Огнетушащие вещества (средства): классификация и требования

Огнетушащими веществами называют субстанции, которые замедляют и прекращают процесс горения благодаря своим физико-химическим свойствам.

Наиболее известными с древних времен способами подавления огня были заливание водой, засыпание песком, организация встречного огня и некоторые другие. Сегодня эти способы в той или иной степени также используются, но, благодаря развитию химических технологий, появились новые эффективные средства ликвидации пожара.

К ним относится применение тонкораспыленной воды с добавками и без, водопенных составов, инертных газов и газовых смесей, порошков и аэрозолей.

Выбор противопожарной системы объекта определяется на этапе проектирования в зависимости от пожарной нагрузки.

Ликвидировать горение — значит уменьшить скорость выделения или увеличить скорость отведения тепла.

Существует несколько эффективных способов прекращения горения:

1. Охлаждение — достигается направлением в очаг возгорания огнетушащего вещества.
2. Разбавление — осуществляется с помощью веществ в состоянии пара, газа, газовоздушной смеси.
3. Изоляция от кислорода воздуха и горючих материалов — достигается с помощью аэрозольных и порошковых веществ, пожарных преград и пламегасителей.
4. Химическое замедление реакции горения.

Классификация огнетушащих веществ

Применение средств для ликвидации возгораний на предприятии обусловлено необходимостью эффективно и в короткие сроки предотвратить распространение огня, локализовать очаг пожара и ликвидировать его.

Огнетушащие составы группируются по нескольким параметрам: по способу воздействия на очаг возгорания, по физическим и химическим свойствам.

По способу воздействия на очаг возгорания ОТВ классифицируются следующим образом:

• понижение температуры в очаге возгорания. С этой задачей справляются вещества на основе воды и водно-солевых растворов, двуокись углерода в виде хлопьев, поверхностно-активные вещества;
• использование средств, прекращающих доступ кислорода к очагу горения. К этой группе относятся пены, порошки, сыпучие негорючие материалы, — песок, земля, шлак, укрывные материалы.
• вытеснение кислорода из воздуха на объекте возгорания и замещение его негорючими элементами наиболее эффективно происходит при помощи инертных газов, тонкораспыленной воды в виде тумана. В данном случае тонкораспыленная вода сочетает в себе достоинства водяного и газового пожаротушения;
• химическое ингибирование процесса горения. Эту функцию обеспечивают такие средства, как порошки, аэрозоли, хладагенты на углеводородной основе с добавлением хлора, фтора, брома.

Классификация по физическим свойствам

К огнетушащим составам прежде всего относят:

• Воду, в том числе, с добавками;
• Газ (азот, хладоны и пр.);
• Порошки;
• Пороховые газы (смесь, которая образуется от сгорания пороховых зарядов).

Наиболее популярным ОТВ для тушения пожаров является вода. Применение воды в качестве средства пожаротушения связано с ее свойствами охлаждения и разбавления. Вода отвечает требованиям к ОТВ в части безопасности для человека, доступности и стоимости. Что касается эффективности, то использование воды в чистом виде не является приоритетным. Воду нельзя использовать при тушении, например, электроустановок и некоторых химических веществ. Да и разрушительное воздействие воды на имущество в защищаемом объекте трудно сбросить со счетов. Подчас от последствий пожарных мероприятий посредством обильного орошения водой, ущерб не меньше, чем от самого возгорания.

Совершенно другой результат дают огнетушащие вещества на основе тонкораспыленной воды, с помощью которой удается успешно охлаждать зону горения и снижать концентрацию кислорода в воздухе. При соединении тонкораспыленной воды с пленкообразующими пенообразователями достигается изолирующий эффект. ОТВ на основе ТРВ может применяться для защиты объектов различного назначения

К огнетушащим составам можно отнести пену различной кратности. Кратностью называют отношение объёма пены к объёму раствора. По сути, водопенные смеси — это эмульсия на основе белковых, синтетических углеводородных или фторсодержащих веществ. Пенные смеси являют собой классический пример веществ изолирующего действия. Для того чтобы структура эмульсии была стабильной и моментально не разрушалась в огне, в состав пены вводят специальные добавки, формирующие прочную структуру пузырей. Действие пены на очаг возгорания основано на создании плотного изолирующего слоя, не пропускающего кислород воздуха к горючему веществу. В то же время пена дополнительно обеспечивает охлаждающий эффект.

Отличными изолирующими свойствами обладают огнетушащие порошки, которые являются универсальным средством тушения различных пожаров.

Системы газового пожаротушения обеспечивают тушение пожара по принципу разбавления. То есть газообразные ОТВ резко снижают концентрацию горючих паров до негорючего состояния и вытесняют кислород воздуха настолько, чтобы он не мог поддерживать горение. Наиболее эффективными газовыми смесями считаются ОТВ на основе углекислого газа, азота, хладонов.

