Глава 9. ТУШЕНИЕ ПОЖАРОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

9.8. Тушение порошками

Огнетушащие порошки представляют собой мелко измельченные минеральные соли с различными добавками, препятствующими слеживаемости и комкованию. Они обладают рядом преимуществ по сравнению с другими средствами:

·         исключительно высокой огнетушащей способностью, превышающей способность таких сильных ингибиторов горения, как галоидоуглеводороды;

·         универсальностью применения, так как подавляют горение материалов, которые невозможно потушить водой и другими средствами (например, металлы и некоторые металлсодержащие соединения);

·         разнообразием способов пожаротушения, в том числе возможностью применения для предупреждения (флегматизации) и подавления взрыва.

Первые упоминания об использовании твердых измельченных материалов для тушения пожаров относятся к XVIII в. Примерно 100 лет назад появились первые сообщения о создании огнетушащих порошков. Однако до второй мировой войны порошковое пожаротушение не получило широкого распространения. Лишь после разработки новой технологии измельчения материалов и сохранения в течение длительного времени так называемых эксплуатационных свойств измельченных материалов порошков нашли широкое применение для тушения пожаров.

К эксплуатационным свойствам огнетушащих порошков относятся текучесть, способность сопротивляться слеживаемости, комкованию, увлажнению и т. д.

Благодари своим достоинствам, и прежде всего высокой огнетушащей способности, в индустриально развитых странах используется довольно широкий ассортимент различных огнетушащих порошков. Различают порошки общего и специального назначения. Первые предназначены 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 (уменьшения размера частиц), порошков специального назначения почти не зависит от степени их дисперсности.

Из табл. 9.18 следует, что из порошков общего назначения наиболее эффективен «Монекс». Повышенная эффективность этого порошка обусловлена его способностью растрескиваться в пламени с образованием очень мелких частиц. Сравнивая однотипные отечественные и зарубежные порошки, можно видеть, что они обладают примерно одинаковой огнетушащей способностью и близкими эксплуатационными свойствами.

Особое место занимает состав СИ-2 — крупнопористый силикагель, насыщенный хладоном-114В2 (C₂F₄Br₂). Этот пока единственный выпускаемый промышленностью комбинированный огнетушащий порошок пригоден для тушения загораний некоторых пирофорных элементоорганических соединений (алюминийорганических, гидридов некоторых металлов и т. п.). Этот состав обладает также высокой огнетушащей способностью по отношению к пожарам класса В.

Таблица 9.18. Основные технические данные огнетушащих порошков

Наиболее широко распространены порошки на основе бикарбоната натрия. Они более других устойчивы против слеживания и обладают хорошими эксплуатационными свойствами. Широкое применение находят также порошки на основе фосфорно-аммонийных солей. К достоинствам их относится способность тушить тлеющие материалы.

Огнетушащие порошки являются сложными гетерогенными системами, поэтому они обладают специфическими свойствами и особенностями, от которых зависит их огнетушащая способность. Химический состав порошков характеризует как их огнетушащее действие, так и их эксплуатационные свойства. Такие соли, как, например иодиды и бромиды щелочных металлов, фосфат аммония обладают хорошими огнетушащими свойствами, но гигроскопичны и в сильной степени подвержены слеживаемости. Другие соли, как, например, фториды металлов, сульфат аммония, обладают хорошими эксплуатационными свойствами, но не способны эффективно гасить пламя. При разработке огнетушащих порошков подбирают соли, которые удовлетворяют обоим требованиям, или соли подвергают специальной обработке. Эффективность использования порошков зависит также от способа и условий их подачи в очаг пожара. В настоящее время доминирует пневматический способ подачи, заключающийся в выдавливании порошка из сосуда сжатым газом.

