Изготовление огнетушащих порошков. Огнетушащие порошки. Экспресс метод определения типа огнетушащего порошка

Порошки используются для тушения пожаров большинства классов, в том числе: А - горение твердых веществ, как сопровождаемого тлением (древесина, бумага, текстиль, уголь и др.), так и не сопровождаемого тлением (пластмасса, каучук). В - горение жидких веществ (бензин, нефтепродукты, спирты, растворители и д.р.). Д - горение газообразных веществ (бытовой газ, аммиак, пропан и др.). Е - горение материалов в электрических установках под напряжением. Следовательно, порошками можно тушить любые известные на сегодняшний день вещества и материалы.

Универсальным считается порошок для тушения пожаров классов А, В, С, Е. Порошки, предназначенные для тушения только пожаров классов В, С, Е или Д, называются специальными.

К отечественным огнетушащим порошкам (ОП) общего назначения относят:

ПСБ-ЗМ (активная основа - бикарбонат натрия) для тушения пожаров классов В, С и электроустановок под напряжением;

П2-АПМ (активная основа - аммофос) для тушения пожаров классов А, В, С и электроустановок под напряжением;

Порошок огнетушащий ПИРАНТ-А (активная основа - фосфаты и сульфат аммония) для тушения пожаров классов А, В, С и электроустановок под напряжением;

Порошок «Вексон-АВС» предназначен для тушения пожаров классов А,В, С и электроустановок под напряжением;

Порошки «Феникс АВС-40» и «Феникс АВС-70» предназначены для тушения пожаров классов А, В, С и электроустановок под напряжением;

- «Феникс АВС - 70», являясь порошком повышенной эффективности, специально разработан для снаряжения автоматических модулей порошкового пожаротушения.

Примером ОП специального назначения является огнетушащий порошок ПХК, применяемый преимущественно Минатомэнерго для тушения пожаров классов В, С, Д и электроустановок.

В последние годы в России сертифицированы зарубежные порошки, которые имеют более широкий диапазон эксплуатационных температур от плюс 85 до минус 60°С. Фирма-изготовитель рекомендует их для тушения пожаров электроустановок с напряжением до 400 кВ.

Ликвидация горения порошковыми составами осуществляется на основе взаимодействия следующих факторов:

Разбавления горючей среды газообразными продуктами разложения порошка или непосредственно порошковым облаком;

Охлаждения зоны горения за счет затрат тепла на нагрев частиц порошка, их частичное испарение и разложение в пламени;

Эффекта огнепреграждения по аналогии с сетчатыми, гравийными и подобными огнепреградителями;

Ингибирования химических реакций, обусловливающих развитие процесса горения, газообразными продуктами испарения и разложения порошков или гетерогенного обрыва цепей химической реакции горения на поверхности порошков или твердых продуктов их разложения;

Гетерогенным обрывом реакционных цепей на поверхности частиц порошка или твердых продуктов его разложения.

Доминирующую роль при подавлении горения дисперсными частицами играет последний из перечисленных факторов.

При тушении пожаров твердых горючих материалов частицы порошка, попавшие на твердую горящую поверхность, плавятся, образуя на поверхности материала прочную корочку, препятствующую выходу горючих паров в зону горения.

Важными параметрами, влияющими на огнетушащую способность порошков, является их большая удельная поверхность, которая составляет для порошка класса ВСЕ 1500-2500 г, для порошка АВСЕ 2000-5000 г и высокая сыпучесть.

Из теории и практики пожаротушения известно, что эффективное тушение пожаров любым огнетушащим составом зависит от интенсивности подачи огнетушащего вещества в зону горения и наоборот.

Также известно, что существует некоторая критическая интенсивность подачи любого огнетушащего средства, ниже которой тушение не может быть достигнуто независимо от количества этого огнетушащего средства. Под интенсивностью подачи средства понимается его секундный расход, отнесенный к единице защищаемой площади или объема, и она имеет размерность кг/см2 или кг/см3.

Высокая сыпучесть порошковых составов, сравнима в некоторых условиях с псевдосжиженным состоянием, позволяет порошкам быть хорошо адаптированными к системам и средствам с высокой интенсивностью подачи огнетушащего состава в зону огня.

Огнетушащие порошки общего назначения должны обладать следующими свойствами:

Кажущаяся плотность неуплотненных порошков должна быть не менее 700 кг/м3;

Кажущаяся плотность уплотненных порошков должна быть не менее 2000 кг/м3;

Массовое содержание влаги в огнетушащем порошке должно быть не более 35% (масс.);

При испытаниях порошков на склонность к влагопоглощению, увеличение массы должно составлять не более 3%;

При испытаниях порошков на склонность сцеживанию масса образовавшихся комков не должна превышать 2% общей массы порошка;

При испытаниях порошков на склонность к водоотталкиванию порошки не должны полностью впитывать капли воды в течении 120 мин.;

Текучесть порошков не должна превышать 0.28 кг/с;

Порошки, предназначенные для тушения пожаров класса А, должны обеспечивать тушение модельного очага класса 1А в течении 10 мин.;

Порошки, предназначенные для тушения пожаров класса В, должны обеспечивать тушение модельного очага 55В;

Порошки, предназначенные для тушения электроустановок под напряжением до 2000В, должны иметь пробивное напряжение не менее 5кВ.

Огнетушащие порошки специального назначения должны обладать свойствами, не хуже приведенных в табл. 12.4.

Порошковые составы представляют собой мелкодисперсные минеральные соли, обработанные специальными добавками для придания им текучести и снижения влагопоглощения. Такие составы подразделяют на порошки общего и специального назначения.

Порошки общего назначения могут тушить жидкие горючие, твердые углеродсодержащие материалы, горючие газы, а также электрооборудование, находящееся под напряжением до 1000 В. Тушение в этом случае осуществляется за счет того, что над горя­щей поверхностью концентрация порошка становится достаточной для огнетушения.

