1.2. Сценарии развития пожара в помещении, управление газовым обменом и прекращение горения на пожаре

План лекции

1. Сценарии развития пожара в помещении.

2. Газовый обмен на пожаре.

3. Классификация пожаров по виду горючего вещества. Прекращение горения на пожаре с помощью огнетушащих веществ.

1. Сценарии развития пожара в помещении

В рамках предыдущей лекции были рассмотрены стадии развития пожара в помещении: начальная, основная и конечная.

Начальная стадия пожара может протекать по двум вариантам: 1.А (если объем помещения достаточно большой) и 1.Б (если помещение небольшое), см. рис. 1.3.

В небольшом помещении развитие пожара может протекать с образованием общей вспышки. Далее возможны следующие варианты: если приток воздуха достаточный – интенсивное горение всего объема помещения (на рис.1.3 ‑ вариант 1.Б.1), если помещение герметичное – затухание (на рис.1.3 ‑ вариант 1.Б.2) и если приток воздуха недостаточный для горения – колебательный режим затухания и интенсификации горения (1.Б.3). Последние два варианта могут сопровождаться обратной вспышкой. На основной стадии пожара после некоторого увеличения температуры пожара (на рис.1.3 ‑ вариант 2а) параметры пожара достигают максимума (на рис.1.3 ‑ вариант 2б). Уменьшение значений указанных параметров пожара происходит на конечной стадии пожара (3).

Рис. 1.3. Сценарии развития пожара в помещении

2. Газовый обмен на пожаре

Возникновение перепада давления вызывает появление газообмена на пожаре.

Газообменом на пожаре называют приток воздуха в зону горения и удаление дыма.

Наиболее интенсивно газообмен протекает при наружных пожарах, пожарах в больших производственных и театрально-зрелищных зданиях с проемами в верхней части, зданиях повышенной этажности и т.д.

Газообмен открытого пожара сопровождается появлением конвективной колонки дыма (восходящего столба дыма). Мощные потоки газов, особенно при наружных пожарах, переносят искры, горящие угли и головни на значительное расстояние, приводя к появлению новых очагов горения.

Газообмен пожара в ограждении сопровождается образованием зон:

• высокого давления, располагающейся вверху помещения, под потолком (из которой происходит удаление продуктов горения). В данной зоне давление воздуха Р_в больше атмосферного Р_а,т.е. Р_в>Р_а;

• низкого давления, располагающейся внизу помещения (в которую осуществляется приток свежего воздуха), давление воздуха в данной зоне меньше атмосферного Р_в<Р_а;

• нейтральной зоны (плоскости равных давлений), давление воздуха равно атмосферному Р_н.з. = Р_а) (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Зоны высокого (Р_в>Р_а), низкого (Р_в<Р_а) и равного давлений (Р _н.з. = Р_а), образующиеся при пожаре в ограждениях. Слева показано помещение с приточными и вытяжными проемами, справа – с приточными

В начале пожара зона высокого давления имеет небольшую толщину, нейтральная зона, разделяющая зоны высокого и низкого давления, располагается вверху помещения, практически под потолком. По мере развития пожара и увеличения объема продуктов горения нейтральная зона опускается вниз и занимает определенное положение – низкое, если приток воздуха недостаточный, и высокое – если газообмен интенсивный.

Расположение зон высокого и низкого давления оказывает определенное влияние на обстановку на пожаре. Так, если затруднен доступ свежего воздуха, нейтральная зона расположена низко и зона высокого давления (задымления) занимает большой объем. Это приводит к быстрому распространению задымления, создает опасность для жизни людей, осложняет действия подразделений. Кроме этого, недостаток воздуха приводит к выделению наиболее опасных для здоровья продуктов неполного горения и разложения.

Высота нейтральной зоны рассчитывается с помощью следующих соотношений.

1. Если газообмен осуществляется через верхние и нижние проемы:

,м, (1.10)

где Н _н.з. – высота расположения нейтральной зоны от пола, м;

Н – расстояние между центрами приточных и вытяжных проемов (рис. 1.4), м;

S_н и S_в – общие площади соответственно нижних (приточных) и верхних (вытяжных) проемов, а также отверстий, через которые осуществляется газообмен, м²;

_в и _пг – плотность соответственно воздуха и продуктов горения, кг/м³;

Н_пр – высота наибольшего приточного проема, м.

1.2. Если газообмен осуществляется через нижние проемы:

, м. (1.11)

Площадь вскрытия вытяжных проемов для поднятия нейтральной зоны на требуемую высоту определяется соотношением

, м², (1.12)

где h – заданное расстояние от центра приточного проема до нейтральной зоны.