Химически активные вещества ингибирующего действия, как следует из их наименования, эффективно подавляют процесс горения. Их также называют хладонами. С точки зрения физики их можно отнести к охлаждающим веществам. В то же время, эти вещества относятся к группе высокотоксичных и в связи с этим имеют ограниченный спектр применения. Отметим, что безопасность человека не относится к разряду приоритетных, если речь идет о ликвидации пожара любыми средствами.

Важнейшим физическим свойством ОТВ является электропроводность. К электропроводящим составам относится вода, водопенные смеси. К непроводящим составам относятся ОТВ на основе порошка и газа.

По токсическому воздействию ОТВ различаются на нетоксичные, например, вода, мало токсичные — на основе углекислоты, токсичные — фреоны, галоидные углеводороды, опасные для жизни — аэрозоли.

Требования к огнетушащим веществам

Независимо от вида огнетушащих веществ требования к ним одинаковые. В порядке убывания приоритетов они распределяются следующим образом:

1. Огнетушащие качества, обеспечивающие максимальную эффективность. Ликвидация пожара обеспечивается поверхностным, объемным или комбинированным способом в зависимости от характеристик объекта.
2. Огнетушащий состав необходимо выбирать, исходя их свойств горящих материалов, чтобы применение ОТВ не дало обратный эффект — взрыв, разлив, воспламенение новых очагов.
3. Ценовая доступность огнетушащего вещества. Этот параметр очень важен при организации противопожарной защиты крупного объекта.
4. Бесперебойное пополнение ресурса и сохранение огнетушащими веществами рабочих свойств во время транспортировки и хранения. Часто именно этот параметр объясняет выбор воды в качестве средства пожаротушения.
5. Безопасность для людей. Большинство автоматических установок пожаротушения спроектировано таким образом, чтобы включение проводилось только после эвакуации персонала и посетителей. В противном случае испарения или мелкодисперсные частицы, которые присутствуют в порошках и аэрозолях, могут негативно сказаться на здоровье.

Как видим, безопасность людей при выборе огнетушащего вещества далеко не в приоритете. Тем не менее ценность человеческой жизни безусловна, поэтому выбор потенциально опасного для здоровья ОТВ компенсируется следующими способами:

• своевременное оповещение о пожаре;
• системы дымоудаления;
• принудительная подача воздуха в безопасные зоны.
• безопасные эвакуационные коридоры и выходы.

Рекомендации по использованию огнетушащих веществ

В пользу выбора огнетушащего вещества на основе воды говорят следующие факторы: эффективность тушения крупномасштабных пожаров, доступность и безопасность для людей и окружающей среды. Применение воды для тушения большинства веществ и материалов основывается на ее свойстве активного отбора тепла из зоны горения, обусловленном высокой теплоемкостью. Хорошая способность к парообразованию позволяет использовать воду в качестве вытесняющего агента. Из 1 л воды может образоваться 1700 л пара.

Большое значение имеет способ применения воды в качестве ОТВ. Сама по себе концентрированная струя воды, направленная на очаг возгорания, скорее всего к охлаждению не приведет. Этому помешает такое свойство воды, как низкая теплопроводность. То есть чем крупнее капли и плотнее струя, тем менее эффективно использование воды, она попросту не успеет нагреться. Поэтому огнетушащие вещества на основе тонкораспыленной воды с диаметром капель менее 150 мкм значительно действеннее.

Тонкораспыленная вода обладает хорошими охлаждающими свойствами, особенно в виде водяного тумана, который медленно оседает, осаждая заодно частицы дыма. Но если речь идет о горении большого штабеля твердых материалов, водяной туман будет унесен восходящими потоками и не успеет сработать. Такой пожар целесообразно гасить при помощи импульсной подачи воды.

В то же время вода непригодна к использованию при отрицательных температурах, обладает высоким коэффициентом поверхностного натяжения, что затрудняет ее смачивающие свойства. На ряде объектов при возгорании категорически запрещено использование воды как ОТВ. К ним относятся электроустановки, нефтеперерабатывающие предприятия, химические производства. Полный список материалов, при тушении которых опасно применять воду, представлен в Приложении к Правилам охраны труда в подразделения пожарной защиты, утвержденным Приказом Минтруда России № 881-н от 11.12.2020.

Кроме того водяное пожаротушение посредством обильного орошения крайне нежелательно на объектах, содержащих особо ценное имущество: в архивах, музеях, картинных галереях, хранилищах данных и т.д.

При невозможности использовать воду в качестве огнетушащего вещества используют водопенные составы. Их отличает более высокая смачивающая способность, которая позволяет плотно изолировать горящие поверхности от кислорода воздуха. В состав пенного ОТВ должны входить стабилизирующие вещества для формирования плотной устойчивой структуры.