Огнетушащие порошки общего назначения используют для тушения пожаров классов А, ВиС и их сочетаний, а также пожаров электрооборудования, находящегося под напряжением. Но нужнопомнить, что использование этих порошков позволяет только сбить пламя; для того чтобы предотвратить возможность повторных возгораний, необходимо использовать воду или пену.

Порошки специального назначения применяют для тушения горящих металлов, металлоорганических соединений и гидридов металлов (при пожарах класса D). Тушение осуществляется путем изоляции поверхности горящего материала от доступа кислорода, содержащегося в воздухе.

Огнетушащий порошок специального назначения - это единственная огнетушащая среда, которая позволяет брать под контроль и тушить пожары горючих металлов, не вызывая при этом бурной химической реакции. Другие огнетушащие вещества в такой ситуации могут способствовать усилению и распространению пожара, вызывать травмы; применение их может сопровождаться взрывами или созданием более опасных условий, чем первоначально возникший пожар. Порошки специального назначения действуют, в основном, создавая эффект объемного тушения (об этом эффекте рассказано ниже, см. табл. 3.1).

Существует четыре типа огнетушащих порошков специального назначения, в зависимости от их химического состава. В основе порошковпервого ивторого типов лежит графит, снижающий температуру пожара и образующий очень густой дым, который создает эффект объемного тушения. Эти порошки следует подавать в огонь с помощью совка или лопаты.

В основе огнетушащего порошка специального назначениятретьего типа лежит хлорид натрия. Этот порошок подается из переносных огнетушителей с помощью углекислого газа; из больших емкостей или стационарных систем - с помощью азота, выполняющего роль газа-носителя. Порошок направляется на горящий металл. При соприкосновении с металлом порошок образует корку на его поверхности и тем самым тушит пожар.

Огнетушащий порошокчетвертого типа с основой из карбоната натрия предназначен для тушения пожаров, связанных с горением натрия. Этот порошок можно подавать совком из ведра или с по­мощью газа-носителя из огнетушителя. Он также образует корку на поверхности горящего металла и способствует ликвидации пожара.

Огнетушащие порошки обеспечивают тушение пожара в основном тремя способами: за счет объемного тушения, прерывания цепной реакции горения и экранирования теплоты излучения. Природа процессов, происходящих при воздействии порошков, представлена в табл.3.1.

Следует помнить, что ни один из огнетушащих порошков не обладает охлаждающим эффектом. Однако некоторое охлаждение порошки все же обеспечивают, потому что имеют более низкую температуру, чем горящий материал, и теплота передается от более горячего вещества к более холодному порошку.

При применении для тушения огнетушащих порошков необходимо учитывать следующие сведения:

1). При выпуске огнетушащего порошка в большом количестве он может оказать вредное влияние на находящихся поблизости людей. В случае экранирования теплоты излучения может образовываться непрозрачное облако - оно способно значительно ухудшать видимостьизатруднять дыхание.

2). Как и другие огнетушащие среды, не содержащие воды, огнетушащие порошки не тушат пожаров, связанных с горением материалов, в состав которых входит кислород.

3). Огнетушащий порошок может образовать изолирующий слой на электронном оборудовании, в результате чего повлиять на его нормальную работу.

4). При тушении горючих металлов, таких как магний, калий, натрий и их сплавов, порошок общего назначения не дает огнетушащего эффекта, а в некоторых случаях может даже вызывать бурную химическую реакцию.

5). В местах, где присутствует влага, огнетушащий порошок может вызвать коррозию или деформацию поверхности, на которой он осаждается.

Совместимость огнетушащих порошков с другими огнетушащими веществами. Любой огнетушащий порошок можно использовать для тушения пожара совместно с другими огнетушащими порошками. Однако не следует смешивать разные порошки в одной емкости, т.к. одни из них имеют кислотную основу, другие - щелочную, и их перемешивание может вызвать повышение давления в емкости или образование крупных комков.

Многие виды огнетушащей пены разрушаются под воздействием огнетушащего порошка. Но в сдвоенной системе может применяться "легкая вода" совместно с бикарбонатом калия. В такой системе к двум стволам прокладывают рукава от цистерны с "легкой водой" и от емкости с огнетушащим порошком. "Легкую воду" можно направлять на очаг пожара из одного ствола, а порошок - из другого, по отдельности или одновременно. На судах, оборудованных системами пенотушения, можно использовать только те огнетушащие порошки, которые совместимы с пеной.

Безопасность огнетушащих порошков. Огнетушащие порошки считаются нетоксичными, но при вдыхании они могут вызвать раздражение дыхательных путей. Поэтому, так же как и в случае углекислотного тушения, в помещениях, которые могут заполняться огнетушащим порошком, необходимо предусмотреть наличие преду­предительных сигналов. Кроме того, если членам экипажа нужно войти до окончания проветривания в помещение, куда был подан порошок, они должны обязательно воспользоваться дыхательными аппаратами и сигнальными тросами.

Применение огнетушащих порошков очень эффективно для тушения пожаров газа. Но воспламенившиеся газы не следует тушить до тех пор, пока не будет перекрыт источник газа.

Аэрозольные составы.

Аэрозольные составы, образующиеся при горении зарядов, созданных на базе компонентов твердых топлив, представляют собой смесь инертного газа и твердых частиц солей и окислов щелочных и щелочноземельных металлов микронного размера. Высокая огнетушащая эффективность аэрозольных составов обусловлена протеканием при их применении следующих процессов:

· выжигание кислорода воздуха в атмосфере замкнутого объема;

· разбавление газовой фазы инертными продуктами сгорания зарядов;

· ингибирование цепной реакции окисления в пламени высокодисперсными активными твердыми частицами.

• высокой огнетушащей способностью, превышающей способность таких сильных ингибиторов горения, как галоидоуглеводороды;
• универсальностью применения, так как порошки подавляют горение материалов, которые невозможно тушить водой и другими веществами (например, металлы и некоторые металлосодержащие соединения);
• возможностью применения разных способов пожаротушения, предупреждения (флегматизации) и подавления взрыва.

