1. SPOSOBY GASZENIA POŻARÓW

Sposoby gaszenia pożarów są różne i zależą od wielu czynników. Tymi czynnikami są: materiał palny, jego ilość, jego właściwości pożaro­we, rozmieszczenie, warunki spalania, czas jaki upłynął od momentu powstania. W przypadku stałych materiałów palnych ważny jest również stopień rozdrobnienia. Przykładem może być tu cukier lub niektóre metale.

Po zapaleniu cukier spala się płomieniem podobnie jak wiele materia­łów organicznych. Jednak ten sam cukier przy znacznym rozdrobnieniu i rozpyleniu w powietrzu spala się w sposób wybuchowy.

Również rozdrobnione niektóre metale stają się niebezpieczne. Roz­drobniony glin zapala się już w temperaturze 515°C, a pył magnezowy w 473°C.

Sposoby gaszenia pożarów wymuszają stosowanie określonych środ­ków gaśniczych, gdyż one powodują przerwanie procesów spalania. Każdy środek gaśniczy posiada kilka mechanizmów przerywania

procesów spalania, jednak zazwyczaj jeden z nich jest dominujący. Do mechanizmów tych zaliczyć należy:

- izolację materiału palnego od utleniacza,

- obniżenie stężenia utleniacza w stresie spalania, - ochłodzenie materiałów palących się,

-- chemiczne zahamowanie procesów oksydo-redukcyjnych, ochłodzenie strefy spalania,

- izolacja materiału palnego przed promieniowaniem cieplnym. Izolację materiału palnego od dostępu utleniacza mogą zapewnić: piany gaśnicze, woda, szczególnie zawierająca dodatki zwiększające jej lepkość, ciężkie gazy jak np. dwutlenek węgla czy halony.

Obniżenie stężenia utleniacza w strefie spalania można uzyskać przy pomocy inertnych gazów, pary wodnej, przy pomocy halonów. Ochłodzenie materiałów palnych i palących się - przy pomocy wody

- strumieni mgłowych, przy pomocy pian gaśniczych.

Chemiczne zahamowanie procesów oksydo-redukcyjnych osiąga się przy pomocy proszków gaśniczych o właściwościach inhibicyjnych, także przy pomocy halonów.

Ochłodzenie strefy spalania - przy pomocy rozpylonej wody.

Izolację materiału palnego przed promieniowaniem cieplnym strefy spalania osiąga się również przy pomocy pian gaśniczych, i wody zwłaszcza zagęszczonej.

Widać z tego, że poszczególne rodzaje środków gaśniczych działają niejednokrotnie wielokierunkowo. Przykładowo piana gaśnicza działania izolująco, odcina dostęp tlenu do palącego się materiału, ale także ma działanie chłodzące. Woda oprócz dobrych właściwości chłodzących, dzięki powstającej parze wodnej skutecznie rozcieńcza strefę spalania, a także wykazuje pewne właściwości izolujące. Halony działają inhibitująco na reakcje chemiczne przebiegające w strefie spalania ale także dobrze rozcieńczają strefę spalania. Proszki gaśnicze typu BC ale także niektóre inne działają inhibicyjnie a jednocześnie tworząc obłok też rozcieńczają strefę spalania.

Jak wynika z powyższego, nie ma uniwersalnych środków gaśniczych mogących mieć zastosowanie do gaszenia wszystkich rodzajów pożarów ponieważ żaden z nich nie wykazuje jednakowo efektywnych wszystkich swoich właściwości gaśniczych.

Jakkolwiek do gaszenia pożaru określonego materiału mogą być stosowane różne środki gaśnicze dla efektu gaśniczego nie jest obojętne, który ze środków został zastosowany. Przy gaszeniu określonego pożaru jedne są efektywniejsze, inne mniej. Należy zatem starannie dobrać taki środek gaśniczy, którego zastosowanie w najmniejszej ilości umożliwi najszybsze ugaszenie pożaru.

Gaszenie wodą

Woda wciąż jest najczęściej stosowanym środkiem gaśniczym. Wynika to z wielu powodów: z wielowiekowej tradycji, dostępności, niskiej ceny i jej właściwości gaśniczych.

Gaśnicza właściwość wody jest ściśle związana z jej działaniem chłodzącym. Woda skutecznie obniża temperaturę palących się materia łów a także strefę spalania. Ponadto powstająca para wodna rozcieńcza strefę spalania, hamuje częstotliwość zderzeń rodników z palnymi gaza­mi; w pewien sposób działa również izolująco.

Właściwości ochładzające wody wynikają z jej dużej pojemności cieplnej, a także z bardzo wysokiego ciepła parowania, natomiast !. 5''` działanie rozcieńczające, które powoduje obniżenie stężenia tlenu w stre­fie spalania, polega na tym, że z jednego litra odparowanej wody powstaje ponad 1700 litrów pary. W celu ugaszenia pożaru wodą stosuje się różne sposoby jej podawa­nia. Podaje się ją za pomocą prądownic, działek wodnych, zraszaczy, Ń' a nawet w postaci zrzutów z samolotów. Każdy z tych sposobów może

być dobry, jeśli jest skuteczny.

Najczęściej jednak dla celów pożarniczych stosuje się podawanie wody w postaci prądów gaśniczych. Dzielą się one na prądy zwarte i rozproszone. Prądy rozproszone natomiast dzielą się na prądy kropliste i mgłowe.

W razie konieczności podawania wody gaśniczej na dużą odległość, wysoko lub gdy należy ją podać precyzyjnie, stosuje się prądy zwarte, charakteryzujące się tym, że woda wypływa z prądownicy w postaci jednolitego strumienia i pozostaje w tej postaci, przelatując na dużą odległość.

Zaletami prądów zwartych [12, 20] najczęściej stosowanych w pożar­nictwie są: zasięg rzutu do kilkudziesięciu metrów, wysoka energia kinetyczna, stosunkowo duża możliwość precyzyjnego sterowania takim strumieniem, możliwość ochładzania obszaru; na którym nam szczególnie zależy, możliwość "omiatania" wodą dużych powierzchni ścian zbior­ników rozgrzanych pożarem, podawanie wody przez otwory okienne do wnętrza pomieszczeń objętych żywiołem, wreszcie możliwość podawania wody do strefy maksymalnego spalania, co umożliwia zwiększenie udziału wody odparowanej.

Obok wielu zalet prądy zwarte wykazują też mankamenty, do których zaliczyć należy przede wszystkim: w porównaniu do prądów kroplistych czy rozpylonych mniejsze działanie chłodzące, mniejsze odparowywanie wody, działanie na niewielką powierzchnię materiału palnego. Występują także większe straty wody niewykorzystanej w proce­

się gaszenia, która spływa bezużytecznie, nie odbierając ciepła. Woda ta ,,i zazwyczaj przyczynia się do zwiększania strat popożarowych wskutek

zwiększonego zawilgocenia budynków i często do zniszczenia niespalo­nych materiałów.

11

a

Siła uderzeniowa zwartych prądów znajduje zastosowanie przy gasze­niu gazowych wytrysków, przy występowaniu dużych ognisk pożarów uniemożliwiających bliższe podejście.

Prądy zwarte i prądy o dużych kroplach stosowane są do gaszenia pożarów zewnętrznych i pożarów materiałów żarzących się.

Oprócz wodnych prądów zwartych do gaszenia pożarów stosuje się prądy rozproszone, które w znacznie korzystniejszy sposób odprowadzają ciepło ze strefy spalania, co umożliwia osiągnięcie pozytywnego rezultatu przy znacznie mniejszych ilościach zastosowanej wody. Zastosowanie prądów rozproszonych pozwala na szybkie ugaszenie pożaru poprzez pełniejsze wykorzystanie właściwości gaśniczych wody [12, 20].

Prądy rozproszone są bardzo zróżnicowane pod względem stopnia rozdrobnienia kropel, których wielkość waha się od 0,1 do około 2 mm. W zakresie tym mieszczą się dwa rodzaje prądów: prądy mgłowe, o wielkości kropelek od 0,1 mm do 1 mm oraz prądy kropliste, o wielkości kropelek od 1 mm do 3 mm.

Prądy rozpylone to strumienie malutkich kropelek wykazujące dos­konałe właściwości gaśnicze, co wynika z dobrego odbierania ciepła z palących się materiałów palnych i strefy spalania. Dobre odparowywa­nie wody spowodowane jest dużą powierzchnią rozpylonych kropelek. Prądy mgłowe stosuje się do gaszenia cieczy palnych, prądy kropliste do gaszenia materiałów stałych.

Przyjmuje się, że prądy wodne osiągają optymalne właściwości gaśnicze przy średnicy kropel 0,35 mm [13, 28~.

Wadą prądów rozproszonych jest niewielka odległość, na jaką można podawać ten rodzaj środka gaśniczego. Zasięg ten jest tym krótszy, im bardziej rozdrobniony jest prąd wodny.

Prądy rozproszone wody uzyskuje się za pomocą odpowiednich prądownic, urządzeń zraszaczowych i tryskaczowych. Urządzenia te służą do gaszenia pożarów bądź do ochrony zagrożonych obiektów.

Zakres stosowania urządzeń zraszaczowych jest bardzo szeroki. Stosuje się je do gaszenia pożarów palnych materiałów stałych, takich jak; drewno, materiały drewnopochodne -- i innych celulozowych, jak papier, lignina. Używa się je także do zabezpieczania i gaszenia cieczy palnych wówczas, gdy temperatura zapłonu tych cieczy przekracza 60°C*. W celu zabezpieczenie przed rozszerzaniem się pożaru urządzenia

* Ciecze o niższej temperaturze zapłonu są cieczami polarnymi, a więc rozpuszczalnymi w wodzie, co przesądza o nieskuteczności zastosowania wody jako środka gaśniczego.

12

~ }. '.

a x u~

a E! , ~'ae7 ; 6i I "t ~ .Ą'" `-.

~nfi

zraszaczowe można stosować nawet w przypadku urządzeń technologicz­nych zawierających nie podgrzane ciecze palne o temperaturze zapłonu ' }' niższej niż 60°C.

Urządzenia zraszaczowe stosuje się wówczas, gdy istnieje niebez­pieczeństwo szybkiego rozprzestrzeniania się pożaru.

Dotyczy to pomieszczeń, w których nagromadzone są takie materiały, jak: kauczuk, wyroby z gumy, tworzywa sztuczne, taśmy filmowe i wyroby z takiego tworzywa jak celuloid, również dużych stolarni, dekoratorni, magazynów rekwizytów i scen teatralnych.

Urządzenia zraszaczowe mogą być też stosowane do wolno stojących transformatorów olejowych o mocy od 30 000 kVA i do wolno stojących

wyłączników olejowych o zawartości oleju powyżej 100 kG. '`," , Urządzeń zraszaczowych gaśniczych nie należy stosować, jeżeli obliczone dla nich zapotrzebowanie wody przekracza 200 1/s. Wynika to ze

względów ekonomicznych, gdyż tak duża ilość wody zwykle potrzebna ~~ ; jest dla dużych obiektów i dużych ilości materiałów palnych, dla których ,,Xk; bardziej celowe będzie zastosowanie urządzeń tryskaczowych. Urządzenia tryskaczowe są mniej kosztowne i powodują mniejsze straty spowo­dowane nadmiarem wody.

Mechanizm gaszenia materiałów stałych. Gaszenie pożarów stałych materiałów palnych wodą i jej roztworami przebiega przede wszystkim

drogą schładzania rozgrzanych zewnętrznych warstw palących sil materiałów a także, chociaż w mniejszym stopniu, przez schładzanie strefy

płomieni do określonych temperatur. Niewielkie znaczenie w czasie

gaszenia ma tu izolowanie powierzchni materiałów palnych przed działaniem promieniowania cieplnego pochodzącego ze strefy spalania.

Rozcieńczanie mieszaniny reagujących gazów w strefie spalania przy

a gaszeniu stałych materiałów palnych wodą i jej roztworami jest uzu­pełnieniem pełnego procesu gaszenia. Jest ono skuteczne w zależności od intensywności i sposobu podawania wspomnianego środka gaś­niczego.

"; Powyższe rozważania odnoszą się przede wszystkim do samej wody I stosowanej jako środek gaśniczy. Dodanie związków chemicznych zmie­niających własności fizyczne wodnych roztworów wpływa także na

mechanizm gaszenia tymi roztworami. Każdy dodatek związku chemicznego ma określony wpływ i znaczenie ilościowe i jakościowe. Badanie

mechanizmów gaszenia stałych materiałów palnych pozwoliło na usta­lenie głównego zjawiska w tym procesie, a mianowicie: ochładzanie

13

zewnętrznych warstw materiałów do temperatury niższej od temperatur wydzielania się lotnych, palnych frakcji.

Z tego względu w celu podwyższenia własności ochładzających; zbadano środki gaśnicze stosowane na bazie wody i przyjęto drog obniżania napięcia powierzchniowego wodnych roztworów.

Zwiększenie efektywności gaśniczej wodnych roztworów środków zwilżających uzyskuje się wskutek lepszego wsiąkania wody w powierzchnię stałych materiałów palnych, a także wskutek zwiększonej szybkości rozprzestrzeniania się środka gaśniczego po palących się powierzchniach i przyśpieszeniu jego przedostawania się na trudno dostępne płaszczyzna często niemożliwe do osiągnięcia przez wodę o nie zmienionych własnościach.

Woda o zmniejszonym napięciu powierzchniowym w odróżnieniu o zwykłej wody przenika również w kapilarne otwory bądź wąskie szczeliny, w związku z czym następuje możliwość zwiększonego odprowadzeni ciepła, a to powoduje lepszą jakość gaśniczą takich roztworów.

Najbardziej obniżają napięcie powierzchniowe związki perfluorowane, to jest takie, które w swojej cząsteczce zawierają hydrofilowy łańcuch wysycany atomami fluoru, przyłączony np. do soli potasowej sulfoamid kwasu alifatycznego. Dlatego optymalizacja własności ochładzających a więc pośrednia zdolność gaśnicza, modyfikowanych wodnych roztworów na drodze zmiany podstawowych fizyko-chemicznych właściwości, np. napięcia powierzchniowego, bez istotnego pogorszenia innych fizyko-chemicznych parametrów wodnych roztworów, takich jak pojemność ciepła, ciepło parowania, stabilność chemiczna, temperatura zestalania i inne, jest przedmiotem badań i poszukiwań nowych kierunków~ umożliwiających zwiększenie skuteczności gaśniczej wody.

Zwiększenie zdolności zwilżających wody można uzyskać poprze wprowadzenie do niej środka zwilżającego w ilości od 0,5 do 2°r Teoretycznie, a często praktycznie, w ochronie przeciwpożarowej mogą być stosowane wszelkiego rodzaju dodatki wykazujące zdolności obniżania napięcia powierzchniowego. Należą do nich m.in. środki pianotwórcze, a także piorące i inne w podanych wyżej zakresach stężeń Przeciwwskazania do stosowania wody do gaszenia pożarów. Z szerokiego zakresu pożarów materiałów palnych, które można gasić ; pomocą wody wykluczone są te pożary, gdzie w warunkach podwy szonych temperatur woda reaguje gwałtownie, stwarzając dodatkov niebezpieczeństwo.

14

` '' ,air~-'J

Tablica 1.1.

Gaszenie pożarów za pomocą wody

Intensywność

Obiekty - urządzenia - materiały podawania wody

1 2

Budynki administracyjne 0,08-0,10

Budynki mieszkalne 0,08-0,10

Piwnice w budynkach B klasy odporności ogniowej 0,30-1,00

Budynki produkcyjne C, D, E .0,08-0,20

klasy odporności ogniowej, zakłady kategorii II

Teatr - sceny 0,20-0,30

Teatr - widownie 0,10-0,15

Garaże 0,05--0,10

Stosy gumy i wyrobów gumowych 0,16-0,18

Kauczuk 0,10-0,14

Odpady mas plastycznych 0,06-0,10

Tekstolit 0,06-0,10

Karbotit 0,06-0,10

Błona filmowa trójoctanowa 0,06-0,10

Papier zgnieciony . 0,08,10

Tworzywa sztuczne 0,06-0,10

Wyroby termoplastyczne 0,06-0,10

Wyroby termoutwardzalne 0,06-0,10

Statki (morskie, rzeczne)

pożar nadbudówki (wewnętrzny) 0,06-0,08

pożar nadbudówki (zewnętrzny) 0,10-0,12

Samoloty

pożar wyposażenia kabiny (rozpylona) 0,06-0,08

pożar całego samolotu 0,25--0,30

Hangary 0,18,20

Transformatory (mgła wodna) 0,20

Materiały zbożowe

ziarno zbożowe 0,10

ziarno i łuska 0,14

Tortowiska 0,10

Oddziały produkcji tekstyliów 0,10-0,15

Oddziały przeróbki drewna 0,10-0,25

Sztaple tarcicy

przy odległości między grupami sztuk:

2 m 1,00

10 m 0,2-0,4

25 m 0,06-0,12

40 m 0,02,04

15

ś:

,1 te.~" ..

'~ i::

,;; ~ę:, 'i~ ,.

