Szkoła Główna Służby Pożarniczej
w Warszawie
Temat : Gazy gaśnicze stosowane w technologii działań ratowniczo - gaśniczych.
Wykładowca : st. bryg. dr inż. Bogdan Zaleski
Studium Oficerskie nr 5
sekc. mgr Zbigniew Czerniak
I. Gazy gaśnicze.
1.1. Wiadomości ogólne.
Pod pojęciem gazy gaśnicze należy rozumieć te gazy i te pary, które znalazły praktyczne zastosowanie w ochronie przeciwpożarowej do zwalczania pożarów lub do zapobiegania przed zapaleniem lub wybuchem palnych mieszanin gazowych lub gazopyłowych.
Do gazów inertnych gaśniczych zaliczone zostały między innymi: dwutlenek węgla, azot, gazy spalinowe i inne gazy niepalne. Środki te w przeciwieństwie do halonów i większości proszków gaśniczych nie mają właściwości inhibicyjnych w odniesieniu do procesu spalania.
Zasadniczym mechanizmem działania gaśniczego tego rodzaju gazów i par jest rozcieńczenie reagujących gazów i obniżenia stężenia tlenu w strefie reakcji spalania. Warunkiem uzyskania pozytywnego efektu gaśniczego za pomocą gazów jset zmiejszenie stężenia tlenu poniżej 14 %.
Powyższy fakt, jak również stan skupienia gazów gaśniczych przesądza o ich przydatności tylko w ściśle określonych warunkach. Takim warunkiem jest między innymi ograniczenie przestrzeni, a więc pomieszczenia zamknięte, stosunkowo szczelne o niewielkiej kubaturze.
Stężenie tlenu rzędu 14%, uzyskane za pomocą rozcieńczających inertnych gazów, jest tylko wartością orientacyjną, ponieważ nie wszystkie gazy gaśnicze wykazyją taką samą skuteczność gaśniczą.
Różnice w skuteczności gaśniczej gazów są niewielkie i wynikają między innymi z różnic gęstości tych gazów względem powietrza, różnych ich właściwości cieplnych a także z różnych temperatur tych gazów w momencie podawania. Przykładowo: temperatura pary wodnej w momencie podawania będzie wynosiła ok. 100oC, dwutlenku węgla - znacznie poniżej 0oC.
Jako przykład różnic gęstości gazów w odniesieniu do gęstości powietrza można przytoczyć fakt,że dwutlenek węgla jest 1,5 razy cięższy od powietrza a azot 0,97. Oznacza to, że azot jest lżejszy od powietrza, po wprowadzeniu do pomieszczenia, w którym wybuchł pożar, będzie przemieszczał się do góry i aby skutecznie ugasić nim pożar należy całe pomieszczenie wypełnić gazem.
Dwutlenek węgla natomiast jako znacznie lżejszy od powietrza będzie opadał i utrzymywał się w dolnej części pomieszczenia, a ogień tam zlokalizowany zostanie ugaszony zostanie ugaszony bez konieczności wypełniania gazem całej kubatury pomieszczenia.
Do inertnych gazów gaśniczych zalicza się: dwutlenek węgla, azot, dwutlenek siarki, gazy spalinowe, parę wodną.
1.1. Właściwości fizyczne dwutlenku węgla.
Właściwości fizyczne dwutlenku węgla ilustruje tabela 1.1.
Podane w tablicy informacje powinny buć przydatneprzy projektowaniu instalacji gaśniczych, gaśnic i agregatów a także do stosowania dwutlenku węgla jako środka gaśniczego.
Należy podkreślić, że środek ten obecnie ponownie zyskuje na znaczeniu i coraz częściej wprowadzany jest do zabezpieczania i gaszenia. Wynika to z faktu, że można uzyskać go w kraju. Ważkimi argumentami przemawiającymi za jego stosowaniemjest niezanieczyszczanie środowiska naturalnego człowieka a także możliwość szerokiego zakresu jego stosowania, poczynając od instalacji przeznaczonych do zabezpieczania komór na okrętach i w maszynowniach oraz hal fzbrycznych, aż do zabezpieczania laboratoriów chemicznych za pomocą gaśnic wypełnionych tym właśnie środkiem.
Nie bez znaczenia dla ochrony przeciwpożarowej, a zwłaszcza dla osób gaszących pożar dwutlenkiem węgla jest redukcja tego związku do tlenku węgla pod wpływem rozgrzanych części stalowych, który jest silnie toksyczny. Zależność powstawania tlenku węgla od temperatury ilustrują wyniki zamieszczone w tablicy 1.2.