Механизм огнетушащего действия порошков. Тушение пожаров порошковыми составами можно объяснить действием следующих факторов: разбавлением горючей среды газообразными продуктами разложения порошка или непосредственно порошкового облака; охлаждением зоны горения в результате затрат тепла на нагрев частиц порошка, их частичное испарение и разложение в пламени; эффектом огнепреграждения, достигаемым при прохождении пламени через узкие каналы; ингибированием химических реакций, обусловливающих развитие процесса горения, газообразными продуктами испарения и разложения порошков или гетерогенным обрывом цепей на поверхности порошков или твердых продуктов их разложения.

Хотя до настоящего времени механизм огнетушащего действия порошков еще недостаточно ясен, большинство исследователей считают, что основную роль при тушении играет их способность ингибировать пламя. Огнетушащий эффект, например, порошков на основе бикарбонатов щелочных металлов значительно превышает эффект охлаждения или разбавления диоксидом углерода, выделяющимся при разложении этих порошков. Действительно, бензин, горящий на площади 1 м², может потушить 1 кг порошка типа ПСБ. Для тушения этого очага пожара распыленной водой или диоксидом их потребуется по несколько килограмм. При полном разложении 1 кг порошка образуется лишь 260 г диоксида углерода, а затрачиваемое на это разложение количество теплоты эквивалентно теплоте испарения всего 300 г воды.

Ряд исследователей считает, что гашение пламени обусловлено гомогенным ингибированием, заключающимся во взаимодействии с активными центрами газообразных частиц, которые образуются при испарении и разложении порошков. Другая группа специалистов связывает гашение пламени с гетерогенной рекомбинацией радикалов и атомарных частиц на поверхности порошков.

Наиболее полно влияние гомогенного ингибирования на огнетушащее действие порошков исследовали Россер, Инами и Вайс. Они изучали действие карбонатов, бикарбонатов, галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов с частицами размером менее 10 мкм на скорость распространения пламени метановоздушной смеси. Установили, что скорость горения снижалась до минимальной при концентрации меньше 0,1 кг/м³ наиболее эффективных солей (карбонатов и бикарбонатов калия и натрия). При добавлении в горючую смесь всего 0,86 % хлористого метила эффективность действия порошков резко снижалась.

Расчетом показано, что столь мелкие порошки успевают при прохождении через пламя нагреться до температуры пламени и испариться. Авторы связали ингибирующую способность порошков с их летучестью и пришли к выводу, что механизм огнетушащего действия порошков заключается в нагреве и испарении частиц порошка, разложении испарившихся частиц солей до атомов металла и ингибировании процесса горения атомами металла. Последнее предположение подтверждается, по мнению этих авторов, опытами с добавкой хлористого метилла, в которых уменьшение эффективности солей объясняется связыванием атомов металла хлором, выделяющимся при разложении хлористого метила. Однако другими исследованиями было установлено, что введение в горячую систему паров калия не приводило к существенному замедлению горения метана. Эти авторы предположили, что ингибирование пламени солями щелочных металлов заключается в образовании гидроперекиси металла и удалении с ее помощью атомарного водорода и гидроксильных радикалов:

где М – К и Na.

Образование гидроперекиси металла с участием атома металла может происходить лишь в результате тройного столкновения

где П –твердая поверхность.

Вместе с тем вероятность тройных столкновений при атмосферном давлении на несколько порядков меньше вероятности реакций с двойными столкновениями. Поэтому авторы считают, что гомогенное ингибирование осуществляет непосредственно образующаяся из молекулярных продуктов гидроокись металла, и подтверждают свое предположение опытами с гидроокисью калия.

В ряде работ отмечается большое влияние степени дисперсности на ингибирующее действие порошков. Вместе с тем следует учитывать, что снижение размера частиц менее 20 мкм нецелесообразно, так как при этом затрудняется их доставка к очагу горения. В то же время быстрый нагрев и испарение частиц размером 20 мкм и более маловероятны. Для крупнодисперсных порошков, по-видимому, предпочтение следует отдать гетерогенному механизму ингибирования.