",. :1, ;

i

Sztaple tarcicy

przy wilgotności: 8-14% 0,45

przy wilgotności ponad 30% 0,21

Stosy drewna - szczapy

przy wilgotności 30-50% 0,20-0,40

Stosy drewna - "papierówka"

przy wilgotności 40---50% 0,23

przy wilgotności poniżej ~l0°l0 0,55

Torfowiska 0,10

Torf w kopcach 0,08-0,1

Meble drewniane 0,06-0,1

Szpitalne pomieszczenia:

poddasza 0,06-0,08

pawilony dla chorych 0,08-0,10

administracyjne pomieszczenia 0,08--0,09

gabinety rentgenowskie 0,10

składy błon fotograficznych 0,10

Gorzelnia 0,20-0,40

'Źródło: Komenda Główna Straży Pożarnych: Gaszenie pożarów w budynkach z bardzo dużymi strefami pożarowymi. Waszawa 1980 r.

Tablica 1.2. Gaszenie pożarów za pomocy mgły wodnej

Intensywność

Ciecz palna podawania

I/mz~s

Benzyna 0,4

Ligroina 0,4

Toluen 0,4

Produkty naftowe 0,4

(o temperaturze zapłonu poniżej 28°C)

Alkohol etylowy 0,2-0,3

Aceton 0,4

Mazut 0,2

(o temperaturze zapłonu ponad 60°C)

Produkty naftowe 0,2

(o temperaturze zapłonu ponad 120°C)

16

Przewidywane intensywności podawania wody przez urządzenia zraszaczowe

Tablica 1.3.

Rodzaj materiału Intensywność Zużycie Czas

lub obiektu podawania wody gaszenia

wody ~~min min

1/s ~ m2

Drewno, drewnopochodne, tkaniny 0,10 6 10

Celuloid, taśma filmowa nitro, paliwa stałe rakietowe 0,30 18 10

Ciecze palne o temperaturze zapłonu wyższej niż 60°C 0,20 12 S

Oleje w transformatorach i wyłącznikach elektrycznych 0,25 15 5

Ciecze palne rozpuszczalne w wodzie ~ 0,30 18 5

Niedozwolone jest zatem stosowanie wody do gaszenia pożarów metali, z którymi wchodzi w reakcję już w temperaturze pokojowej, np. sód, potas. Nie wolno też gasić nią pożarów metali, z którymi reaguje w temperaturze ich spalania. W temperaturze tej ulega 'rozkładowi na tlen i wodór, tworząc mieszaninę wybuchową. Nie można stosować wody do gaszenia pożaru w obecności karbidu, gdyż powstający acetylen spala się wydzielając duże ilości ciepła. Reakcje te przebiegają następująco:

CaCz2+Hz0 -· Ca(OH)2+CzH2 (1.1) 2CzHz+50z-.4C02+2Hz0+2311,6 kcal (1.2) Rozgrzane żelazo powoduje wyrugowanie wodoru z cząsteczki wody w myśl reakcji:

Fe+Hz0 --. Fe0+Hz (1.3) Powstający wodór egzotermicznie zeaguje z tlenem:

2H2+Oz -· 2H20+2' 68,32 kcal (1.4) 17

i

,~', f,. ,; ,:

