Стационарные и первичные средства пожаротушения

Категория: Оборудование для производства

Ликвидация горения при пожарах может быть достигнута:

прекращением или снижением поступления в зону горения воздуха или горючих газов и паров, без которых горение не может происходить;

охлаждением горящего вещества ниже температуры воспламенения или самовоспламенения;

разбавлением реагирующих веществ негорючими веществами.

В практике тушения пожаров наибольшее распространение получили два способа прекращения горения: охлаждение и изоляция горящих материалов путем воздействия на их поверхность огнегасительными веществами.

Огнегасительные вещества могут быть в твердом, жидком и газообразном состояниях. Под действием высокой температуры они переходят из одного агрегатного состояния в другое, например вода -в пар, твердая углекислота - в газ.

При тушении пожаров учитывают, что скорость распространения пламени по поверхности твердых материалов составляет до 4 м/мин, а по поверхности жидкостей - 30 м/мин.

Продукты сгорания при пожаре представляют собой дисперсные твердые частицы, пары и газы. Температура их нагрева зависит от теплоты и скорости сгорания веществ, распространения пламени, объема здания и воздухообмена. Дым, нагретый до высокой температуры, способствует распространению продуктов горения. Продукты горения в большинстве случаев являются ядовитыми - угарный газ, бромистый аммоний, хлор и др.

Наиболее доступным, дешевым и широко распространенным огнегасительным средством является вода. Она обладает большой теплоемкостью (теплота парообразования 625 Вт/л), значительным объемом при парообразовании (1 л воды при испарении образует свыше 1700 л пара). Благодаря этим свойствам вода поглощает много тепла, охлаждая горящую поверхность до температуры, при которой горение прекращается, а образующийся пар изолирует ее на некоторое время от кислорода воздуха. Кроме того, поданная под напором струя воды механически сбивает пламя с горящих поверхностей.

Для повышения огнегасительных свойств воды применяют специальные поверхностно-активные вещества. Введенные в воду в количестве 0,2 ... 2,0%, они понижают поверхностное натяжение воды и тем самым уменьшают способность воды стекать с материалов, что позволяет сократить ее расход в 2,0 ... 2,5 раза при одновременном снижении времени тушения.

Тушение пожаров распыленной водой происходит быстрее и с меньшим расходом, чем компактной струей. При этом увеличивается поверхность соприкосновения воды с горящими веществами, что способствует более интенсивному отбору водой тепла от очага горения, образованию пара, осаждению дыма.

Несмотря на то что вода является более распространенным средством пожаротушения и обладает высокими огнегасительными свойствами, ее нельзя использовать при тушении:

установок, находящихся под напряжением, так как она является проводником электрического тока;

горючих жидкостей (бензина, керосина, бензола, толуола и др.), имеющих плотность меньшую, чем у воды, так как они всплывают поверх воды, увеличивая площадь горения;

веществ, которые реагируют при соприкосновении с ней с выделением взрывоопасных газов (это металлический калий, натрий, карбиды щелочных металлов и др.).

Так, в результате взаимодействия щелочноземельного металла и воды образуются щелочь и взрывоопасный газ - водород.

При взаимодействии с карбидом кальция образуется ацетилен - ненасыщенный углеводород с тройной связью, который в смеси с воздухом (2,3 ... 80,7% по объему) взрывоопасен и, кроме того, обладает наркотическим действием.

Вода прекращает горение только таких легковоспламеняющихся жидкостей, которые легко смешиваются с ней (ацетон, спирт). При этом расход воды требуется значительный, так как разбавление должно достичь такой величины, при которой пары этой смеси потеряют способность гореть.

Для тушения пожаров в закрытых помещениях объемом до 500 м3 эффективно применяют водяной нар. Огнегасительное действие его состоит в понижении содержания кислорода в воздухе, а при выходе из отверстия - сбивании пламени. Максимальное огнегасительное свойство пара достигается при больших его концентрациях на единицу объема.

Принцип тушения пожара паром заключается в том, что помещение, в котором возник пожар, быстро заполняют паром (в течение 5 ... 10 мин). При этом температуру в помещении следует доводить до +85 °С, что способствует понижению кислорода в воздухе на 31% (содержание кислорода в воздухе достигает 15 ... 16%) и прекращению горению.

