружных. При пожарах внутри зданий продук­ты сгорания, двигаясь по коридорам, лестничным клеткам, шахтам лифтов, вентканалам и т. п., передают теплоту встречающимся на их пути материа­лам, конструкциям и т. д., вызывая их загорание, деформацию, обрушение и пр. Необходимо помнить, чем выше скорость движения конвекционных потоков и чем выше температура нагрева продуктов сгорания, тем боль­ше теплоты передается в окружающую среду.          Теплопроводностью при внутрен­них пожарах теплота передается из горящего помещения в соседние через ограждающие строительные конструк­ции, металлические трубы, балки и т. п. При пожарах жидкостей в резер­вуарах теплота этим способом передает­ся нижним слоям, создавая условия для вскипания и выброса темных нефтепродуктов.          Передача теплоты излучением харак­терна для наружных пожаров. При­чем, чем больше поверхность пламе­ни, тем ниже степень его черноты, чем выше температура горения, тем больше передается теплоты этим спосо­бом. Мощное излучение происходит при горении газонефтяных фонтанов, ЛВЖ и ГЖ в резервуарах, штабе­лей лесопиломатериалов и т. д. При этом на значительные расстоя­ния передается от 30 до 40 % теплоты.          Наиболее интенсивно теплота пере­дается по нормали к факелу пла­мени, с увеличением угла отклонения от нее интенсивность передачи теплоты уменьшается.          При пожарах в ограждениях дейст­вие излучения ограничивается строи­тельными конструкциями горящих по­мещений и задымлением как тепло­вым экраном. В наиболее удаленных от зоны горения участках тепловое воздействие излучение существенного влияния на обстановку пожара не ока­зывает. Но чем ближе к зоне горения, тем более опасным становится его тепловое воздействие.          Практика показывает, что при температуре, равной 80–100 °С в сухом воздухе и при 50–60 °С во влаж­ном, человек без специальной тепло­защиты может находиться лишь счи­танные минуты. Более высокая темпе­ратура или длительное пребывание в этой зоне приводит к ожогам, тепло­вым ударам, потере сознания и даже смертельным исходам.          Падающий тепловой поток зависит от расстояния между факелом пламе­ни и объектом. С этим параметром связаны безопасные условия для облу­чаемого объекта.          Эти условия могут быть выполне­ны в случае, когда между излучаемой и облучаемой поверхностями будет такое расстояние, при котором интен­сивность облучения объекта или тем­пература на его поверхности не пре­вышала бы допустимых величин или допустимых значений для данного объекта в течение определенного времени, по истечении которого необходимо обеспечить его защиту. Процесс теплообмена горячих газов, факела пламени и ограждающих конструкций при пожаре в помещении носит сложный характер и осуществ­ляется одновременно тепловым излу­чением, конвекцией и теплопровод­ностью.          На внутренних пожарах направле­ние передачи теплоты излучением может не совпадать с передачей теплоты кон­векцией, поэтому в помещении могут быть участки поверхности ограждаю­щих конструкций, где действует только излучение (как правило, пол и часть поверхности стен, примыкающая к не­му), или только конвекция (потолок и часть поверхности стен, примыкаю­щая к нему), или где оба вида тепло­вых потоков действуют совместно. Лекция 3 Общие закономерности развития открытых и внутренних пожаров Зоны и стадии пожара          Пространство, в котором разви­вается пожар, условно подразделяют на три зоны: горения, теплового воздействия и задымления.          Зоной горения называется часть пространства, в котором протекают процессы термического разложения или испарения горючих веществ и ма­териалов (твердых, жидких, газов, паров) в объеме диффузионного факе­ла пламени. Горение может быть пламенным (гомогенным) и беспла­менным (гетерогенным). При пламен­ном горении границами зоны горения являются поверхность горящего мате­риала и тонкий светящийся слой пламени (зона реакции окисления), при беспламенном – раскаленная по­верхность горящего вещества. Примером беспламенного горения может служить горение кокса, дре­весного угля, тление, например, войло­ка, торфа, хлопка и т. д.          Зона теплового воздействия при­мыкает к границам зоны горения. В этой части пространства протекают процессы теплообмена между поверх­ностью пламени, окружающими ог­раждающими конструкциями и горю­чими материалами. Передача теплоты в окружающую среду осуществляется рассмотренными ранее способами: конвекцией, излучением, теплопровод­ностью. Границы зоны проходят там, где тепловое воздействие приводит к заметному изменению состояния мате­риалов, конструкций и создает невоз­можные условия для пребывания лю­дей без тепловой защиты.          Под зоной задымления понимается часть пространства, примыкающего к зоне горения, в котором невозможно пребывание людей без защиты орга­нов дыхания и в котором затрудняют­ся боевые действия подразделений пожарной охраны из-за недостатка видимости.          При пожарах в зданиях и соору­жениях опасные факторы пожара являются основным препятствием для успешного выполнения боевой работы личным составом, создают опасность для жизни и здоровья людей, оказав­шихся в зоне задымления. Особый отпечаток зона задымления наклады­вает на обстановку пожара в зданиях повышенной этажности и на объектах с массовым пребыванием людей. Кро­ме того, работа личного состава в задымленных помещениях требует оп­ределенных умений и навыков, высо­кой физической, морально-волевой и психологической подготовки.          Зона задымления может включать в себя всю зону теплового воздейст­вия и значительно превышать ее.          Границами зоны задымления считаются места, где плотность дыма составляет 1-10-4÷6-10-4 кг/м3, видимость предметов 6-12 м, концентрация кислорода в дыме не менее 16% и токсичность газов не представляет опасности для людей, находящихся без средств защиты органов дыхания.          