Redukcję tlenku węgla powoduje wiele innych materiałówrozgrzanych czy rozpalonych do wysokiej temperatury. Do takich materiałów należą metale. Przykładem ilustrującym to zjawisko może być reakcja zachodząca między omawianym gazem a palącym się magnezem.
Właściwości fizyczne dwutlenku węgla.
Synonimy: dwutlenek węgla, kwas węglowy, bezwodnik kwasu węglowego.
Nazwa parametru |
Wartości |
Wygląd Smak Zapach Ciężar cząsteczkowy Temperatura krzepnięcia przy 5,2 at ( 5,099 x 10 -1M Pa ) Temperatura wrzenia Ciśnienie krytyczne Temperatura krytyczna Ciężar właściwy ciekłego CO2 w - 60oC ( 213,15 K ) w - 56,6oC ( 216,55 K ) w - 20oc ( 253,15 K ) w 0oc ( 273,15 K ) w 20oc ( 293,15 K ) w 30oc ( 303,15 K ) Cioężar właściwy gazowego CO2 Ciężar względem powietrza Rozpuszczalność w wodzie w 100 g wody przy 760 mm Hg w 0oC ( 273,15 K ) w 10oC ( 283,15 K ) w 20oC ( 293,15 K ) w 30oC ( 303,15 K ) w 40oC ( 313,15 K ) w 50oC ( 323,15 K ) w 60oC ( 333,15 K ) |
gaz,bez barwy, bez zapachu bardzo słabo kwaśny brak zapachu 44,01 - 56,6oC ( 216,55 K )
- 78,5oC ( 194,65 K ) sublimacja 75,3 kG/cm2 ( 74,29 x 10-1 Mpa ) 31,0oC ( 304,15 K )
1,19 g/ml 1,178 g/ml 1,0 g/ml 0,947 g/ml 0,772 g/ml 0,46 g/ml 1,976 g/l 1,529
0,335 g 0,232 g 0,169 g 0,125 g 0,097 g 0,076 g 0,058 g |
Przebieg tej reakcji jest następujący:
CO2 + Mg → MgO + CO
a następnie
CO + Mg → MgO + C
Powstający tlenek węgla z tlenem z powietrza wytwarza mieszaninę o właściwościach wybuchowych.
Wpływ temperatury węgla na redukcję dwutlenku węgla.
Temperatura węgla oC |
Stężenie redukowanego dwutlenku węgla % |
Stężenie tlenku węgla % |
450 ( 723,15 ) |
98 |
2 |
600 ( 873,15 ) |
77 |
23 |
650 ( 923,15 ) |
61,5 |
38,5 |
700 ( 973,15 ) |
42,3 |
57,7 |
750 ( 1023,15 ) |
24,7 |
75,3 |
800 ( 1073,15 ) |
6 |
94 |
900 ( 1173,15 ) |
2,8 |
97,2 |
1000 ( 1273,15 ) |
0,7 |
99,3 |
1.3. Właściwości toksyczne dwutlenku węgla.
Dane literaturowe omawiające wpływ dwutlenku węgla na organizm ludzki są bardzo zróżnicowane. Różne źródła podają bardzo rozbieżne wartości stężeń dwutlenku węgla wywołują określone objawy. Ta różnorodność wartości wynika między inymi z odporności osobniczych poszczególnych ludzi na działanie dwutlenku węgla, ich wieku, stanu fizycznego, lecz także zależy od szybkości narastania stężenia gazu, jego temperatury, czasu przebywania człowieka i wielu innych czynnikow.
Obserwuje się , że dwutlenek węgla wykazuje właściwości słabo narkotyczne na ustruj i drażniace na skórę oraz błony śluzowe. W małych stężeniach pobudza nerw oddechowy, w wysokich uciska go.
Duże stężenie dwutlenku węgla wskutek obniżenia zawartości tlenu w powietrzu działają dusząco.
Dopuszczalne stężenie w powietrzu w mieszaninach wynosi 0,1 % objetościowych, przy periodycznym przebywaniu ludzi - do 0,125 %, przy krótkim przebywaniu - 0,2 %.
Według klasyfikacji toksyczności podanej przez Underwritters Laboratories Inc. USA dwutlenek węgla umieszczono w klasie 5.
Właściwości fizyczne azotu.