А. Ван-Тиггелен с сотрудниками рассматривали гасящее действие порошков как результат гетерогенной рекомбинации активных частиц в пламени. Основываясь на диффузионной теории распространения пламени, авторы предложили следующее выражение для оценки гасящего количества порошков:

,                                                                  (9.27)

где U₀ - скорость распространения пламени; M_R - средняя молекулярная масса активных центров; γ - коэффициент активности ингибитора.

Из выражения (9.27) видно, что существует линейная связь между квадратом скорости распространения пламени и тушащей концентрацией порошка. Этот результат хорошо согласуется с опытными данными, что подтверждает правильность гетерогенного механизма ингибирования. Однако следует иметь в виду, что при гетерогенном механизме огнетушащую эффективность солей необходимо оценивать не по массовому расходу порошка в единице объема, а по суммарной площади поверхности частиц в единице объема. Поэтому было выведено аналогичное выражение, в котором в качестве аргумента использовано произведение числа частиц в единице объема N_n передней площади поверхности частицы S:

,                                                                  (9.28)

где К - константа скорости рекомбинации; К_г - константа скорости реакции с участием активных центров, ответственных за развитие процесса горения; С_акт⁰ - концентрация активных центров в присутствии примеси; C_акт - концентрация активных центров в отсутствие примеси.

Механизм гетерогенного ингибирования химическими порошками можно представить в виде следующей схемы:

где А — активная частица; П —твердая поверхность.

Эффективность таких ингибиторов тем выше, чем легче они способны отдавать электрон радикалам. Поэтому полярные соединения более эффективны, чем ковалентные. Это предположение неоднократно подтверждено экспериментально.

Согласно уравнению (9.28), линейная зависимость характерна и для связи между U_n²/ U₀² и N_nS. Поэтому целесообразно было исследовать нормальную скорость распространения пламени в зависимости не от концентрации порошка С_n, а от произведения С_n и удельной площади поверхности S, см²/г, C_nS, см²/м³. При этом должно, по-видимому, устраниться осложнение, связанное с зависимостью огнетушащей способности газовзвесей от размера частиц, поскольку поверхность горения характеризует и их размер (рис. 9.12).

Рис. 9.12. Зависимость  скорости пламени метана И_n от суммарной поверхностной концентрации (C_nS) порошков солей 1 – NaCl; 2 – Na₂CO₃; 3 – NaHCO₃; 4 – Na₂SO₄

Как видно из рис. 9.12, опытные данные для исследовавшихся солей удовлетворительно укладываются на данные в координатах U_n²/U₀²=f(C_nS). Это означает, что предположение о доминирующей роли гетерогенного механизма ингибирования не противоречит опытным данным.

Результаты исследования указывают также на то, что испытывавшиеся порошки интенсивно тормозят горение углеводородов. Ниже приведены значения массовой концентрации С_n и поверхностной С_nS (табл. 9.19).

Таблица 9.19. Значения C_n и C_nS исследовавшихся порошков, при которых скорость распространения пламени пропана снижалась на 10 %

В табл. 9.20 приведены данные по «пиковым» концентрациям солей при флегматизации метано-воздушной смеси.

Таблица 9.20. Физические свойства и огнетушащая способность солей

Эти данные подтверждают высокую огнетушащую способность гетерогенных ингибиторов. Некоторые соли (K₂C₂C₄·H₂O, NaCI, Na₂CО₃) по эффективности превышают даже такие известные ингибиторы, как CF₃Br и C₂F₄Br₂. По уменьшению огнетушащей эффективности исследовавшиеся соли располагаются в следующем порядке:

Эти результаты аналогичны данным по влиянию солей на скорость горения пропана. Из табл. 9.20 также следует, что параметр C_nS не зависит от размера частиц.

Особенно высокой эффективностью обладает оксалат калия, что связано, с одной стороны, со способностью его растрескиваться и значительно увеличивать суммарную площадь поверхности в единице объема, а с другой - сильно нагреваться и частично испаряться, в результате чего к гетерогенному эффекту добавляется гомогенное ингибирование.