Практически установить границы зон при пожаре не представляется возможным, так как происходит их непрерывное изменение, и можно говорить лишь об условном их расположении. В процессе развития пожара различают три стадии: начальную, основную (развитую) и конечную. Эти стадии характерны для всех пожаров независимо от того, где произошел пожар: на открытом пространстве или в помещении.          Начальной стадии соответствует развитие пожара от источника зажигания до момента, тогда помещение будет полностью охвачено пламенем. На этой стадии происходит нарастание температуры в помещении и снижение плотности газов в нем. При этом количество удаляемых газов через проемы больше, чем количество поступающего воздуха вместе с пере­шедшими в газообразное состояние горючими материалами и веществами.          На начальной стадии пожара воз­дух и продукты горения в помещении увеличиваются в объеме, создается избыточное давление до нескольких десятков паскалей, в результате чего газовая смесь выходит из него через неплотности в стыках строительных конструкций, зазоры в притворах две­рей, окон, воздуховоды и другие от­верстия. Горение поддерживается кис­лородом воздуха, находящимся в по­мещении, концентрация которого по­степенно снижается. Если помещение достаточно изолировано от окружаю­щей среды, например не нарушено остекление оконных проемов или они вообще отсутствуют, плотно закрыты двери и перекрыты заслонки на возду­ховодах, развитие процесса горения в нем может замедлиться или прекра­титься вообще. В противном случае на начальной стадии пожара горение распространяется на значительную площадь помещения, прогреваются конструкции и материалы, среднеобъемная температура в помещении подни­мается до 200–300 °С, в дыму возра­стает содержание оксида и диоксида углерода, происходит интенсивное дымовыделение и снижается види­мость.          В зависимости от объема помеще­ния, степени его герметизации и распределения пожарной нагрузки на­чальная стадия пожара продолжается 5–40 мин (иногда и более – до нескольких часов). Однако опасные для человека условия возникают уже через 1-6 мин.          Эта стадия пожара, как правило, не оказывает существенного влияния на огнестойкость строительных конст­рукций, поскольку температуры пока еще сравнительно невелики.          В связи с тем, что линейная ско­рость распространения пламени ве­личина не постоянная и зависит от множества факторов, а также от ста­дии развития пожара, при практичес­ких расчетах геометрических пара­метров пожара в расчете сил и средств тушения в первые 10 минут развития в закрытых помещениях она прини­мается с коэффициентом 0,5. Умень­шение линейной скорости развития по­жара в два раза отражает факт замедления процесса горения на пер­вой стадии.          Основной стадии развития пожара в помещении соответствует повышение среднеобъемной температуры до мак­симума. На этой стадии сгорает 80–90 % объемной массы горючих веществ и материалов, температура и плотность газов в помещении изме­няются во времени незначительно. Данный режим развития пожара на­зывается квазистационарным (уста­новившимся), при этом расход уда­ляемых газов из помещения приб­лизительно равен притоку поступаю­щего воздуха и продуктов пиролиза.          На конечной стадии пожара завер­шается процесс горения и постепенно снижается температура. Количество уходящих газов становится меньше, чем количество поступающего воздуха и продуктов горения. Газообмен на пожаре          Газовый обмен на пожаре – это движение газообразных масс, вызванное выделением тепла при го­рении. При нагревании газов их плотность уменьшается, и они вытес­няются более плотными слоями холод­ного атмосферного воздуха и подни­маются вверх. У основания факела пламени создается разрежение, кото­рое способствует притоку воздуха в зону горения, а над факелом пламе­ни (за счет нагретых продуктов горения) – избыточное    давление. Изучение газообмена на открытых пространствах и при небольшой пло­щади горения в помещениях прово­дится на основе законов аэродина­мики, и при рассмотрении процессов газообмена   требует   специальных знаний.          Процесс газообмена при пожаре в помещении на уровне средних по его объему термодинамических парамет­ров (давление, плот­ность, температура) базируется на за­конах естественного газообмена, воз­никающего вследствие разности плот­ностей (гравитационных давлений) наружной и внутренней (в помеще­нии) газовых сред.          На процесс газообмена в помеще­нии большое влияние оказывают вы­сота помещения, геометрические раз­меры проемов, скорость и направление ветра. Процессы газообмена на пожаре могут приводить к задымлению как помещений, так и зданий в целом. Правильная организация работ по управлению газовыми потоками на пожаре может способствовать пред­отвращению задымлений зданий и смежных помещений, имеющих общие проемы, что значительно облегчит ра­боты по локализации и ликвидации пожара. Управление газовыми потоками при тушении пожара является важным оперативно-тактическим действием, выполняемым с целью создания усло­вий, способствующих успешному ту­шению пожара и проведению спаса­тельных работ.          С помощью изменения газообмена на пожаре возможно уменьшить раз­меры зоны задымления, изменить на­правление распространения горения, влиять на скорость процессов, про­текающих в зоне горения и т. п.          