tj t'Yw

~~~~~fA` ~

Gaszenie wodą o dużej dyspersji.

Doskonałym przykładem na wciąż istniejące możliwości ulepszania i wykorzystywania środków gaśniczych i systemów do efektywniejszego gaszenia pożarów i zabezpieczania obiektów przemysłowych, pomiesz­czeń hotelowych i innych jest następująca informacja.

Fińska firma Marioff opracowała efektywnie działający układ gaś­niczy oparty o system tryskaczowy nowej generacji o nazwie Hi-fog. System ten, jak wykazały porównawcze testy gaśnicze,, jest około dziesię­ciokrotnie bardziej efektywny od tradycyjnego systemu tryskaczowego. Mimo tak zróżnicowanej efektywności gaśniczej, zarówno nowy jak i tradycyjny system tryskaczowy wykorzystuje ten sam środek gaśniczy, którym jest tradycyjna woda.

Zwielokrotniony efekt gaśniczy system Hi-fog osiąga poprzez wy­twarzanie strumienia wodnego typu mgłowego o dużej dyspersji mikro­skopijnych kropelek, osiągających wymiary pojedynczych mikrometrów. Przy takim rozdrobnieniu, wykorzystuje się w sposób znaczący naturalne zdolności schładzające wody. Tym należy tłumaczyć szybkie ochłodzenie stref spalania i materiału palnego. Przy czym ilość zużytej wody na ugaszenie testu jest tego samego rzędu co halonu 1211 Gzy 1301. Ten system ma jeszcze jedną pozytywną stronę, a mianowicie nie powoduje nadmiernego zużycia wody.

System tryskaczowy Hi-fog składa się ze specjalnie skonstruowanych tryskaczy, systemu zaworów, zestawu pomp wysokociśnieniowych, ukła­du przewodów rurowych i połączeń elektrycznych i oczywiście zespołu sygnalizacyjno-alarmowego. Nie jest niestety tani.

Firma Marioff za swój system Hi-fog uzyskała prestiżowe wyróż­nienie w zakresie bezpieczeństwa morskiego a mianowicie -- "Safety at Sea".

1.2. Gaszenie pianami

Pianę gaśniczą stosuje się do gaszenia pożarów ciał stałych i cieczy, nil reagujących z wodą. Nie można zatem gasić pianami pożarów związków glinoorganicznych, metali, karbidu i innych materiałów, które wchodzą w reakcję z wodą. Nie można też pian używać do gaszenia pożarów gazów, natomiast do pożarów cieczy polarnych stosuje się piany wytwarzane za pomocą środków pianotwórczych specjalnie do tego celu opracowanych.

18

.~

(.

i y~~ ~p'.C·

C,

i ęł I:°r

Sposoby gaszenia pożarów za pomocą pian są różne w zależności od

rodzajów pożarów i warunków, w jakich pożary te przebiegają.

Piany gaśnicze mają przede wszystkim zastosowanie do gaszenia

cieczy palnych w zakładach rafineryjnych i petrochemicznych, zakładach

przemysłu koksowniczego, w zakładach przemysłu chemicznego i spożywczego [8].

Działanie gaśnicze pian polega na wytwarzaniu warstwy izolacyjnej ~i

odgradzającej powierzchnię materiału palącego się od dostępu powietrza ;,

a także, co jest również ważne, na uniemożliwianiu przedostawania się

palnych gazów i par do strefy spalania. Odpowiednio podana piana

pokrywa gaszoną powierzchnię napływającą warstwą, która likwiduje

strefę spalania. Dodatkową zaletą piany gaśniczej jest jej zdolność do

ochładzania strefy pożaru. Tę właściwość ma woda wypływająca z piany.

Oprócz tego wskutek działania piany następuje rozcieńczanie strefy

spalania parą wodną w obszarze granicznym, gdzie piana styka się

z płomieniami. '~

Niewielkie pożary, zwane ogólnie pożarami w zarodku, gasi się °'

zazwyczaj pianą chemiczną; piany mechaniczne o różnej krotności

stosuje się do gaszenia pożarów małych, średnich i dużych.

Na rys. 1.1 przedstawiono wyniki badań zależności czasu gaszenia

pianą z Deteoru 1000 etyliny 78 i oleju napędowego [18, 19].

Gaszenie pianami pożarów będzie [23, 10, 9, 11] wtedy skuteczne, gdy

będą one właściwie dobrane do palących się materiałów, gdy liczba

spienienia pian* będzie właściwa dla warunków, w których się je podaje,

gdy intensywność podawania znacznie przekroczy wartość krytyczną,

a grubość wytworzonej piany będzie odpowiednia dla palącego się

materiału palnego. ~~i

Jednym z parametrów właściwego gaszenia jest grubość podawanej

piany. Na podstawie obserwacji i doświadczeń ustalono orientacyjne ,.

grubości warstw pian ciężkich stosowanych do gaszenia różnych pożarów. Mianowicie, przy gaszeniu ciał stałych wystarczy podać pianę

w takiej ilości, by jej warstwa wynosiła około 100 mm. Warstwa ta musi

być ciągła i jednolita.

Taką samą grubość warstwy piany przewiduje się przy gaszeniu

pożarów cieczy, których temperatura zapłonu jest wyższa niż 120°; dla

Liczba spienienia jest to stosunek objętości piany do objętości roztworu, z którego ta piana została wytworzona.

a

19 I

~.~ ,~~,: ~,i r.

x

f9

6".u,

t il'

g

ł~;

i l y

a · i

iE,'i;

y9,

y

'°',-. 7 ,

k ik+.,..~...,. : ..

'AY`,~ e

;i

3"~ I

,

. -t

rt3 I

~Cś;

r~ Rys. ff, rYykres zależności czasu gaszenia od ~ńfensysvnoścl

podawaniu' roztworu Ileteo~u 1000, dla różnych pallrv ciektych

Z'g = f (I~ - ru ) mo+ I I

I · - efyl~ńa 7B ~.so

- olei napadowy 140 t

I f30

120 I I »0

I00

90 I BO

70 1 60

50 i I,

40 0~ I 30

I I y 20

I I

:0 I I ~ ~ ~ - . _ - - - -o_ ­I

D 2 4 6 B >0 12 !9 /6 !8 20 22 29 26 2B 3~

~~ _ ~a~~~~ntir m

cieczy o niższych temperaturach zapłonu należy stosować grubsze warstwy pian.

Dla cieczy o temperaturach zapłonu mieszczących się w zakresie temperatur 28°C--120°C przewiduje się warstwę piany o grubości około 150 mm, a dla cieczy o niższej temperaturze zapłonu, to jest poniżej 28°C, grubość warstwy piany powinna przekraczać 150 mm.

20

Odpowiednie grubości warstw pian gaśniczych wynikają z konieczno-

ści wytworzenia takiej warstwy piany, przez którą nie będą mogły przebić ~"

się niskowrzące i lotne pary gaszonych cieczy.

Jakość piany i jej skuteczność gaśnicza uzależniona jest od wielu

czynników. Do czynników, które znacznie wpływają na jakość piany i jej

skuteczność gaśniczą, należą: właściwości pianotwórcze koncentratu, ", ,

rodzaj środka pianotwórczego, stężenie środka pianotwórczego w wod-

nym roztworze, jakość wody oraz stopień jej zasolenia, jakość sprzętu, za

pomocą którego wytwarza się pianę, temperatura wody --- w skrajnych `

wypadkach --- temperatura otoczenia a także właściwości fizyko-chemi- ' "°

ezne i pożarowe materiałów znajdujących się w strefie spalania. I ~:

Właściwości pianotwórcze koncentratów różnią się między sobą [13, 1 ~,.E,,

18] nieraz znacznie. Różnice te wynikają przede wszystkim z różnic 1 y

składów poszczególnych koncentratów pianotwórczych. Przykładowo,

środki pianotwórcze produkowane na bażie hydrolizatów białkowych 't"

,i .

wytwarzają pianę o niższej liczbie spienienia, a także ~ charakteryzują się r : ;

lepszą przyczepnością do powierzchni materiałów. Środki pianotwórcze ;E.,

otrzymywane na bazie syntetycznych środków powierzchniowo czynnych A.F:.:. .

pozwalają na otrzymywanie piany o liczbie spienienia wyższej

0 50--100% w stosunku do pian proteinovuych. Trwałość i odporność na ,~,,

wysokie temperatury także różnicują poszczególne rodzaje środków ~~`

pianotwórczych. Trwałość piany i odporność na temperatury wynikają nie tylko z rodzaju zastosowanej bazy powierzchniowo czynnej, ale

również zależne są od zastosowanych dodatków utrwalających. Jako utrwalacze w środkach proteinowych stosowane są preparaty zagęsz­czające w postaci różnych rodzajów klejów zarówno pochodzenia zwie­rzęcego jak i roślinnego. W niektórych środkach pianotwórczych protei­nowych zastosowano związki nieorganiczne w potaci np. dwuwartoś­

ciowych związków żelaza. W czasie gaszenia pianą. następuje utlenienie ~~`' u: tego związku do trójwartościowego, co umożliwia wytworzenie swoistego

szkieletu utrwalającego pianę- '; . W celu zwiększenia trwałości piany niektóre środki syntetyczne r zawierają dodatki w postaci alifatycznych alkoholi tłuszczowych, takich

jak alkohol laurylowy, mirystylowy lub inny o zbliżonej budowie. Dodatek stabilizujący pianę musi mieścić się w granicach 0,1--0,3%.

Zwiększenie jego zawartości do 0,5% może spowodować częściowy lub całkowity zanik zdolności pianotwórczych.

21 I ?ń

Y

j ,;

~~ Ea ~.;i.. ~3 .~lł~~~

A<ś~". . ;~ia~ą§!~ f"'

Istotne znaczenie dla otrzymywania pełnowartościowej piany gaś­niczej ma precyzyjne dozowanie koncentratu do wody. Stężenie środka pianotwórczego musi być dokładnie takie, jakie wymienia producent w normie zakładowej czy w prospekcie. Tylko w ściśle określonym zakresie stężenia koncentratu pianotwórczego w wodnym roztworze uzyskuje się pianę a optymalnych właściwościach gaśniczych. Nadmiar koncentratu w roztworze nie tylko nie poprawia jakości piany, ale wyraźnie wpływa na jej pogorszenie. Występując w znacznym nadmiarze, powoduje, że piany w ogóle nie moźna uzyskać.

Nie bez znaczenia jest też jakość wody pobieranej do wytwarzania piany gaśniczej. Zanieczyszczenia, zawarte w wodzie pod postacią zawie­sin organicznych, elektrolitów oraz innych rozpuszczalnych w niej związków chemicznych, nie zawsze są obojętne przy wytwarzaniu pian, w tym gaśniczych. Zanieczyszczenia te mogą mieć negatywny wpływ na liczbę spienienia, na trwałość piany, na efektywność wykorzystania koncentratu i w konsekwencji na skuteczność gaśniczą. Kaźde obniżenie parametrów jakościowych piany gaśniczej może spowodować i faktycznie powoduje obniżenie jej skuteczności. W sytuacji stale wzrastających zanieczyszczeń środowiska wodnego w naszym kraju w CNBOP uznano za stosowne przeprowadzenie odpowiednich badań. Celem tych badan miała być odpowiedź na pytanie: jakie zanieczyszczenia i przy jakim stęźeniu wywierają destrukcyjny wpływ na jakość piany w stopniu uniemożliwiającym stosowanie zanieczyszczeń wód dla celów gaśni­czych? Dalszymi zagadnieniami związanymi z tematem to zebranie informacji o stopniu zanieczyszczenia wód powierzchniowych na terenie całego kraju, a także odpowiedź czy istnieją możliwości wykorzystania już zanieczyszczonych wód do wytwarzania pian gaśniczych np. poprzez zwiększenie stężenia koncentratu pianotwórczego w wodnym roztworze.

Z ankiet nadesłanych przez ośrodki i samodzielne pracownie badań i kontroli środowiska wynika, że najbardziej czyste w naszym kraju są wody województw północno-wschodnich, jak olsztyńsl~ie i suwalskie; także czyste wody występują w województwie kieleckim. Wiele zbior­ników wodnych i rzek jest zanieczyszczanych okresowo, np. podczas kampanii cukrowniczych. Na niektórych terenach naszego kraju okreś­lanych jako tereny wysoko uprzemysłowione, występujące tam wody w zbiornikach są stale zanieczyszczone. Ma to miejsce w wielu rejonach Górnego Śląska. Na Wybrzeżu występują wody zasolone, np. w Zalewie Wiślanym, w Zatoce Gdańskiej czy w Zalewie Szczecińskim. Nie­

22

'Tablica Z.4.

Gaszenie pożarów ciał statych za pomocą piany ga§niczej Rodzaj piany ` ~ Intensywność podawania

Piana ciężka

na powierzchni 200 m2 (prądownica PP-200) na powierzchni 500 m2 (prądownica PP-600)

1 1/min/mz wodnego roztworu środka pianotwór­czego

czas pokrycia powierzchni - 15 min.

czas pokrycia powierzchni - 15 min.

Piana średnia I 0,5 l/min/mz wodnego roztworu środka pianotwór­czego

Piana lekka

0,2 m3 piany/ma kubatury pomieszczenia - 1 min. czas wypełniania 1 6 min.

zależnie od powyższych zanieczyszczeń wiele zbiorników ulega zatruciu w wyniku różnego rodzaju awarii.

Na podstawie przeprowadzonych badań skuteczności gaśniczej pian ciężkich uzyskiwanych z krajowych środków pianotwórczych Deteoru 1000 M i Spumogenu stwierdzono, że zdecydowana większość słod­kowodnych wód powierzchniowych, występujących na terenie naszego kraju nadaje się do wytwarzania skutecznych pian gaśniczych. Nie nadają się natomiast do wytwarzania skutecznych pian gaśniczych wody zdecy­dowanie zanieczyszczone o takich parametrach jak:

-- powyżej 50 mg/I BZTS (pięciodniowe biologiczne zapotrzebowa­nie tlenu);

-- zawierające powyżej 1000 mg/1 zawiesin ogólnych; zawierające powyżej 1000 mg/I substancji rozpuszczonych.

Do wytwarzania pian gaśniczych należy stosować sprzęt przeates­towany i okresowo sprawdzany. Ma to szczególne znaczenie, zważywszy na konieczność dokładnego dozowania środka pianotwórczego.

Nie bez znaczenia dla skuteczności gaśniczej piany jest temperatura wody [5, 11]. Na podstawie przeprowadzonych badań ustalono, że obniżenie temperatury 7% roztworu pianotwórczego Spumogenu M z 8°C do 2°C spowodowało spadek liczby spienienia i trwałości piany, przy czym czas gaszenia wydłużył się o około 44%. Przy dalszym obniżaniu temperatury, skuteczność gaśnicza również ulega obniżeniu, osiągając wartość zerową w temperaturach -11= - I4°C (to jest w tem­

23

a~

.~w:

,, ,

~~, f.

g

~t~-ś'.. .

r~ao M~~}IzTP?~i@'"~lk~~~f~f-~l~p 1 ~4~,~'qąl~ .ary .~i9i r·

Tablica 1.5.

Gaszenie pożarów niektórych cieczy za pomocy pian ciężkich

Intensywność podawania

Ciecz palna 2,

1/m s

Piana chemiczna Piana mechaniczna

enzym 0,?S 1,25

igroAna 0,75 1,25

oiuen 0,75 1,25

rodukty nafxowe

o temp. zaFsłonu poniżej 28°C 0,75 1,25

o temp. zapłonu od 28-45°C 0,5 1,5

o temp. zapłonu powyżej 45°C 0,3 1,0

tafta 0,5 1,5

Zlej napędowy 0,5 1,5

Reje 0,3 1,0

4azut 0,3 1,0

.opa 0,3 1,0

,lkohol etylowy 0,8 -

;ter etylowy 0,8

' Z wyje~tkiem benzyny lotniczej i zbiorników paliw, w których poaom cieczy palnej znajduje się poniżej 2 m ~d górnej krawędzi zbiornika.

Tablica 1.6.

Gaszenie pożarów za pomocą piany lekkiej

Intensywność podawania Obiekty objęte pożarem roztworu środka pianotwórczego

(/m 3 ~ min.

Piwnice 1,2 ładowanie 2,3 Maszynownie barek morskich 4,8

(o niewielkiej ilości cieczy palnej)

Maszynownie barek morskich 3,5 (o dużej ilości cieczy palnej)

24

~., F;

peraturach bliskich i równej temperaturze zestalania .tego koncentratu).

Podwyźszona temperatura wody wywiera takźe negatywny wpływ na ~ W

skuteczność gaśniczą piany. Skuteczność ta obniża się znacznie przy ,fi

temperaturze 35°C. Tę wartość temperatury przyjmuje się jako graniczną.

W przypadku Deteoru 1000 wpływ temperatury 3,5% wodnego

roztworu na skuteczność gaśniczą piany jest mniejszy. Skuteczność ta

w zakresie temperatur 6°---8°C oraz 20°--25°C praktycznie nie ulega a;

zmianie. Temperaturowy zakres stosowania wodnych roztworów Deteo-

ru 1000 wynosi --?° = -10°C do 35°C.

Wpływ temperatury powietrza na jakość wytwarzanej piany Gest s

mniejszy, niemniej jednak górna granica temperatury powietrza nie może 7v

również przekraczać 35°C. ' ~},' ;

~

Wartości pożarowe materiałów mają duży i zróżnicowany wpływ na I ~~::

skuteczność gaśniczą pian, co pokazano w tablicy 1.5. r:

Do wytwarzania pian gaśniczych ze środków pianotwórczych zawie-

rających związki perfluorowane stosuje się typowy sprzęt gaśniczy '~ ~ j

przeznaczony do wytwarzania pian ciężkich. ~i

Ze środków pianotwórczych zawierających perfluorowane związki

otrzymuje się trzy rodzaje pian:

-- piany fluoroproteinowe przeznaczone do gaszenia pożarów cieczy

niepalnych,

- piany fluorosyntetyczne przeznaczone do gaszenia pożarów cieczy fś

niepolarnych, ~!,

- piany iluorosyntetyczne przeznaczone do gaszenia pożarów cieczy

polarnych. Do wytwarzania tego typu piany stosuje się środek piano-

twórczy o nazwie "Light Water" ATC przy stężeniu 6%.

Negatywne skutki stosowania środków pianotwórczych. Jednym z wie-

lu problemów nie rozwiązanych, a dotyczących środków pianotwórczych

jest ich negatywne oddziaływanie na otoczenie ----- na ludzi, sprzęt oraz na i ~~ ``

środowisko naturalne człowieka. ; ~~ `

Środki gaśnicze, prawie wszystkie, w mniejszym lub większym stopniu

negatywnie wpływają na wszystko, co je otacza. Znane jest i wielokrotnie

opisywane działanie toksyczno-drażniące na człowieka. Przykładowo, >

syntetyczne środki powierzchniowo czynne działają drażniąco na skórę .

' ,w

ludzi podających pianę gaśniczą. Szczególnie niebezpieczne jest od-

dziatywanie tych środków na tkankę łączną a także po dostaniu się do

oczu. Niektóre osoby na zetknięcie się z detergentami reagują silnym

odczynem alergicznym. ń'

t~

2 Ś

y

ł

Tablica 1.7.

Intensywność podawania roztworów §rodków pianotwórczych

Intensywność podawania

Rodzaj środka roztworów

Rodzaj piany

--

pianotwórczego

1/m2 ~ s I/m2 ~ min

Proteinowe ciężka 0,10--0,15 0,0-9,0

ciężka 0,10-0,15 6,~9,Q

Syntetyczne średnia 0,05,08 3,0--4,8

lekka 0,03,04 1,8-2,4

Fluoroproteinowe ciężka 0,03-0,04 1,8-2,4

Fluorosyntetyczne ciężka 0,02-d,04 1,2-2,4

Do gaszenia cieczy polarnych -

proteinowe ciężka 0,15,30 9,18,0

Do gaszenia cieczy polarnych -

syntetyczne ciężka 0,10--0,25 6,0-15,0

Również sprzęt metalowy narażony jest na destrukcyjne działanie tych środków. Przedwczesne niszczenie sprzętu pożarniczego i samo­chodów jest informacją powszechnie znaną.