Благодаря своим достоинствам и, прежде всего, высокой огнетушащей способности, порошки в довольно широком ассортименте используются в индустриально развитых странах. Различают порошки общего и специального назначения. Первые применяются для тушения пожаров обычных (органических) горючих веществ и материалов. Тушение этих материалов достигается путем создания порошкового облака, которое окутывает очаг горения. Вторые предназначены для тушения горючих веществ и материалов (например, некоторых металлов), прекращение горения которых достигается путем изоляции горящей поверхности от окружающего воздуха. Огнетушащая способность порошков общего назначения повышается с увеличением их дисперсности (уменьшение размера частиц). Огнетушащая способность порошков специального назначения почти не зависит от степени их дисперсности.

В зависимости от класса пожара по ГОСТ Р 27331-87 «Пожарная техника. Классификация пожаров» осуществляется выбор огнетушащих составов и, в частности, типа порошка. Классификация пожаров по ГОСТ 27331-87 и рекомендуемые средства тушения приведены в табл. 1.1 и 1.2. Для твердых веществ, металлов и металлорганических соединений это, как правило, порошки для поверхностного тушения, а для горючих газов и жидкостей - порошки объемного тушения.

Таблица 1.1

Таблица 1.2

Как следует из табл. 1, порошки в ряде случаев являются единственным средством пожаротушения (классы пожаров О1, О2, ВЗ).

Наиболее широко распространены порошки на основе бикарбоната натрия и фосфорно-аммонийных солей. В России налажен выпуск порошков для туше­ния пожаров всех классов. В табл. 2 представлены их номенклатура и адреса производителей порошков.

Как следует из табл. 2, каждый порошок имеет определенную область применения. Предпочтение,

естественно, отдается порошкам общего назначения, как наиболее востребованным на практике. Напри­мер, порошки класса АВС на фосфорно-аммонийной основе, которые имеют широкий диапазон приме­нения, прежде всего эффективны при ликвидации пожаров класса А1. Они, кроме способности тушить пламя в газовой фазе, обладают свойством плавить­ся в пламени и растекаться по горящей поверхности твердых материалов, образуя сплошную защитную пленку, надежно изолируя поверхность от доступа

Таблица 2

воздуха. Для тушения жидкостей и газов более эф­фективны порошки на основе бикарбоната натрия и хлорида калия.

В табл. 3 приводятся данные натурных испытаний в соответствии с ГОСТ Р 53280.4-2009 «Установки пожаротушения автоматические. Огнетушащие ве­щества. Часть 4. Порошки огнетушащие общего на­значения. Общие технические требования и методы испытаний» по тушению очага 13В класса пожара В порошками различных марок, позволяющие срав­нить их огнетушащую способность.

атационными свойствами и др.). Иначе говоря, порошок с высокой огнетушащей способностью может быть использован с низкой эффективностью. Огнетушащая способность хотя и главная, но не единственная качественная характеристика порошка. Порошки должны длительное время сохранять свои огнетушащие и эксплуатационные свойства: не изме­нять гранулометрический состав; после уплотнения легко разрыхляться и приобретать свойства текуче­сти, транспортироваться по трубопроводам и пожар­ным рукавам под давлением газа; распыляться в виде

Таблица 3

Из табл. 3 следует, что в условиях стандартных ис­пытаний наиболее эффективными порошками явля­ются ИСТО-1, П-АГС, ПХКи ПГХК «Завеса».

Во ВНИИПО также разработаны порошки, с по­мощью которых можно тушить пожары пирофорных материалов и веществ, реагирующих с водопенными средствами со взрывом.

Следует различать понятия огнетушащей спо­собности и огнетушащей эффективности порош­ков. Первое характеризует только огнетушащие возможности порошка, выявленные в испытаниях в установленных стандартных условиях. Понятие «огнетушащая эффективность» отражает степень реализации этих возможностей. Эффективность применения порошка зависит от комплекса усло­вий, при которых можно получить эффект тушения (правильный выбор техники, тактики тушения, а также порошка с установленными для него эксплу-

облака при выбросе из насадка или подаваться ком­пактной спокойной струей, образуя слой заданной толщины над поверхностью горящего вещества.

В табл. 4 представлены показатели качества ОПС общего назначения по ГОСТ Р 53280.4-2009 и мето­ды их определения.

Наряду с показателями, представленными в табл. 4, для порошков общего назначения и в зависимости от условий их применения могут устанавливаться и дру­гие дополнительные показатели, представленные в табл. 5.

Основные характеристики порошков специаль­ного назначения по ГОСТ Р 53280.5-2009 «Установ­ки пожаротушения автоматические. Огнетушащие вещества. Часть 5. Порошки огнетушащие специаль­ного назначения. Классификация, общие техничес­кие требования и методы испытаний» представлены в табл. 6.

Таблица 5

Таблица 6

Примечания. 1. Порошок универсальный предназначен для тушения металлов (их соединений), а также горючих жид­костей, газов, электроустановок под напряжением 1000 В. 2. Порошок целевой предназначен только для тушения метал­лов (их соединений). 3. Текучесть, кг/с, определяется по расходу порошка при истечении его из испытательного прибо­ра под давлением рабочего газа. 4. Текучесть при массовой доле остатка в испытательном приборе (огнетушителе), %, определяется по остатку порошка в нем после испытаний. 5. Огнетушащая способность определяется по массе порошка на единицу открытой поверхности модельного очага пожара. В качестве горючего используются: порошок магния фре­зерованный с содержанием основного компонента 98,5 % - класс пожара В1; металлический натрий с содержанием основного компонента 99,6 % - класс пожара О2; триизобутилалюминий (ТИБА) или его раствор в толуоле (содержание ТИБА - 40 % об. - класс пожара ОЗ).

Способы изготовления огнетушащих порошков

Способы изготовления ОПС могут быть разделе­ны на две основные группы.

Первая группа включает способы, основанные на использовании размольного оборудования. Процесс приготовления по этим способам может быть раз­бит на следующие основные технологические опе­рации:

• сушка основных компонентов; измельчение;
• классификация по гранулометрическому составу;
• гидрофобизация;
• термообработка;
• смешивание с вы­сокодисперсными опудривающими добавками;
• рас­фасовка готового продукта.