Под интенсивностью газообмена понимается скорость притока воздуха к зоне горения. Нагретые продукты горения в зоне реакции из-за мень­шей плотности по сравнению с плот­ностью поступающего в помещение воздуха поднимаются вверх, созда­вая избыточное давление. В нижней части помещения из-за снижения пар­циального давления кислорода в воздухе, участвующего в реакции окис­ления, создается разрежение. Высота в помещении, на которой давление в его объеме равно наружному или дав­лению в соседнем с горящим поме­щении, называется уровнем равных давлений. Нетрудно предположить, что выше этого уровня помещение заполнено дымом, ниже – концентра­ция продуктов горения не препятству­ет нахождению личного состава по­жарных подразделений без средств защиты органов дыхания. Если на уровне равных давлений в помещении провести условную плоскость, то ее можно назвать плоскостью равных давлений. Наступает момент, когда часть проема, работавшего только на приток к зоне горения свежего возду­ха, начинает работать и на выпуск продуктов горения, снижая тем самым рабочую зону (ее высота около 1,5–2 м от уровня пола), т. е. зону возможной работы личного состава без средств защиты органов дыхания.          Опускание уровней равных давле­ний может наступить и от неправиль­ных действий личного состава пожар­ных подразделений. Например, нару­шение соотношения площадей при­точных и затяжных проемов, которое может иметь место в процессе боевого развертывания   и   проникновения ствольщиков к очагу горения.          Чем ниже располагается уровень равных давлений, тем больший объем занимает зона задымления, возникает опасность распространения продуктов горения в смежные с горящим по­мещения, возникновения в них очагов пожаров за счет теплосодержания га­зовой смеси.          Чтобы успешно бороться с пожара­ми, личный состав пожарных подраз­делений должен знать способы управ­ления газовыми потоками на пожаре.          Первым из них можно назвать из­менение аэрации здания, т. е. усиле­ние естественного воздухообмена в нем, что можно достичь изменением площадей приточных и вытяжных проемов, т. е. открывая или закрывая существующие в здании окна, двери, проделывая отверстия в ограждающих конструкциях, устанавливая пере­мычки.          Вторым способом является приме­нение принудительной вентиляции с использованием пожарных дымососов (вентиляторов). Применение послед­них должно быть особо оговорено в оперативно-тактической документа­ции, разрабатываемой на защищае­мый объект. В противном случае не исключено скрытое распространение горения из одного помещения в другое по вентиляционным каналам и возду­ховодам.          Третий способ заключается в при­менении личным составом пожарных подразделений соответствующих огнетушащих веществ. Например, изме­нение направления движения газо­образных масс при пожарах в поме­щениях можно достигнуть путем по­становки перемычек в проемах, созда­ния преград для распространения ды­ма из воздушно-механической пены средней или высокой кратности. Пена эффективно применяется и для вытес­нения дыма из помещения. Но при выполнении этого способа следует принять меры к беспрепятственному продвижению ее в помещение путем вскрытия отверстий для выпуска дыма. Процессы и условия локализации и ликвидации пожара Тушение пожаров - это составная часть боевой задачи личного состава пожарной охраны. Успех тушения пожара достигается: правильным определением решающего направления на пожаре, своевременным сосредоточением и введением сил и средств, умелым управлением боевыми действиями подразделений, высокой тактической выучкой, активными и решительными действиями на решающем направлении. В тушении пожара можно выделить два периода, т.е. локализацию и ликвидацию пожара. Пожар считается локализованным, когда нет угрозы людям и животным, а развитие пожара ограничено и обеспечена возможность его ликвидации имеющимися силами и средствами. Пожар считается ликвидированным, когда горение прекращено и приняты меры по предотвращению возобновления горения. Периоду локализации соответствует промежуток времени от начала введения в действие первых средств тушения до момента, когда дальнейшее распространение пожара прекращено т.е. линейная скорость распространения равна нулю. Как видно из определения локализации пожара, она предусматривает не только предотвращение дальнейшего распространения огня, но и ликвидацию таких опасных явлений, как угроза для жизни людей или угроза взрыва и обрушения конструкций. Общая продолжительность локализации пожара складывается из времени, затраченного на наступательные и защитные действия. К ним относятся: введение на всех направлениях распространения огня необходимого количества сил и средств для тушения пожара, непрерывная подача огнетушащих веществ, эвакуация, вскрытие и разборка конструкций, осуществление мероприятий по борьбе с дымом, корректировка боевых действий по результатам разведки или по изменению обстановки. Основными условиями локализации пожара являются превышение фактического расхода и интенсивности подачи огнетушащих веществ над их требуемыми значениями, а также прекращение увеличения площади пожара. Ликвидации пожара соответствует промежуток времени от момента локализации до полного прекращения горения. Для этого периода характерны основные условия: полное прекращение горения; исключение возможности повторного воспламенения. Период ликвидации пожара характеризуется непрерывными боевыми действиями, уменьшением размеров площади пожара и постепенным сокращением общего объема работ. Основным показателем, определяющим результат тушения пожаров, является продолжительность их локализации и ликвидации, которая зависит от следующих факторов:         продолжительности свободного развития пожара;         вида и размеров пожара к моменту введения первых сил и средств;         вида и количества применяемых сил и средств, а также способа их расстановки. На первой стадии (стадии локализации пожара) по мере прибытия пожарных подразделений создаются условия для ограничения распространения фронта пламени (роста площади пожара), т.