W ostatnich latach zaczęto zwracać uwagę na negatywne skutki stosowania środków gaśniczych, w tym szczególnie środków pianotwór­czych, na zanieczyszczanie naturalnego środowiskaczłowieka. Piano­twórcze środki gaśnicze wykazują zróżnicowane właściwości zanieczysz­czające. Dotyczy to zwłaszcza środków syntetycznych. Zawierają one bowiem jako substancje powierzchniowo czynne związki częściowo lub całkowicie nierozkładalne w przyrodzie. Są to tak zwane detergenty nieodbudowywalne lub inaczej twarde. Nie niszczone w przyrodzie, w miarę ich dostarczania do środowiska naturalnego są tam w nie­zmienionej postaci kumulowane, stale zwiększając swoje stężenie i od­działywanie. O faktycznych skutkach tego odkładania dowiemy się za kilka lub kilkanaście lat, podobnie jak miało to miejsce przed laty z DDT.

26

Tablica 1.8.

Optymalne Intensywności podawania pian gaśniczych

T Intensywność podawania wodnego roztworu środKa pianotwórczego

kg/me ' s Materiał palny Piana ciężka

L, = 10 Piana średnia podawana Podawana przez L - 100 strumieniem "'arstwę palącej

cieczy

Produkty naftowe

T~,o,, ~ 28°C 0,12 0,15 0,08 Produkty naftowe

T~D,. > 28°C 0,15 0,10 0,05 Mazuty i oleje 0,10 0,06 0,05

Do detergentów twardych należą niejonowe środki powierzchniowo czynne, a także dodecylobenzenosulf'oniany o silnie rozwiniętych łań­cuchach alifatycznych. Środki pianotwórcze zawierające w swym składzie takie właśnie detergenty, powinny zostać wycofane z użycia. Na prze­szkodzie w tym względzie stoi ich zdolność do wytwarzania pian gaśniczych z wodą morską.

W polskich środkach pianotwórczych również stosowane są detergen­ty, a mianowicie zawierają je: Deteor 1000 M, środek zwilżający używany w pożarnictwie, ładunki do gaśnic na pianę chemiczną, a także proteino­wy Spumogen.

W Deteorze 1000 M zastosowano siarczanowane alkohole alifatyczne zaliczane do detergentów miękkie. W środku zwilżającym przeznaczo­nym dla pożarnictwa zastosowano dodecylobenzenosulfonian sodowy z nierozgałęzionym łańcuchem alifatycznym, a więc xównież detergent należący do detergentów miękkich. W Spumogenie, jakkolwiek był to środek proteinowy, to jednak i on w swoim składżie zawiera pewien dodatek dodecylobenzenosolfonianu sodowego podobnie jak ma to miejsce w ładunku do gaśnic na pianę chemiczną.

Do bardzo twardych detergentów należą środki powierzchniowo czynne zawierające łańcuchy perfluorowane. Są one ca&owicie nieodbu­

27

agi, , ~: n ,w

6 '.

;F r

fŁ r p ~~s

·`~"r t_ ~V,

y

f4.

dowywalne i dlatego właśnie przyczyniają się do trwałego zanieczysz­czenia przyrody. Wszystkie zatem środki typu AFFF i fluoroproteinowe nie powinny być stosowane w interesie środowiska. Mają one jednak tak znakomite właściwości gaśnicze, że w przypadkach szczególnych, w pier­wszej kolejności, bierze się pod uwagę konieczność szybkiego i trwałego ugaszenia pożaru, np. samolotu ze znajdującymi śię wewnątrz pasażera­mi. Na szczęście środki te z uwagi na swą wysoką cenę są stosunkowo rzadko stosowane.

PYROFOAM

Jako wynik poszukiwań nowych środków gaśniczych może posłużyć preparat o nazwie Pyrofoam opracowany i wdrożony dó produkcji przez firmę Jacob Spiegel z RFN pod koniec lat osiemdziesiątych. Jest to środek wykonany na bazie środka pianotwórczego typu AFFF z domie­szką emulgatorów i halonów 2330 i 2420.

Środek Pyrofoam jest bardzo specyficznym środkiem pianotwórczym, gdyż jego szczególną właściwością jest wytwarzanie piany z wodnego roztworu nie w momencie zmieszania środka z wodą, ale dopiero w momencie gdy ten wodny roztwór zetknie się z wysoką temperaturą. Powstająca w tych warunkach piana okazała się skuteczną i trwałą w warunkach pożaru i w momencie jego gaszenia. Środek Pyrofoam mógł być stosowany do napełniania gaśnic i agregatów wodno-piano­wych. Środek ten nie zyskał szerszego uznania przez użytkowników z uwagi na wymagane wysokie stężenie wodnego roztworu sięgające 15%, trudności w posługiwaniu się koncentratem i wysoką cenę.

Informację o tym środku podaję z obowiązku kronikarskiego.

1.3. Gaszenie gazami inertnymi

Właściwości gaśnicze inertnych* gazów polegają na rozcieńczaniu powietrza i obniżeniu stężenia tlenu do wartości, przy której zostają zahamowane procesy spalania. Palenie większości materiałów 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 alkaliczne.

° Gazów obojętnych, tj. nie wchodzących w reakcję z produktami spalania.

28

Tablica 1.9.

Graniczne warto§ci stężenia tlenu dla wybranych matesialów

przy rozcieńczaniu C02 i N2

Przy rozcieńczaniu Przy rozcieńczaniu

Materiał palny COZ Nz

. _

_ _....

_.

Acetylen - _ -- _

Butan 14,5 16,0* 12,1 13,0'

Wodór 5,9 7,0' S,0 5,0"`

Metan 16,0" 13,0

Propylen 14,1 14,0 · 11,5 12,0

Potas - 5,0'

Sód - 5,0'

Aceton 15,0 -

Alkohol etylowy 15,0 14,40

Bawełna (luzem) A *"

Bawełna (pył i kłaczki) 15,0"" -

Benzyna 14,4 11,6

Benzen 13,9 11,2

Butadien 13,1 10,4

Chlorek metylu - 18,3

Cyklopropan 13,9 11,7

Dekstryna biała 12,0 . -

Dwusiarczek węgla g,4 -

Etan 13,4 11,0

Eter etylowy 13,0 -

Etylen 11,7 10,0

Gaz ziemny 14,4 12,0

Guma twarda (pył) 13

Heksan 14,5 11,9

Izobutan 14,8 12,0

Juta A~0

Korek (pył) 14,1

Krochmal pszenny 12,0

Nafca 15,0

Otręby owsa (pył) 13,7 -

Pentan 14,4 12,1

Siarka 11,0 -

Tienek węgla 5,9 5,6

Toluen 17,6 * 15,2'

Węgiel (pył) 16,0 __

Wodór 5,9 5,0

Zboże (pył) 14,0 -

'~ porycja 6leralurowa [1]

~~ dla wpobiegania iurzeniu się i powtórnemu upaleniu ·~~ zawieszone w powietrzu

pomstale wartości - pozycja lilerxturowa [20]

29

y

~. ~ ' r; ~ ~~f .~ a ~ ~ ~~.3 ~"~~'~I u ~ ~;r EI

w~, r T ~ M .Y~a·.1 ~" ~~~# ~,~~{~ ~ ' i y

Przykłady szczegółowych stężeń tlenu dla wybranych materiałów palnych przedstawiono w tablicy 1.9.

Z przytoczonych danych z tablicy 1.9 wynika, że graniczne stężenie tlenu przy rozcieńczeniu powietrza dwutlenkiem węgla jest wyższe niż przy rozcieńczaniu 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 efektu cieplnego 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 butlach i gaśnicach [7].

Stosowany jest on do gaszenia pożarów w stacjach akumulatorowych, piecach suszarniczych, przewodów elektrycznych, ładowni statków i in­nych. Przy gaszeniu pożarów w pomieszczeniach stosuje się COZ w różnych stężeniach w zależności od wielkości pomieszczenia.

W pomieszczeniach do 120 m3 dwutlenek węgla należy podawać w ilości 0,9 kg/ma, w pomieszćzeniach do 1400 m3 - 0,8 kg/ma, w pomieszczeniach powyżej 1550 m3 -- 0,75 kg/ma.

Jak widać, w miarę zwiększania się kubatury pomieszczeń w których powstał pożar, zmniejsza się niezbędna ilość podawanego gazu. Jest to wynikiem zmniejszania się wycieków gazu przez nieszczelności ścian osłaniających pomieszczenie przy zwiększaniu kubatury pomieszczeń. Takie wartości i uzasadnienia podaje się w USA i Anglii. W byłym ZSRR podaje się dwie wartości: dla pomieszczeń w sposób szczególnie za­grożonych pożarowo -- 0,768 kg/ma, a dla pozostałych --- 0,637 kg/ma.

W Polsce przyjmuje się następujące wartości COz dla pomieszczeń o kubaturze:

._ ao 4 m3 _-_ 1~2 kg~m3~ ___ 4_15 m3

-- 15--45 m~ - -- 1,0 kg/ma, X5__125 zna - _ ~

-- 125--- 1400 m3 - 0,8 kg/ma,

- powyżej 1400 m' --- 0,75 kg/ma.

W pomieszczeniach z urządzeniami elektrycznymi przyjmuje się wartość 2,0 kg CO~ na 1 m3 objętości chronionej.

30

it

Według źródeł USA COz zaleca się stosować do pożarów małych.

W razie stosowania go do gaszenia pożarów rozlanych cieczy palnych ,~';. należy przewidzieć konieczność podawania dwutlenku węgla w ilości

8 kg/tuz palącej się powierzchni. Źródła te nie podają jednak, w jakim ~,. czasie należy ten dwutlenek węgla podać.

Działanie gaśnicze dwutlenku węgla polega przede wszystkim na `~°' rozcieńczeniu powietrza i obniżeniu stężenia tlenu do takiej wartości,

przy której dalszy proces spalania jest z chemicznego punktu niemożliwy i proces ten ustaje. Przy gaszeniu pożaru dwutlenkiem węgla występuje niewielki efekt chłodzenia, którego jednak się nie uwzględnia przy obliczaniu ilości gazu niezbędnej do ugaszenia pożaru.

Zgodnie z zamieszczoną tablicą 1.9 przyjmuje się, że dolna granica '~ stężenia tlenu w powietrzu po jego rozcieńczeniu wynosi 15% objętości, ~' co ma miejsce wówczas, gdy stężenie w % objętościowych dwutlenku ~: ', węgla wynosi co najmniej 28,6. 4;

1.4. Gaszenie dwutlenkiem węgla

W pewnym okresie czasu dwutlenek węgla nazywany był środkiem gaśniczym uniwersalnym; jest to jednak ocena nieprawdziwa. Dwutlen­

kiem węgla gasi się wiele różnych pożarów i stąd opinia o jego szerokim ył;. , zakresie stosowania. Wykorzystuje się go do gaszenia pożarów materia­

łów 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 wchodzi w reakcje chemiczne. ~E~:

Dwutlenkiem węgla można gasić lub zabezpieczać maszyny i urządze­

~k . r 4,,; nia elektryczne, wytwórnie i magazyny cieczy i gazów palnych, urządze- '"ź nia elektroniczne, zajezdnie trolejbusów i autobusów. Należy go stosować

do zabezpieczania ładowni, zbiorników, maszynowni na statkach i tan­

kowcach, a także do zabezpieczania pomieszczeń sterowniczych, zbior- ~~' pików olejów pędnych i smarów [12, 20, z3]. Z pozytywnymi rezultatami

wykorzystuje się go do zabezpieczanie samolotów i hangarów lotniczych,

lokomotyw elektrycznych i spalinowych napędzanych silnikami Diesla, ,~, kabin lakierniczych, otwartych zbiorników umieszczonych w krytych

halach produkcyjnych oraz niewielkżch zbiorników otwartych usytuowa­nych nawet na wolnej przestrzeni.

I

31

Przeciwwskazania 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 węgiely wodorków metali oraz metali: sód, potas, wapń, magnez, tytan, cyrkon, pluton, uran i tor.

Dwutlenku węgla nie należy stosować do gaszenia materiałów, które mogą palić się bez dostępu powietrza, a więc materiałów wybuchowych, materiałów nitrocelulozowych, niektórych mas plastycznych, itp.

Z uwagi na zagrożenie toksyczne nie można dwutlenkiem węgla gasić pożarów, w obrębu których znajdują się cyjankalie, gdyż w obecności wody wyzwala się cyjanowodór zgodnie z reakcją:

2KCN+H20+CO~ --· KZCO3+2HCN (1.5)

Mimo to, że dwutlenek węgla jest gazem obojętnym i trudno reagującym z innymi substancjami, to jednak w wysokich temperaturach, jakie występują w czasie trwania pożaru, może on reagować z niektórymi materiałami. Przykładowo z rozpalonym węglem reakcja przebiega następująco:

C02+C -· 2C0+41,2 kcal (1.6)

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 uzależ­niona jest od temperatury powierzchni węgla. W temperaturze 1000°C prawie cały dwutlenek węgla zostaje zredukowany do tlenku. Szczegóło­we dane zależności redukcji dwutlenku węgla od temperatury zamiesz­czono w tablicy 8.2.

1.5. Gaszenie azotem

Właściwości. fizyko-chemiczne określają azot jako gaz niepalny; jest on mało aktywny chemicznie, nie reagujący w temperaturze 20°C z żadną inną substancją. Ten brak aktywności należy tłumaczyć dużą energią dysocjacji jego dwuatomowej cząsteczki:

N z . 2N -170 kcal ( 1.7)

W podwyższonej temperaturze azot reaguje z niektórymi metalami i niemetalami, tworząc azotki; w czasie wyładowań elektrycznych

32

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 powietrzu wynosi 78,06% objętości, co stanowi 75,5°/o wago­wych. W jednym litrze powietrza znajduje się 0,9758 g azotu.

Mała aktywność cheniczna i niepalność, a także duże i stosunkowo łatwo dostępne zasoby azotu występującego w przyrodzie stanowią uzasadnioną podstawę stosowania azotu jako środka gaśniczego.

Azot stosowany jest przede wszystkim do gaszenia Linii 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 8~--100 m3. Warunkiem koniecznym jest równiej szGZelność pomieszczeń, gdyż nieszczelności powodują 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 charakteryzować się 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 literatura techniczna, mogłaby spowodować reakcję wybuchową.

Szczegółowe dane dotyczące wymaganego stężenia azotu do zabez­pieczenia przed pożarem poszczególnych materiałów zamieszczono w ta­blicy 1.9.

Azot w ochronie przeciwpożarowej stosowany jest również jako czynnik roboczy do wyrzucania innych 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 oddziałuje toksycznie na organizm człowieka. Jedyne zagrożenia, jakie może stanowić dla ludzi, to sytuacja, kiedy osiągając wysokie stężenie, azot powoduje obniżenie stężenia tlenu, co może doprowadzić do uduszenia.

6

~~ ~ r °-~°

yit 'I r

1.6. Gaszenie dwutlenkiem siarki

Z uwagi na swe właściwości toksyczne i korodujące dwutlenek siar może być stosowany tylko w specyficznych warunkach i okolicznościac do gaszenia pożarów pomieszczeń, w których nie znajdują się ludzie [20

Właściwości gaśnicze tego gazu polegają na rozcieńczaniu gazó palnych i obniżaniu stężenia utleniacza. Procesy spalania ustają pr: zastosowaniu dwutlenku siarki w stężeniu około 10°/a objętości do 25° Biorąc pod uwagę tę wartość, dwutlenek siarki jest. dość skuteczny: środkiem gaśniczym.

Środek ten może być stosowany do gaszenia pożarów kominowyc: Wrzucona do przewodu kominowego siarka w znajdującym się tai płomieniu spala się, tworząc dwutlenek siarki. Obecność dwutlenk siarki hamuje procesy spalania i uniemożliwia palenie się sadzy. Poźa zostaje ugaszony. Dwutlenek siarki może być zastosowany w zakładac przemysłowych, gdzie występuje jako czynnik technologiczny, np. r. wydziałach sulfonacji gazowej, w fabrykach kwasu siarkowego i innycl Stosować go również można w ładowniach statków w magazynac i pomieszczeniach gdzie na pewno nie ma ludzi.

Obok właściwości toksycznych środek ten wykazuje duże właściwoś~ korocujące zwłaszcza w podwyższonej temperaturze w obecności wilgoc Właściwości toksyczne dwutlenku siarki. Dwutlenek siarki przejawi

silne właściwości toksyczne w stosunku do organizmu ludzkiego. JL stYż~n~e 0,2% objętości może być groźne, a nawet śmiertelne dl człowieka. Według skali toksyczności Underwritters Laboratories In~ USA dwutlenek siarki zakwalifikowany został do grupy I toksycznośc co oznacza, że stężenie 0,5 do 1,0% w czasie 5 minut oddziaływani powoduje ciężkie obrażenia ciała do śmierci włącznie. Dopuszczam stężenie w powietrzu 0,02 mg/I.

1.7. Gaszenie gazami spalinowymi

W skład gazów spalinowych wchodzą takie składniki jak: azo dwutlenek węgla, tlen i tlenek węgla [20]. Są to składniki zasadnicz tych gazów. W gazach spalinowych występują też i inne gazy, al w ilościach znacznie mnieaszych. Do nich zaliczyć należy: tlenki azot nie spalone węglowodory, argon i śladowe ilości neonu, helu i innyct Skład ilościowy wymienionych składników w poszczególnych gazac

34

r

spalinowych jest zróżnicowany z uwagi na pochodzenie i sposób otrzy- ,~`

rki urywania.

ich Ze względu na miejsce powstania wyróżnia się następujące rodzaje j

gazów spalinowych:

-- z agregatów gaśniczych,

- z silników Diesla,

ózy - z silników turboodrzutowych,

- gazy kominowe.

Gazy spalinowe wytwarzane w agregatach gaśniczych muszą charak-

teryzować się optymalnym składem zapewniającym osiągnięcie mak- i

symalnej skuteczności gaśniczej, a mianowicie:

-- zawartość tlenu --- nie więcej niż 1 %, t

- zawartość dwutlenku węgla - nie mniej niż 14%,

żar - zawartość azotu -- nie mniej niż 85%, a; ~~

ich

- zanieczyszczenia gazowe -- minimalnie, ,

r:'

r

h - zanieczyszczenia stałe (pyły i sadze) - brak lub minimalnie, ,

4

~.ch - temperatura -- nie wyższa niż 30°C.

Gazy spalinowe wykorzystywane do celów gaśniczych wytwarzane

w innych urządzeniach powinny mieć następujący skład:

iści - zawartość tlenu - nie więcej niż 6%, I

~cL - zawartość dwutlenku węgla - nie mniej niż 10%, ł

agi,

wia - zawartość azotu - nie mnżej niż 75%~ #!i

ai - zawartość tlenku węgla -- nie więcej niż 1 %, j.`

a - zanieczyszczenia gazowe --- możliwie najmniej, ~'~B°

Inc

. ^ zanieczyszczenia stałe (pyły, sadza) minimalnie, '~a~

ś

i

i - temperatura nie wyższa -- niż SO°C.

,

c

i

in Rr praktyce wartości te bywają przekraczane.

a

ane Mechanizm gaśniczego działania gazów spalinowych polega na roz-

cieńczaniu gazów palnych w strefie spalania oraz obniźaniu zawartości ~"~'

tlenu w strefie zagrożenia i pożaru do wartości, w której proces zapalenia '~'

i spalania materiałów palnych jest niemożliwy. Pewne znaczenie w proce-

się gaszenia za pomocą gazów spalinowych ma obniżanie temperatury

zot środowiska pożaru, gdyż temperatura gazów spalinowych nie powinna

'

przekraczać 30 bądź 50°C,

ale Gazy spalinowe znajdują zastosowanie do gaszenia pożarów w ma- ' r

stu, gazynach, piwnicach w ładowniach statków a także urządzeń tech- ~`~i

nologicznych. Są też przydatne do zabezpieczania przeciwpożarowego

zbiorników na paliwa płynne, do zabezpieczania zbiornikowców i zbior- ' i ,

"~. .