Порядок проведения операций может изменять­ся, некоторые операции могут совмещаться или исключаться.

Наиболее распространенная технологическая схе­ма включает измельчение предварительно высушен­ных основных компонентов в мельницах различной конструкции и одновременного или последователь­ного смешивания их с гидрофобизирующими опудри­вающими высокодисперсными добавками. Такая схема производства проста, однако ее недостатком является то, что гранулометрический состав порошка трудно регулировать. Кроме того, используемые при измельчении исходные продукты в гранулированном или крупнокристаллическом виде с влажностью бо­лее 1 % перед измельчением должны быть высушены

до остаточной влажности не более 0,2 % для повы­шения эффективности измельчения. Столь глубокая сушка является длительной и энергоемкой опера­цией. Определенные затруднения вызывает также получение по этой технологии высокодисперсных порошков с малым размером частиц. К недостаткам размольной технологии можно отнести и то, что по­лучаемые в этом случае продукты представляют собой лишь механические смеси, а не химически связанные между собой компоненты, обладающие комплексом заданных физико-химических свойств.

Представляет научный и практический интерес способ получения ОПС, позволяющий управлять не только их эксплуатационными свойствами, но и фун­кциональными особенностями. Однако этот способ может быть применен при изготовлении порошков непосредственно перед подачей их в зону горения. В этом случае используются преимущества свежеобра­ботанной поверхности.

Ко второй группе технологий следует отнести спо­соб производства, предложенный английской фир­мой для получения порошка «Моннекс». Способ основан на использовании распыления порошка при сушке. При этом происходит диспергирование водного раствора огнетушащего компонента с одновременным его синтезом и высу­шиванием в потоке нагретого воздуха.

Метод распылительной сушки был применен во ВНИИПО при разработке многоцелевых порош­ков «Пирант-А» (на основе фосфатов аммония) и «Пирант-М» (на основе мочевины и поташа). В исходную смесь вводили жидкие компоненты, улучшающие в процессе синтеза функциональные свойства основного компонента, а также гидрофобизаторы, улучшающие эксплуатационные свойст­ва порошков.

Применение распылительной сушки позволило использовать вместо фосфатов аммония более деше­вое сырье - фосфорную кислоту и аммиачную воду, которые находят применение в технологии получе­ния фосфатов в промышленности.

Водорастворимые и эмульгированные гидрофобизаторы, вводимые непосредственно в сырьевой раствор, равномерно распределяются по поверхно­сти порошка, что практически невозможно сделать путем напыления на готовый продукт. Это обстоя­тельство подтверждается данными по влагопоглощению и склонности к слеживанию опытных партий порошков. Сравнительные данные эксплуатацион­ных свойств опытных образцов ОПС, изготовлен­ных различными способами, представлены в табл. 7.

модифицированию поверхности высокодиспер­сных порошков (с размером частиц менее 0,1 мкм).

Способом распылительной сушки можно придать частичке порошка такую форму, которая могла бы иде­ально решать две задачи: попадание в пламя и повыше­ние эффективности тушения. Такую частицу порошка можно представить в виде шаровидной капсулы с тон­кой оболочкой, заполненной большим количеством частиц высокой дисперсности. В пламени происходит вскрытие капсулы, и за счет мелких фракций резко возрастает огнетушащая способность порошка.

Особенности применения ОПС и их безопасность

Огнетушащие порошки по сравнению с традици­онными средствами тушения водой, пенами, инер­тными газами имеют преимущества:

• в ряде случаев, как отмечалось выше, порошки - единственное средство подавления горения, напри­мер, металлов;
• малый удельный расход на тушение пожаров раз­личных классов;
• сохранность при пожаре и после пожара оборудо­вания и материальных ценностей;

Таблица 7

Как следует из табл. 7, при синтезе порошков с ис­пользованием распылительной сушилки получаются порошки с лучшими эксплуатационными свойства­ми, чем при размоле.

Повышение огнетушащей эффективности и эксплу­атационных свойств ОПС в технологическом процессе производства способом распылительной сушки обеспе­чивается благодаря следующим обстоятельствам:

изменению физико-химических показателей пу­тем ввода перед сушкой и диспергированием раство­ра различных добавок;

совмещению процессов синтеза, гидрофобизации, диспергированию, сушке, термообработке в одну тех­нологическую стадию;

сохранение огнетушащих и эксплуатационных свойств в интервале от -50 до +50 °С;

возможность, в силу низкой электропроводности порошков, тушения электроустановок, находящихся под напряжением;

теплоотражательная способность, экранирование теплового излучения при пожаре за счет интенсивно­го поглощения и рассеивания лучистой энергии.

К недостаткам порошков следует отнести:

склонность, в зависимости от качества порошка, к слеживанию и комкованию, а также к уплотне­нию под действием собственной массы и вибрации, в результате чего ухудшаются условия псевдоожи­жения, транспортирования и образования облака; потеря при тушении в течение некоторого времени видимости в результате образования облака порошка (особенно это ощутимо в закрытых помещениях);

сложности в обслуживании и эксплуатации технических средств подачи порошков;

отсутствие у порошка охлаждающего эффекта, что может приводить к повторному воспламенению материалов;

ограниченность проникающей способности внутрь волокнистых и пористых горючих материалов, а также в затененные малодоступные места помещений и оборудования.

Положительные и отрицательные характеристики порошков учитываются при разработке средств порошкового пожаротушения, которые охватывают ручные и передвижные огнетушители, автоматические стационарные и модульные установки, а также пожарные автомобили.

Отечественные ручные огнетушители имеют объем корпуса 1, 2, 5 и 10 л. Общая масса наибольшего из них не превышает 20 кг. Огнетушители объемом 50 и 100 л устанавливают на тележки, передвигаемые вручную, 250 л и более - на автомобильные прицепы.

Автомобили порошкового тушения у нас в стране выпускаются различной вместимости. В них применяется установка, емкость которой снабжена аэроднищем. Помимо емкости для порошка автомобильная установка содержит источник сжатого воздуха, стволы для создания и направления струй, воздушные, порошковые коммуникации и пульт управления.