Если воду и водопенные составы применять нежелательно, можно воспользоваться порошковыми, аэрозольными, газовыми ОТВ. Аэрозоли сочетают в себе достоинства порошкового и газового пожаротушения. Их применение ограничено поскольку в момент срабатывания развивается высокая температура, иногда сопровождаемая открытым пламенем. Это крайне опасно при ложном срабатывании автономных установок.

Все эти средства обладают высокой эффективностью, однако, вредны для здоровья, сложны в транспортировке и хранении и менее доступны по цене.

Выбор огнетушащих веществ

При тушении нефтепродуктов следует выбирать такой состав, который максимально эффективно преграждает доступ кислорода к очагу горения.

В небольших закрытых помещениях электроустановок, в серверных, а также помещениях с особо ценным имуществом целесообразно применение газового огнетушения. Способ эффективный, но дорогой. Инертные газы эффективно снижают концентрацию горючего газа, тем самым предупреждая и предотвращая взрыв. ОТВ на основе двуокиси углерода эффективно замещают кислород воздуха, заставляя огонь затихать.

Совместимость огнетушащих средств при тушении

Горючее вещество и материал	Огнетушащие составы, допустимые к применению
Азотная кислота	Вода, известь, ингибиторы
Азотнокислый калий и натрий	Вода, ингибиторы ОПС, инертные газы
Алюминиевая пудра (порошок)	Ингибиторы, сухой песок, асбест
Аммиак	Водяной пар
Амилацетат	Пены, ОПС, инертные газы, ингибиторы, песок
Аммоний азотнокислый и марганцовокислый	Вода, ингибиторы
Анилин	Пены, ОПС, ингибиторы, инертные газы, песок
Асфальт	Вода в любом агрегатном состоянии, пены
Ацетилен	Водяной пар
Ацетон	Химическая пена, воздушно-механическая пена на основе ПО-1С, ингибиторы, инертные газы, водяной пар
Бензол	Пены, ингибиторы, инертные газы
Бром	Раствор едкой щелочи
Бром ацетилен	Инертные газы
Бумага	Любой огнетушащий состав
Вазелин	Пены, ОПС, распыленная вода, песок
Волокна (вискозное и лавсан)	Вода, водные растворы смачивателей, пены
Водород	Водяной пар, инертные газы
Водород перекись	Вода
Гудрон	Вода в любом агрегатном состоянии, пены, ОПС
Древесина	Любой огнетушащий состав
Калий металлический	ОПС, ингибиторы, сухой песок
Кальций	ОПС, ингибиторы, сухой песок, кальцинированная сода
Камфара	Вода, ОПС, песок
Карбид кальция	ОПС, сухой песок, ингибиторы
Каучук	Вода, водные растворы смачивателей
Клей резиновый	Распыленная вода, пены, ОПС, инертные газы, ингибиторы
Коллодий	Пены, ОПС, песок
Магний	ОПС, сухой графит, кальцинированная сода
Метан	Водяной пар, инертные газы
Аммиачная, кальциевая, натриевая селитры	Вода, ОПС
Натрий металлический	ОПС, ингибиторы, сухой песок, кальцинированная сода
Нафталин	Распыленная вода, пены, ОПС, инертные газы
Нефть и нефтепродукты: бензин, керосин, мазуты, масла, дизельное топливо и другие, олифа, растительные масла	Пены, ОПС, тонкораспыленная вода
Парафин	Вода в любых агрегатных состояниях, ОПС, пены, песок, инертные газы
Пластмассы	Обильное количество воды, ОПС
Резина и резинотехнические изделия	Вода, водные растворы смачивателей, ОПС, пены
Сажа	Распыленная вода, водные растворы смачивателей, пены
Сено, солома	Вода в любом агрегатном состоянии, водные растворы смачивателей, пены
Сера	Вода, пены, ОПС, мокрый песок
Сероводород	Водяной пар, инертные газы, ингибиторы
Сероуглерод	Вода в любом агрегатном состоянии, пены, водяной пар, ОПС
Скипидар	Пены, ОПС, тонкораспыленная вода
Спирт этиловый	Химическая пена, воздушно-механическая пена средней кратности на основе ПО-1С с предварительным разбавлением спирта до 70%, воздушно-механическая пена средней кратности на основе других пенообразователей с предварительным разбавлением спирта до 50%, ОПС, ингибиторы, обычная вода с разбавлением спирта до негорючей концентрации 28%
Табак	Вода в любом агрегатном состоянии
Термит	Вода, ОПС, песок
Толь	Любой огнетушащий состав
Уголь каменный	Вода в любом агрегатном состоянии, водные растворы смачивателей, пены
Уголь в порошке	Распыленная вода, водные растворы смачивателей, пены
Уксусная кислота	Распыленная вода, ОПС, пены, инертные газы
Фосфор красный и желтый, формальдегид	Вода, ОПС, мокрый песок, пены, инертный газ, ингибиторы
Фтор	Инертные газы
Хлор	Водяной пар, инертные газы
Целлулоид	Обильное количество воды, ОПС
Целлофан	Вода
Цинковая пыль	ОПС, песок, ингибиторы, негорючие газы
Хлопок	Вода, водные растворы смачивателей, пены
Электрон	ОПС, сухой песок
Этилен	Инертные газы, ингибиторы
Эфир этиловый	Пены, ОПС, ингибиторы
Ядохимикаты:
Гексахлоран 16%-ный	Тонкораспыленная вода
ДНОК 40%-ный	Обильное количество воды, не допускается высыхание препарата
Дихлорэтан (технический)	Тонкораспыленная вода, пены
Карбофос 30%-ный	Тонкораспыленная вода, водные растворы смачивателей, пены
Метафос 30%-ный	Вода, пены
Метилмеркаптофос З0%-ный	Распыленная вода, пены
Севин 85%-ный	Пены
Фозалон 35%-ный	ОПС, пены, инертные газы
Хлорпикрин	Пены, водные растворы смачивателей
Хлорофос технический 80%-ный	Вода, пены
ТМТД 30%-ный	Распыленная вода, пены
Цинеб З0%-ный	Пены, ОПС
Бутифос 70 %-ный	Тонкораспыленная вода
2,4 — Д бутиловый эфир 34-72%-ный	Тонкораспыленная вода, пены, инертные газы
Дихлормочевина 50%-ная	Вода
Линурон 50%-ный	Пены
Суркопур 36%-ный	ОПС, тонкораспыленная вода, пены
Симазин 50%-ный	Тонкораспыленная вода, пены
Цианамид кальция	ОПС, песок, инертные газы