Для тушения твердых веществ и материалов, а также горючих жидкостей применяют воздушно-механическую пену. Пена состоит из смеси воздуха (90%), воды и пенообразователя (поверхностно-активного вещества). Она характеризуется кратностью и стойкостью.

Кратностью называют отношение объема пены к объему вещества, из которого она получается. В зависимости от того, какой пенообразователь используется, кратность может достигать 150 и более единиц.

Стойкость характеризует способность пены сохраняться со временем. С повышением кратности стойкость пены уменьшается.

Наряду с воздушно-механической применяют химическую пену. Химическая пена образуется в результате такой реакции, при которой в жидкой среде образуется газ, не поддерживающий горение. Для этой цели наиболее часто применяют пеногенераторный порошок, в котором содержится сернокислый алюминий, бикарбонат натрия и поверхностно-активное вещество (сульфокислоты и их соли, сапонин, экстракт солодового корня и др.).

При растворении пеногенераторного порошка в воде (обычно в соотношении 1:10) в результате реакции выделяется углекислый газ и образуется устойчивая пена.

К газовым средствам пожаротушения относятся диоксид углерода (двуокись углерода), азот и продукты сгорания топлива (дымовые газы). Огнегасительное действие этих веществ в основном сводится к понижению концентрации кислорода в зоне горения.

Двуокись углерода чаще всего применяют для тушения электрооборудования, двигателей внутреннего сгорания, а также в тех случаях, когда применение воды может вызвать повреждение аппаратуры и приборов.

В нормальных условиях двуокись углерода не имеет цвета и запаха, тяжелее воздуха в 1,5 раза. При 0°С, давлении 36 атм переходит в жидкое состояние и называется углекислотой. Из 1 л жидкой углекислоты при 0 °С образуется 506 л газа. При подаче углекислоты через диффузоры происходит быстрое ее испарение и образуется углекислотный снег, который затем переходит в газообразное состояние. Эффект тушения при этом достигается за счет охлаждения зоны горения. Огнегасительная концентрация углекислого газа в воздухе составляет 30 ... 35% по объему.

При тушении пожаров углекислотой необходимо учитывать, что при вдыхании воздуха, содержащего 10% углекислого газа, наступают паралич дыхания и смерть.

Азот не поддерживает горение и снижает концентрацию горючих газов и кислорода в зоне горения; применяется для тушения огнеопасных жидкостей.

Углекислоту и азот целесообразно применять в небольших помещениях. Они плохо тушат материалы, способные тлеть (дерево, бумажные кипы, рулоны и др.).

В последнее время широкое распространение для тушения загораний в электроустановках, находящихся под напряжением, всех видов нефтепродуктов и твердых материалов (за исключением щелочноземельных металлов), а также для тушения тлеющих очагов горения приобретают жидкие составы на основе галоидосодержащих соединений, тормозящих процесс горения. Основой этих составов является бромистый этил, обладающий способностью резко тормозить процесс горения, хорошо смачивая горящую поверхность. Ог-негасительный эффект рассматриваемыми составами достигается при подаче в зону горения от 4,6 до 6,7% по объему. Наибольший объем защищаемого помещения ограничивается 3000 м3. Для подачи составов в очаги пожаров используют стационарные огнегасительные системы, передвижные установки и ручные огнетушители.

Для тушения загораний щелочных металлов и их сплавов, которые нельзя гасить водой, пеной, двуокисью углерода, применяют твердые вещества в виде порошков различных составов. В состав порошков входят бикарбонат натрия, тальк, графит, силикагель, фосфорно-аммонийные соли. Обычно смеси используют в порошковых огнетушителях.

Огнегасительный эффект составов состоит в том, что под воздействием тепла на пожаре они разлагаются, образуя облако углекислого газа, снижающего концентрацию кислорода в воздухе зоны горения и препятствующего поступлению кислорода в эту зону. Кроме того, происходят отбор у горящего вещества тепла, наплав-ление, испарение и разложение твердых веществ состава.

К недостаткам указанных составов относятся незначительный эффект тушения загораний и малый радиус действия, склонность составов к слеживанию и высокая стоимость.

Противопожарное водоснабжение осуществляется противопожарным водопроводам, обычно объединяемым с производственным или с хозяйственно-питьевым. Оно может быть осуществлено и от самостоятельного противопожарного водопровода, если объединение с водопроводом другого назначения экономически нецелесообразно.