Nazwa parametru |
Wartości |
Wygląd Smak Zapach Ciężar cząsteczkowy Wzór chemiczny ( symbol ) Temperatura krzepnięcia Temperatura wrzenia Ciśnienie krytyczne Temperatura krytyczna Ciężar właściwy zestalonego N2 w temp. - 252oC ( 21,15 K ) Ciężar właściwy ciekłego N2 w temp. - 195,8oC ( 77,37 K ) Ciężar właściwy gazowego N2 w temp. 0oC przy 760 mm Hg ( 273,15 K ) ( 1013,25 x 10 kPa ) Gęstoś względem powietrza Rozpuszczalność w wodzie: w 100 cm3 wody przy 760 mmHg ( 1013,25 x 10-1 kPa ) w 0oC ( 273,15 K ) w 20oC ( 283,15 K )
|
gaz, bez barwy bez smaku bez zapachu 28,016 N2 - 209,86oC ( 63,29 K ) - 195,8oC (77,35 K ) 34,6 at ( 33,93 x 10-1 Mpa ) - 147,1oC (126,05 K )
1,026 g/ml
0.808 g/ml
1,2506 g/ml
0,9673
2,35 ml 1,155 ml
|
Działanie fizjologiczne CO2 na organizm człowieka jest następujące:
- przy stężeniu 2 - 4 % obj. - lekkie utrudnienie oddychania,
- przy stężeniu 5 - 7 % obj. - działanie wyraźnie szkodliwe,
- przy stężeniu 10 % obj. - duże utrudnienie oddychania,
- przy stężeniu 15 % obj. - po krótkim czasie utrata przytomności,
- przy stężeniu 25 - 30 % obj. - natychmiastowe działanie śmiertelne.
1.4. Inergen.
W poszukiwaniu zamienników halonów gaśniczych, prowadzone są badania. W wyniku tyuch badań na początku lat dziewięćdziesiątych pojawił się w Europie Zachodniej nowy środek gaśniczy o nazwie Inergen. Jest to mieszanina gazów nie posiadająca właściwości inhibicyjnych. Efekt gaśniczy uzyskuje się stosując ten środek wyłącznie przy obniżeniu stężenia tlenu w wyniku rozcieńczenia powietrza w strefie spalania. Obniżenie stężenia tlenu do poziomu około 14 % jest warunkiem wystarczającym by proces spalania został zahamowany a pożar ugaszony. Inergenprzeznaczony jest do wypełniania pomieszczeń w których wybuchł pożar.
Właściwości fizyczne dwutlenku siarki.
Nazwa parametru |
Wartości |
Wyląd Smak Zapach Wzór chemiczny Ciężar cząsteczkowy Temperatura krzepnięcia Temperatura wrzenia Ciśnienie krytyczne Temperatura krytyczna Ciężar właściwy gazowego SO2 w temp. 0oC przy 760 mm Hg ( 273,15 K ) ( 1013,25 x 10-1 kPa ) Gęstość względem powietrza Gęstość krytyczna Utajone ciepło parowania w temp. - 10,0oC i przy 760 mm Hg ( 263,15 K ) ( 1013,25 x 10-1 kPa ) Ciężar właściwy ciekłego SO2 w temp. - 10oC ( 263,15 K ) w temp. 20oC ( 293,15 K ) Rozpuszczalność w wodzie: w 100 cm3 wody przy 760 mmHg ( 1013,25 x 10-1 kPa ) w temp. 0oC ( 273,15 K ) w temp.20oC ( 293,15 K ) w temp. 40oC ( 310,15 K ) Z 1 kg SO2 ciekłego w 760 mm Hg ( 1013,25 x 10-1 kPa ) Z 1 l SO2 ciekłego w 760 mm Hg ( 1013,25 x 10-1 kPa )
|
gaz barwny kwaśny ostry, przenikliwy, duszący SO2 64,066 - 72,5oC ( 200,65 K ) - 10,0oC ( 263,15 K ) 77,7 at ( 76,19 x 10-1 MPa ) 157,2oC ( 430,35 K )
2,9256 g/l ( 2,869 x 10 N/m3 ) 2,26 0,52 kg/l
98,8 cal/g ( 41,36 x 10 J/g )
1,46 g/ml 1,38 g/ml
7,98 l gazu 3,94 l gazu 1,88 l gazu ok. 340 l gazu
ok.480 l gazu |
Właściwości fizyczne pary wodnej.