Если гомогенные ингибиторы (бромхладоны) во всех случаях более эффективно воздействуют на богатые смеси, то исследовавшиеся соли действуют по-разному: в одинаковой степени на бедные и богатые смеси, а NaCI, Na₂SО₄, К₂Сr₂О₂ - более эффективно на бедные смеси.

Из приведенных выше данных видно, что наиболее эффективными ингибиторами оказались оксалат калия и хлориды щелочных металлов. Учитывая малую токсичность и широкую доступность хлоридов щелочных металлов, наиболее перспективными для создания новых порошков являются эти соли. Хотя известны порошки на. основе этих солей, но их рекомендовали для тушения металлов методом изоляции от воздуха. О возможности их применения как ингибиторов горения не сообщалось. В настоящее время предложено новое универсальное огнетушащее средство, способное не только тушить загоревшиеся металлы (пожары класса D), но и эффективно гасить пожары жидкостей и газов (пожары классов В и С). Приведенные выше данные о влиянии порошков на скорость распространения пламени хорошо согласуются с выведенной на основе представлений о рекомбинации радикалов на поверхности частиц зависимостью между скоростью пламени и количеством (суммарной площадью поверхности) порошка. Дальнейшее развитие и обосновании гетерогенного механизма тушения пламени порошками включает расчет нагрева частиц порошка в пламени в зависимости от размера частиц. Расчет нагрева частиц порошка во фронте пламени был выполнен для тушения пламени стехиометрической метановоздушной смеси сульфатом калия.

Согласно теории распространения пламени Я. Б. Зельдовича, приближенное значение температуры фронта пламени может быть определено по уравнению

,

где T_r - термодинамическая температура пламени; E - эффективная энергия активации процесса в пламени.

Для стехиометрической метановоздушной смеси Т_r = 2150 К и E 109,8 кДж/моль. Следовательно, Т₀ = 1800 К. Таким образом, задача заключалась в расчете разогрева частиц порошка K₂SO₄ от 300 до 1800 К.

Скорость разогрева частиц с объемной теплоемкостью (C_γρ) и диаметром d, обтекаемых потоком газа со скоростью v, можно выразить уравнением

,                                                                         (9.29)

где Т - температура газа; θ - температура частиц (принимается, что частица в любой момент времени изотермична); λ - средний коэффициент теплопроводности газа; Nu - критерий Нуссельта; х - координата вдоль направления распространения пламени.

Критерий Нуссельта рассчитывают по формуле

,

где Re = ud/v - критерий Рейнольдса.

Принимаем для условий в пламени v=l см²/с, d≈10^{-3 см,} v≈10²см/с. Получаем Re=10^-1 и Nu≈2. Интегрируя уравнение (9.29), получаем

,

где Ф=12λ/[v(C_γρ)d²]; ΔT=T₀—T₁; δ₀ - ширина фронта пламени, равная 1,3·10^{-2 см.}

Как видно из рис. 9.13, для частиц с d>20 мкм нагрев не превышает ~200 ⁰С. Очевидно что при таком разогреве частицы не успевают расплавиться (для K₂SО₄T_пл - 1359 К) и испариться. Поэтому возможность гомогенного ингибирования пламени реальными порошками (с частицами размером более 20 мкм) незначительна.

Сопоставление огнетушащих конструкций порошков с коэффициентами гетерогенной рекомбинации АЦ в случае симбатности данных по огнетушащей способности солей и эффективности рекомбинации АЦ на их поверхности должно не только явиться еще одним подтверждением гетерогенного механизма ингибирования, но и способствовать выявлению перспективных солей.

Рекомбинация атомарных водорода и кислорода на поверхности различных солей характеризуется коэффициентом гетерогенной рекомбинации γ (табл. 9.21).

Более высокой рекомбинирующей способностью соли обладают по отношению к атомам кислорода. По-видимому, этим обстоятельством объясняется эффективное действие солей на бедные горючие смеси. Среди исследовавшихся солей рекомбинирующей способностью обладают хлориды щелочных металлов. Если судить по v₀, то определенный интерес для перспективных порошков представляют также сульфаты калия и цезия.