Таким образом, на положение нейтральной зоны влияют высота помещения, геометрические параметры проемов, температура пожара, направление и скорость ветра. В целом нейтральная зона располагается ближе к тем проемам, площадь которых больше.

Для облегчения действий личного состава, создания условий для успешной эвакуации, сдерживания скорости распространения горения высоту нейтральной зоны регулируют с помощью дымососов, изменения пощади и расположения проемов, установки перемычек, осаждения дыма распыленными струями воды, вытеснения дыма из помещения пеной средней кратности и т.д. (рис. 1.5).

Оптимальное соотношение площади вытяжных к площади приточных проемов:

• обычные помещения (высотой h до 3 м) S_в/S_н=1,5-2;

• высокие помещения (высотой h более 3 м) S_в/S_н=1 ‑ 1,3 (т.к. тяга увеличивается из-за высоты помещения).

Рис. 1.5. Способы управления нейтральной зоной

3. Классификация пожаров по виду горючего вещества. Прекращение горения на пожаре с помощью огнетушащих веществ

Пожары в соответствии с [2] классифицируют в зависимости от природы горючего вещества. Различают шесть классов пожаров: класс А – твердые горючие вещества, класс В – горючие жидкости, класс С – газы, класс D – металлы, Е – электроустановки под напряжением, F – радиоактивные материалы. Классы А, В, D пожаров в свою очередь делятся на подклассы, см. табл. 1.1. Классификация пожаров в зависимости от вида горючего вещества связана с тем, что для тушения пожаров разных классов эффективными будут разные огнетушащие средства.

Горение на пожаре чаще всего ликвидируется с помощью огнетушащих веществ (средств). Под огнетушащим веществом понимают вещество, обладающее физико-химическими свойствами, позволяющими создавать условия для прекращения горения [20, 23]. Под огнетушащим средством (средством пожаротушения) понимают огнетушащее вещество, технический прибор, используемый для формирования и подачи огнетушащего вещества, и оператор.

Виды огнетушащих веществ приведены на рис. 1.6.

Рис. 1.6. Виды огнетушащих веществ (средств)

Нужно подчеркнуть, что чаще всего недостаточно просто подавать огнетушащее вещество в очаг пожара, необходимо соблюдать ряд условий. С учетом этого появилась необходимость определения нормативных параметров пожаротушения, т.е. таких параметров пожаротушения, соблюдение которых обеспечивает эффективное тушение. Значения таких параметров приведены в соответствующих нормативных документах (инструкциях, рекомендациях, наставлениях, справочниках и т.д.) [22, 27, 31].

Нормативными параметрами пожаротушения являются [20]:

• пригодность различных огнетушащих средств тушения к данным горючим веществам и материалам;

• удельное количество огнетушащего средства G (кг/м², л/м², кг/м³), обеспечивающее прекращение горения;

• время тушения (подачи) средства тушения ;

• интенсивность подачи средства тушения I (кг/м²c, л/м²с, кг/м³c).

Нормативные параметры пожаротушения определяются по справочной литературе и связаны следующей зависимостью:

G =I·, (1.13)

где G – удельное количество средства тушения, необходимое для прекращения горения, кг/м², л/м² (при поверхностном тушении) и кг/м³ (при объемном тушении и флегматизации);

I – интенсивность подачи средства тушения, кг/м²c, л/м²с (при поверхностном тушении) и кг/м³c (при объемном тушении и флегматизации);

 – время тушения (подачи средства тушения), с.

Нормативные параметры пожаротушения определяются по справочной литературе [22, 27, 31].

Помимо нормативных параметров пожаротушения, на практике часто используют понятие расхода огнетушащих веществ. Различают расход огнетушащего вещества на тушение (т.е. сколько всего было израсходовано огнетушащего вещества во время тушения) и расход прибора подачи огнетушащего вещества (характеристика прибора подачи). Последний параметр определяют по справочной литературе [22, с. 110-116; 31, с. 26-28].

При тушении пожара необходимо добиться выполнения условий прекращения горения огнетушащими веществами

- фактический расход огнетушащего вещества должен быть больше требуемого (фактическая интенсивность подачи – выше требуемой);

- время подачи огнетушащего вещества должно быть больше

нормативного.

Выбор огнетушащего вещества на пожаре определяется физико-химическими свойствами горючего (см. классификацию пожаров по виду горючего вещества), поставленной задачей, применяемым способом прекращения горения и др. Рекомендуемые огнетушащие вещества для различных классов и подклассов пожаров приведены в табл. 1.1 [20].