Системы противопожарного водоснабжения бывают естественные и искусственные.

Противопожарное водоснабжение от естественных водоисточников (озера, реки, пруда) осуществляют, если расстояние до них не превышает 200 м. При большем расстоянии до естественных источников предусматривают искусственное водоснабжение, к которому относят водопроводы с гидрантами и сеть пожарных резервуаров и бассейнов.

Пожарный гидрант - устройство для отбора воды из наружного подземного водопровода при тушении пожара. Гидранты устанавливают в колодцах, закрываемых чугунными крышками, и располагают не ближе 5 м от стен здания и не далее 2,5 м от края проезжей части дороги; расстояние между ними должно быть не более 150 м. На гидрант для отбора воды навинчивают пожарную колонку. На колонке имеются запорно-регулирующие органы и головки для присоединения пожарных рукавов.

Наружный водопровод устраивают на территории предприятия. Принципиальная схема противопожарного водопровода приведена на рис.

Рис. Схема противопожарного водопровода высокого давления: 1 - резервуар; 2 - насосная станция; 3, 4 - обычные насосы; 5, 6 - пожарные насосы; 7 - сеть; 8 - водонапорная станция

 В водопроводе воду забирают непосредственно от гидрантов, необходимый напор в которых создается стационарными насосами. Насосы оборудуют устройствами, обеспечивающими их пуск через 5 мин после подачи сигнала о возникновении пожара.

Неприкосновенный запас воды в резервуаре предприятия определяют исходя из возможного числа одновременных пожаров, расчетной продолжительности их и расхода воды на пожаротушение и технологические нужды. Число одновременных пожаров при площади территории предприятия до 150 га принимают за единицу. Расчетная продолжительность тушения пожара принимается равной 3 ч.

Расход воды через гидранты на наружное пожаротушение определяют по табл.

 Т а б л и ц а

Степень огнестойкости здания Категория производства по пожарной опасности Расход воды (л/с) на один пожар при объеме здания (тыс. м3)
до 3 3 ... 5 5 ... 20 20 ... 50 50...200 200... 400 более 400
I, II Г, Д 10 10 10 10 15 20 25
I и II А, Б, В 10 10 15 20 30 35 40
III Г, Д 10 10 15 25 - - -
III В 10 15 20 25 - - -
IV, V Г, Д 10 15 20 30 - - -
IV, V В 15 20 25 - - - -

Внутренний противопожарный водопровод устраивают в здании. Нормы расхода воды на внутреннее пожаротушение принимают из расчета на две пожарных струи производительностью не менее 2,5 л/с каждая с достижением ими любой наиболее удаленной точки помещения.

Расчетный запас воды (м3) на непрерывное трехчасовое тушение пожара определяют по формуле

Q= 3*3600n/1000= 11n,

где 3600 и 1000 - переводные коэффициенты соответственно часов

в секунды и литров в метры кубические; n - расход воды на внутреннее (5 л/с) и наружное пожаротушение, л/с.

Разновидностью внутреннего противопожарного водоснабжения являются спринклерные и дренчерные установки.

Спринклерные установки относятся к группе автоматических огнегасительных конструкций.

В общем виде автоматическая огнегасительная конструкция приведена на рис.

Рис. 12.7. Общее схематическое изображение автоматической огнегасительной установки: 1 - датчики, приводящие систему в действие; 2 - побудительные трубопроводы или электрическая сеть; 3 - устройство, преобразующее сигнал датчика для привода системы в действие; 4- сигнал о пожаре (обычно электрический); 5- пусковое устройство; 6- кран, клапан или электрический контакт ручного включения; 7 - трубопроводы с приспособлениями для выбрасывания огнегасительного состава в защищаемое помещение; 8 - резервуары, баллоны, в которых содержится огнегасительное вещество, с устройством для создания давления (насосы и др.)

Включает в себя следующие элементы:

 датчики, сигнализирующие о возникновении пожара;

побудительные трубопроводы или электрические цепи, по которым сигнал о пожаре передается в устройство, преобразующее сигнал датчика для привода пожарной установки в действие;

пусковое устройство, с помощью которого открывается доступ огнегасительному веществу в систему трубопроводов;

систему трубопроводов с приспособлениями для подачи огнегасительного вещества в защищаемое помещение;

резервуар или баллоны, в которых содержится огнегасительное вещество;

кран клапана или электрического контакта для ручного включения установки в действие.