Все автоматические установки порошкового пожаротушения (далее АУППТ) являются модульными или агрегатными и их можно разделить на два типа:

установки, автоматически срабатывающие при превышении контролируемым фактором (факторами) пожара установленных пороговых значений в защищаемой зоне;

установки, автоматически осуществляющие функции обнаружения и тушения пожара независимо от внешних источников питания и систем управления.

В последние годы развитие получили АУППТ модульного типа, которые подразделяются:

по способу тушения - на установки объемного, поверхностного по всей площади, локального по объему (части объема) или площади (части площади);

по способу хранения вытесняющего газа в корпусе модуля (емкости) - на закачные, с газогенерирующим элементом (пиротехническим зарядом), с баллонами сжатого или сжиженного газа.

По своему химическому составу ОПС безопасны для человека и животных (можно сравнить с действием удобрений, например аммофоса, или моющих средств, например соды). При попадании на слизистую оболочку носа, глаз, полости рта они вызывают незначительное раздражение, которое быстро проходит. Порошки можно применять даже для тушения горящей на людях одежды, не опасаясь вредного действия порошка на травмированную поверхность тела. Газо- и паровоздушные продукты разложения порошков менее опасны, чем, например, продукты разложения древесины.

Огнетушащие порошки с истекшим сроком хранения или не отвечающие по своим эксплуатационным характеристикам требованиям нормативно-технических документов подлежат утилизации. Согласно рекомендациям ОПС на фосфорно-аммонийной основе или на хлоридной основе могу быть использованы в качестве сырья для удобрений, а на основе карбоната или бикарбоната натрия или калия - в качестве моющих средств или для нейтрализации кислых сточных вод.

В настоящее время применяются пять типов огнетушащих порошков общего назначения. Аналогично другим огнетушащим средам огнетушащие порошки могут использоваться в стационарных системах и в переносных, а также стационарных огнетушителях.

Бикарбонат натрия. Это один из основных огнетушащих порошков. Он находит широкое применение в связи с тем, что является самым экономичным из всех существующих. Он особенно эффективен при тушении пожаров животных жиров и растительных масел, поскольку вызывает химические изменения в этих веществах, превращая их в невоспламеняющееся мыло. Поэтому бикарбонат натрия применяется при тушении пожаров на камбузах, в вытяжных колпаках и вентиляционных каналах. При использовании бикарбоната натрия всегда нужно помнить о возможности обратного выброса пламени на поверхность горящего масла.

Бикарбонат калия. Этот огнетушащий порошок первоначально был разработан для использования в сдвоенных системах с "легкой водой", но в настоящее время он, как правило, используется самостоятельно. Было установлено, что он очень эффективен при тушении пожаров жидкого топлива. Применение бикарбоната калия позволяет успешно предотвращать обратный выброс пламени. Этот порошок стоит дороже бикарбоната натрия.

Хлорид калия. Это огнетушащий порошок, который совместим с пеной на протеиновой основе. Его огнетушащие качества примерно равноценны качествам бикарбоната калия, единственный недостаток заключается в том, что после его применения для тушения пожаров возможно появление коррозии.

Смесь мочевины и бикарбоната калия. Этот порошок, разработанный в Англии и состоящий из мочевины и бикарбоната калия, согласно характеристике НАПЗ, является наиболее эффективным из всех испытанных огнетушащих порошков. Однако он не нашел широкого применения, ввиду высокой стоимости.

Фосфат аммония. Этот порошок является универсальным, поскольку может успешно применяться при тушении пожаров классов A, B и C. Соли аммония разрывают цепную реакцию пламенного горения. Фосфат превращается при повышении температуры, вызванной пожаром, в метафосфорную кислоту - стекловидное плавкое вещество. Кислота покрывает твердые поверхности огнезадерживающим слоем, поэтому это огнетушащее вещество может применяться для тушения пожаров, связанных с горением обычных горючих материалов, таких как древесина и бумага, а также пожаров воспламеняющихся нефтепродуктов, газов и электрооборудования. Но что касается пожаров, очаги которых расположены на значительной глубине, то этот порошок позволяет только взять пожар под контроль, но не обеспечивает полного тушения.

Для окончательной ликвидации такого пожара требуется тушение водой. Вообще всегда следует помнить о целесообразности иметь под рукой раскатанный пожарный рукав, которым можно воспользоваться в качестве дополнительного средства при использовании порошкового огнетушителя.

Огнетушащий эффект порошков

Огнетушащие порошки обеспечивают тушение пожара за счет охлаждения, объемного тушения, экранирования теплоты излучения и прерывания цепной реакции горения.

Охлаждение. Ни один из огнетушащих порошков не обладает большим охлаждающим эффектом, но некоторое охлаждение порошки обеспечивают благодаря тому, что имеют более низкую температуру, чем горящий материал, и теплота передается от более горячего вещества к более холодному порошку.

Объемное тушение. Когда огнетушащий порошок вступает в химическую реакцию с горящим материалом, при воздействии теплоты образуется двуокись углерода и пары воды, которые разбавляют пары горючего топлива и воздух, окружающий пожар. В результате создается определенный эффект объемного тушения.

Экранирование теплоты излучения. При подаче огнетушащего порошка в зону горения образуется непрозрачное облако. Оно уменьшает количество теплоты, излучаемой в направлении очага пожара, т.е. поглощает часть той теплоты, которая необходима для поддержания горения. Уменьшается количество образующихся паров горючего вещества и интенсивность пожара снижается.

Прерывание цепной реакции. Огнетушащий порошок и некоторые другие огнетушащие вещества (например, хладоны) воздействуют на цепные реакции. Предполагается, что это происходит за счет уменьшения способности частиц молекул соединяться друг с другом. Молекулы самого порошка могут соединяться с частицами молекул горючего вещества и кислорода, в результате чего горючее вещество не может окисляться. Хотя суть происходящего при этом процесса полностью еще не установлена, ясно, что прерывание цепной реакции лежит в основе огнетушащего эффекта порошков.