Вещества и материалы, которые нельзя тушить водой

Вещество, материал	Степень опасности
Азид свинца	Взрывается при увеличении влажности до 30%
Алюминий, магний, цинк, цинковая пыль	При горении разлагают воду на кислород и водород
Битум	{Подача компактных струй воды ведет к выбросу и усилению горения
Гидриды щелочных и щелочноземельных металлов	Реагируют с водой с выделением водорода, возможен взрыв
Гидросульфит натрия	Самовозгорается и взрывается от действия воды
Гремучая ртуть	Взрывается от удара компактной водяной струи
Железо кремнистое (ферросилиций)	Выделяется фосфористый водород, самовоспламеняющийся на воздухе
Калий, кальций, натрий, рубидий, цезий металлические	Реагируют с водой с выделением водорода, возможен взрыв
Кальций и натрий (фосфористые)	Реагируют с водой с выделением фосфористого водорода, самовоспламеняющегося на воздухе
Калий и натрий (перекиси)	При попадании воды возможен взрывообразный выброс с усилением горения
Карбиды алюминия, бария и кальция	Разлагаются с выделением горючих газов, возможен взрыв
Карбиды щелочных металлов	При контакте с водой взрываются
Магний и его сплавы	При горении разлагают воду на водород и кислород
Метафос	С водой реагирует с образованием взрывоопасного вещества
Натрий сернистый и гидросернокислый	Сильно разогревается (свыше 400°С), может вызвать возгорание горючих веществ, а также ожог при попадании на кожу, сопровождающийся труднозаживающими язвами
Негашеная известь	Реагирует с водой с выделением большого количества тепла
Нитроглицерин	Взрывается от удара струи воды
Селитра	Подача струи воды в расплав ведет к сильному взрывообразному выбросу и усилению горения
Серный ангидрид	При попадании воды возможен взрывообразный выброс
Сесквилхлорид	Взаимодействует с водой с образованием взрыва
Силаны	Реагируют с водой с выделением водородистого кремния, самовоспламеняющегося на воздухе
Термит, титан и его сплавы, титан четыреххлористый, электрон	Реагируют с водой с выделением большого количества теплоты, разлагают воду на кислород и водород
Гриэтилалюминий и хлорсульфоновая кислота	Реагируют с водой с образованием взрыва
Фосфорид алюминия	Разлагается от воды и самовоспламеняется
Цианамид калия	При увлажнении выделяется ядовитый цианистый водород

Заключение

Абсолютной защиты от пожара не существует, но можно и нужно стараться свести риски к минимуму. Для этого следует неукоснительно выполнять требования пожарной безопасности, уделить самое серьезное внимание проектированию и монтажу системы противопожарной безопасности, добросовестно следовать регламенту ее проверки.

Экономия на выборе огнетушащего вещества может сыграть злую шутку. Не стоит рассчитывать, что пожар может и не случиться, а в крайнем случае удастся обойтись водой и подручными средствами. Чем тщательнее проведена подготовка к нештатным ситуациям, тем проще их избежать в будущем или преодолеть последствия.