е. пожар локализуется в определенных границах, создаются условия для его ликвидации. На второй стадии, когда фактического расхода огнетушащего вещества достаточно идет процесс эффективного протушивания площади пожара по всему фронту на расчетную глубину тушения, а прекращение процесса горения наступает при снижении скорости распространения пламени в 3-4 раза. В период ликвидации проводятся боевые действия по введению дополнительных сил, их перегруппировка, вскрытие и разборка конструкций, работы по устранению угрозы деформации и обрушения конструкций, эвакуация материальных ценностей, дотушивание отдельных очагов горения.     Лекция 4 Теоретические основы процессов прекращения горения. Способы и средства прекращения горения на пожарах При решении вопросов, связанных с прекращением горения, ограничением интенсивности его развития и распространения в качестве на­иболее простых и эффективных способов следует прежде всего рассматривать достижение таких параметров и условий, за границами которых горение не может протекать. К таковым относятся концентрационные пределы распрост­ранения пламени, температурные пре­делы распространения пламени и ряд других параметров, которые являют­ся производными от этих пределов.          Процессы горения не могут проте­кать вне значений указанных парамет­ров, т. е. процессы горения либо не возникнут, а если они существовали, то прекратятся.         Согласно тепловой теории при установившемся горении существует тепловое равновесие, где скорость тепловыделения равняется скорости теплоотвода. Основным условием прекращения горения является снижение температуры горения до температуры прекращения горения (так называемой температуры потухания), которой называют температуру, ниже которой пламенное горение прекращается вследствие того, что скорость теплоотвода начинает превышать скорость тепловыделения. Следовательно основными путями прекращения горения являются: – снижение скорости тепловыделения; – увеличение скорости теплоотвода; – одновременное влияние на эти скорости. Преобладающая степень изменения того или иного из указанных процессов зависит от применяемых способов воздействия на каждый из них. На практике наиболее эффективными средствами тушения пожаров являются огнетушащие вещества, каждое из которых способно в той или иной степени реализовывать основные классические способы прекращения горения:  охлаждения зоны горения или реагирующих веществ; изоляции реагирующих веществ от зоны горения; – разбавления реагирующих веществ до негорючих концентраций или кон­центраций, не поддерживающих горе­ние; – химического торможения реакции горения. Способы прекращения горения, ос­нованные на принципе охлаждения реагирующих веществ или горящих материалов, заключаются в воздейст­вии на них охлаждающими огнету­шащими веществами; основанные на изоляции реагирующих веществ от зоны горения – в создании между зоной горения и горючим материалом или окислителем изолирующего слоя из огнетушащих материалов и ве­ществ; основанные на разбавлении реагирующих веществ или химичес­ком торможении реакции горения – в создании в зоне горения или вокруг нее негорючей газовой или паровой среды. Каждый из способов прекращения горения можно выполнить различными приемами или их сочетанием. На­пример, создание изолирующего слоя на горящей поверхности легковоспла­меняющейся жидкости может быть до­стигнуто подачей пены через слой го­рючего, с помощью пеноподъемников, навесными струями и т. п. Приемы тушения – это те состав­ные части способа прекращения горе­ния, которые могут изменяться в процессе действий пожарных под­разделений при изменении обстановки на пожаре. Могут изменяться и спосо­бы. Применение того или иного спосо­ба и приема прекращения горения, огнетушащего вещества зависит от:        условий и характера развития по­жара;        свойств и состояния горючих мате­риалов;        трудоемкости и безопасности вы­полняемой работы личным составом;        наличия у руководителя тушения пожара сил и средств;        боеготовности пожарных подраз­делений и др.  экономической эффективности конкретных способов и приемов тушения в сложившейся боевой обстановке. Под огнетушащими веществами понимаются такие вещества, которые непосредственно воздействуют на процесс горения и создают условия для его прекращения (вода, пена и др.). Огнетушащие вещества должны отвечать определен­ным требованиям, а именно:         обладать высоким эффектом туше­ния при сравнительно малом расходе;         быть доступными, дешевыми и простыми в применении;         не оказывать вредного действия при их применении на людей и мате­риалы, быть экологически чистыми. По основному (доминирующему) механизму прекращения горения огне­тушащие вещества подразделяются на:         охлаждающего действия (вода, твердый диоксид углерода и др.);         изолирующего действия (химическая и воздуш­но-механическая пены различной кратности, сыпучие негорючие материалы и пр.);         разбавляющего действия (негорю­чие инертные газы, водяной пар, тонкораспыленная вода и т.п.);         ингибирующего действия (галоидированные углеводороды: броми­стый метилен, бромистый этил, тетрафтордибромэтан, огнетушащие соста­вы на их основе, порошковые огнетушащие соста­вы и др.). Следует отметить, что все огнетушащие вещества, поступая в зону горения, прекращают горение комплексно, а не избирательно, т. е. вода, являясь огнетушащим средством охлаждения, попадая на поверхность горящего материала, частично будет действовать как вещество разбавляю­щего и изолирующего действия. Лекция 5 Огнетушащие составы, их номенклатура, свойства и механизмы действия Охлаждающие огнетушащие ве­щества Для охлаждения горящих материа­лов применяются жидкости, обладаю­щие большой теплоемкостью. Для большинства горючих материалов применяется вода. Вода имеет относительно высокие значения теплоёмкости (4187 Дж/кг) и теплоты парообразования (2236 Дж/кг). Попадая в зону горения, на горя­щее вещество, вода отнимает от горя­щих материалов и продуктов горения большое количество теплоты. При этом она частично испаряется и превращается в пар, увеличиваясь в объеме