Применение огнетушащего порошка

Огнетушащий порошок, представляющий собой первично-кислый фосфат аммония, используется для тушения пожаров классов A, B и C и их сочетаний. Но, как было указано ранее, такой порошок позволяет только взять пожар класса A под контроль, а не потушить его, так как очаг этого пожара находится очень глубоко и для борьбы с пожаром требуется дополнительное средство, например водяной пожарный рукав.

Все огнетушащие порошки могут использоваться для тушения следующих пожаров:

• вызванных горением воспламеняющихся масел и консистентных смазок;
• связанных с загоранием электрооборудования;
• в вытяжных колпаках, вентиляционных каналах и плитах на камбузах и диетических кухнях;
• поверхностях тканей в кипах;
• возникших при воспламенении некоторых горючих твердых веществ, таких как пек, нафталин и пластмассы (кроме тех, которые сами содержат кислород);
• в машинных помещениях, машинных отделениях, малярных и инструментальных кладовых.

Ограничения в применении огнетушащих порошков

1. Выпуск большого количества огнетушащего порошка может оказать вредное влияние на находящихся поблизости людей. Образующееся непрозрачное облако может значительно ухудшить видимость и затруднить дыхание.
2. Как и другие огнетушащие среды, не содержащие воды, огнетушащие порошки не тушат пожаров, связанных с горением материалов, в состав которых входит кислород.
3. Огнетушащий порошок может оставить изолирующий слой на электронном или телефонном оборудовании, влияющий на работу этого оборудования.
4. При тушении горючих металлов, таких как магний, калий, натрий и их сплавы, порошок общего назначения не дает огнетушащего эффекта, а в некоторых случаях может вызвать бурную химическую реакцию.
5. В местах, где имеется влага, огнетушащий порошок может вызвать коррозию или деформацию поверхности, на которой он осаждается.

Совместимость с другими огнетушащими веществами. Любой огнетушащий порошок можно использовать для тушения пожара совместно с другими огнетушащими порошками. Но разные порошки не следует смешивать в одной емкости, так как некоторые из них имеют кислотную основу, другие щелочную и их перемешивание может вызвать повышение давления в емкости или образование крупных комков.

Многие виды огнетушащей пены разрушаются под воздействием огнетушащего порошка. Но "легкая вода" может применяться в сдвоенной системе совместно с бикарбонатом калия. В этой системе к двум стволам прокладывают рукава от цистерны "легкой воды" и огнетушащего порошка. "Лёгкую воду" можно направлять на пожар из одного ствола, а порошок из другого отдельно или одновременно. На судах, оборудованных системами пенотушения, могут использоваться только огнетушащие порошки, совместимые с пеной.

Безопасность

Огнетушащие порошки считаются нетоксичными, но при вдыхании они могут вызвать раздражение дыхательных путей. Поэтому, так же как и в случае углекислотного тушения, в помещениях, которые могут заполняться огнетушащим порошком, необходимо предусмотреть предварительные сигналы. Кроме того, если членам экипажа нужно войти в помещение, куда был подан порошок, до окончания проветривания, они должны обязательно воспользоваться дыхательными аппаратами и сигнальными тросами.

Применение огнетушащих порошков очень эффективно для тушения пожаров газа. Воспламенившиеся газы нужно тушить тогда, когда будет перекрыт источник газа.

Владельцы патента RU 2465938:

Изобретение относится к огнетушащим порошковым составам, которые могут быть использованы для тушения всех видов пожаров в химической, нефтехимической, угольной, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности. Огнетушащий порошок на основе алюмосиликатных микросфер представляет собой узкие фракции полых сферических гранул со средним диаметром в интервале 2-230 мкм, при этом оболочка полых алюмосиликатных микросфер представляет собой композитный стеклокристаллический материал состава, мас.%: алюмосиликатная стеклофаза 57-92, фаза муллита 1-42, фаза кварца 1-9. Огнетушащий порошок на основе алюмосиликатных микросфер выделяют из летучих зол и концентратов ценосфер летучих зол от сжигания угля с использованием гранулометрической сепарации или аэродинамической классификации. Технический результат - высокая текучесть, низкая склонность к влагопоглощению, отсутствие склонности, к слеживанию, удовлетворительная огнетушащая способность. 2 н.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл., 4 пр.

Изобретение относится к огнетушащим порошковым составам, которые могут быть использованы для тушения всех видов пожаров в химической, нефтехимической, угольной, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности.

Огнетушащие порошки являются универсальным огнетушащим веществом благодаря наличию ряда достоинств [Баратов А.Н., Вогман Л.П. Огнетушащие порошковые составы, Москва, Стройиздат, 1982, 72 с.]: высокая огнетушащая способность, обусловленная механизмом тушения, который включает в себя ингибирование цепных реакций горения, разбавление горючей среды, огнепреграждение и ряд других эффектов, универсальность применения - тушение всех классов пожаров, возможность эксплуатации в широком диапазоне температур - от +50 до -50°С и др.

В настоящее время огнетушащие порошки представляют собой механические смеси мелкоизмельченных минеральных солей с различными добавками, препятствующими слеживанию и влагопоглощению. В качестве основы для огнетушащих порошков используют фосфорно-аммонийные соли (моно-, диаммонийфосфаты, аммофос), карбонат и бикарбонат натрия и калия, хлориды натрия и калия и др.; в качестве добавок для улучшения эксплуатационных характеристик - кремнийорганические соединения, аэросил, белая сажа, стеараты металлов, нефелин, тальк и др. [Пат. РФ №2232612, A62D 1/00, 20.07.2004; Пат. РФ №2236880, A62D 1/00, 27.09.2004; Пат. РФ №2370295, A62D 1/00, С01В 33/12, 10.01.2009}. Наряду с этим, для получения огнетушащих порошков используют различные природные минералы - галит, мусковит, шунгит [Пат. РФ №2417112, A62D 1/00, 27.04.2011; Пат. РФ №2372957, A62D 1/00, 20.11.2009; Пат. РФ №2256477, A62D 1/00, 20.07.2005}, а также отходы различных производств [Пат. РФ №2159138, A62D 1/00, 20.11.2000; Пат. РФ №2216371, A62D 1/00, 20.11.2003; Пат. РФ №2044543, A62D 1/00, 27.09.1995}.