Nazwa parametru |
Wartości |
Wygląd
Wzór chemiczny Ciężar cząsteczkowy Ciężar właściwy Gęstość w stosunku do powietrza Temperatura krytyczna Ciśnienie krytyczne Z 1 l wody powstaje Ciepło właściwe w 100oC |
para, w zależności od temperatury mniej lub bardziej widoczna, ograniczając widoczność H2O 18,016 0,468 g/l ( 0,000468 kg/m3 ) 0,594 274,2oC ( 647,35 K ) 217,5 at ( 220344 Pa ) 1720 l pary przy 760 mmHg ( 1013,08 Pa ) 0,462 cal/g ( 0,1934 J/kg x K ) |
Inerge zawiera azot, argon i dwutlenek węgla. Składniki są tak dobrane, że gęstość tej mieszaniny jest zbliżona do gęstości powietrza co jest warunkiem równomiernego rozprzestrzeniania się gazu w całym pomieszczeniu, bez tendencji do ulatniania się w górne partie strefy pożaruco miało miejsce w przypadku stosowania samego azotu. Drugim ważnym elementem mieszaniny jest dwutlenek węgla stanowiący wskaźnik zagrożenia dla życia osób przebywających w tym środowisku. Jak podaje „ New Scientist ” z 25 kwietnia 1992 r. każda zmiana nasycenia krwi dwutlenkiem węgla, tj. zmiana ciśnienia cząstkowego CO2 we krwi tentniczej, powoduje natychmiastową reakcję organizmu zmierzającą do przywrócenia normalnej wartości tego ciśnienia. Stężenie dwutlenku węgla w powietrzu wdychanym mniejsze od jednego procenta nie wywiera żadnego wpływu na organizm człowieka. Jednak przy podwyższeniu CO2 do 1,7 % obserwuje się przyśpieszenie rytmu i głębokości oddechu. Ilość powietrza przepływającego przez płuca wzrasta o około 40 %. Natomiast pięcioprocentowa zawartość CO2 powoduje, że oddech staje się bardzo szybki, a wentylacja płuc wzrasta aż 4,5 - krotnie. Dalszy wzrost stężenia grozi już omdleniem. Dodanie więc ściśle określonej ilości dwutlenku węgla wywołuje reakcję organizmu zwękrzającą wentylację płuc i utrzymanie poziomu tlenu we krwi na bezpiecznym poziomie, mimo jego zmiejszonego stężenia w obszarze objętym pożarem.
2. Gaszenie gazami inertnymi.
Właściwości gaśnicze inertnych gazów polega na rozcieńczaniu powietrza i obniżeniu stężenia tlenu do wartości, przy której zostają zahamowane procesy spalania. Palenie większości materiał/ów palnych zostaje zahamowane po obniżeniu stężenia tlenu do wartości około 12-16 % ; niektóre materiały wymagają jeszcze niższego stężenia , od 5-9 % . Do nich należy zaliczyć wodór , acetylen lub metale alkalicznwe.
Graniczne wartości stężenia tlenu dla wybranych materiałów przy rozcieńczeniu CO2 i N2.
Materiał palny |
Przy rozcieńczeniu CO2 |
Przy rozcieńczeniu N2 |
Acetylen Butan Wodór Metan Propylen Potas Sód Aceton Alkohol etylowy Bawełna Benzyna Benzen
Butadien Chlorek metylu Cyklopropan Dekstryna biała Dwusiarczek węgla Etan Eter etylowy Etylen Gaz ziemny Guma twarda Heksan Izobutan Juta Korek Krochmal przenny Nafta Otręby owsa Pentan Siarka Tlenek węgla Toulen Węiel Zboże |
9,0 14,5 - 16,0 5,9 - 7,0 16,0 14,1 - 14,0 - - 15,0 15,0 8,0 14,4 13,
13,1 - 13,9 12,0 8,0 13,4 13,0 11,7 14.4 13,0 14,5 14,8 8.0 14,1 12,0 15,0 13,7 14,4 11,0 5,9 17,6 16,0 14,0 |
6,5 12,1 - 13,0 5,0 13,0 11,5 - 12,0 5,0 5,0 - 14,0 - 11,6 11,2
10,4 18,3 11,7 - - 11,0 - 10,0 12,0 - 11,9 12,0 - - - - - 12,1 - 5,6 15,2 - -
|
Przykłady szczegółowych stężeń tlenu dla wybranych materiałów palnych przedstawiono w tabeli .
Z przytoczonych danych z tabeli wynika , że graniczne stężenie tlenu przy rozcieńczeniu powietrza dwutlenkiem węgla jest wyższe niż przy rozcieńczeniu azotem.
To zjawisko można wytłumaczyć wyższą pojemnością cieplną dwutlenku węgla. Wynika z tego również , że efekt gaśniczy przy rozcieńczaniu inertnymi gazami uwarunkowany jest stratami ciepła , jakie jest zużywane na ogrzanie rozcieńczających gazów i obniżenie efektucieplnego reakcji spalania.
Miejsce specjalne wśród inertnych gazów zajmuje dwutlenek węgla. W normalnych warunkach dwutlenek węgla jest bezbarwnym gazem, bez zapachu, cięższy od powietrza 1,5 raza. Przy ciśnieniu około 40 at dwutlenek węgla skrapla się i w tej postaci przechowywany jest w bytlach i gaśnicach.
Stosowany jest on w do gaszenia pożarów w stacjach akumulatorowych, piecach suszarniczych, przewodów elektrycznych, ładunków statków i innych. Przy gaszeniu pożarów w pomieszczeniach stosuje się CO2 w różnych steniach w zależności od wielkości pomieszczenia.