в 1700 раз (из 1 л воды при испарении образуется 1700 л пара), благодаря чему происходит разбавление реагирующих веществ, что само по себе способствует прек­ращению горения, а также вытесне­нию воздуха из зоны очага пожара. Вода обладает высокой термичес­кой стойкостью. Ее пары только при температуре свыше 1700 °С могут разлагаться на кислород и водород, усложняя тем самым обстановку в зо­не горения. Большинство же горю­чих материалов горит при температу­ре, не превышающей 1300–1350 °С и тушение их водой не опасно. Однако металлические магний, цинк, алюми­ний, титан и его сплавы, термит и электрон при горении создают в зоне горения температуру, превышающую термическую стойкость воды. Тушение их водяными струями недопустимо. Вода имеет низкую теплопровод­ность, что способствует созданию на поверхности горящего материала на­дежной тепловой изоляции. Это свой­ство в сочетании с предыдущими по­зволяет использовать ее не только для тушения, но и для защиты материалов от воспламенения. Малая вязкость и несжимаемость воды позволяют подавать ее по рука­вам на значительные расстояния и под большим давлением. Вода способна растворять некото­рые пары, газы и поглощать аэро­золи. Значит, водой можно осаждать продукты горения на пожарах в зда­ниях. Для этих целей применяют распыленные и тонкораспыленные струи. Некоторые горючие   жидкости (жидкие спирты, альдегиды, органические кислоты и др.) растворимы в воде, поэтому, смешиваясь с водой, они образуют негорючие или менее горючие растворы. Наряду с этим у воды имеются и отрицательные свойства. Основной недостаток у воды как огнетушащего средства заключается в том, что из-за высокого поверхностного натяжения (72,8-10-3 Дж/м3) она плохо смачивает твердые материалы и особенно волокнистые вещества. Для устранения этого недостатка к воде добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ), или, как их еще называют, смачиватели. На прак­тике используют растворы ПАВ, по­верхностное натяжение которых в 2 раза меньше, чем у воды. Применение растворов смачива­телей позволяет уменьшить расход воды при тушении пожаров на 35– 50 %; снизить время тушения на 20– 30 %, что обеспечивает тушение одним и тем же объемом огнетушащего ве­щества на большей площади. Вода имеет относительно большую плотность (при 4ºС – 1г/см3, при 100°С–0,958 г/см3), что ограничи­вает, а иногда и исключает ее применение для тушения нефтепродук­тов, имеющих меньшую плотность и нерастворимых в воде. Она хорошо тушит сероуглерод, имеющий более высокую плотность, чем вода (1,264 г/см3). Вода с абсолютным большинством горючих веществ не вступает в хими­ческую реакцию. Исключение состав­ляют щелочные и щелочно-земельные металлы, при взаимодействии которых с водой выделяется водород. Их тушить водой нельзя. Выше отмечалось, что вода имеет малую вязкость. В силу этого значи­тельная часть ее утекает с места по­жара, не оказывая существенного влияния на процесс прекращения го­рения. Если увеличить вязкость воды, то соответственно сни­зится время тушения и коэффициент ее использования повысится. Для этих целей применяют добавки из органических соединений, например, КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза). Огнетушащая эффективность воды зависит от способа подачи ее в очаг пожара (сплошной или распыленной струёй). Для охлаждения отдельных видов горючих материалов кроме воды применяется твердый диоксид углеро­да – мелкая кристаллическая мас­са с плотностью 1.53 кг/м3, которая при нагревании переходит в газ, минуя жидкое состояние. Это позволяет тушить ею материалы, пор­тящиеся от воздействия влаги. Кипит твердая углекислота (диоксид углеро­да) при температуре 78,5 °С, а теп­лота ее испарения равна 573,6 Дж/кг. Эта цифра значительно меньше, чем у воды, однако скорость охлаж­дения горящих веществ достаточно высока. Это объясняется большой разностью температур у углекислоты и на поверхности горящего материала. Твердый диоксид углерода прекра­щает горение всех горючих веществ, за исключением металлического нат­рия и калия, магния и его сплавов. Он неэлектропроводен и не смачивает горючие вещества. Поэтому применя­ется для тушения электроустановок под напряжением, двигателей, а также при пожарах в архивах, музеях, библиотеках, на выставках и т. д. При тушении он подается на поверх­ность горящих веществ равномерным слоем. Несмотря на то, что плотность твер­дой углекислоты больше, чем воды, вследствие непрерывного перехода в газ и создания своеобразной газовой подушки, она не тонет в горящей жидкости и находится на ее поверх­ности, Верхний слой горящего веще­ства при этом охлаждается, и коли­чество горючих паров и газов в зоне горения уменьшается. Возгонка (ки­пение) твердой углекислоты в газ и испарение горючего вещества проис­ходят на одной поверхности. Поэтому в зону горения поступает смесь горючих паров с диоксидом углерода. что приводит к снижению скорости реакции и температуры горения ниже температуры потухания, а значит и к ликвидации пожара. Из вышесказанного следует вывод, что механизм прекращения горения твердым диоксидом углерода заклю­чается в охлаждении горящих мате­риалов и разбавлении их паровой фазы или продуктов разложения диок­сидом углерода одновременно. Однако в прекращении горения большее влия­ние оказывает процесс охлаждения. Действительно, горение не прекращается сразу после подачи слоя твер­дой углекислоты на поверхность горя­щего материала, т. е. когда объем образующегося диоксида углерода максимальный. Горение прекраща­ется именно после снижения темпе­ратуры горящего материала, сниже­ния скорости испарения и термичес­кого разложения. Наиболее быстро твердая углекис­лота охлаждает жидкие горючие вещества, так как они своей теку­честью компенсируют недостаток ее удельной поверхности соприкоснове­ния. Значительно медленнее происхо­дит охлаждение (прекращение го­рения) горящих