Наряду с достоинствами, огнетушащие порошки обладают и рядом недостатков, наиболее характерными из которых является склонность к слеживанию и влагопоглощению, недостаточная текучесть, приводящие к сокращению срока эксплуатации и ограниченности использования средств пожаротушения, а также многокомпонентность составов, сложность рецептуры и большое число стадий (измельчение, сушка, смешение и др.), необходимых для их получения.

Известен огнетушащий порошок торговой марки «Вексон» [ТУ 2149-028-10968286}, представляющий собой дисперсную смесь минеральных солей с различными добавками. Данный состав характеризуется отсутствием склонности к слеживанию - 0%, однако способ его получения многостадиен и длителен во времени [Пат. РФ №2143297, С04В 33/28, 27.12.1999}.

Повышение текучести огнетушащих порошковых составов достигается использованием материалов с частицами сферической формы, текучесть которых сопоставима с текучестью жидкости. Известен способ получения керамических сфероидов размером 0,2-2,5 мм, включающий диспергирование шликера, содержащего порошок керамического материала и термопластичную органическую связку в формующей жидкости [Пат. РФ №2079468, С04В 33/28, 20.05.1997}. Полученные по заявляемому способу сфероиды рекомендуются для использования в пожаротушении, однако их огнетушащая способность и эксплуатационные свойства не определены.

Известен способ получения огнетушащего порошка, представляющего собой смесь полых сферических частиц фосфата аммония, полученных методом распылительной сушки, характеризующихся низкой плотностью и хорошей огнетушащей способностью [Пат. CN №1837733, A62D 1/06, 27.09.2006}. Однако для достижения необходимых эксплуатационных показателей по влагопоглощению и слеживанию данный порошок необходимо обрабатывать модифицирующими компонентами.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является порошок с частицами сферической формы и содержанием фракции 40-70 мкм не менее 95 мас.%, представляющий собой многофазный композитный материал сложного состава ·a ·b, где M(I) -катионы Li + , Na + , K + , Rb + , Cs + , NH +4 или их смесь, М(II) - Mg 2+ , Ca 2+ , Zn 2+ или их смесь, M(IV) - Si +4 , Ti 4+ , Zr 4+ , или их смесь, A n1 - F - , Cl - , Br - , J - ; A n2 -NO -3 , , , - при следующем мольном соотношении компонентов и фаз: х=20-1, у=1-10, z=0-10, а=100-1, b=1-30 [Пат. РФ №2095103, A62D 1/00, 10.11.1997}. Огнетушащая способность порошка, охарактеризованная его расходом в г/см 2 при тушении пожара класса В, составила 0.3-0.6.

К недостаткам данного порошка следует отнести многочисленность компонентов и сложность рецептуры приготовления (растворение исходных солей, фильтрация суспензий, испарение воды, сушка), низкий выход целевого компонента, что приводит к значительному удорожанию заявляемого порошка. Отсутствие данных по исследованию эксплуатационных характеристик, таких как склонность к слеживанию и влагопоглощению, снижает практическую возможность использования данного изобретения.

Изобретение решает задачу получения огнетушащих порошков пониженной стоимости, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками - текучестью, пониженной склонностью к влагопоглощению и слеживанию, удовлетворительной огнетушащей способностью.

Для решения поставленной задачи предложен огнетушащий порошок на основе алюмосиликатных микросфер, при этом оболочка микросфер представляет собой композитный стеклокристаллический материал.

Огнетушащий порошок представлен узкими фракциями полых сферических частиц со средним диаметром в интервале 2-230 мкм.

Задача достигается тем, что для получения огнетушащих порошков используют узкие фракции полых алюмосиликатных микросфер с содержанием Al 2 O 3 20-38 мас.% и SiO 2 53-67 мас.%, которые выделяют из летучих зол и концентратов ценосфер летучих зол от сжигания угля с использованием гранулометрической сепарации или аэродинамической классификации.

Указанные признаки не выявлены в других технических решениях при изучении уровня данной области техники и, следовательно, решение является новым и имеет изобретательский уровень.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Стремлением повысить эффективность тушения пожаров всех классов, снизив при этом затраты на тушение требует активного поиска дешевых и универсальных огнетушащих порошков. Перспективным в этом направлении представляется применение в качестве базовых компонентов огнетушащих составов алюмосиликатных микросфер летучих зол.

Микросферы летучих зол являются доступным и дешевым материалом, получаемым в качестве побочного продукта при сжигании угля на тепловых электростанциях. Формирование микросфер происходит в результате термохимических превращений исходных минеральных форм угля и кристаллизации отдельных фаз в процессе охлаждения капель расплава. Их гранулометрический, химический и фазовый составы, а также размер кристаллитов образующихся минеральных фаз, морфология глобул зависят от большого числа параметров, в том числе состава исходного угля, типа используемых топок, режима охлаждения капель расплава и др. [Л.Я.Кизильштейн и др. Компоненты зол и шлаков ТЭС, Москва, Энергоатомиздат, 1995; Vassilev S.V., Fuel Proc. Technol. 47(1996)261].

По химическому составу микросферы представляют собой многокомпонентные системы SiO 2 -Al 2 O 3 -Fe 2 O 3 -CaO-MgO-Na 2 O-K 2 O-TiO 2 с содержанием стеклофазы от 80 до 90%, в которой распределены кристаллические фазы кварца, муллита, ферритовых шпинелей и кальцита.

Микросферы характеризуются сферической формой, широким фракционным составом, наличием внутренней полости, высокой прочностью и регулярной пористостью стеклокристаллической оболочки, термостабильностью и кислотостойкостью .

Особенности морфологии и минерально-фазового состава микросфер делают этот материал перспективным сырьем для получения современных функциональных материалов, в том числе в области пожарной безопасности.