Рис. 9.13. Нагрев частиц сульфата калия, прошедших через фронт пламени стехиометрической метановоздушной смеси, в зависимости от их размера

Таблица 9.21. Коэффициент рекомбинации для атомов водорода v_H и кислорода v₀ на некоторых солях при 700 К

Зависимость между коэффициентами рекомбинации атомов кислорода на различных солях и огнетушащей способностью этих солей (выраженной обратной величиной «поверхностной» концентрации) является симбатной (рис. 9.14). Отклонение от среднего положения наблюдается лишь для некоторых солей, причем наиболее заметное - для оксалата калия. Достаточно четкая положительная корреляция между огнетушащей способностью и коэффициентами рекомбинации убедительно доказывает преимущественную роль в тушащем действии порошков гетерогенной рекомбинации активных центров на поверхности частиц порошков. Заметное отклонение от обобщенной зависимости между v₀ и 1/C_nS для К₂С₂О₄·Н₂O связано, по-видимому, с растрескиванием соли (увеличением дисперсности), и как следствие с испарением мелких частиц и дополнительным гомогенным воздействием паров этой соли на пламя.

Рис. 9.14. Зависимость огнетушащей способности от коэффициента гетерорекомбинации атомов кислорода на поверхности солей

Огнетушащая эффективность порошков зависит не только от их ингибирующей способности, но и от их способности создавать порошковое облако, не слеживаться и не комковаться в течение длительного времени, т. е. от так называемых эксплуатационных качеств. Таким образом, другим фундаментальным направлением в повышении эффективности порошков является улучшение их эксплуатационных свойств.

Для улучшения текучести и устойчивости при хранении в порошки вводят различные добавки. Наилучшие результаты показывают составы с добавками кремнийорганических соединений, например аэросила (диоксида кремния, модифицированного демитилдихлорсиланом).

Широкие возможности повышения качества огнетушащих порошков открываются при использовании нового помольноклассификационного оборудования (планетарных смесителей, вибрационных мельниц и др.).

Методы испытаний порошков. Огнетушащие порошки, как и любые, мелкодисперсные системы, подвержены увлажнению и слеживанию, при этом они теряют способность транспортироваться по трубопроводам и создавать огнетушащее облако. Поэтому необходимо контролировать порошки на соответствие их отдельных показателей нормативным требованиям. К таким показателям относятся склонность к увлажнению (гигроскопичность), слеживание, текучесть, сопротивляемость встряске, прессуемость, гранулометрический состав (удельная поверхность), коррозионная активность, токсичность, электропроводность и огнетушащая эффективность. Основными из них являются огнетушащая эффективность, текучесть, склонность к слеживанию. Последняя характеристика во многом обусловливает гарантийные сроки хранения порошков.

Ниже дано краткое описание принятых у нас методов испытаний порошков.

Слеживаемость и гигроскопичность. Поскольку в процессе хранения сцепление между частицами порошков увеличивается, сопротивляемость порошка различным механическим воздействиям также увеличивается. Это свойство положено в основу метода определения слеживаемости, которую находят по величине усилия (Н), необходимого для преодоления сил сцепления между частицами при извлечении индентора определенной формы из слоя порошка после хранения во влажной атмосфере. Одновременно по привесу порошка за время испытаний определяют также склонность к увлажнению в относительных процентах.

Текучесть порошков. Оценивают по двум показателям: способности к истечению по трубопроводу усложненной конфигурации (в виде спирали) и способности к выбросу через диафрагму из микровыбрасывателя. И в том, и другом случае получают сравнительные данные при различных давлениях. При истечении порошка по трубопроводу определяют следующие характеристики: расход порошка (Q_п, г/с), концентрацию порошка в газе (µ=Q_п/Q_r), а также остаток порошка в сосуде в процентах к начальной массе пробы. Текучесть порошка тем лучше, чем выше показатель концентрации µ, меньше остаток, меньше или отсутствует пульсация.