Устройство, преобразующее сигнал датчика для привода установки в действие, одновременно должно включать сигнал о пожаре.

Под потолком помещения монтируется сеть разветвленных трубопроводов, на которых размещают спринклеры (из условия орошения одним спринклером от 9 до 12 м2 площади пола).

Выходное отверстие в спринклерной головке в обычное время закрыто легкоплавким замком. При повышении температуры легкоплавкий замок (температура плавления припоя замка обычно составляет 72 °С) выбрасывается и вода разбрызгивается, ударяясь о дефлектор. Интенсивность орошения площади помещения при этом составляет 0,1 л/(с.м2). Таким образом, в спринклерных головках совмещены и датчики и приспособления для выбрасывания огнегасительного вещества, например воды.

Спринклерные сети должны всегда находиться под давлением воды, создаваемым «автоматическими» водопитателями - водопроводом, водонапорами или пневматическим баком, способным подать 10 л/с в течение 10 мин. Если этого для тушения пожара окажется недостаточным, включается «основной» водопитатель - обычно насос, который должен подать не менее 30 л/с в течение 1 ч (соответствует вскрытию 25 ... 27 спринклеров). Потребный напор у водопитателей определяется гидравлическим расчетом. Приближенно можно считать, что для автоматического водопитателя он должен составлять 15 ... 18 мм вод. ст., а для основного водопитателя - 50 ... 60 мм вод. ст. по отношению к уровню, на котором расположен наиболее возвышенный спринклер.

Как только при пожаре вскрылся хотя бы один спринклер, поднимается тарелка в контрольно-сигнальном клапане и вода по трубам подается к электросигналу или к сигнальной турбинке для сообщения о пожаре. Контрольно-сигнальные клапаны располагают на заметных и доступных местах, причем к одному контрольному сигнальному клапану подключают не более 800 спринклеров.

В холодных, неотапливаемых помещениях могут применяться так называемые воздушные спринклерные системы, в которых сеть труб находится под небольшим давлением воздуха, запирающим выход воде в сеть с помощью специального сигнального клапана воздушной системы.

В спринклерных установках вскроется лишь такое число головок, которое окажется в зоне высокой температуры пожара. При этом спринклерные головки обладают сравнительно большой инерционностью - они вскрываются через 2 ... 3 мин с момента повышения температуры в помещении. В пожароопасных помещениях такая инерционность не всегда приемлема. Кроме того, с целью повышения эффективности действия оказывается целесообразным подать воду сразу по всей площади помещения или его части. В этих случаях применяют дренчерные установки группового действия.

В дренчерных установках группового действия в трубопроводах, монтируемых под перекрытием, устанавливают дренчеры, т. е. спринклерные головки, но без замков, с открытыми выходными отверстиями для воды. В обычное время выход воды в сеть закрыт клапаном группового действия.

Для привода установки в защищаемом помещении смонтированы пусковые (побудительные) трубопроводы со спринклерами, установлены натяжные тросы с легкоплавкими замками или краны ручного управления. При вскрытии одного из этих устройств происходит падение давления в надклапанной камере, клапан вскрывается и вода поступает в сеть труб к дренчерам.

Расход воды и напор, потребные для работы дренчерных установок, определяют гидравлическим расчетом в зависимости от числа дренчеров. Интенсивность подачи воды принимают для помещений обычной пожарной опасности 0,1 л/(с-м2), для помещений повышенной опасности - 0,3 л/(с-м2).

Кроме дренчерных установок группового действия находят применение завесы, которые могут совмещаться с дренчерными установками группового действия или выполняться самостоятельно с дистанционным или ручным включением. Дренчерные завесы применяют для защиты проемов (дверных, оконных, проемов для технологических целей), противопожарных занавесей в театрах, а также в целях разделения, помещений (цехов) для того, чтобы создать препятствие для перехода огня из одной части помещения в другую.

На практике используют автоматические стационарные установки объемного (газового) тушения пожара. Некоторые схемы этих установок представлены на рис.