~~~;A.:; .

ników w czasie napełniania i prowadzenia prac remontowych, w tym 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 równania:

t=~'-QV h (1.8)

gdzie: V - objętość 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 po­

wstaniem pożaru, przy występującym tylko zagrożeniu, niezbędną ilość gazów spalinowych w jednostce czasu można obliczyć z następuj~cego równania:

t = Q h (1.9)

Według innych jeszcze danych przyjmuje się, że należy dysponować takim urządzeniem, które by umożliwiało wypełnienie w czasie 1 godziny 25°/a kubatury największego pomieszczenia. Wydajność gazów spalino­wych spełniającą ten warunek oblicza się za pomocą wzoru:

1~5 m3/h (1.10)

gd zie:

V - kubatura największego chronionego pomieszczenia w m3. Właściwości toksyczne gazów spalinowych. Z uwagi na zróżnicowany skład gazów spalinowych i zawarte w nich silnie toksyczne domieszki, takie jak tlenek w~gla itp., nie sposób dokładnie podać niebezpieczeństwa zatrucia wszystkimi rodzajami gazów spalinowych. Najbardziej bezpiecz­ny w stosowaniu jest gaz spalinowy wytwarzany za pomocą agregatów gaśniczych.

36

1.8. Gaszenie parą wodną

.Działanie gaśnicze pary wodnej polega na rozcieńczeniu palnych i

gazów w strefie spalania, a także na obniżaniu 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 % stężeniu pary wodnej w mieszaninie par ~;

i gazów w strefie spalania bądź w strefie zagrożenia pożarowego. Wartość

stężenia pary wodnej podano w procentach objętościowych [20]. I

Parę wodną stosuje się jako środek gaśniczy tylko w pomieszczeniach

zamkniętych i do tego w pomieszczeniach o niewielkiej kubaturze. i

Kubatura tych pomieszczeń nie powinna przekraczać 500 --520 m3.

W przypadku konieczności zabezpieczania pomieszczenia z nieszczelnoś- I ~,'

ciami i ta niewielka kubatura może okazać się zbyt duża do skutecznego ,i.

I ~ ź

~

zabezpieczenia parą wodną. '

Według literatury technicznej zastosowanie pary wodnej może być git

,

stosunkowo szerokie. Może być ona zastosowana do zabezpieczania ,

i gaszenia pożarów powstałych w suszarniach drewna i innych materia-

łów palnych, do zabezpieczania pożarów ~na statkach, w przepompow-

niach produktów naftowych, do zabezpieczania kotłów wulkanizacyj- ~~'._'

'

~

nych 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

zniśzczeniu. Para wodna może być też stosowana do gaszenia pożarów

cieczy. Jednak temperatura zapłonu tych cieczy nie powinna być niźsza

niż 60°C. Im wyższa jest temperatura zapłonu cieczy, tym gaszenie czy .

~

zabezpieczenie parą wodną jest pewniejsze i skuteczniejsze. p

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 para w każdej postaci jako:

- para nasycona, - para nienasycona,

- para przegrzana.

Najlepsze efekty gaśnicze uzyskuje się, stosując parę nasyconą, podawaną pod ciśnieniem od 6 do 8 at.

Intensywność podawania pary wodnej powinna być taka, aby w cza­

się 3-4 minut osiągnąć 200 g pary w 1 m', co odpowiada wyżej podanej r.` wartości stężenia gaśniczego.

37 _,

~a E,.n,

f p,#s'~i,1

3 iks` y

Pary wodnej bako 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 tyko tam, gdzie występuje ona jako czynnik technologiczny w ilościach niezbędnych do wypełniania chronionych pomieszczeń.

Z uwagi na niebezpieczeństwo poparzenia, podawanie pary do pomieszczenia może nastąpić dopiero po upewnieniu się, że nie ma w nim ludzi.

1.9. Gaszenie proszkami gaśniczymi

Od wielu już lat proszki gaśnicze mają ugruntowaną pozycję wśród środków gaśniczych, są efektywne i gaszą wszystkie rodzaje pożarów. Oczywiście do poszczególnych pożarów lub do ich grup dostosowane są odpowiednie rodzaje proszków. Szczególnie poza granicami kraju pro­szki obok pian gaśniczych stanowią podstawowe wyposażenie jednostek straży pożarnych. W niektórych przypadkach są niezastąpione. Mimo

Tablica 1.10.

Średnie zużycie proszków w akcjach ga§niczych

Rodzaj proszku Baza surowcowa Zużycie proszku

gaśniczego proszku kg/me

ABCe Fosforan amonowy 2,2,4

Kompleks 0,5-1,0

węglanowo-mocznikowy

gC~ Kwaśny węglan potasowy 1,5-2,0

Siarczan potasu 2,0-2,4

Kwaśny węglan sodu 2,5-3,0

Chlorek aodu 20-40

20--40 LWęglan sodu

Źródlo: Baratow A N., Iwanow B. N.: Pnżarotuszenije na Qriedprijatiach chemiczeskoj nieftiechimiexesknj i nieftie­notierabotawajuszczej promyszlennosti. Chcmija, Moskwa 1971

38

stosunkowo wysokiej ceny opłacalność ich stosowanża wynika z szybko­ści gaszenia, co w sposób znaczący zmniejsza straty popożarowe. W posługiwaniu się tym środkiem jest wymagana jednak duża umiejęt­ność i doświadczenie. Niezbędna jest tu właściwa technika podawania proszkowych prądów gaśniczych. Porega ona na wytwarzaniu obłoku na całej szerokości płonącego materiału w taki sposób, aby nie było możliwości przerzucenia się ognia na ugaszoną już część pogorzeliska. Obok kwalifikacji i umiejętności w posługiwaniu się strumieniami pro­szków gaśniczych konieczne jest dysponowanie sprzętem i zasobami proszku w takich ilościach, aby proszek podawany był z intensywnością większą niż krytyczna. Ważnym etapem w doskonaleniu proszków gaśniczych było uzyskanie takiego ich rodzaju, który można stosować jednocześnie z pianami gaśniczymi. To rozwiązanie umożliwia zabez­pieczenie ugaszonej proszkami powierzchni pożaru pianą gaśniczą przed ponownym rozpaleniem.

~O ciągłym rozwoju tej gałęzi produkcji świadczą ukazujące się wciąż nowe proszki gaśnicze. Rozszerza się też znacznie liczba surowców, z których są one wytwarzane. Z wielu częściej wymienianych surowców na uwagę zasługują następujące: kwaśny węglan sodowy, kwaśny węglan potasowy, węglan sodowy, fosforany amonowe, siarczany amonowe, siarczany potasowe, siarczan potasowy, chlorek sodowy, bromek sodowy, fluorek aodowy, chlorek miedziowy, chlorek potasowy, chlorek barowy, grafit i wiele innych.

Najbardziej rozpowszechnione są proszki produkowane na bazie kwaśnych węglanów sodowych i potasowych, fosforanów amonowych, siarczanów potasowych i chlorku sodowego.

Skład chemiczny surowca stanowi zasadniczy element proszku gaś­niczego, jednak walory techniczno-użytkowe uzyskują proszki dzięki odpowiedniej technologii i dodatkom, które zapewniają im trwałość w czasie przechowywania, zabezpieczają przed wilgocią i nadmiernemu osadzaniu się oraz nadają sypkość umożliwiającą przetaczanie ich przez przewody o długości osiągającej nieraz kilkadziesiąt metrów.

Nowoczesne proszki gaśnicze muszą spełniać określone wysokie wymagania, do których należy [1]:

- wysoka efektywność gaśnicza wynikająca z właściwości chemicz­nych i stopnia rozdrobnienia,

.- zdolność do przepływania proszku przez przewody rurowe i węże pożarnicze i zdolność do wytwarzania jednorodnego obłoku gaśniczego proszku,

39

i =r

3 f .n ,f

f , x;A , ~, ~:....,

i:, *,

,a

~.4.~...... F.,

aj., , ',

~., °? ; f

~, ł~4 k~~:3. _'~ a,; '.", :, t

~,~;

k,$

a

k ,,,.

zdolność do długotrwałego przechowywania bez negatywnych

zmian, - odporność na działanie wilgoci zawartej w powietrzu,

-- odporność na zmiany temperatury i możliwość~stosowania w eks­tremalnych warnkach atmosferycznych i termicznych,

-- mała toksyczność,

-- brak działania korozyjnego,

-- niskie przewodnictwo elektryczne, - niska zagęszczalność,

--- zgodność reakcji z pianami gaśniczymi, - możliwie niska cena wytwarzania.

Proszki gaśnicze stosowane są do gaszenia pożarów różnej wielkości, poczynając od pożarów w zarodku do pożarów o powierzchni kilkuset metrów kwadratowych.