Таблица 1.1

Рекомендуемые средства тушения для различных классов пожаров

Класс пожара	Характеристика класса	Подкласс пожара	Характеристика подкласса пожара	Рекомендуемые средства тушения
А	Горение твердых веществ	А1	Горение твердых веществ, сопровождаемое тлением (например, дерева, бумаги, соломы, угля, текстильных изделий)	Вода со смачивателем, порошки класса АВС, ВМП средней кратности, хладоны
		А2	Горение твердых веществ, не сопровождаемое тлением (например, пластмассы)	Все виды огнетушащих средств
В	Горение жидких веществ	В1	Горение жидких веществ, не растворимых в воде (бензина, нефтяного топлива), а также сжижаемых твердых веществ (например, парафина)	Пены, распыленная вода, порошки класса ВСЕ, хладоны, газовые средства тушения
		В2	Горение жидких веществ, растворимых в воде (например, спиртов, метанола, глицерина)	Пена на основе ПО «Форэтол», распыленная вода, порошки класса ВСЕ, хладоны, газовые средства тушения
С	Горение газообразных веществ (бытовой газ, пропан)			Объемное тушение и флегматизация порошками класса ВСЕ, газовыми составами, а также вода для охлаждения оборудования
D	Горение металлов	D1	Горение легких металлов, за исключением щелочных (например, алюминия, магния и их сплавов)	Порошки класса D типа П-2АП
		D2	Горение щелочных и других подобных металлов (например, натрия, калия)	Порошки класса D, (ПГС, МГС, РС), глинозем
		D3	Горение металлосодержащих соединений (например, металлоорганических соединений, гидридов металлов)	Порошок класса D типа СИ-2
Е	Горение электроустановок под напряжением			Порошки класса АВСЕ, ТАОС, СО2

Основные способы прекращения горения:

• охлаждение зоны горения огнетушащими веществами или посредством перемешивания горючего;

• разбавление горючего или окислителя (воздуха) огнетушащими веществами;

• изоляция горючего от зоны горения или окислителя огнетушащими веществами и (или) иными средствами;

• химическое торможение реакции горения огнетушащими веществами.

Кроме этого, исследователи выделяют также эффект механического срыва пламени, достигаемый, например, при тушении нефтяных фонтанов взрывом или воздействием на очаг горения сильной струи газа или воды, при импульсном пожаротушении, а также созданием условий огнепреграждения.

Известны различные способы пожаротушения, которые классифицируют по виду средств тушения, методу их применения (подачи), окружающей обстановке, назначению.

Все способы пожаротушения подразделяют на:

• поверхностное тушение (когда средства тушения подаются непосредственно в очаг пожара);

• объемное (создание в зоне пожара среды, не поддерживающей горения);

• подача пены под слой горючего.

В ряде случаев эффективным бывает применение импульсного пожаротушения [26, с. 21].

Задания для самостоятельной работы

1. Изучить материал лекции, а также [22, с. 7,17, 22; 32, с. 17-21; 23, с. 26-34], дополнительно [31, с. 37-112; 27, с. 24-27].

2. Выписать в тетрадь рекомендуемые огнетушащие вещества для пожаров классов А1/А2, В1/В2 и Д1/Д2/Д3.

3. Выписать в рабочую тетрадь расходы пожарных ручных стволов с диаметром насадка 13 и 19 мм при напоре у ствола 40 м. вод. ст. [22, с. 111], лафетного ствола с диаметром насадка 28 мм при напоре у ствола 60 м. вод. ст. [22, с. 111], пенных стволов СВП и ГПС-600 по воде и пенообразователю [22, с. 114].

Контрольные вопросы для самоподготовки

1. При каких вариантах развития пожара в помещении возможны объемная или обратная вспышки?

2. Для каких целей производится расчет высоты нейтральной зоны?

3. Какие параметры влияют на высоту нейтральной зоны?

4. Опишите методы управления газообменом на пожаре.

5. Перечислите виды огнетушащих порошков.

6. Перечислите виды ВМП по пенообразователю.

7. В чем разница между пожарами классов А1/А2, В1/В2 и Д1/Д2/Д3? Какие огнетушащие вещества будут эффективными для их тушения?

8. Перечислите нормативные параметры пожаротушения и методы их определения.

9. Назовите условия прекращения горения огнетушащими веществами.

10. Что понимают под нормативными параметрами пожаротушения?

11. Перечислите основные способы прекращения горения и способы пожаротушения.