Текучесть оценивают по времени выброса из микровыбрасывателя и остатку порошка, который при давлении 1 МПа не должен превышать 10 %.

Гранулометрический состав порошка определяют по каждому анализу. Кроме того, измеряют степень измельчения порошка по его удельной поверхности на приборе. Работа прибора основана на использовании уравнения Кодени — Кармана, устанавливающего зависимость удельной поверхности от скорости фильтрации прохода через слой дисперсного материала.

Огнетушащую эффективность порошков оценивают по площади тушения этилового спирта и удельному расходу порошка (г·см^-2) из стеклянного огнетушителя (макета) объемом 35 см³.

Прессуемость порошков характеризует их способность образовывать пробки при транспортировании газа под давлением по шлангам и трубопроводам, а также смешиваться и комковаться при хранении в таре или в системах пожаротушения. Этот показатель определяется минимальной удельной нагрузкой (Па), при которой происходит прессование порошка в монолит, не разрушающийся после снятия с него нагрузки.

Для прессования порошка используют специальную матрицу, которую устанавливают на лабораторном гидропрессе. Чем больше удельное давление прессования, тем в меньшей степени порошок подвержен смешиванию и комкованию.

Свойства и особенности применения огнетушащих порошков. Порошок ПС предназначен для тушения пожаров щелочных металлов. Его производство было освоено промышленностью в начале 60-х годов. С этого времени начало развиваться в нашей стране порошковое пожаротушение. Было разработано несколько модификаций порошка ПС, отличающихся химическим составом, дисперсностью и другими свойствами. Последняя модификация порошка ПС включает помимо карбоната натрия добавки стеарата металла и графита. Насыпная масса порошка ПС в зависимости от степени уплотнения колеблется от 500 до 1100 кг/м³. Огнетушащая способность порошка 30...40 кг/м². Порошок ПС тонет в расплавленном металле, вследствие чего его расход на тушение резко возрастает при увеличении толщины слоя расплавленного металла. При необходимости этот порошок можно использовать и для тушения пожаров классов В, С и Е, хотя его огнетушащая способность ниже способности порошков общего назначения. В последние годы в качестве средства тушения пожаров щелочных металлов применяют глинозем (ГОСТ 6912-74), Хотя его огнетушащая способность несколько ниже, чем у порошка ПС (50 кг/м²), однако глинозем дешевле порошка ПС и обладает лучшими эксплуатационными свойствами.

Порошок ПСБ изготовляют из бикарбоната натрия; он обладает хорошими эксплуатационными свойствами, дешев, основной компонент его недефицитен. Порошок ПСБ предназначен для тушения пожаров классов В, С и Е. Его успешно применяют для тушения загорания сжиженных газов, нефтепродуктов, спиртов и других полярных ГЖ, которые плохо тушатся пенами. Порошок ПСБ так же, как и ПС, изготовляют в нескольких модификациях. Промышленный выпуск первой его модификации (ПСБ-1,) включающей в качестве добавок стеарат металла и тальк, был начат в 1969 г. Однако эксплуатационные и огнетушащие свойства порошка ПСБ-1 оказались недостаточно высокими. В 1974 г. промышленностью освоена новая модификация — порошок ПСБ-2, в котором стеарат металла заменен аэросилом марки АМ-1-300. Качество этого порошка значительно лучше, чем порошка ПСБ-1. В связи с пониженной слеживаемостью представилась возможность увеличить степень его дисперсности. В настоящее время промышленность выпускает третью модификацию — порошок ПСБ-3, отличающийся более высокой дисперсностью и как следствие повышенной огнетушащей способностью. Порошок ПСБ-3 (ТУ 6-18-139-83) включает бикарбонат натрия, аэросил и для улучшения текучести — нефелиновый концентрат. Порошок ПСБ-3 в 2 раза эффективнее порошка ПСБ-2 и примерно в 4 раза — ПСБ-1.