Известен способ тушения пожара [Пат. РФ №2388507, А62С 3/00, 10.05.2010], в котором полые микросферы размером 20-80 мкм используются в качестве микроконтейнеров для доставки огнетушащего вещества в зону горения. Наряду с этим, полые алюмосиликатные микросферы используются в качестве рыхлителя для порошковых огнетушителей [Пат. РФ №2417808, A62D 1/00, 10.05.2011}, а также в качестве наполнителя огнестойкой композитной панели [Пат. РФ №2422598, Е04В 1/94, Е04С 2/26, С04В 26/04, С04В 18/06, 27.06.2011].

Создание дешевых огнетушащих порошков на основе алюмосиликатных микросфер летучих зол, которые являются отходами теплоэнергетики, обладают высокой текучестью за счет сферической формы, не подвержены слеживанию и не поглощают влагу, так как представляют собой стеклокристаллический материал, а также сами могут являться огнетушащим веществом - это наиболее эффективный и оптимальный вариант использования микросфер в области пожарной безопасности.

Наряду с этим, использование отходов теплоэнергетики для производства огнетушащих порошков решает экологические проблемы.

Сущность изобретения демонстрируется следующими примерами, таблицами и иллюстрациями.

На Фиг.1 приведены распределения частиц концентратов алюмосиликатных микросфер: 1 - серия М, 2 - серия Р.

На Фиг.2 приведены снимки оптического микроскопа узких фракций огнетушащих порошков со средним диаметром частиц: 1-230, 2-115, 3-113, 4-47 мкм.

На Фиг.3 изображена гранула, содержащая кристаллиты муллита, образца огнетушащего порошка со средним диаметром частиц 47 мкм.

На Фиг.4 изображена схема установки для разделения летучей золы в восходящем потоке воздуха: 1 - аэродинамическая труба, 2 - трубка для поступления воздуха, 3 - регулятор, 4 - насос, 5 - фильтр.

На Фиг.5 приведены снимки оптического (1) и растрового электронного микроскопа (2) узкой фракции огнетушащего порошка со средним диаметром частиц 9 мкм.

На Фиг.6 изображены гранулы, содержащие кристаллиты муллита, образца огнетушащего порошка со средним диаметром частиц 9 мкм

В качестве огнетушащих порошков используют концентраты алюмосиликатных микросфер (ценосфер) Московской ТЭЦ-22 (серия М), сжигающей каменные угли Кузнецкого бассейна, и Рефтинской ГРЭС (серия Р), сжигающей каменные угли Экибастузского бассейна.

С помощью оптического микроскопа Axioskop 40 (Carl Zeiss), снабженного окуляром W-PI 10х/23 и цифровой камерой PowerShot A 640 (Canon), и специально разработанной программы «Msphere», входными данными для которой являлись пары цифровых снимков, содержащие не менее 4500 частиц, определяют распределение частиц (Фиг.1) и устанавливают, что средний диаметр глобул для концентратов серий М и Р составляет 70 и 110 мкм соответственно.

Методами химического анализа по стандартной методике [ГОСТ 5382-91 «Цементы и материалы цементного производства. Методы химического анализа»} определяют химический состав концентратов ценосфер (Таблица 1; образцы 1-2), включающий содержание оксидов кремния, алюминия, железа, кальция, магния, калия, натрия, титана, марганца, серы и фосфора, а также потери при прокаливании (п.п.п.), в том числе устанавливают, что содержание основных макрокомпонентов в концентратах серий М и Р составляет: Al 2 O 3 -26 и 38 мас.%, SiO 2 -64 и 55 мас.% соответственно.

Эксплуатационные свойства огнетушащих порошков на основе концентратов алюмосиликатных микросфер определяют в соответствии с требованиями ГОСТ Р 53280.4-2009 ((Установки пожаротушения автоматические. Огнетушащие вещества. Часть 4. Порошки огнетушащие общего назначения. Общие технические требования и методы испытаний». Следует отметить, что все приемочные испытания огнетушащих порошков в России проводятся в соответствии с этими требованиями, учитывающими положения международного стандарта ISO 7202. У огнетушащих порошков определяют следующие характеристики: кажущаяся плотность неуплотненного и уплотненного порошка, фракционный состав, массовое содержание влаги, склонность к влагопоглощению, склонность к слеживанию. В качестве сравнения использовали известный огнетушащий порошок торговой марки «Вексон» АВС 25 [ТУ 2149-028-10968286].

Полученные численные значения характеристик огнетушащих порошков на основе концентратов алюмосиликатных микросфер серий М и Р приведены в таблице 2 (Образцы 1-2).

Анализ таблицы показывает, что концентраты алюмосиликатных микросфер характеризуются отсутствием склонности к слеживанию, превосходят известный порошок по склонности к влагопоглощению, соответствуют требованиям ГОСТ Р 53280.4-2009 по этим показателям и по массовому содержанию влаги, но не соответствуют ему по показателю кажущейся плотности.

Из концентрата ценосфер Рефтинской ГРЭС (серия Р) методом гранулометрической классификации выделяют фракцию ценосфер менее 50 мкм и определяют ее огнетушащие свойства с помощью лабораторной методики ФГУ ВНИИПО МЧС России на лабораторной установке с площадью очага горения 40 см 2 , используя в качестве горючего вещества октан (пожар класса В). Огнетушащую способность характеризуют расходом порошка в г/100 см 2 . В качестве порошка-сравнения использовали известный огнетушащий порошок торговой марки «Вексон» АВС 25 [ТУ 2149-028-10968286}. Полученные численные значения огнетушащей способности приведены в таблице 2. Анализ таблицы показывает, что заявляемый огнетушащий порошок по огнетушащим свойствам уступает порошку-сравнения и выбранному прототипу.

Из концентратов ценосфер Новосибирской ТЭЦ-5 (серия Н), Московской ТЭЦ-22 (серия М), сжигающих каменные угли Кузнецкого бассейна, и Рефтинской ГРЭС (серия Р), сжигающей каменные угли Экибастузского бассейна, выделяют по технологической схеме }