W pomieszczeniach do 120 m3 dwutlenek węgla należy podawać w ilości 0,9 kg/m3, w pomieszczeniach do 1400 m3 - 0,8 kg/m3, w pomieszczeniach powyżej 1550 m3 - 0,75 kg/m3.
Jak widać, w miarę zwiększania się kubatury pomieszczeń w których powstał pożar, zmniejsza się niezbędna ilość podawanego gazu. Jest to wynikiem zmiejszania się wycieków gazu przez nieszczelności ścian osłaniających pomieszczenie przy zwiększeniu kubatury pomieszczeń. Takie wartości i uzasadnienia podaje się w USA i Anglii. W byłym ZSRR podaje się dwie wartości : dla pomieszczeń w sposób szczelnie zagrożonych pożarowo - 0,768 kg/m3, a dla pozostałych - 0,637 kg/m3.
W Polsce przyjmuje się następujące wartości CO2 dla pomieszczeń o kubaturze :
- do 4 m3- 1,2 kg/m3;
- 4 - 15 m3-1,1 kg/m3;
- 15 - 45 m3 - 1.0 kg/m3;
- 45 - 125 m3 - 0,9 kg/m3;
- 125 - 1400 m3 - 0,8 kg/m3;
- powyżej 1400 m3 - 0,75 kg/m3.
W pomieszczeniach z urządzeniami elektrycznymi przyjmujesię wartość 2,0 kg CO2 na 1 m3 objętości chronionej.
2.1. Gaszenie dwutlenkiem węgla.
W pewnym okresie czasu dwutlenek węgla nazywany był środkiem gaśniczym uniwersalnym; jest to jednak ocena nieprawdziwa. Dwutlenkiem węgla gasi się wiele różnych pożarów i stąd opinia o jego szerokim zastosowaniu. Wykorzystuje się go do gaszenia pożarów materiałów będących w zasięgu urządzeń podłączonych do prądu elektrycznego, a także do gaszenia pożarów cieczy i gazów palnych, do czego jest specjalnie przeznaczony. Używany też bywa do gaszenia pożarów ciał stałych. Nie może być jednak stosowany wszędzie - nie można nim gasić pożarów tych materiałów, z którymi wchodz w reakcję chemiczną.
Dwutlenek węgla może gasić lub zabeapieczać maszyny i urządzenia elektryczne, wytwórnie i magazyny cieczy i gazów palnych, urządzenia elektroniczne, zajezdnie trolejbusów i autobusów. Należy go stosować do zabezpieczania ładowni, zbiorników, maszynowni na statkach i tankowcach, a także do zabeapieczania pomieszczeń sterowniczych, zbiorników olejów pędnych i smarów. Z pozytywnymi rezultatami wykorzystuje się go do zabezpieczania samolotów i hangarów lotniczych, lokomotyw elektrycznych i spalinowych napędzanych silnikami Diesla, kabin lakierniczych, otwartych zbiorników umieszczonych w krytych halach produkcyjnych oraz niewiwlkich zbiorników otwartych usytuowanych nawet na wolnej przestrzeni.
Przeciwskazania do stosowania dwutlenku węgla. Nie należy stosować dwutlenku węgla do zabezpieczania dużych zbiorników zlokalizowanych na otwartym powietrzu powyżej 20 m2. Nie należy nim gasić pożarów takich materiałów jak : siarka, koks i węgiel, wodorków metali oraz metali : sód, potas, wapń, magnez, tytan, cyrkon, pluton, uran i tor.
Dwutlenku węgla nie można stosować do gaszenia materiałów, które mogą palić się bez dostępu powietrza, a więc materiałów wybuchowych, nitro celulozowych, niektórych mas plastycznych, itp.
Z uwagi na zagrożenie toksyczne nie można dwutlenkiem węgla gasić pożarów, w obrębie których znajdują się cyjankalie, gdyż w obecności wody wyzwala się cyjanowodór zgodnie z reakcją :
2KCN + H2O + CO2 K2CO3 + 2HCN
Mimo to, że dwutlenek węgla jest gazem obojętnym i trudno reagującym z innymi substancjami, to jednak w wysokich temperaturach, jakie występują w czasie trwania pożartu, może on reagować z niekturymi materiałami. Przykładowo z rozpalonym węglem reakcja przebiega następująco :
CO2 + C 2CO + 41,2 kcal
Przy zetknięciu z rozgrzanym do wysokiej temperatury węglem bez względu na to czy to będzie koks, antracyt, czy właśnie węgiel następuje redukcja dwutlenku węgla. Procent zredukowanego dwutlenku węgla uzależniony jest od temperatury powierzchni węgla. W temperaturze 1000 0C prawie cały dwutlenek węgla zostaje zredukowany do tlenu.