твердых веществ (древесины, резины и т. п.), и оно во­обще не наступает у волокнистых ве­ществ и материалов (хлопок, шерсть, торф). Снизить температуру горящего слоя горючих веществ и тем самым прекратить горение можно пере­мешиванием самих горящих веществ. Хорошо известен прием прекращения самонагревания сырого зерна на току перелопачиванием. Это не что иное, как прекращение горения за счет дробления очага пожара, увеличения его поверхности теплообмена, т. е. за счет охлаждения. Путем перемешивания можно пре­кратить горение и горючих жид­костей. Очевидно, что в процессе горения жидкости прогреваются в глубину. Первоначально толщина про­гретого слоя не превышает несколь­ких сантиметров, и нижние слои горючей жидкости в резервуаре имеют первоначальную температуру, т. е. температуру хранения. Если пере­мешать жидкость, то можно охладить верхний ее слой и тем самым снизить скорость горения. При оп­ределенных условиях степень охлаж­дения может оказаться такой, что температура верхнего слоя жидко­сти снизится ниже температуры вос­пламенения, и горение прекратится. Опытами и практикой доказано, что такое явление может наступить в случае, когда температура вспышки горючей жидкости не менее чем на 5°С выше температуры хранения ее в данных условиях. Например, при температуре воздуха 30°К можно прекратить горение перемешиванием жидкости в резервуаре с температу­рой вспышки 35°С и более. Но при этом должно быть выполнено допол­нительное условие – интенсивное охлаждение стенок горящего резер­вуара. Изолирующие огнетушащие веще­ства Создание между зоной горения и горючим материалом или воздухом изолирующего слоя из огнетушащих веществ и материалов – распростра­ненный способ тушения пожаров, при­меняемый пожарными подразделения­ми. При его реализации применяются самые разнообразные огнетушащие средства, способные на некоторое вре­мя изолировать доступ в зону горения либо кислорода воздуха, либо горю­чих паров и газов. В практике пожаротушения для этих целей широкое применение наш­ли: - жидкие огнетушащие вещества (пена, в некоторых случаях вода и пр.); - газообразные огнетушащие веще­ства (продукты взрыва и т. д.); - негорючие сыпучие материалы (пе­сок, тальк, флюсы, огнетушащие порошки и т. п.); - твердые листовые материалы (ас­бестовые, войлочные покрывала и другие негорючие ткани, в некоторых случаях листовое железо). Основным средством изоляции являются огне­тушащие пены: воздуш­но-механическая и химическая. Воздушно-механическая пена (ВМП) получается в результате ме­ханического перемешивания водного раствора пенообразователя с возду­хом в специальном стволе или гене­раторе. К основным свойствам пен относят кратность, изолирующую способность и стойкость. Кратность пены (К) – отношение объёма пены к объёму раствора пенообразователя, из которого она получена. Различают воздушно-механи­ческую пену низкой (К<10), средней (10 < К < 200) и высокой (К > 200) кратности. Кратность воздушно-ме­ханической пены зависит от конструк­ции ствола (генератора), с помощью которого она получается. Изолирующая способность – основное огнетушащее свойство пен. Пе­на изолирует зону горения от горючих паров и газов, а также горящую поверхность горючего материала от теплоты, излучаемого зоной реакции. Пена также охлаждает вещество, но при этом под действием теплоты разрушается. Жид­кость, из которой получена пена, испаряется, разбавляя горючие пары и газы, поступающие в зону горения. Все это способствует прекра­щению горения, хотя изоляция – доминирующее свойство, которое при­водит именно к потуханию. Стойкость пены – способность пены какое-то время сохраняться, не разру­шаясь под действием теплоты и других факторов. От этого свойства зависит нормативное время тушения пенами тех или иных горючих веществ и материалов. Специфические свойства воздуш­но-механической пены (ВМП) средней и высокой кратности приводятся ниже:         хорошо проникает в помещения, свободно преодолевает повороты и подъемы:         заполняет объемы помеще­ний, вытесняет нагретые до высокой температуры продукты сгорания (в том числе токсичные), снижает темпе­ратуру в помещении в целом, а также строительных конструкций и т. п.;         прекращает пламенное горение и локализует тление веществ и материа­лов, с которыми соприкасается;         создает условия для проникнове­ния ствольщиков к очагам тления для дотушивания (при соответствую­щих мерах защиты органов дыхания и зрения от попадания пены). На основании этих свойств данные виды пены (особенно средней крат­ности) нашли применение при объем­ном тушении в помещениях зданий, трюмах судов, в кабельных туннелях и на других объектах. Пена средней кратности является основным средст­вом тушения ЛВЖ и ГЖ как в резер­вуарах, так и разлитых на открытой поверхности. Однако отсутствие види­мости при работе с пеной затрудняет ориентацию в помещении. Для продвижения пены при запол­нении ею помещений необходимо соз­дать благоприятные условия, т. е. вскрыть проемы для выпуска продук­тов сгорания из помещения, или с помощью передвижных установок для удаления дыма изменить направление газообмена по ходу движения пены. Трудоемкость получения химической пены ( её крат­ность примерно равна 5) и доста­точно высокие материальные затраты, вредное воздействие на органы дыха­ния личного состава пеногенераторного порошка в процессе введения его в воду и другие недостатки практическое полностью ограничивают ее при­менение. В настоящее время для тушения различных горючих веществ все более широкое применение находят огнетушащие порошковые составы. Они не токсичны, не оказывают вредного воз­действия на материалы, не электропроводны и не замерзают. Механизм прекращения горения порошками заключается в основном в изоляции горящей поверхности от зо­ны горения, т. е. в прекращении доступа горючих паров и газов в зону реакции. Основным критерием прекра­щения