Порошок ПФ изготовляют из диаммонийфосфата, предназначен для тушения пожаров классов А, В, С, Е. Достоинствами порошка ПФ, как и других составов на основе фосфорно-аммонийных солей, является возможность тушения как пожаров классов В, С, Е, так и класса А и, в частности, волокнистых тлеющих материалов (древесины, бумаги и т.п.). Эффект тушения порошком связан не только с ингибированием пламени, но и со способностью образовывать под воздействием высоких температур на тлеющей поверхности вязкую пленку полифосфатов, которая изолирует материал от воздуха. Порошок ПФ (ТУ 6-18-155-79) включает помимо технического диаммонийфосфата аэросил и нефелиновый концентрат, улучшающий текучесть порошка.

По склонности к слеживанию порошок ПФ и другие фосфорно-аммонийные порошки несколько уступают порошкам на основе бикарбоната натрия. Это обстоятельство хорошо согласуется с изложенными выше представлениями о взаимосвязи свойств порошков с их химическим составом. В связи с заметной склонностью к слеживанию порошки на основе фосфорно-аммонийных солей не рекомендуется использовать в передвижных установках в частности, в автомобилях порошкового тушения.

Вместе с тем испытания порошка ПФ после хранения в огнетушителе, а также под нагрузкой в полиэтиленовой упаковке в диапазоне температур 233...323 К показали, что этот состав в течение длительного времени сохраняет удовлетворительные свойства.

Порошок П-1А. Основной компонент порошка — диаммонийфосфат — является сравнительно дефицитным материалом. Более доступным сырьем является аммофос, который состоит из моноаммонийфосфата и сульфата аммония. Однако этот продукт гигроскопичен, что обусловливает повышенную склонность порошка на основе аммофоса к слеживанию. Этот порошок помимо аммофоса включает добавки аэросила (до 1 %)". Насыпная плотность 800... 1100 кг·м³.

Установлено, что наилучшие эксплуатационные свойства достигаются при добавлении к аммофосу (97,8...98,9%) аэросила (2...1%) и в качестве поверхностно-активных веществ (ПАВ) триалкилфосфата (0,2...0,1 %). При высокой удельной площади поверхности (4800 см²/г) склонность к слеживанию такого порошка составила всего около 1 сН, т. е. уменьшилась почти в 20 раз по сравнению с порошком П-1А.

К достоинствам фосфорно-аммонийных порошков относится также возможность тушения ими загоревшегося магния и некоторых других материалов и изделий из них. Для этой цели разработана модификация состава на основе аммофоса — порошок К-30, включающий до 20 % сульфата калия и до 15% аэросила. Еще одной модификацией состава П-1А является порошок П-2АП, отличающийся от П-1А более высокой дисперсностью и, как следствие, более высокой огнетушащей способностью.

Порошок СИ-2 (ТУ 38-108-77) состоит из крупнопористого силикагеля (марок МСК, ШСК или АСК), насыщенного хладоном-П4В2. Массовое соотношение компонентов 1:1. Размер частиц порошка до 2 мм, насыпная плотность примерно 103 кг/м³. До настоящего времени этот порошок — единственное «средство тушениям пожаров концентрированных растворов триэтилалюминия, триизобутилалюминия, диэтилалюминийхлорида и подобных веществ, характеризующихся отрицательными температурами самовоспламенения. Удельный расход порошка СИ-2 при тушении веществ ручным способом — до 20 кг/м², при тушении из стационарных автоматических установок — около 30 кг/м².

Тушение загораний обычных ЛВЖ (например, нефтепродуктов) порошком СИ-2 происходит при удельном. расходе примерно 0,2 кг/м2. Повышенная огнетушащая способность порошка СИ-2 обусловлена сочетанием эффектов частичной изоляции поверхности горящей жидкости от воздуха и интенсивного торможения реакции в пламени одним из наиболее сильных ингибиторов горения — дибромтетрафторэтаном. Как известно, огнетушащее действие таких ингибиторов резко увеличивается при ограничении доступа кислорода. Кроме того, высокий огнетушащий эффект достигается доставкой жидкого летучего ингибитора на требуемый участок. Если тушить пламя только хладоном, то эффект снижается из-за трудности проникания паров к очагу горения. Только в комбинации с порошковым носителем обеспечивается эффект тушения загораний пирофорных металлоорганических соединений хладоном. Как известно, только хладоном потушить такие материалы невозможно. Тушение порошком СИ-2 связано, по-видимому, с отсутствием контакта горящих частиц металла с парами хладона.