Do gaszenia pożarów małych stosowane są gaśnice zawieszające 1 kg proszku. Do gaszenia pożarów w zarodku przeznaczone są też gaśnice proszkowe zawierające 2, 6 i 12 kg proszku.

Proszkiem węglanowym wypełniającym gaśnicę GP-6, a więc zawie­L

i rającą 6 kg proszku można ugasić pożar 90 litrów etyliny rozlanej na powierzchni 4,52 m2.

-Większe pożary gasi się proszkami wypełniającymi agregaty pro­szkowe w ilości 50, 100, 150, 250 i 750 kg.

Do gaszenia dużych pożarów rozlewisk cieczy palnych rozlanych na powierzchniach około kilkuset metrów kwadratowych, pożarów samolo­tów na lotniskach, urządzeń technologicznych w zakładach przemys­łowych stosuje się samochody pożarnicze proszkowe zawierające 3, 6 i 12 t proszku.

Proszek gaśniczy podaje się na miejsce pożaru za pomocą specjalnych prądownic pistoletowych lub działek proszkowych.

' Szczególnie przydatne są działka proszkowa przy gaszeniu pożarów gazów i par wytryskujących pod ciśnieniem z urządzeń technologicznych. Gaszenie takich pożarów proszkami jest skuteczne i efektywne. Strumień proszku podaje się do miejsca wytrysku płonącego gazu z urządzenia, a konkretnie do miejsc uszkodzenia. W podobny sposób gasi się pożary fontan naftowych, proszek jest tu podawany do miejsca, w którym płonący strumień wydobywa się z otwiertu [10].

Powierzchnię palących się cieczy gasi się strumieniem proszku powol­nie ~tzesuwającym się po po~.vierzchni cieczy, omiatając w poprzek pole

40

pożaru. Przy dużych powierzchniach bezpieczniej jest gasić za pomocą dwóch lub większej Liczby strumieni. Unika się wówczas niebezpieczeńst­wa przedostania się ognia na część już ugaszoną. Należy przestrzegać,

ks- aby strumienie proszku wytwarzały nieprzerwany obłok zmiatający płomień z płonącej cieczy.

Inną technikę podawania strumienia proszku gaśniczego stosuje się

i przy gaszeniu pożarów stosów stałych materiałów palnych. Do gaszenia '

takich pożarów stosuje się proszki typu ABC. Proszki te, oprócz działania inhibicyjnego na płomienie, mają zdolność wytwarzania na

powierzchni palącego się materiału warstwy ochronnej. W zależności od `;a efektywności zabezpieczaj~cej tej warstwy, już po ugaszeniu pożaru mogą ~~,~, ~ci, się zdarzać przebicia i dlatego należy być przygotowanym do miejs­

iset cowego podawania proszku, tj. tam gdzie nastąpiło przebicie. Należy jeszcze przez pewien czas bacznie obserwować ugaszony pożar i nowymi

kg porcjami proszku zapobiegać powstawaniu przebić. Jest to typowy r '~` lice sposób gaszenia pożarów materiałów drewnianych i drewnopochodnych

proszkami fosforanowymi. Związki fosforu, zawarte w proszku, po la vie- osadzeniu się na żarzącej się powierzchni reagują z celulozą drewna, y"., na wytwarzając warstewkę ochronną. Ponieważ nadpalona powierzchnia

jest pofałdowana i poprzecinana rowkami, nie wszystkie miejsca są ,ar;. iro- dostatecznie zabezpieczone i dlatego mogą się pojawić płomienie, umiej­

scowione w bardziej niedostępnych miejscach, które należy dogasić.

na Zasypanie takiego pożaru dużą ilością proszku, znacznie przekraczającą a ~lo- potrzeby, nie jest wskazane. ,.; , , Zys- Inaczej gasić trzeba pożary metali. Pożary metali należy zasypać

warstwą proszku gaśniczego o grubości od 2 do 4 cm. Tylko dobrze wytworzona warstwa izolująca może zapobiec dalszemu paleniu się

ych ~ metalu. Należy pamiętać, że pod warstwą proszku palenie się metalu trwa '~; w dalszym ciągu, aż do momentu, gdy tlen znajdujący w przestrzeni pod

proszkiem zakończy reakcje z metalem. Utworzona warstwa proszku

musi być szczelna, nie poprzerywana. Tylko taki sposób gaszenia jest ,,,; leń skuteczny i prawidłowy.

aia, Proszki gaśnicze przy pożarach metali podaje się za pomocą gaśnic, ~y agregatów, a nawet łopat.

ym Zużycie proszków do gaszenia pożarów metali jest wielokrotnie E'. większe niż przy gaszeniu pożarów grup A, B i C.

ole

41

i",';

1.10. Gaszenie halonami

Stosowanie halogenków alkilowych w ochronie przeciwpożarowej znalazło swoje uzasadnienie dzięki specyrcznym własnościom tych środ­ków gaśniczych. Do tych właściwości halonów zaliczyć należy, takie jak [28]:

- wysoka skuteczność gaśnicza,

-- bardzo niskie temperatury krzepnięcia, - trwałość w czasie przechowywania,

- nieprzewodzenie prądu elektrycznego,

- niska toksyczność najlepszych halonów9 - łatwość ppsługiwania się,

- nie powodowanie korozji metali.

Wymienione właściwości halonów przesądziły o ich przydatności w wielu specyficznych warunkach i sytuacjach. Środki te znajdują zastosowanie w urządzeniach gaśniczych instalowanych na pokładach samolotów, samochoców, ale także w łodziach podwodnych i na okrę­tach. Halony znalazły zastosowanie do zabezpieczańia zbiorników na ciecze palne z dachami pływającymi. Między innymi automatycznie działające systemy gaśnicze zawierające halon 1211 zainstalowano w zbiornikach Rotterdamu. Cały obwód pływającego dachu podzielony jest na kilkudziesięciometrowe odcinki chronione przez jeden system zabezpieczający. System taki składa się z agregatu zawierającego halon, systemu połączeń z tryskaczami umieszczonymi na przewodach zain­stalowanych wzdłuż krawędzi dachu pływającego. W razie zapalenia się par cieczy palnej, co może mieć miejsce na styku krawędź dachu --- ściana zbiornika, w wyniku podwyższonej temperatury następuje pęknięcie ampułki kwarcowej wypełnionej cieczą niskowrzącą, umiesz­czonej w główce tryskacza. Zadziałanie takiego urządzenia jest nie­zawodne.

Przewody z zainstalowanymi zaworami tryskaczowymi obejmują w postaci oddzielnych odcinków całą krawędź dachu. W razie powstania zaiskrzenia i zapalenia się par chronionej cieczy uruchamiany jest tylko jeden system zabezpieczający, pozostałe nie reagują. Pożar zostaje ugaszony. Podobno system ten działa niezawodnie dzięki właściwościom techniczno-użytkowym halonu.

Systemy samoczynnego dziabania urządzeń gaśniczych z zastosowa­niem halonów stosuje się do zabezpieczania magazynów z łatwo za­

42

palnymi rozpuszczalnikami usytuawanymi vv miejscach wymagających szczególnego zabezpieczenia. Do takich zaliczyć należy magazyny wypeł­nione łatwo zapalnymi farbami, zawierającymi rozpuszczalniki organicz­ne, np. w drukarniach.

Jednym z wielu zastosowań halonów, jako środków gaśniczych w bardzo prostych układach, jest zabezpieczenie telewizorów przed zapaleniem. Zabezpieczenie telewizora polega na tym, że w jego wnętrzu umieszcza się plastykowy przewód elastyczny szczelnie zamknięty, wypeł­niony balonem. W momencie powstania pożaru we wnętrzu aparatu telewizyjnego plastykowy przewód zostaje przepalony, a halon wydoby­wa się do wnętrza telewizora i skutecznie gasi powstały pożar. Oczywiście ilość halonu musi być odpowiednio dobrana do wielkości wnętrza telewizora.

Najczęściej halony znajdują zastosowanie do gaszenia pożarów w za­rodku, a więc stanowią wypełnienie gaśnic.

Halony i inne środki gaśnicze w postaci mieszanin halonów lub halonów z dwutlenkiem węgla mają szereg cech iizyeznych pozytywnych z punktu widzenia i potrzeb ochrony przeciwpożarowej. Jedną z nich jest gęstość właściwa par kilkakrotnie większa od powietrza. Umożliwia to występowanie par halonów w strefie pożaru, co w istotny sposób przyczynia się do stworzenia odpowiednich warunków dla przebiegów procesów inhibicji. Ta właściwość sprzyja też zapobieganiu ponownemu rozpaleniu się pożaru, co czasami zdarza się po ugaszeniu pożarów proszkami gaśniczymi.

Duża gęstość właściwa umożliwia też wytwarzanie strumienia gaś­niczego halonu skutecznie przenikającego w głąb strefy spalania, co jest nieodzownym warunkiem gaszenia pożaru. Właściwość ta sprzyja też rozcieńczaniu i obniżaniu stężenia tlenu w strefie spalania. Nie ma natomiast wielkiego znaczenia w procesie gaszenia ciepło właściwe halonów, gdyż jest ono niewielkie.

Jak wykazały badania, halony mają pewną zdolność do zwilżania powierzchni materiałów palnych w postaci stałej, spalających się z udzia­łem żarzenia. Mogą dlatego znaleźć zastosowanie w przypadkach konie­czności szybkiego gaszenia cennych tkanin czy obrazów lub antyków - mebli tapicerowanych.

Niskie temperatury krzepnięcia umożliwiają zastosowanie halonów w każdych zimowych warunkach bez obawy zamarznięcia środka gaś­niczego.

y

43

~ś,

eź

Halony są stosowane do gaszenia pożarów w zarodku za pomocą gaśnic o różnej wielkości, także za pomocą niewielkich gaśnic aero­zolowych; Jednak przede wszystkim ich przeznaczeniem jest gaszenie pożarów w pomieszczeniach zamkniętych za pomocą stałych i półstałych urządzeń gaśniczych.

Halony znajdują zastosowanie jako środki gaśnicze, ale mogą też być wykorzystywane jako środki zabezpieczające przed pożarem. W tym celu wypełnia się chronione pomieszczenie halonem do stężenia uniemoż­liwiającego powstanie pożaru. Ten sposób zabezpieczania może być stosowany w pomieszczeniach o kubaturze do 3000 m3. Źródla radzieckie sugerują, że w ten sposób można zabezpieczać znacznie większe pomiesz­czenia, aż do 6000 m3 włącznie.

Halony mogą być stosowane również do zabezpieczania pomieszczeń przed grożącym wybuchem pyłów lub par i gazów, w tym wodoru. Oprócz wielu zalet, halony jako środki gaśnicze mają też mankamen­

ty, które ograniczają ich stosowanie. Nie są one skuteczne przy gaszeniu pożarów metali, związków metaloorganicznych i wodorków metali. Nie mogą być stosowane do tłumienia pożarów, w których jako czynnik utleniający występuje nie tlen, ale inne utleniacze, np. tlenki azotu (z uwagi na powstawanie wtedy silnie toksycznych związków cyjanowych).

Tablica 1.11.

Skuteczne stężenia halonu 1301

Gaszące poiar Lokalizujące pożar -____--.-__ _-_. _ -.__

Stężenie Stężenie

Materiał palny w % Materiał palny w

objętościowych objętościowych

N-butan 2,9 Aceton 5,3

I-butan 3,3 Benzan 4,3

CSZ 12,0 I-butan A,0

Etan 3,3 N-heptan 8,0

Etanol 4,0 Etanol 4,0

Etyten 7,2 Etylen 11,0

N-heptan 3,7 Wodór 20,0

Wodór 20,0 Propan 6,5

Meran 2,0

Propan 3,2

Nafta 2,8

44

Tablica 1.12.

Skuteczne stężen ia halonu 1211

~ - ~ Lokalizujące pożar ,~

Gaszące pożar

- - Stężenie

Stężenie

Materiał palny w °~ó Materiał palny

objętościowych objętościowych

N-butan ' 4,1 Aceton

I-butan 3,9 I Benzen

CSz 2,7 I-butan 5,2

Etan 5,6 N-heptan 6,5

Etanol 5,0 Etanol 6,2

Etylen 6,5 Etylen 9,5

N-heptan 4,3 Wodor 26,9

Wodór 22,6 Propan 5,9

Metan 4,3 Toluen 3,3

Propan 4,8 N-heksan

Nafta Cykloheksan

N-hQksan 4,1 Propylen 6,15

Cykloheksan 4,2 N-butan

Metanol 9,1 Metan 4,0

Aceton 4,2 Etan 5.g

Pentan 4,5 Chlorek winylu 5,37

Petrol 4,2 Metylo-etylo-keton S,H

Benzen 3,9

Toluen I Z,5 -~ _--

Tablica 1.13.

Skuteczne stężenia halonu 2402

Gaszące pożar Lokalizujące pożar- ---

Stężenie Stężenie

Materiał palny w °fo Materiał palny `N

objętościowych - - J-, - objętościowych

Aceton f 1,22 Aceton

Etanol 1,84 Etanol

Metanol 5,2 Metanol 16 6

Benzen 1,29 Benzen

Eter etylowy 2,00 Eter etylowy 15 5

N-heptan 2,20 N-heptan 4,9

N-heksan 1,46 N-heksan 3,5

Metan 0,80 Metan 0,80

4 i

~ ~.:zł-

45

Następnym mankamentem halonów jest ich toksyczność. Wszystkie halony w różnym stopniu oddziaływają negatywnie na organizm człowie­ica. Z powodu toksyczności większość znanych halonów gaśniczych wycofano z użycia w wielu krajach świata. Jeszcze do niedawna w Polsce stosowano czterochiorek węgla (tetra) w gaśnicach halonowych. Z uwagi na znaczne właściwości toksyczne został on wycofany. W niektórych krajach zabronione jest stosowanie halonu 2402 (czterofluorodwubromo­etanu).

Produkcja halonów nastręcza także poważne trudności technologicz­ne i techniczne, m.in. konieczność stosowania bezwodnego fluorowodoru i niskich temperatur do oczyszczania gotowego wyrobu. Fluorowodór zalicza się do najbardziej trujących związków chemicznych, co przy jakimkolwiek rozszczelnieniu aparatury technologicznej grozi śmiertel­nemu zatruciu załogi.

Negatywne skutki stosowania halonów. Duża skuteczność gaśnicza halonów spowodowała szybki wzrost stosowania, a co za tym idzie,

zwięszone zapotrzebowanie na te środki gaśnicze. Wzrost produkcji

halonów gaśniczych jak i zapotrzebowania na chlorowco-węglowodory

.~.@~ do innych celów nastąpił skokowo i znacząco. Halony znalazły za-

stosowanie w chłodnictwie, przy produkcji aerozoli, w elektronice,

,.~i~ ~~ w zamrażarkach i wielu innych gałęziach produkcji. Ten dynamiczny

rozwój produkcji halonów zotał obecnie zahamowany.

W 1974 r. S. Rowland i M. Molina z USA opublikowali teorię, w myśl

r ''~ której halony w dolnych warstwach atmosfery pozostają trwałe; w gór-

nych jej warstwach, a więc w stratosferze, ulegają rozpadowi pod

;~~,~ wpływem działania promieni ultrafioletowych. W wyniku tego procesu

powstają wolne arnoty chloru, które niezwykłe agresywnie atakują ozon.

Wykazano, że jeden atom chloru może zniszczyć do 100 tys. cząs-

teczek ozonu. W okresie pięciu lat uległo zniszczeniu około 5% ozonu.

Brak warstwy ozonowej, co może nastąpić za około 50 lat, spowoduje

poważne szkody w świecie ożywionym, a także będzie miało istotny

y` wpływ na człowieka (przewiduje się wzrost zachorowalności na złośliwe

~

~

~,~ postacie raka skóry). Ubytek warstwy ozonowej będzie także miał wpływ

# ' ' na życie ryb i planktonu w płytkich wodach. Corocznie w samych

`~z' Stanach Z ednoczon ch emitu e si do atmosfer około siedemset t si c

~ ~, J Y J ę Y Y ę Y

~'~~~~ ton tych związków.

W tej sytuacji przedstawiciele 46 państw przyjęli protokół w sprawie

konwencji wiedeńskiej z 1985 r. o zachowaniu ochronnea warstwy ozonu.

46

Tablica 1.14.

SkutecznoS~ć ga§nicza wybranych halonów w porównaniu z mieszaninami halonów

i innych środków ga§niczych

Zawartość Stężenie gaśnicze

Oznaczenie Składniki składników -

objęt kg~m3

Halon 1001 Bromek etylu 100 5,4 0,242

4ND Bromek etylu 97 5,6 0,203

Dwutlenek węgla 3

3,5 Bromek etylu 70 6,7 0,207

Dwutlenek węgla 30

7 Dwubromek metylu ~ 80 3,0 0,157

Bromek etylu 20

BF-1 Bromek etylu 84 4,8 0,198

C~terofluoro-

dwubromoetan

BF-2 Bromek etylu . 73 4,6 0,192

Czterofluoro-

dwubromoetan

BM Bromek etylu 70 4,6 0,184

Dwubromek metylu 30

`

100 I,9 0,162

Halon 2402 Czterolluoro-

dwubromoetan

Halon 1301 Trójlluorobromometan 100 4,0 0,266

~z Tlenek węgla 100 22,4 0,7

'Hz0 Para wodna 100 .35,0 0,3

uzgodniono, iż w pierwszym etapie kraje wysoko uprzemysłowione,

które wytwarzają 80% światowej produkcji halonów, zmniejszą produk-

3~'ę do poziomu z 1986 roku w ciągu 6 miesięcy od wejścia w życie

pTxyjętych ustaleń, czyli do 1 stycznia 1989 r.