горения порошковым составом является удельный расход. В случае объемного тушения – механизм прекращения горения за­ключается в химическом торможении реакции горения, т. е. ингибирующем воздействии порошков, связанном с обрывом цепной реакции горения. Разбавляющие огнетушащие ве­щества Для прекращения горения разбавлением реагирующих веществ применяются такие огнетушащие сред­ства, которые способны разбавить ли­бо горючие пары и газы до негорю­чих концентраций, либо снизить со­держание кислорода воздуха до кон­центрации, не поддерживающей го­рения. Приемы прекращения горения за­ключаются в том, что огнетушащие средства подаются либо в зону горе­ния или в горящее вещество, либо в воздух, поступающий к зоне горения. Наибольшее распространение они на­шли в стационарных установках пожаротушения для относительно зам­кнутых помещений (трюмы судов, сушильные камеры, испытательные боксы и покрасочные камеры на промпредприятиях и т. д.), а также для тушения горючих жидкостей, проли­тых на земле на небольшой пло­щади. Кроме того, разбавление спир­тов до 70 % водой – необходимое условие для успешного тушения их в резервуарах воздушно-механической пеной. Практика показывает, что в качест­ве разбавляющих огнетушащих средств наибольшее распространение нашли диоксид углерода (углекислый газ), азот, водяной пар и распылен­ная вода. В гарнизонах, имеющих на вооружении автомобили газоводяного тушения (АГВТ), для целей разбав­ления концентрации кислорода воз­духа, поступающего к зоне горения, возможно использование газоводяной смеси. Механизм прекращения горения при введении разбавляющих огнетушащих веществ в помещение, в котором происходит пожар, заключается в понижении объемной доли кислоро­да. При введении разбавляющих веществ в помещении повышается давление, происходит вытеснение воз­духа и вместе с ним кислорода, увеличивается концентрация негорю­чих и не поддерживающих горение газов, парциальное давление кислоро­да падает. Все это приводит к снижению скорости диффузии кислорода к зоне горения, уменьшается количество всту­пающих в реакцию горючих паров и газов, снижается количество выде­ляющегося тепла в зоне реакции. При определенной концентрации раз­бавляющих огнетушащих веществ в воздухе помещения температура горе­ния снижается и становится меньше, чем температура потухания, и горение прекращается. Практика и опыт тушения пожа­ров показывают, что пламенное горе­ние большинства горючих материалов прекращается при снижении концент­рации кислорода в воздухе помеще­ния до 14–16 %. Углекислый газ применяется для тушения пожаров электрооборудова­ния и электроустановок, в библиоте­ках, книгохранилищах и архивах и т. п. Однако им, как и твердой угле­кислотой, категорически запрещено тушение щелочных и щелочно-земельных металлов. Азот главным образом применя­ется в стационарных установках пожаротушения для тушения натрия, калия, бериллия и кальция. Для туше­ния магния, лития, алюминия, цирко­ния применяют аргон, а не азот. Ди­оксид углерода и азот хорошо тушат вещества, горящие пламенем (жид­кости и газы), плохо тушат вещества и материалы, способные тлеть (дре­весина, бумага). К недостаткам диоксида углерода и азота как огнетушащих веществ следует отнести их высокие огнетушащие концентрации и отсутствие охлаждающего эффекта при тушении. Водяной пар нашел широкое при­менение в стационарных установках тушения в помещениях с ограничен­ным количеством проемов, объемом до 500 м3 (сушильные и окрасочные камеры, трюмы судов, насосные по перекачке нефтепродуктов и т. п.), на технологических установках для на­ружного пожаротушения, на объектах химической и нефтеперерабатываю­щей промышленности. Предпочтение отдают насыщен­ному пару, хотя применяют и перегре­тый. Наряду с разбавляющим дейст­вием водяной пар охлаждает нагретые до высокой температуры технологичес­кие аппараты, не вызывая резких температурных напряжений, а пар, по­данный в виде компактных струй,– способен механически отрывать пла­мя. Тонкораспыленная вода (диаметр капель меньше 100 мкм) –для полу­чения ее применяют насосы, создаю­щие давление свыше 2–3 МПа (20–30 атм) и специальные стволы-распылители. Попадая в зону горения, тонко­распыленная вода интенсивно испа­ряется, снижая концентрацию кисло­рода и разбавляя горючие пары и га­зы, участвующие в горении. Огнетушащие средства химическо­го торможения Сущность прекраще­ния горения химическим торможением реакции горения заключается в том, что в воздух горящего помещения или непосредственно в зону горения вводятся такие огнетушащие вещест­ва, которые вступают во взаимодейст­вие с активными центрами реакции окисления, образуют с ними либо негорючие, либо менее активные соединения, обрывая тем самым цеп­ную реакцию горения. Поскольку эти вещества оказывают воздействие не­посредственно на зону реакции, в ко­торой реагирующие вещества нахо­дятся в паровоздушной фазе, они должны отвечать следующим специ­фическим требованиям:         иметь низкую температуру кипе­ния, чтобы при малых температурах разлагаться, легко переходить в паро­образное состояние;         иметь низкую термическую стой­кость, т. е. при малых температурах разлагаться на составляющие их атомы и радикалы;         продукты термического распада огнетушащих веществ должны актив­но вступать в реакцию с активными центрами горения. Этим требованиям отвечают галоидированные углеводороды – особо активные вещества, оказывающие ингибирующее действие, т. е. тормозя­щее химическую реакцию горения. Однако в отношении этих веществ следует напомнить общие требования к огнетушащим средствам и особен­но такое, как токсичность. Наиболее широкое применение нашли составы на основе брома и фтора. Галоидированные углеводороды и огнетуша­щие составы на их основе имеют высокую огнетушащую способность при сравнительно небольших расхо­дах. Причем прекращение горения дос­тигается