К недостаткам порошка СИ-2 относятся: способность тонуть в горючих жидкостях и как следствие большой расход порошка на тушение при увеличении толщины слоя горящей жидкости; постепенное улетучивание хладона из состава, в связи с чем требуются хорошая герметизация оборудования для хранения и применения порошка и периодический контроль за содержанием хладона; высокая стоимость и дефицитность хладона-114В2. Позднее было предложено заменить силикагель обожженным перлитом. При этом резко снизился расход хладона. Обнаружилось также, что новый состав не тонет в жидкостях, для тушения которых он предназначен.

Порошок ПГС создан на основе хлоридов щелочных металлов. Он обладает высокой ингибирующей способностью. Особенно привлекает возможность создания универсальных средств пожаротушения, успешно применяющихся для тушения пожаров не только обычных материалов, но и класса D. Если другие известные порошки для тушения пожаров класса D имеют ограниченную область применения (например, ПС — щелочные металлы, П-1А и т.п.; - магний и, возможно, алюминий), то хлорид калия приемлем для тушения всех материалов, относящихся к классу D.

В настоящее время созданы два огнетушащих состава на основе хлоридов щелочных металлов. При этом в связи с высокой гигроскопичностью хлоридов щелочных металлов был использован комбинированный способ гидрофобизации с применением аэросила и ПАВ. Лучшие результаты получены не при совместном, а при последовательном введении этих добавок.

Порошок ПГС-М изготовляют из природного минерала сильвинита, имеющего в своем составе, %:

Порошок МГС на основе графита предназначен для тушения загораний натрия и отличается уникальной огнетушащей способностью, на один-два порядка превышающий эффективность обычных средств тушения загоревшегося натрия (порошки ПС, ПГС). Этот эффект обусловлен следующими обстоятельствами. Как известно, натрий обладает высокой капиллярностью, т. е. повышенной способностью проникать через мелкие поры, трещины и т. п. Применявшиеся до создания нового состава порошки не могли препятствовать этому процессу. Поэтому требовался толстый слой порошков, чтобы предупредить контакт металла с воздухом. Кроме того, плотность порошков выше, чем плотность металла, поэтому они тонут в расплавленном металле, что приводит к значительному увеличению расхода порошков на тушение металла при повышении толщины его слоя. Например, установлено, что с увеличением толщины слоя металла от 4 до 10 см расход порошка возрастает в 5 раз. Состав МГС препятствует эффекту капиллярности и не тонет в расплавленном металле. Огнетушащая способность нового состава 3 кг/м². К недостаткам порошка МГС относится ограниченность применения (только для тушения натрия).

Состав PC представляет собой специально обработанный графит. Отличительной особенностью его является способность при нагревании расширяться, увеличиваясь в объеме в 70...100 раз. При покрытии порошком горящей поверхности металла происходит быстрое многократное увеличение изолирующего слоя. Огнетушащая/ способность состава, подаваемого в виде порошка, около 3 кг/м². Особенно перспективно использование брикетов из этого порошка. Их можно помещать в местах предполагаемой утечки горящего металла. Тушение металла при этом достигается при контакте с брикетом, причем исключается необходимость создания специальных устройств для обнаружения пожара и подачи в его очаг средств пожаротушения.

ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
А.Н. БАРАТОВ, Р.А. АНДРИАНОВ, А.Я. КОРОЛЬЧЕНКО, Д.С. МИХАЙЛОВ, В.А. УШКОВ, Л. Г. ФИЛИН
Стройиздат, 1988