2.2. Gaszenie azotem.
Właściwości fizyko - chemiczne określają azot jako gaz niepalny ; jest on mało aktywny chemicznie, nie reaguje w temperaturze 20 0C z żadną inną substancją. Ten brak aktywności należy tłumaczyć dużą energią dysicjacji jego dwuatomowej cząsteczki :
N2 → 2N - 170 kcal
W podwyższonej temperaturze azot reaguje z niektórymi metalami i niemetalami, tworząc azotki ; w czasie wyładowań elektrycznych łączy się z tlenem na tlenki azotu, w obecności katalizatorów łączy się z wodorem, tworząc amoniak.
W stanie wolnym azot stanowi główny składnik powietrza. Jego udział w powietrzy wynosi 78,06 % objętości, co stanowi 75.5 % wagowych. W jednym litrze powietrza znajduje się 0,9758 g azotu.
Mała aktywność chemiczna i nie palność, a także duże i stosunkowo dostępne zasoby azotu występującego w przyrodzie stanowią uzasadnioną podstawę stosowania azotu jako środka gaśniczego.
Azot stosowany jest przedewszystkim do gaszenia lini technologicznych i urządzeń przemysłowych, takich jak :suszarnie, piece lakiernicze, aparaturę chemiczną, kolumny destylacyjne i rektyfikacyjne. Bywa też stosowany do zabezpieczania młynów, mieszalników, przewodów i zbiorników kurzu i innych.
Zasadą stosowania azotu do zabezpieczania zagrożonych obiektów przemysłowych jest, aby kubatura pomieszczenia, w którym ma zostać wykorzystany azot, była niewielka i zawierała się w granicach 80 - 100 m3. Warunkiem koniecznym jest również szczelność pomieszczeń, gdyż nieszczelność powodyje znaczne ubytki azotu lżejszego od powietrza. Azot bywa często stosowany do wypełniania przestrzeni nad cieczami łatwo zapalnymi w zbiornikach zamkniętych, a także w procesach technologicznych, gdzie występują pożarowo niebezpieczne materiały, takie jak dwusiarczek węgla, przy czym tu azot musi się charakteryzować odpowiednimi parametrami jakościowymi, a w szczególności małą zawartością tlenu ( nie więcej niż 0,8 % ) i tlenku węgla ( nie więcej niż 1 % ). Większa ilość tych składników, jak podaje literatyra techniczna, mogła by spowodować reajcję wybuchową.
Azot w ochronie przeciwpożarowej stosowany jest również jako czynnik roboczy do wyrzucaniainnych środków gaśniczych z odpowiednich urządzeń. Stosowany jest w agregatach i gaśnicach do wyrzucania proszków gaśniczych a także niektórych halonów, a nawet dwutlenku węgla i pian gaśniczych.
Właściwości toksyczne azotu. Azot nie oddziaływuje toksycznie na organizm człowieka. Jedyne zagrożenie, jakie może stanowić dla ludzi, to sytuacja, kiedy osiągając wysokie stężenie, azot powoduje obniżenie stężenia tlenu, co może doprowadzić do uduszenia.
2.3. Gaszenie dwutlenkiem siarki.
Z uwagi na swe właściwości toksyczne i korodujące dwutlenek siarki może być stosowany tylko w specyficznych warunkach i okolicznościachdo gaszenia pożaró pomieszczeń, w których nie znajdyją się ludzie.
Właściwości gaśnicze tego gazu polegają na rozcieńczaniu gazów palnych i obniżaniu stężenia utleniacza. Procesy spalania ustają przy zastosowaniu dwutlenku siarki w stężeniu około 10 % objętości do 25 % . Biorąc pod uwagę te wartości, dwutlenek siarki jest dość skutecznym środkiem gaśniczym.
Środek ten może być stosowany do gaszenia pożarów kominowych. Wrzucona do przewodu kominowego siarka w znajdującym się tam płomieniu spala się, tworząc dwutlenek siarki. Obecność dwutlenku siarki hamuje procesy spalania i uniemożliwia palenie się sadzy. Pożar zostaje ugaszony. Dwutlenek siarki może być zastosowany w zakładach przemysłowych, gdzie występuje jako czynnik technologiczny, np. na wydziałach sulfonacji gazowej, w fabrykach kwasu siarkowego i innych. Stosować go również można w ładowniach statków w magazynach i pomieszczeniach gdzie na pewno nie ma ludzi.
Obok właściwości toksycznych środek ten wykazyje duże właściwości korodujące zwłaszcza w podwyższonej tempereturze w obecności wilgoci.