именно химическим путем, что подтверждается опытами. Огнетушащие порошки, которые подаются в горящие объемы в виде аэрозоля (т. е. порошок не покрывает горящую поверхность, а облако из него окружает зону горе­ния), прекращают горение также пу­тем химического торможения. Соли металлов, содержащиеся в порошке, вступают в реакцию с актив­ными центрами. Соли металла в зоне реакции нагреваются до высокой температуры и переходят в жидкое состояние (возможно, частично испа­ряются). Остальная часть молекулы соли разлагается с образованием ли­бо металла, либо окиси или гидрата металла. Галоидированные углеводороды эф­фективнее инертных газов, диоксида углеро­да и водяного пара. Благодаря высокой плотности па­ров и жидкостей возможна подача их в очаг пожаров в виде струй, проник­новение капель в зону горения, а так­же удержание огнетушащих паров у очага горения. Галондоуглеводороды и огнетушащие составы на их основе имеют низкую температуру замерзания, поэтому они могут быть эффективно применены в условиях низких температур, однако по экологическим условиям гилоидированные углеводороды практически не производятся. Определение параметров подачи огнетушащих веществ для тушения пожаров Огнетушащие средства   имеют первостепенное значение в прекра­щении горения. Однако горение мо­жет быть ликвидировано лишь в том случае, когда для его прекращения подается определенное количество огнетушащего вещества. В практических расчетах необхо­димого количества огнетушащего ве­щества для прекращения горения пользуются величиной интенсивности его подачи. Под интенсивностью подачи огне­тушащих средств (I) понимается их количество, подаваемое в единицу времени на единицу расчетного пара­метра пожара (площади, периметра, фронта или объема). Различают: линейную – IЛ, л/(с·м); кг/(с·м); поверхностную – IS, л/(с·м2); кг/(с·м2); объемную – IV, л/(с·м3); кг/(с·м3) интенсивности подачи. Они определяются опытным путем и расчетами при анализе поту­шенных пожаров. Наиболее часто в расчетах исполь­зуется поверхностная интенсивность подачи (по площади пожара). В зависимости от вида пожара, способа прекращения горения расчет огнетушащих средств производится на различные параметры пожара. Напри­мер, метр (м) периметра площади тушения или ее части (фронта, флан­гов и т. п.), метр квадратный (м2) площади тушения, метр кубичес­кий (м3) объема помещения, установ­ки, здания, дебита газонефтяного фон­тана и т. д. Такие параметры пожара называются расчетными. Расход огнетушащего вещества (л, м3) на расчетный параметр пожара за все время тушения называется удельным расходом. Удельный расход огнетушащего ве­щества является одним из основных параметров тушения пожара. Он зави­сит от физико-химических свойств по­жарной нагрузки и огнетушащих средств, коэффициента поверхности пожарной нагрузки, удельных потерь огнетушащего вещества, которые происходят в процессе подачи его в зону горения и нахождения в ней. На удельный расход влияет не только стадия развития пожара, свойства  (природа) огнетушащего вещества, но и степень соприкоснове­ния его с поверхностью горения. Необходимым удельным расходом называется количество огнетушащего вещест­ва, необходимое для прекращения го­рения на расчетном параметре пожа­ра, при условии, что оно полностью расходуется на прекращение горения. В реальных условиях процесс прекращения горения сопро­вождается сравнительно большими потерями огнетушащих веществ вслед­ствие их разрушения и по другим причинам. Причинами потерь огнетушащих веществ могут быть отсутствие види­мости зоны горения из-за задымле­ния, воздействия высокой температу­ры как на огнетушащее вещество, так и на ствольщика, который не может приблизиться к зоне горения на необходимое для эффективной работы расстояние; отклонение струй огнету­шащих веществ газовыми потоками или ветром, наличие в зоне горения скрытых поверхностей горючего мате­риала от воздействия огнетушащего средства и т. п. Кроме того, потери огнетушащих веществ зависят от опы­та работы ствольщиков, вида и техни­ческого уровня средств подачи, осна­щенности пожарных подразделений и др. Фактический удельный расход ог­нетушащих веществ представляет собой сумму необходимого удельного расхода и его потерь. Отношение фактического удельного расхода огнетушащего ве­щества к необходимому назы­вается коэффициентом потерь. Фактический удельный расход огнетушащего вещества в некоторой степени позволяет оценить деятель­ность подразделений по туше­нию пожаров в сравнении с подобны­ми по виду и классу пожарами. Сни­жение удельного расхода служит од­ним из показателей успешного туше­ния пожара. Фактический удельный расход ог­нетушащего вещества не применяется непосредственно для расчета сил и средств, а употребляется для опреде­ления фактической интенсивности по­дачи огнетушащих средств при иссле­довании пожаров и других необходи­мых случаях. Интенсивность подачи огнетуша­щих веществ находится в функцио­нальной зависимости от времени туше­ния пожара. Чем больше расчетное время тушения, тем меньше интенсив­ность подачи огнетушащих средств, и наоборот. Область интенсивности подачи от нижнего до верхнего пре­делов называется областью тушения. Все интенсивности, лежащие в этой области, могут применяться для туше­ния. Это дает возможность РТП широ­ко маневрировать имеющимися у него в распоряжении силами и средствами пожаротушения. В справочной лите­ратуре требуемая интенсивность пода­чи огнетушащих веществ соответст­вует ее оптимальным значениям для тех или иных горючих веществ и материалов и называется норматив­ной или требуемой. Требуемая интенсивность подачи огнетушащего вещества даже для од­ного и того же вида пожарной нагрузки изменяется в широких преде­лах и зависит от коэффициента по­верхности горения, плотности самой пожарной нагрузки, расположение пожарной нагрузки (главным образом по высоте помещения) и др.