.r. Należy jednak zdawać sobie sprawę, że jakk olwiek ilość halonów,

j~lórą zużywa się na potrzeby ochrony przeciwpożarowej, stanowi nie-

47

<,. . +~..,3 ",

wielki procent, to jednak należy przewidywać dalszą redukcję produkcji tych związków, co może pociągnąć za sobą ich ograniczenie w wykorzys­tywaniu także w pożarnictwie.

W tablicach 1.11---1.13 podano informacje dotyczące skuteczności gaśniczej halonów. Podane stężenia gaszące halonów są ściśle określone dla konkretnych materiałów palnych. Jak wynika z zamieszczonych danych, stężenia gaszące dla poszczególnych materiałów różnią się znacznie między sobą. Przykładowo, koncentracja gaśnicza halonu 1211 wynosi tylko 2,5°!o przy gaszeniu poźaru toluenu, ale aby ugasić poźar wodoru należy zastosować stężenie tego halonu aż 22,6%, to jest prawie dzięsięciokrotnie większe. Podobnie jest z innymi halonami. Nie można zatem podawać jednego uniwersalnego stężenia. Z tego to powodu w wielu krajach wykonano badania zmierzające do oznaczenia stężeń gaszących halonów w zależności od rodzaju najczęściej stosowanych mąteriałów, których gaszenie przewiduje się za pomocą urządzeń wyko­rzystujących halony. Obok danych dotyczących stężeń gaśniczych halo­nów podane są stężenia lokalizujące pożar.

O ile czyste związki halonowe zostały zbadane, a ich skuteczne stężenia gaśnicze określone i podawane w pożarniczej literaturze tech­nicznej, o tyle dla poszczególnych mż~szanin halonów oraz mieszanin halonów z gazami inertnymi, bo i takie są stosowane, trzeba prowadzić specjalne badania.

1.11. Poszukiwanie nowych sposobów gaszenia pożarów

Procesy spalania materiałów palnych a także procesy przeciwstawne, procesy gaszenia, wciąż jeszcze nie są w pełni poznane. Na ten fakt wpływają takie czynniki, jak: złożoność procesów spalania wynikająca z różnorodności materiałów palnych i ich właściwości pożarowych, różny skład ilościowy i jakościowy tych materiałów, celowy lub przypadkowy udział katalizatorów bądź inhibitorów spalania, warunki termiczne, ciśnieniowe, przemieszczanie się gazów w strefie spalania i wiele innych.

Dokładne poznanie wszystkich mechanizmów procesów spalania jest mało prawdopodobne. Mimo to istnieje konieczność radykalnego ich przerywania, co ma miejsce w czasie gaszenia pożarów.

Metod gaszenia jest wiele. Stosowanie określonych sposobów gasze­nia pożarów uzależnione jest od rodzaju pożaru i czynników towarzyszą­cych. Tymi czynnikami są: rodzaj materiału ulegającego spaleniu, jego

4~

stopień rozdrobnienia i sposób rozłożenia, jak również warunki, w jakich

rozwija się poźar,.

Niektóre pożary można ugasić przez odizolowanie materiału pal-

nego od strefy spalania, np. przez odpompowanie palnej cieczy, bądź I

od dostępu czynnika utleniającego albo jak uważają niektórzy ba-

dacze, przez uniemożliwienia przedostania się par palnych do strefy u

spalania. Ma to miejsce w czasie gaszenia pianą gaśniczą, a także

w przypadku utworzenia się nieprzepuszczalnego filmu ze środków

zawierających związki perfluorowane powierzchniowo czynne, czy też

~fo zastosowaniu proszków typu M do gaszenia pożarów metali o właś-

ciwościach palnych.

3 Inną metodą gaszenia pożaru będzie działanie zmierzające do ob-

siżenia temperatury palącego się materiału poniżej jego temperatury j

~aptonu. Jeszcze inne metody gaszenia to , zastosowanie środków gaś-

~ticzych o właściwościach inhibicyjnych lub rozcieńczanie strefy spalania ~ 1

;gzami inertnyni. '

~

Wszystkie one działają na proces gaszenia pożaru fizycznie lub

~

chemicznie, przy czym zarówno jeden jak i drugi sposób może okazać się

.

się jednocześnie

kuteczny. Zazwyczaj jednak na proces ten oddziałuje

fizycznie i chemicznie. ' y

Podstawowymi warunkami skuteczności działania środków gaśni-

k;~zych są: odpowiednio duża intensywność podawania czynnika gaszące- °k

`

~~o, dostarczanego we właściwy sposób i odpowiednio dobranego do ;'

@ konkretnego pożaru.

Analizując procesy spalania i gaszenia pożarów można zauważyć, że

w pewnych określonych warunkach można je przyspieszać lub opóźniać.

Przyspieszająco na reakcje spalania będą wpływać takie czynniki, jak:

~fodwyższona temperatura, zbliżenie stężeń substratów do wartości

echiometrycznych, rozdrobmeme materiałów palnych lub dobór od-

~powiedniego katalizatora itp.

Na opóźnienie procesów spalania wpływa: rozcieńczanie składników

reakcji w strefie spalania, obniżenie temperatury materiałów palnych

~v strefie spalania, zmniejszenie stężenia jednego lub kilku składników

biorących udział w spalaniu lub wreszcie zastosowanie odpowiednich

Rozpatrując każdy wymieniony wyżek sposób można dojść do wnio­że są różne formy zakłócenia mniej lub bardziej ustabilizowanych

cesów spalania. ' y

49 k,,

'"v~".,. ;~:,. ~ -. ~z =~, s,

Powstaje zatem pytanie, czy istnieją inne jeszcze, prócz wyżej wymie­nionych, sposoby lub czynniki mogące zakłócać procesy spalania. Czy zakłócenia te mogą spowodować spowolnienie tych procesów aż do ich całkowitego zatrzymania i czy te sposoby można będzie praktycznie stosować do gaszenia pożarów?

Na tak postawione pytania należy odpowiedzieć twierdząco. Jak bowiem wiadomo takim czynnikiem mogącym działać hamująco na ', procesy spalania mogą być np. fale akusxyczne [26]. Zjawisko to można

tłumaczyć następująco: ­

W strefie spalania są skoncentrowane procesy będące wynikiem i reakcji oksydoredukcyjnych zachodzących między rodnikami a cząstecz­ kami obojętnymi. Szybkość spalania jest uzależniona od koncentracji reagujących ze sobą cząsteczek, od ich energii i częstotliwości zderzeń. Wprowadzenie zatem do strefy spalania, np. fal akustycznych o okreś­ lonych parametrach, powinno spowodować pewne zakłócenia. Można się spodziewać, że zakłócenia te spowodują opóźnienia zderzania się reagen­ tów, co spowoduje zwolnienie procesów spalania, bądź przyspieszenie zderzeń reagentów, co z kolei może spowodować stymulację palenia.

Prace nad drugim zagadnieniem były realizowane w Instytucie Energetyki Hutniczej Politechniki Częstochowskiej [29].

Prace nad pierwszym zagadnieniem zostały podjęte w Zakładzie Badań Materiałów i Środków Gaśniczych CNBOP przy współpracy z IPpT [26, 27]. Wykazały one, że fale akustyczne o odpowiednim natężeniu skierowane na test ogniowy wywierają wpływ na płomień. Wpływ ten uwidocznia się zmianą kształtu płomienia, jego zmniejszaniem się, odchylaniem, aż do całkowitego ugaszenia.

Na podstawie badań stwierdzono, że fale akustyczne wywierają wpływ na procesy spalania ciał stałych, cieczy i gazów. W pewnych warunkach działanie fal akustycznych hamuje procesy palenia i działanie to zależy od natężenia i częstotliwości fal.

~-:,4.=

5fJ

Literatura

1. Baratow A. N., Iwnow E.N.v Pożarotuszenije na predprijatijach chemiczeskoj, nefte­chimiczeskoj i neftepererańotywajuszczej promyszlennosti. Cbimija Moskwa 1971.

2. Brodski A..: Chemia fizyczna. PWN Warszawa 1954.

3. Burzyński E.: Taktyka poiarnicza. Definicje podstawowe. WOP Warszawa 1975. 4. Burzyński E.: Funkcje dowodzenia. WOSP Warszawa 1974.

5. Burzyński E.: Podejmowanie decy ji w dzialaniach taktycznych straży pożarnych. Instytut Wydawniczy CRZZ Warszawa 1979.

6. Cisek T., Piechoeki J.: iVlasności dymotwórcze materialów - wytyczne do normalizacji metody badań. BIT nr 1 Warszawa 1985.

7. Czerczak S. i inni: Badanie toksyczności ostrej produktów termicznego rozpadu wy­branych materialów chemicznych stasowanych w budownictwie Instytut Medycyny Pracy w Łodzi. Łódź 1985 r.

8. Demidow P. G., Sayszew W. S.: Gorienie i swojstwa goriuczioh wieszezestw. WIPTSZMWD. SSSR Moskwa 1975.

9. Demidow :'. G., Jewtuszkin N. M., Panarin W. M., Pantelejew G. I.: Taktyka pożar­ nicza. Cz. I - Ogólne podstawy taktyki pożarniczej (przekład z ros.) Warszawa 1974. 10. Demidow P. G., Chołosznia N. S., Frantow N. S., Jewtuszkin N. M., Panarin W. M.,

Pantelejew G. J., Powzik J. S.: Pożarnaja 7'aktika, cz. II. Tuszenie pożarow na obiektach narodnogo cho jajstwa Moskwa 1970.

11. Derecki T., Wawrzyński W.: Sprzęt do wytwarzania piany ,gaśniczej. IW ZZ Warszawa 1981.

12. Grynczel Z.: Środki gaśnicze. TVlasności i zastosowanie. Arkady Warszawa 1968. 13. Grynczel Z., Wilczkowski S.: Nowoczesne środki gaśnicze. Instytut Wydawniczy CRZZ Warszawa 1976.

14. Grynezel Z., Węgrzynowski W.: Gaśnice i mate agregaty gaśnice. IW CRZZ Warszawa 1975.

15. Kolbrecki A.; Pogorzelski J. A., Kosiorek M.: Ochrona przeciwpoźarowa w budownict­wie. Metoda badań i kryteria oceny materiafów ze wzgl~dmea toksyczne zagrożenie pożarowe. Referat normalizacyjny ITB Warszawa 1986.

16. PN-88/B-02855 Ochrona przeciwpożarowa budynków. Metoda badania wydzielania toksycznych produktów razkladu i spalania materialów.

17. Komenda Główna Straży Pożarnych: Gaszenie pożarów w budynkach z bardzo duźymi strefami pożarowymi. Warszawa 1980.

18. Kucnerowicz-Polak B., Trzaskowski W.: Badanie wpfywu paliwa na krytyczną i prak­tyczną intensywność podawania pian. Spumogen M i Beteor 1000. Stanowisko ISO. Sprawozdanie z badań, CBROP Józefów 1977.

19. Kucnerowicz-Polak B., Krawczyński B., Trzaskowski W.: Badanie wlasności gaśniczych pian ciężkich wytwarzanych ze środków pianotwórczych syntetycznych na podstawie gaszenia etyliny 78 na stanowisku ISO. Sprawozdanie z badań. OBROP Józefów 1980.

20. Lindner d.: Gaszenie pożarowi gazami obojętnymi i środkami chemicznymi. Arkady Warszawa 1969.

21. Parocha J.: Urządzenia zraszaczowe. Instytut Wydawniczy CRZZ Warszawa 1974.

51

;fis .: f

(', L~,.,,' ę_,,:,;­

Y

22. Piechotki J.: Wlaściwości dymotwórcze materialów - klasyfekacja. BIT nr 3 Warszawa 1985.

23. Schreiber H. M., Porst P.: Lóschmittel. Chemisch-physikalische Yorgange beim Yerbren­nen und beim Lóschen. Staatsverlag der DDR Berlin 1972.

24, Wolanin J.: Podstawy rozwoju pożarów. SGSP Warszawa 1986.

25. Wilczkowski S.: grodki zwilżające w dzialaniach gaśniczych. IW ZZ Warszawa 1984. 26, Wilczkowski S.: ii'plyw fal akustycznych na proces gaszenia. BIT nr 2 Warszawa 1988. 27. Wilczkowski S., Leśniak B.: Badanie wplywu fal akustycznych na gaszenie plomieni. BIT nr 2 Warszawa 1988.

28. Wilczkowski S., Sitkiewicz J.: Informator o środkach gaśniczych. Biuro Wydawnicze ' ~ "Chemia" Warszawa 1974.

29. Moszoro K., Regulski L., Radomiak H., Szecówka L.: Podstawy procesów i eksplozji. Badanie wpfywu pulsacji na proces spalania. Politechnika Częstochowska Częstochowa 1983.

~` ~k

rS~ s, t.

a Ś§, :lt'

~i ,; *~

52

;awa

nen- ~, I.~?

2. ŚRODKI GAŚNICZE ~' ~t° A b

BIT . a~

~·~ze 2.1. Wiadomości ogólne

bzie ;:; Powodzenie każdej akcji gaśniczej uzależnione jest od środków s~ t

gaśniczych, tj. od ich jakości, ilości i doboru właściwego środka do kt

określonego pożaru.

Szczególne znaczenie w skutecznym działaniu gaśniczym ma jakość

środków, ich efektywność gaśnicza i parametry techniczno-użytkowe,

a także sposób ich podawania. Skuteczne, działanie gaśnicze uzależnione

jest ponadto od intensywności podawania środka, od właściwego stężenia o

w roztworze w przypadku wytwarzania pian gaśniczych, a także od

wyszkolenia technicznego osób podających środki gaśnicze przy gaszeniu ~~`

pożarów. y'~

Y'

p ^

Z wyliczenia tych wszystkich warunków, które muszą zostać speł-

nione, aby ugasić określony pożar, wynika definicja środków gaśniczych.

Mtiżna przyjąć, że pod pojęciem środków gaśniczych rozumieć będziemy

takie środki chemiczne, które podawane we właściwy sposób z należytą ~' -

intensywnością i w odpowiednich ilościach oraz zgodnie z daną klasą ~.,

(grupą) pożaru umożliwiają jego ugaszenie. t~~~'

;

Wynika z tego, że nawet skuteczny i dobry środek gaśniczy podawany d,

,;

` przy gaszeniu pożaru, do którego jest przeznaczony może nie ugasić go, n;''

jeśli będzie podawany ze zbyt małą intensywnością. Dobre i skuteczne ,

#

, ~ ,.,

grodki gaśnicze przy gaszeniu niewłaściwych klas (grup) pożarów prze-

' stają być skuteczne.

Środki gaśnicze mogą występować w różnea postaci, we wszystkich ~.r,

$tanach skupienia: jako gazy, ciecze, proszki i w tych postaciach są

": stosowane do bezpośredniego stosowania przy gaszeniu pożarów, np.

rVVOda, proszki gaśnicze, halony, dwutlenek węgla. ~_

Są też środki gaśnicze, które w postaci handlowej nie mogą być 5~;" ,

F

!,stosowane, jak koncentraty pianotwórcze, środki zwilżaące, zagęszczające ~;

~~tp. Niektóre z nich w postaci handlowej są palne, gdyż w swoim składzie

;uwierają palne rozpuszczalniki organiczne. W podwyższonej tempera- ~'

53

turze następuje odparowanie rozpuszczalnika i jego zapalenie w obecno­ści płomienia. Piana gaśnicza wytwarzana z takiego ~COncentratu, a raczej z jego wodnego roztworu o stężeniu od 1,5 do 3,5 a niekiedy 6°/a nie

zapala się, lecz skutecznie gasi pożar.

Do środków gaśniczych zalicza się też koncentraty zwiększające skuteczność gaśniczą wody, takie jak: środki zwilżające, środki zagęsz­czające i inne. Środki te szczegółowo opisano w rozdziale 6.

Do środków gaśniczych zalicza się, o ile są stosowane do gaszenia pożarów, gazy spalinowe, gazy generatorowe a nawet, chociaż w specyfi­cznych warunkach, dwutlenek siarki.

Analizuj~c mechanizmy procesów spalania materiałów a także me­chanizmy i sposoby gaszenia pożarów można wyodrębnić szereg zasad­niczych efektów gaśniczych wywoływanych przez określone środki gaś­nicze, hamujące procesy spalania.