Рис. Схема автоматических установок газового тушения: а - установка с пневматическим пуском; б - установка с пневмотросовым пуском; в - установка с электрическим пуском; 1 - баллоны с углекислотой; 2 - коллектор; 3 - пусковой баллон со сжатым воздухом; 4 - распределительное устройство; 5 - подающие трубопроводы с насадками; 6 - сигнальные трубопроводы; 7 - спринклерные головки; 8 - побудительно-пусковые батареи со сжатым воздухом; 9 - натяжной трос с легкоплавкими замками (датчиками); 10 - тросовые клапаны; 11- побудительные трубопроводы со сжатым воздухом; 12 - баллоны-ресиверы побудительной системы; 13 - электроконтактные манометры; 14-датчики; 15-приемное устройство; 16-электрические цепи; 17 - электрические пиропатроны; 18- ручные пусковые краны (головки)

Из приведенных схем видно, что установку можно разделить на две части:

датчики, побудительно-пусковые и сигнальные устройства, а также трубопроводы к ним;

трубопроводы и оборудование, предназначенные непосредственно для подачи огнегасительного состава.

По системам привода установки могут быть с пневматическим, пневмотросовым и электрическим приводом.

В установке с пневматическим пуском датчиками являются спринклерные головки, смонтированные на сигнальных трубопроводах, находящиеся под давлением сжатого воздуха.

При возникновении пожара спринклеры вскрываются и через них происходит выпуск воздуха, содержащегося под небольшим давлением в трубопроводе. Давление в сигнальном трубопроводе и побудительно-пусковом баллоне падает, вследствие чего открывается клапан пускового баллона батареи, сжатый воздух открывает клапан в распределительном устройстве той секции, в которой возник пожар. Далее сжатый воздух проходит по трубопроводу, вскрывает его клапанную головку, проходит далее по коллектору к выпускным головкам баллонов с углекислотой, вскрывает их. Углекислота получает выход в систему трубопроводов с насадками, расположенными в том помещении, где возник пожар. Пуск системы достигается по той же схеме, что и при вскрытии ручных пусковых кранов.

По такому же принципу действует установка с пневмотросовым пуском. Здесь датчиком являются натяжные тросы с легкоплавкими замками (температура замка 72 °С).

В установке с электрическим пуском могут использоваться различные датчики, но наибольшее распространение получили тепловые. От датчиков импульс поступает в электрические цепи в приемное устройство, от которого электрический ток направляется к пиропатронам в распределительном устройстве и к углекислотной батарее.

В пенных спринклерных установках датчиком и пенообразующим приспособлением является пенный спринклер (рис.).

Рис. Пенный спринклер: 1 - распылитель; 2 - клапан с упорным стержнем; 3 - легкоплавкий замок; 4 - кожух

В обычное время клапан спринклера закрывает выход водному раствору пенообразователя и удерживается в этом положении двумя замками с легкоплавким припоем. При расплавлении замка клапан отбрасывается и раствор, выходя из насадки, разбрызгивается от отражающих плоскостей распылителя. Подсасываемый через отверстия в кожухе воздух смешивается с раствором, в результате чего образуется воздушно-механическая пена кратностью порядка 8.

В спринклерной сети находится водный раствор пенообразователя под давлением, создаваемым пневматическим баком-дозатором и непосредственно водопроводом. Огнегасительным средством в этих установках является высокократная воздушно-механическая пена.

Система автоматического воздушно-пенного пожаротушения предусматривает подачу воды из пожарного водопровода с помощью центробежного насоса (один рабочий, другой резервный). На трубопроводе установлен бак-дозатор, заполненный пенообразователем. Перед баком-дозатором в трубопровод врезается специальная вставка с переменным сечением типа «Вентури», в которой происходит перепад воды. Вследствие повышенного давления в первом отсеке вставки вода в небольшом количестве через трубу малого сечения (18 ... 20 мм) поступает в бак-дозатор и продавливает пенообразователь через поропластовую прокладку, который затем поступает по второй такой же трубе во второй отсек вставки, где смешивается с водой основного потока. Благодаря малой скорости потока воды, поступающей в дозатор через прокладку, количество воды, поступающей в бак с пенообразователем, незначительно, и этим исключается смешивание воды с пенообразователем в дозаторе.

