Особенности применения воды и пены в качестве огнетушащих веществ

Вода является наиболее широко применяемым н эффективным средством тушения пожаров. Основу огнетушащего эффекта воды составляет ее охлаждающая способность, которая обусловлена большой теплоемкостью и теплотой парообразования. Капли воды, попадая в очаг горения, проходят две стадии теплопоглощения: при нагреве до 100 ºС и испарении при постоянной температуре 100 ºС. На первую стадию 1 литр воды тратит 335 кДж энергии, на вторую фазу – испарение и превращение в водяной пар – 2260 кДж.  Вода при проникновении в высокотемпературную зону или при попадании на горящее вещество частично испаряется и превращается в пар.

При испарении объем воды увеличивается почти в 1 670 раз, благодаря чему воздух вытесняется водяным паром из очага пожара, и, как следствие, зона горения обедняется кислородом. Вода обладает высокой термической стойкостью, ее пары только при температуре выше 1 700 ºС могут разлагаться на водород и кислород. В связи с этим тушение водой большинства твердых материалов безопасно, так как температура горения их не превышает 1 300 °С. Вода способна растворять некоторые пары, газы и поглощать аэрозоли. Поэтому ею можно осаждать продукты горения при пожарах в зданиях. Для этих целей применяют тонкораспыленные и ультрараспыленные (водный туман) струи.

Высокая эффективность тушения горючих веществ, имеющих высокую температуру горения и создающих большой напор пламени, достигается благодаря использованию смеси мелких н крупных водяных капель. В этом случае мелкие капли, испаряясь в зоне пламенного горения, снижают ее температуру, а крупные капли, не успев полностью испариться, достигают горящей поверхности, охлаждают ее и, если их кинетическая энергия к моменту достижения горящей поверхности достаточно высока, разрушают установившийся в процессе горения реакционный слой.

Если тушить водой нефтепродукты и многие другие органические жидкости, то они в процессе тушения всплывают на ее поверхность, вследствие чего площадь пожара может значительно увеличиться. К недостаткам воды относится высокая температура замерзания. Для понижения температуры замерзания применяют специальные добавки (антифризы), некоторые спирты (гликоли), минеральные соли (К2СО3, MgCl2, CaCl2). Однако указанные соли повышают коррозионную способность воды, поэтому их практически не используют.

Тлению подвержены материалы с большой удельной поверхностью, в порах которых содержится воздух, необходимый для горения. Такие материалы могут гореть при сильно сниженном содержании кислорода в окружающей среде. Проникновение огнетушащих средств в поры тлеющих материалов, как правило, довольно затруднительно. Для увеличения смачивающей способности воды в нее добавляют специальные вещества – смачиватели. Так, при введении сульфоната31 расход воды на тушение снижается в четыре раза, а время тушения – в два раза.

В ряде случаев тушение водой становится весьма эффективным, если ее загустить с помощью, например, альгината натрия. Например, 0,05 %-й раствор альгината натрия обеспечивает существенное сокращение расхода воды на пожаротушение. Если при определенных условиях тушения обычной водой ее расход составляет от 40 до 400 л/м2, то при использовании «вязкой воды» – от 5 до 50 л/м2. Средний ущерб от пожара (в том числе в результате воздействия воды на материалы) снижается при этом на 20 %.

Одним из наиболее перспективных направлений в области противопожарной защиты объектов различного назначения является использование в качестве огнетушащего вещества тонко- и ультрараспыленной воды. В таком виде вода способна поглощать аэрозоли, осаждать продукты горения и тушить не только горящие твердые вещества, но и многие горючие жидкости. Особенно актуально применение тонко- и ультрараспыленной воды на объектах, где требуется высокая эффективность тушения, при этом имеются ограничения по водоснабжению и актуальна минимизация ущерба от проливов воды. Пена представляет собой скопление пузырьков, которое способствует ликвидации пожара, главным образом, за счет эффекта поверхностного тушения.

Достоинствами пены как средства тушения являются:

• существенное сокращение расхода воды;
• возможность подслойного тушения нефтепродуктов в резервуарах, так как пена легче самого легкого воспламеняющегося нефтепродукта, поэтому при подаче на горящий нефтепродукт она поднимается и остается на его поверхности;
• возможность тушения пожаров больших площадей;
• повышенная (по сравнению с водой) смачивающая способность;
• возможность объемного тушения;
• при тушении пеной не требуется одновременное перекрытие всего зеркала горения, поскольку пена способна растекаться по поверхности горящего материала.