Właściwości toksyczne dwutlenku siarki. Dwutlenek siarki przejawia silne właściwości toksyczne w stosunku do organizmu ludzkiego. Już stężenie 0,2 % objętości może być groźne, a nawet śmiertelne dla człowieka. Według skali toksyczności Underwritters Laboratories Inc. USA dwutlenek siarki zakwalifikowany został do grupy I toksyczności, co oznacza, że stężenie 0,5 do 1,0 % w czasie 5 min oddziaływania powoduje ciężkie obrażenia ciała do śmierci włącznie. Dop[uszczalne stężenie w powietrzu 0,02 mg/l.
2.4. Gaszenie gazami spalinowymi.
W skład gazów spalinowych wchodzą takie składniki jak : azot, dwutlenek węgla, tlen i tlenek węgla. Są to składniki zasadnicze tych gazów. W gazach spalinowych występują też inne gazy, ale w ilościach znacznie mniejszych. Do nich zaliczyć należy : tlenki azotu, nie spalone węglowodory, argon i śladowe ilości neonu, helu i innych. Skład ilościowy wymienionych składników w poszczególnych gazach spalinowych jest zróżnicowany z uwagi na pochodzenie i sposób otrzymywania.
Ze względu na miejsce powstania wyróżnia się następujące rodzaje gazów spalinowych :
- z agregatów gaśniczych;
- z silników Diesla;
- z silników turbo odrzutowych;
- gazy kominowe.
Gazy spalinowe wytwarzane w agregatach gaśniczych muszą charakteryzować się optymalnym składem zapewniającym osiągnięcie maksymalnej skuteczności gaśniczej, a mianowicie :
- zawartość tlenu - nie więcej niż 1 %;
- zawartość dwutlenku węgla - nie mniej niż 14 %,
- zawartość azotu - nie mniej niż 85 %,
- zanieczyszczenia gazowe - minimalne,
- zanieczyszczenia stałe ( pyły i sadze ) - brak lub minimalne,
- temperatura nie wyższa - niż 30 oC.
Gazy spalinowe wykorzystywane do celów gaśniczych wytwarzane w innych urządzeniach powinny mieć następujący skład:
- zawartość tlenu - nie więcej niż 6 %;
- zawartość dwutlenku węgla - nie mniej niż 10 %,
- zawartość azotu - nie mniej niż 75 %,
- zawartość tlenku węgla - nie mniej 1 %,
- zanieczyszczenia gazowe - możliwie najmniej,
- zanieczyszczenia stałe ( pyły i sadze ) - minimalne,
- temperatura nie wyższa - niż 50 oC.
W praktyce wartości te bywają przekraczane.
Mechanizm gaśniczego działania gazów spalinowych polega na rozcieńczaniu gazów palnych w strefie spalania oraz obniżeniu zawartości tlenu w strefie zagrożenia i pożaru do wartości, w której proces zapalenia i spalania materiałów palnych jest niemożliwy. Pewne znaczenie w procesie gaszenia za pomocą gazów spalinowych ma obniżenie temperatury środowiska pożaru, gdyż temperatura gazów spalinowych nie powinna przekraczać 30 bądź 50 oC.
Gazy spalinowe znajdują zastosowanie do gaszenia pożarów w magazynach, piwnicach w ładowniach statków a także urządzeń technologicznych. Są też przydatne do zabezpieczania przeciwpożarowego zbiorników na paliwo płynne, do zabezpieczania zbiornikowców i zbiorników w czasie napeniania i prowadzenia prac remontowych, wtym spawalniczych.
Gazy spalinowe znajdują szerokie zastosowanie tam, gdzie trzeba wypełnić duże pomieszczenie inertnym gazem w stosunkowo długim okresie czasu i wszędzie tam, gdzie nie istnieje potrzeba intensywnego podawania środka gaśniczego czy zabezpieczającego.
Czas, w jakim gazy spalinowe muszą wypełnić zabezpieczane pomieszczenie, można obliczyć z następującego wzoru:
0,7 V
t = h
Q
gdzie:
V - ojętość pomieszczenia w m3,
Q - szybkość podawania gazów spalinowych w m3/h.
Równanie to stosuje się do obliczania koniecznej intensywności podawania gazów spalinowych do pomieszczenia objętego pożarem.
Jeśli istnieje konieczność zabezpieczenia pomieszczenia przed powstaniem pożaru, przy występującym tylko zagrożeniu, niezbędna ilość gazów spalinowych w jednostce czasu można obliczyć z następującego waoru:
V
t = h
Q
Według innych jeszcze danych przyjmuje się , że należy dysponować takim urządzeniem, które by umożliwiało wypełnienie w czasie 1 godziny 25 % kubatury największego pomieszczenia. Wydajność gazów spalinowych spełniającą ten warunek oblicza się za pomocą wzoru:
V x 25
Q = m3/h
1000
gdzie:
V - kubatura największego chronionego pomieszczenia w m3.