После вставки «Вентури» на трубопроводе устанавливают общую задвижку с электроприводом, импульс на открытие которой подается одновременно со срабатыванием одного из извещателей системы пожарной сигнализации, т. е. при загорании в зоне расположения пеногенераторов, направленных на объекты, защищаемые от пожара.

Смесь воды и пенообразователя поступает через распределительную гребенку по трубам в помещение, защищаемое от пожара, где

в пеногенераторс, например типа ГВП, образуется воздушно-механическая пена. Из раструба пеногенератора струя пены направляется на очаг загорания. Обычно в помещении устанавливают несколько пеногенераторов.

Первичными средствами пожаротушения на современных предприятиях являются огнетушители. Отечественная промышленность выпускает различные типы огнетушителей:

аэрозольные ручные, передвижные, стационарные (авиационные, фреоновые, бромэтиловофреоновые, углекислотно-бромэтиловые); жидкостные (ручные, ранцевые, лесные); воздушно-пенные (ручные, передвижные, универсальные); углекислотные (ручные, передвижные, маломагнитные, тропического исполнения);

химические пенные (густопенные, морские, маломагнитные, тропического исполнения);

порошковые (ручные, стационарные).

На предприятиях общественного питания применяют главным образом углекислотные и химические пенные огнетушители, в меньшей степени используют воздушно-пенные и порошковые огнетушители.

Углекислотные огнетушители типа ОУ (рис. а) состоят из стального баллона, заполненного жидкой улекислотой под избыточным давлением 6 МП А. При открытии вентиля через раструб выбрасывается снегообразная углекислота с температурой -72 °С. Время действия огнетушителя составляет 30 с, длина струи 2 м.

Рис. Схемы огнетушителей: а - углекислотный ОУ; б - химический пенный ОХП; 1 - баллон; 2 - хомут; 3 - рукоятка; 4 - мембранный предохранитель; 5 - маховик вентиля; б - раструб; 7 - сифонная трубка; 8- кронштейн для крепления на стене; 9- стальной корпус; 10-спрыск; 11 - эксцентрик; 12 - пружина; 13 - шток; 14 - резиновый клапан; 15 - колба с кислотным зарядом; 16 - боковая ручка

Химический пенный огнетушитель марки ОХП (рис. б) состоит из кислотной и щелочной частей. Кислотная часть заряда, состоящая из серной кислоты и сернокислого алюминия, находится в колбах, закрытых резиновыми колпаками. Щелочная часть заряда находится в корпусе и состоит из раствора двууглекислого натрия и пенообразователя (солодового экстракта).

Химическую пену для тушения пожара получают при помощи реакции нейтрализации с образованием воды и углекислого газа. Приведение огнетушителя в действие заключается в том, что ударник разбивает колбы, кислота выливается и соединяется с содой.

Образовавшаяся углекислота резко повышает давление в корпусе огнетушителя и выбрасывает струю пены из спрыска.

Объем образующейся пены в жидкостном огнетушителе в 1,5 ... 2 раза, а в густопенном - в 4 ... 6 раз больше, чем объем растворов, находящихся в огнетушителе.

Тушение аппаратуры, находящейся под напряжением, густопенными и жидкопенными огнетушителями представляет смертельную опасность, так как состав химической пены хорошо проводит электрический ток.

Воздушно-пенный огнетушитель ОПК (рис. а) предназначен для тушения загораний твердых материалов.

Рис. Воздушно-пенный и порошковый огнетушители: а - порошково-пенный ОПК; б - порошковый ОП: 1 - спрыск (распылитель); 2 - запорно-пусковое устройство; 3 - рукоятка; 4 - резервуар; 5 - кольцо

 Огнетушитель имеет пусковое устройство в виде курка. Водный раствор пенообразователя под давлением углекислоты поступает в распылитель, смешивается с воздухом и образует воздушно-механическую пену.

Порошковые огнетушители ОП (рис. б) предназначены для подавления загораний двигателей внутреннего сгорания и в электроустановках до 1 кВт. Огнетушитель состоит из корпуса с порошком, баллончика со сжатым газом и запорно-пускового устройства. Для приведения огнетушителя в действие необходимо дернуть пусковое кольцо с рычагом вверх. При этом произойдет прокол мембраны баллончика, газ устремится в корпус и выбросит порошок через распылитель. Дальность выброса порошка составляет 3,5 м, время работы - 10 с.