Właściwości toksyczne gazów spalinowych. Z uwagi na zrużnicowany skład gazów spalinowych i zawarte w nim silnie toksyczne domieszki, takie jak tlenek węgla itp., nie sposób dokładnie podać niebezpieczeństwa wszystkimi rodzajami gazów spalinowych. Najbardziej bezpieczny w stosowaniu jest gaz spalinowy wytwarzany za pomocą agregatów aśniczych.
2.5 Gaszenie parą wodną.
Działanie gaśnicze pary wodnej polega na rozcieńczeniu palnych gazów w strefie spalania , a także na obniżeniu stężenia tlenu do wartości, przy której proces palenia jest niemożliwy. Takie stężenie tlenu, przy którym proces palenia jest zahamowany i nie może dalej przebiegać, osiąga się przy około 35 % stężenia pary wodnej w mieszaninie par i gazów w strefie spalania bądź w strefie zagrożenia pożarowego. Wartość stężenia pary wodnej podano w procentach objętościowych.
Parę wodną stosuje się jako środek gaśniczy tylko w pomieszczeniach zamkniętych i do tego w pomieszczeniach o niewielkiej kubaturze. Kubatura tych pomieszczeń nie powinna przekraczać 500 - 520 m3. W przypadku konieczności zabezpieczania pomieszczenia z nieszczelnościami i ta niewielka kubatura może okazać się zbyt duża do skutecznego zabezpieczenia parą wodną.
Według literatury technicznej zastosowanie pary wodnej może być stosunkowo szerokie. Może ona być zastosowana do zabezpieczania i gaszenia pożarów powstałych w suszarniach drewna i innych materiałów palnych, do zabezpieczania pożarów na statkach, w przepompowniach produktów naftowych, do zabezpieczania kotłów wulkanizacyjnych i kolumn rektyfikacyjnych. Parę wodną można stosować do gaszenia pożarów ciał stałych, które w warunkach temperaturowych pożaru nie reagują z wodą. Nie można stosować pary wodnej tam, gdzie występują materiały, które pod jej wpływem ulegną z całą pewnością zniszczeniu. Para wodna może być też stosowana do gaszenia pożarów cieczy. Jednak temperatura zapłonu tych cieczy, nie powinna być niższa niż 60 oC. Im wyższa jest temperatura zapłonu cieczy, tym gaszenie czy zabezpieczanie parą wodną jest pewniejsze i skuteczniejsze.
Para wodna może być też stosowana do gaszenia pożarów gazów, ale też tylko w pomieszczeniach zamkniętych o niewielkiej kubaturze. Do gaszenia pożarów stosowana może być w każdej postaci jako:
- para nasycona,
- para nienasycona,
- para przegrzana.
Najleprze efekty gaśnicze uzyskuje się, stosując parę nasyconą, podawaną pod ciśnieniem od 6 do 8 at.
Intensywność podawania pary wodnej powinna być taka, aby w czasie 3 - 4 minut osiągnąć 200 g pary w 1 m3, co odpowiada wyżej podanej wartości stężenia gaśniczego.
Pary wodnej jako środka gaśniczego nie można stosować do gaszenia pożarów na otwartych przestrzeniach. Z uwagi na jej niski ciężar właściwy nie ma możliwości w tych warunkach osiągnąć stężenia gaśniczego.
Jako środek gaśniczy można ją stosować tylko tam, gdzie występuje ona jako czynnik technologiczny w ilościach niezbędnych do wypełniania chronionych pomieszczeń.
Z uwagi na niebezpieczeństwo popażenia, podawanie pary do pomieszczenia może nastąpić dopiero po upewnieniu się, że nie ma w nim ludzi.
Literatura
1. Grynczel Z.: „ Środki gaśnicze. Własności i zastosowanie.” Arkady 1968.
2. Grynczel Z. Wilczkowski S.: „ Nowoczesne środki gaśnicze.” Instytut Wydawniczy
CRZZ Warszawa 1976 r.
3. Lindner J.: „ Gaszenie pożarów gazami obojętnymi i środkami chemicznymi.” Arkady
1969 r. Warszawa.
4. Wilczkowski S., Sitkiewicz J.: „ Informator o środkach gaśniczych.” Biuro Wydawnicze
„ Chemia ” Warszawa 1974 r.
5. Inergen - „ New Scientist ” kwiecień 1992 r.
6. Inergen - prospekt f-my Total Walther Feurschutz GMGH.
13