Należą do nich:

- ochłodzenie palącego się materiału, np. wodą,

-- ochłodzenie strefy spalania, cep. strumieniami wodnymi mgłowymi, - izolowanie materiału palnego od utleniacza, np. pianą,

- inhibicja procesów w strefie spalania, np. halonami, proszkami c~ właściwościach inhibicyjnych,

- izolacja materiału palnego przed oddziaływaniem strefy spalania,

~~~~ ~~a

;:p . .;

np. pianą,

--- rozcieńczanie gazów palnych w strefie spalania, np. pianą, parą wodną, COz,

-- inne zakłócenia strefy spalania, np. przez zdmuchnięcie prLy pomocy materiału wybuchowego

L.p Każdy z wyżej wymienionych efektów gaśniczych może doprowadzić k~'~ do ugaszenia pożaru. Środki gaśnicze umożliwiają osiąganie tych efek­

..,,~~~i:~ tów. Niektóre środki gaśnicze umożliwiają osiągnięcie kilku efektów E, ~

gaśniczych równocześnie. Zazwyczaj jest jednak tak, że jeden z tych ki efektów jest dominujący. W innym przypadku dominującego efektu wyodrębnić nie można. Piana gaśnicza doskonale izoluje materiał palny przed dostępem promieniowania cieplnego ze strefy spalania, ale także ma duże właściwości ochładzające. Halony i proszki gaśnicze węglanowe działają przede wszystkim na proces gaszenia poprzez inhibicję w strefie spalania.

Pozytywny, skuteczny efekt gaśniczy osiąga się wtedy, gdy zastosuje się dostatecznie dużą ilość środka gaśniczego mierzoną na jednostkę

54

~~.,,.

ff' 1

czasu i powierzchnię. Tę zależność nazywamy intensywnością podawania środka gaśniczego:

J - Y lub M - 1- hub kg r~F ' min s~m2

gdzie: V - objętość, w 1 M --- masa, w kg

~ -- czas, w min. lub s F -- powierzchnia9 w mz

Jeżeli intensywność podawania środka gaśniczego będzie się zmniej­

szać, to czas gaszenia będzie się odpowiednio wydłużał. Zależność tę rr ,

ilustruje rysunek 2.1. Przedstawiono na nim wyniki badań skuteczności ~ ":~:'

r9~s~

Itys. 2.1. Wykres zależności gaszenia r9 od intensywności podawania ~! j ; środka gaśniczego la ~ ^, W

i

..

il

łF

~~,5,

4s i r

~n~ :ś~ . , ~,.~' ł

(2.1)

0 Ik

I~

I'

gaśniczej pian uzyskiwanych z różnych środków gaśniczych. Dla każdego z tych środków wykonano serię badań, zmniejszając w każdym następ­nym eksperymencie ilość podawanego wodnego roztworu środka piano­twórczego w jednostce czasu, podając wytworzoną pianę na tę samą powierzchnię palącego się materiału. Jako materiał palny stosowano etylinę 78. Przy jednej z kolejnych prób występuje układ, w którym intensywność podawania wytworzonej piany staje się już niewystar­czająca do ugaszenia testu. Jest to intensywność graniczna; nazywa się ją intensywnością krytyczni i oznacza symbolem Jk. Stosując w akcjach gaśniczych niższe intensywności niż krytyczna, pożaru ugasić nie można.

Zjawisko to ilustruje zależność czasu gaszenia od intensywności podawania środka gaśniczego przedstawiona na rys. 2.1.

Pod względem właściwości fizycznych i chemicznych środki gaśnicze różnią się mięczy sobą znacznie. Występują one w postaci proszków, j cieczy i gazu, ale mogą to być substancje proste, jak np. azot, lub złożone

z wielu komponentów śroeki pianotwórcze czy zagęszczające. Najczęściej występują w postaci jednofazowej (proszki gaśnicze), ale mogą też występować w postaci dwufazowej (faza gazowa i ciekła), np. piana gaśnicza, bądź sporadycznie, jako mieszaniny proszków gaśniczych z halonami lub halonu z pianą.

I Różnorodność postaci środków gaśniczych jest wynikiem systematy­ cznych prac badawczo-wdrożeniowych we wszystkich krajach rozwinię­ ', tych pod względem techniczno-przemysłowym. Jest to także skutek

lawinowego rozwoju przemysłu, powstawania ró'znorodnych nowych materiałów a także technologii i potrzeb współczesnego człowieka.

2.2. Podział środków gaśniczych

Współcześnie stosowane środki gaśnicze usystematyzować można

w sposób następujący: Woda

Wodne roztwory środków zwilżających, Wodne roztwory środków zagęszczających, Wodne roztwory -- inne

Para wodna

Piany gaśnicze

Pianotwórcze środki proteinowe,

56

Pianotwórcze środki syntetyczne

Pianotwórcze środki syntetyczne perfluorowane -- typ AFFF Pianotwórcze środki proteinowe z dodatkiem związków perfluorowa­nych - typ +F

Pianotwórcze środki proteinowe do gaszenia cieczy polarnych Pianotwórcze środki syntetyczne do gaszenia cieczy polarnych. Proszki gaśnicze

Proszki gaśnicze typu ABC Proszki gaśnicze typu BC Proszki gaśnicze typu D Proszki gaśnicze specjalne. Halony

Gazy gaśnicze Dwutlenek węgla Gazy generatorowe Gazy spalinowe Gazy inne

Inne środki gaśnicze

Literatura

1. Burarow A. N., Iwanow E. N.: Pożarotuszenie chemiczeskoj neftechimiczeskoj i nef

teperepabatywajuszczej promyszlennosti Chimija Moskwa 1971.

iŻtl3 2. Grynczel Z.: Środki gaśnicze. Własności i zastosowanie. Arkady Warszawa 1968.

3. Schreibet H. M., Porst F.: Lóschmittel. Chemisch-physikalische Yorgange óeim Yerórennen und beim lóschen. Staatsverlag DDR Berlin 1972.

57

:Y k

~ą: i

a ~,I ł,;

'. ';al,

n~;. `;,r. f,:l a ~a

'~ dt

k f, rr

~~s,~:;;

r.

3. WODA

3.1e Wiadomości ogólne

Woda w ochronie przeciwpożarowej miała zawsze zasadnicze znacze­nie; była ona najczęściej stosowanym środkiem gaśniczym. Dane statys­tyczne wykazują, źe na 100 gaszonych pożarów materiałów stałych aż 90 do 95 gaszonych jest wodą.

Sytuacja taka występuje wszędzie tam, gdzie woda jest łatwo dostęp­na. Woda stosowana jest do bezpośredniego gaszenia pożaru przez podawanie jej na płonący materiał palny, do strefy spalania ale także wykorzystywana jest jako czynnik ochładzający, np. schładza się wodą ściany rozgrzanych zbiorników, w których płoną ciekłe paliwa lub inne ciećze palne. Stosuje się ją także do ochładzania zagrożonych pożarem urządzeń technologicznych do zabezpieczenia przed zapaleniem materia­łów, budynków i zmagazynowanych materiałów na składowiskach i w magazynach°

To wyjątkowe znaczenie wody w ochronie poźarowej ma zasięg ogólnoświatowy. Stan ten nie ulega zmianie mimo ogromnych postępów nauki, techniki i rozwoju przemysłu chemicznego, w tym przemysłu środków gaśniczych.

Pozycja wody jako środka gaśniczego nie ulega zmianie mimo znanego faktu, że jej skuteczność gaśnicza w porównaniu z wieloma innymi środkami gaśniczymi jest zdecydowanie niższa, gdyż wynosi zaledwie 1,5---2%. Niska skuteczność wody powoduje, że do ugaszenia nawet stosunkowo niewielkiego pożaru potrzeba zużyć jej dużo.

Duże ilości wody przeznaczone do gaszenia pożaru powodują znacz­ne szkody i straty wynikające z bezpowrotnego zniszczenia wielu zamoczonych materiałów, zawilgocenia budynków, sprzętu, urządzeń itp.

Wysoką pozycję wody jako środka gaśniczego przypisać należy powszechnej jej dostępności, niskiej cenie, łatwości transportu i podawa­nia do mięjsca pożaru, możliwości przepompowywania na duże odległo­ści, a także wielowiekowej tradycji jej stosowania.

58

F 5i lę

y fy..:.,..,...;i..:

Woda obok piasku jest najstarszym ze znanych środków gaś­niczych.

3.2. Właściwości fizyczne wody

Woda w postaci chemicznie czystej jest bezbar~~ną cieczą, bez zapachu i bez smaku, W grubych warstwach ma odcień niebieskawy [2, 3~.

Ponieważ woda jest jednym z najlepszych rozpuszczalników wy­stępujących w przyrodzie, przeważnie jest ona zanieczyszczona rozpusz­czonymi w niej substancjami, a przede wszystkim solarni, które nadają jej odpowiedni smak i zapach [6]. Oprócz rozpuszczonych soli nieorganicz­nych zawiera związki organiczne, mikrc>organizmy w tym drobnoustroje chorobotwórcze, pyły, zawiesiny mineralne i rozpuszczone w niej gazy.

Z punktu widzenia chemii woda jest tlenkiem wodoru. Występuje ona we wszystkich trzech stanach skupienia, ale. tylko pod ciśnieniem 4,38

mm Hg (6,11 hPa) i w temperaturze 0,10°G' (273,25 K). ', Woda wykazuje liczne anomalie, nie~potykarie ~z innych związków chemicznych. 3edną z najbardziej dziwnych, a mających ogromne znacie­

nie dla życia na ziemi jest jej właściwość polegająca na zmianie gęstości w czasie zmian temperatury w pobliżu temperatury zerowej. Przy podnoszeniu temperatury od 0°C do 3,98°C (273,15--277,13 K) woda y zwiększa swoją gęstość, osiąga maksimum i następnie przy dalszym ogrzewaniu jej g~stość ponownie maleje, aby osiągnąć poprzednią wartość.

Inną anomalią wody jest wzrost objętości podczas jej krzepnięcia. Wzrost ten dochodzi do 1/11 OĆ7J~t(~SCI początkowej. Zjawisko to powoduje, że zamarzanie wody rozpoczyna się od górnych warstw, a utworzony lód wypływa na powierzchnię, chroniąc głębsze warstwy przed zama:znięciem, co umożliwia trwanie życia w głębi wód również zimą.

Następną anomalią wody w porównaniu do innych związków o po­dobnej budowie jest jej wysoka temperatura wrzenia i wysoka tem­peratura krzepnięcia (p. tablica 3.1).

Właściwości elektryczne chemicznie czystej wody wykazują specyficz­ną różnicę w stosunku do innych związków chemicznych. Charakteryzuje się ona wyjątkowo dużą przenikliwością erektryczną, czyli zdolnością ulegania wpływom zewnętrznym pola elektrycznego hez przemieszcza­

59

x ~ ~e

Tablica 3.1.

Właściwo§ci fizyce wody

Nazwa parametru

Temperatura krzepnięcia

w 7W mm Hg (1,013 kPa) Temperatura wrzenia

w 760 mm Hg (1,013 kPa) Ciśnienie krytyczne Temperatura krytyczna Gęstość krytyczna

Ciężar 1 litra wody w 4°C (277,15 K)

Cięiar 1 litra pary nasyconej w 100°C (373,15 K)

w 760 mm Hg (1,013 kPa) Ciężar właściwy

w 0°C (372,15 K) w 4°C (277,15 K) w 10°C (283,15 K) w 25°C (298,15 K)

Napięcie powierzchniowe w 20°C (293,15 K) Lepkość

w 0°C ((273,15 K) w 20°C (293,15 K) Przewodność właściwa

w 0°C (273,15 K) w 18°C (191,15 K) w 50°C (323,15 K)

Ciepło właściwe

w 14,5-15,5°C (287,65-288,65 K) Ciepło parowania

Ciepło topnienia

Wartości 0°C (273,15 K) 100°C (373,15 K)

217,5 kG/cm2 374,2°C 0,329 ~ 103 kg/m' 1000 g

(213,29 ~ 10 H/mz) (647,35 K)

0,5974 g

0,999 868 ~ 103 kg,/m' 1.000000' 10' kg/m' 0.997 071 ~ 10' kg/m' 0.997 071 ~ 103 kgJm' 72,5 ~ 10-' N/m

1,789 ~ 10- 3 Pa ~ s 1,005 ~ 10- 3 Pa ~ s

0,01 ~ 10-~ S/m 0,04 10-6 S/m 0,17 10-6 S/m

1 cal/g (0,41868 ~ 10 kJ/kg ~ K) 539,1 cal/g (225,71 ~ 10 kJ/kg ~ K) 79,40 cal/g (33,24 ~ 10 kJ/kg ~ K)

nia się cząsteczek. Dzięki temu woda chemicznie czysta jest bardzo dobrym izolatorem.

Na ogół przenikliwość elektryczna ciał stałych jest mniejsza niż ich faza ciekła. W przypadku wody obserwujemy odwrotne zjawisko. Przenikliwość elektryczna lodu jest aż o około ~ 10% większa niż

przenikliwość wody. Okazuje się, że lód jest jeszcze lepszym izolatorem niż woda.

60

Te anomalie wody tłumaczy się następującymi okolicznościami. Woda w fazie gazowej występuje w postaci pojedynczych cząsteczek oddzielonych od siebie cząsteczkami azotu i tlenu. W fazie ciekłej i w fazie stałej woda przyjmuje postać zasocjowaną. Asocjacja wody jest następst­wem budowy cząsteczki wody, która jak powszechnie wiadomo składa się z jednego atomu tlenu i dwóch atomów wodoru. Przestrzenny układ

0 H2 0

-+ +­

1H20J2

00 fHZOJ2

-r ­k

+~ lH~ ~~n

Rys. 3.2. Asocjacja cząsteczek wody

61

Ń.:f di~

a

-l- t Rys. 3.1. Model cząsteczki wody

cząsteczki wody jest zbudowany w postaci trójkąta. W jednym rog trójkąta znajduje się atom tlenu, a na dwóch ramionach odchylonych o· siebie o 104,5° znajdują się atomy wodoru. Z tego powodu przestrze wokół atomu tlenu uzyskuje przewagę ładunków ujemnych, a okolic atomów wodoru przewagę ładunków dodatnich. W ten sposób powstaj w cząsteczce dwa bieguny elektryczne, tworzące dipol [2].

Cząsteczki zorientowane elektrycznie łączą się w większe struktury, c jest istotą dysocjacji. Wynika stąd, że woda występuje nie w postac jednocząsteczkowej o masie cząsteczkowej 18,016y lecz. w potaci wiele krotnie większej, niż to się powszechni przypisuje.

Zatem wzór wody zamiast H20, przyjmuje postać (Hz0)". Przy czyr n jest w wodzie zaw:;ze znacznie większe od jedności.

3.3. Właściwości chemiczne wody

W normalnych warunkach cząsteczka wody pod względem chemice nym jest bardzo trwała. Jednak w pewnych warunkach np. w wysokie temperaturach ulega ona rozkładowi na części składowe. Wielkoś dysocjacji uzależniona jest od temperatury. Im wyższa jest temperatura tym dysocjacja jest większa. Zależność dysocjacji wody od temperatur ilustruje zamieszczonz poniżej zestawienie.

Dysocjacje wody w wysokich temperaturach

Temperatura w °C Dysocjacja w

100 0,00000

1397 0,00078

2557 1,77

3092 13,00

Z uwagi na dysocjację wody nie można jej stosować do gaszen pożarów przebiegających z udziałem wysokich temperatur.

Stosowanie wady do gaszenia pożarów w warunkach zimowych w maga czasem wykorzystania środków obniżających temperaturę krze nięcia. Ma to miejsce w przypadku konżeczności dowiezienia woj gaśniczej w cysternach lub autocysternach w warunkach zimowych c pożaru odległego od ujęcia wody; także w gaśnicach wodno-pianowyc W celu uniknięcia zestalenia wody stosuje się takie związki ch~miczt jak: chlorek sodowy, węglan ~otasow~, chlorek magnezu, chlorek wapr i wiele innych. Ze związków organicznych na uwagę zasługują alkohc

G2

,_.­

Porównanie temperatur wrzenia e krzepnięcia wody i innych związków chemicznych o podobnej budowie

Tablica 3.2.

- T-

Związek WZÓr Ciężar Temperatura Temperatura

chemiczny cząsteczkowy krzepnięcia wnenia

Woda H~O 18,016 0°C i00°C

Metanol CH30H 32,043 -97,3°C 64,7°C

Eter metylowy CH3 O-L)H3 36,070 -138,5°C -23,7°C

Etanol CZHSOH 46,070 -112,3°C 78,4°C

Eter dwuetylowy CzHS-O-CzHS 74,12 -116,3 34,5°C

Tablica 3.3.

R'ybrane dodatki chemiczne do obniżani a temperatury krzepnięcia wody ga§niczej

w procentach wagowych

Uzyskiwane

temperatury NaCI MgClz CaCl2 KZCO3 HO-CHZ CI~2-OH

°C _ I

_ _. -- __._. __._____ _ - _ ._;

0 0 0 0 0 0

-5 7,78 7,12 8,81 5,75 14,31

-10 13,87 11,82 14,24 11,51 20,38

-15 18,63 15,04 17,97 17,39 24,40

-20 22,41 17,42 20,82 23,25 27,46

-25 - 18,75 23,02 29,01 30,27

-30 - 20,57 24,98 34,64 32,88

-35 - - - - -

-40 - - 27,95 - 37,11

-45 - - - - -

- 50 - - 30,45 - -

i glikole. Zależność między stężeniem zastosowanych dodatków a tem­peraturami, do których dodatki te obniżają temperaturę krzepnięcia wody przedstawiono w tablicy 3.5.

Przy stosowaniu środków obniżających temperaturę krzepnięcia wody gaśniczej należy pamiętać o ich znacznych właściwościach korozyj­nych w odniesieniu do metali. Dlatego też takich soli, jak: chlorek sodowy, chlorek magnezowy czy chlorek wapniowy nie należy stosować

63

J

do obniżenia temperatury zamarzania wody gaśniczej znajdującej si w gaśnicach i zbiornikach wykonanych z metali.

W Polsce obniżania temperatury krzepnięcia wody nie stosuje siĘ wodę potrzebną do gaszenia pożaru przewozi się w ogrzewanycl cysternach samochodowych.

3.4. Następstwa przepływu prądu elektrycznego przez wody

Gaszenie pożarów wodą w sytuacji, gdy w obrębie płomieni znajduj. się urządzenia bądź przewody będące pod napięciem elektrycznym, moż stanowić poważne niebezpieczeństwo dla osób gaszących pożar. Niebez pieczeństwo to wynika z możliwości przepływu prądu elektrycznego poprzez strumienie.

Tablica 3t

Wptyw pr~du elektrycznego na organizm cztowieka

Natężenie prądu elektrycznego, Oddziaływanie na organizm mA

0,5-1 Odczuwa przepływ

10 Odczuwa ból

15-SO

Niebezpieczeństwo dla życia

100 Śmiertelne

Przewodnictwo prądu elektrycznego przez wodę i jego natężeni uzależnione jest od wielu czynników. Tymi czynnikami są między innymi rozpuszczone w wodzie sole mineralne -- ich rodzaje i stężenia, wysokoś napięcia prądu elektrycznego, rodzaj prądu elektrycznego ---- zmienny czy stały, rodzaj strumienia wodnego - zwarty czy rozproszony, średnic strumienia a także odległość człowieka gaszącego strumieniem wodnyn od urządzenia będącego pod napięciem elektrycznym.

Woda czysta nie przewodzi prądu elektrycznego, ale woda wy stępująca w przyrodzie, w hydrantach, w wodnych zbiornikach przeciw pożarowych i innych jest zawsze zanieczyszczona, w tym zanieczysz czeniami nieorganicznymi. Wiele zanieczyszczeń nieorganicznych stano wią związki chemiczne dysocjujące w wodzie na jony, co powoduj. i umożliwia przepływ prądu elektrycznego.

64

Tablica 3.5. Bezpieczne odleglości czlowieka od urządzenia elektryc~ego

A. Zależno§ć bezpiecznej odleglo§ci przystosowaniu zwartego prądu gaśniczego od napięcia elektrycznego i średnicy pysuzka prądownicy

Napięcie Najmniejszy odstęp od źródła prądu elektrycznego w metrach

w zależności od średnicy pyszczka prądownicy

kV 7 mm 18 mm 30 mm

0,115 0,5 1,0 2,0

0,460 0,75 3,0 5,0

3,0 2,0 5,0 10,0

6,0 2,5 6,0 12,0

12,0 3,0 6,5 15,0

60,0 4,5 ' 12,0 22,0

150,0 8,0 15,0 25,0

B. Zależno§ć bezpiecznej odleglo§ci przy stosowaniu rozproszonego prądu ga§niczego od napięcia elektrycznego

Napięcie Odległość

kV m

0,115 0,5

0,450 0,75

4,5 1,0

12,0 1,2

60,0 1,5

Przepływ w wodzie prądu elektrycznego stałego jest znacznie większy niż prądu zmiennego 0 około 50 do 100%.

Na podstawie informacji dotyczących wpływu prądu elektrycznego na organizm człowieka oraz pomiarów przepływu prądu elektrycznego w wodzie w zależności od średnicy strumienia, średnicy pyszczka prądo­wnicy, stopnia rozproszenia i odległości ustalone zostały bezpieczne odległości między urządzeniem elektrycznym będącym pod napięciem a osobą gaszącą pożar za pomocą wodnego strumienia (prądu wodnego). Wyniki tych ustaleń podano w tablicach 3.4. i 3.5.

65

y

Literatura

1. Derecki T., Wawrzyński W.: Sprzęt do wytwarzania piany gaśniczej. IWZZ Warszawa 1981.

2. Gancasz J.: óYoda. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne Warszawa 1979.

3. (3rynczel Z.: Środki gaśnicze. i~'lasności i zastosowania. Arkady Warszawa 1968.

4. Grynczel Z., Węgrzynowski W.: Gaśnice i mate agregaty gaśnicze. IWZZ Warszawa 1975. 5. Grynczel Z., Wilczkowski S.: Nowoczesne środki gaśnicze. Instytut Wydawniczy CRZZ Warszawa 1976.

6. Remy H.: Lehrbuch der anorganischen Chemie. Bd. 1,6 Auff., Akademische Verlagsgesel­Ischaft Geest Portig K.-G. Leipzig 1952.

7. Schreiber H. N, Porst P.: Ląschmittel. Chemiach-physikalische Yorgange ńeim Yerbrennen und beim Lóschen. Staatsverlag DDR Berlin 1972.

8. Wilczkowski S., Sitkiewicz J.: Informator o środkach gaśniczych. Biuro Wydawnicze Chemia Warszawa 1974.

66

q. r e i,,,

4. PIANY GAŚNICZE

I ŚRODKI PIANOTWÓRCZE

4.1. Wiadomości ogólne

Pianę gaśniczą stosuje się bardzo często; zarówno dogaszenia małych pożarów, nazywanych pożarami w zarodku, jak i przy gaszeniu pożarów największych. Stosuje się ją do gaszenia pożarów A i B - cieczy i pożarów ciał stałych. Zupełnie nieprzydatna jest do gaszenia pożarów gazów, a wręcz niebezpieczna przy zetknięciu z pożarami metali.

Najczęściej stosowaną pianą gaśniczą jest piana otrzymywana chemi­

i cznie w gaśnicah, które jako najpospolitszy sprzęt przeciwpożarowy są

widoczne w magazynach, w sklepach i zakładach pracy. Za pomocą piany odbywa się gaszenie pożarów powstałych w dużych magazynach, ładowniach statków, w wielkich zakładach przemysłowych. Pianą nie ° tylko gasi się, ale i zapobiega pożarom, np. przez wyścielanie pasów startowych lotnisk w celu bezpiecznego przyjęcia samolotów, które nie

mogą opuścić podwozia. Pianę lekką stosuje się do wypełniania hal fabrycznych lub magazynów zastawionych materiałami, w których wy­buchł pożar, a do których nie ma możliwości dotarcia z jakimkolwiek innym sprzętem pożarniczym. W takim wypadku, piana lekka podawana z odpowiednio dużą intensywnością jest w stanie dopłynąć do najbardziej niedostępnych zakamarków. W wielu wypadkach piana ta jest nieza­

u stąpiona. i; Pianą gaśniczą można gasić olbrzymie rozlewiska materiałów pęd­

nych, domy towarowe, linie produkcyjne i wiele innych. Wykorzystywanie piany jako środka gaśniczego datuje się z końcem ubiegłego stulecia. Prace badawcze w tym kierunku realizowano w kilku krajach, jednak pierwszy patent w tej dziedzinie udzielono w Anglii. Otrzymał go Johnson w 1877 r. Dalsze prace prowadzono w Niemczech, Stanach Zjednoczonych, Francji i innych krajach. Na szerszą skalę pianę zaczęto stosować na początku naszego stulecia. W 1904 roku ogłosił

67

swoje prace Francuz Laurem, który wykonał liczne prace doświadczalne w zakresie wykorzystania pian do różnych celów, w tym gaśniczych W następnych latach intensywne badania i eksperymenty podjęli i inni badacze m.in. Schroeder, van Deurs, Urquhart, co zaowocowało uzys~ kaniem pian o lepszych parametrach.

Opracowano teorię budowy pian, skonstruowano nowe urządzenia do jej wytwarzania, w tym wiele urządzeń stałych, rozbudowano bazę surowcową do wytwarzania środków pianotwórczych. W toku dalszych prac eksperymentalnych otrzymano pianę umożliwiającą gaszenie al~ koholi i innych cieczy organicznych.

Stopniowo pianę zaczęto stosować w szerszym zakresie, zarówna w akcjach gaśniczych jednostek straży pożarnych, jak i do zabezpieczania obiektów przemysłowych przez instalowanie stałych gaśniczych urządzeń pianowych.

Dzięki stosunkowo prostym sposobom wytwarzania zarówno dob­rych środków pianotwórczych, jak i samej piany, jej zastosowanie stała się z czasem bardzo powszechne. Rozwinęła się produkcja samochodów gaśniczych przeznaczonych do gaszenia pożarów pianami gaśniczymi. Pozytywny wpływ miał tu zarówno rozwój motoryzacji a także przemys­łu chemicznego.

Nie bez znaczenia były doświadczenia, które potwierdzały znaczna przewagę zalet gaśniczych pian w porównaniu z dotychczas stosowana wodą.

W latach pięćdziesiątych poważnie wzrosło zastosowanie pian gaś­niczych w ochronie przeciwpożarowej.

W poszukiwaniu skuteczniejszych metod zwalczania pożarów w ko­palniach Instytut Badawczy dla Bezpieczeństwa Kopalni w Buxton w Anglii wykorzystał do wytwarzania piany wentylatory doprowadzające powietrze do kopalni. Polegało to na tym, że wentylatory zaopatrzone w gęste siecie bawełniane nawilżano wodnym roztworem środka piano­twórczego o niskim napięciu powierzchniowym. Pęd powietrza wywoła­ny pracującym wentylatorem powodował powstawanie piany. Uzyskano w ten sposób pierwsze "korki" z piany bardzo lekkiej. Jeden m3 takiej piany ważył zaledwie kilka kilogramów. Metr sześcienny piany ciężkiej waży ponad 100 kg. W tym okresie wzrosło zainteresowanie pianą lekką.

W Stanach Zjednoczonych w 1956 roku w United States Bureau oi Mines przeprowadzono doświadczenia polegające na gaszeniu pianą lekką sztucznie wznieconych pożarów w kopalni. Odpowiednie badania

68

Wymagania technic~o-użytkowe dla syn tetycznego środka pi Tablica 4.1. !

anotwórczego

Nazwa parametru Jednostka yy~ag~ia

Metoda badania miary

Stężenie stosowania % 1,5-5,0

Gęstość w 293 K (20°C) 10' kg~m-3 0,96±0,02

wg PN-b6/C-04004

Lepkość

wg PN-78/C-04019 N ' s ~ m- ~ Nie więcej niż

w temp. 293 K (2~°C) ~ 9,5

w temp. 283 K (10°C) 12,0

w temp. 273 K (0°C) 18,5

Napięcie powierzchniowe

roztworu wodnego 3,5% 10-' N ~ m- I Nie więcej niż

wg PN-78/C-83603/06

w temp. 293 K (20°C)

Temperatura krzepnięcia ' K (°Cj Nie więcej niż

wg PN-55/C-04016 263 (-10) i

Odczyn pH 7-8

wg PN-81/C-83603/10

Zawartość osadu % Nie więcej niż

wg PN-80/C-83603/08 0,01

Szybkość korozji g~m-2~doba-1 Nie więcej niż

wg PN-78/M-04610 w

stali St 3S 1,1 u

mosiądzu M 59 1,6

aluminium PA 6 0,1

Liczba spienienia - Nie więcej niż

wg PN-78/C-83603/07 8

Czas wykroplenia min. Nie więcej niź

wg PN-78/C-83603/95

25% roztworu 10

50% roztworu 20

z objętości piany

Skuteczność gaśnicza Nie więcej niż

wg PN-85/C-83603/11

czas gaszenia etyliny 78 s 50

czas nawrotu palenia min. Nie więcej niż 9

przy intensywności powadania 3,5% roztworu fi

3 dm' ~ min-' ~ m-2

y

69

F~.. ;;,,... r~.&,

(ti:'.,. ,..g;;

s ,> ~

umożliwżły ustalenie właściwego stosunku środka pianotwórczego wody i powietrza.

Od tego czasu coraz częściej używano ten rodzaj piany do zwalcza pożarów. Opanowano technikę jej stosowania i znacznie rozszerz zakres wykorzystania.

Obok piany ciężkiej a także piany lekkiej w akcjach gaśniczych cc powszechniej używa się piany średniej. Łączy ona w sobie zalety poprzednio wymienionych pian. Umożliwia także uzyskiwanie znac. więcej piany przy tej samej ilości wody w porównaniu z pianą cię: lepiej izoluje dostęp par do strefy spalania a także łatwiej rozpływa sil płonącej powierzchni. Nie bez znaczenia jest tu fakt, że łatwiej operować strumieniami piany średniej niż przy zastosowaniu agregati wytwarzania piany lekkiej. Piana średnia wyróżnia się też dobrą skot nością gaśniczą.

Działanie gaśnicze piany polega na odcięciu do strefy spal zarówno dostępu tlenu jak i rozgrzanych par cieczy palnych. Op~ właściwości izolujących piana wykazuje właściwości ochładzające. W. nkiem skutecznego ugaszenia pożaru jest szybkie pokrycie płon powierzchni szczelną warstwą piany. Właściwości chłodzące pian ściśle związane z ilością wody, z której wytworzono pianę. W tej syte skuteczniej chłodzi piana ciężka, mniej średnia, a najmniej piana lel właściwie chłodzą wypływające z tych pian wodne roztwory środl spieniających.

W pianie ciężkiej roztworu wodnego jest około sto razy więcej w pianie lekkiej. W pianie średniej wody jest odpowiednio mniej.

4.2. Rodzaje pian gaśniczych i ich w~aściwości

Ze względu na sposób wytwarzania piany dzielimy na: -- pianę mechaniczną,

- chemiczną.

Pianę mechaniczną otrzymuje się przez energiczne, mechani~ zmieszanie wodnych, od 1,5% do 7%, roztworów środków pianot~ czych z powietrzem lub gazem obojętnym. Pianę wytwarza się w powiednich do tego celu skonstruowanych urządzeniach pianotwórcz

Pianę chemiczną otrzymuje się w wyniku energicznego zmieszan; sobą dwóch roztworów: alkalicznego i kwaśnego. Roztwór alkali~ zawiera kwaśny węglan sodowy i koncentrat pianotwórczy, naton

70

_._.___. _ _ . . ,

r,;:, ,~~:

3:;*

~.r~, ~i~, , -. ~tl;i':.

'~, , a d a . k~~°·~ . I

1,

Tablica 4.2. Wymagania techniczno-użytkowe dla proteinowego środka pianotwórczego

Nazwa parametru Jednostka ~ry~agania

Metoda badania miary

Stężenie stosowania % obj. 6-7

Gęstość w 293 K (20°C) j

wg PN-66/C-04004 10' ~ kg ~ m-' 1,15-1,24 i

Lepkość Nie więcej niż ',

wg PN-78/C-04019 ~ Nie więcej niż

w temp. 293 K (20°C) 35

w temp. 283 K (10°C) N ~ s ~ m-2 52

w temp. 273 K (0°C) 85

w temp. 268 K (-5°C) 115

Napięcie powierzchniowe 10-' N ~ m-' Nie więcej niż

wg PN-78/C-83603/06

w temp. 293 K (20°C)

koncentratu 30,0

roztworu 7% obj. 40,0

Temperatura zestalania K (°C) Nie wyżej niż

wg PN-55/C-04016 259,0 (-14,0)

Odczyn pH 7-9

wg PN-81/C-83603/10

Zawartość osadu % Nie więcej niż

wg PN-80/C-83603 0,3

Rozpuszczalność w wodzie - Dopuszcza się lekkie

zmętnienie

Szybkość korozji g ~ m-z · doba-1 Nie więcej niż

wg PN-78/H-04610

stali St 3S 0,20

mosiądzu M 50 0,55

aluminium PA 6 0,20

Liczba spienienia - Nie mniej niż

wg PN-78/C-83603/07 6,5

Czas wykropienia ~ Nie mniej niż

wg PN-78/C-083603/05

z objętości piany

25% roztworu min. 11

50% roztworu min. 21

Skuteczność gaśnicza Nie więcej niż

wg PN-85/C-83603/11 60

czas gaszenia etyliny 78 s

czas nawrotu palenia min. Nie mniej niż

przy intensywności podania 7% roztworu 18

3 dm3 ~ min-' ~ m-z

~1

J

Tablica 4.3

R'ymagania techniczne-użytkowe tadunku do gaśnic na pianę chemiczni

Nazwa parametru Metoda badania

Liczba spienienia Czas wykropienia Tempratura krzepnięcia

wg PN-55/C-04016

- części kwaśnej ładunku - części alkalicznej ładunku Czas działania gaśnicy

wg PN-75/M-51079

Zasięg rzutu strumienia piany wg PN-75/M-51079 Pozostałość środka w gaśnicy

wg PN-75/M-51079 Skuteczność gaśnicza wg PN-75/M-51079 Test B-12

Jednostka ~r~agania miary

- Nie mniej niż 10 min Nie mniej niż 60 K (°C) Nie wyższa niż

253 (-20) 258 (-15)

s 65±5

m Nie mniej niż 7 Nie więcej niż 6,0 3 wyniki pozytywne

w 3 próbach

roztwór kwaśny - kwas siarkowy lub siarczan glinowy lub inne kwaśne związki. W wyniku zaistniałej po zmieszaniu roztworów reakcji chemicz­nej powstaje dwutlenek węgla generujący pianę, a wzrost ciśnienia powoduje wyrzucenie wytworzonej piany na zewnątrz urządzenia gaś­niczego, którym jest najczęściej gaśnica na pianę chemiczną.

Pianę gaśniczą ze względu na strukturę przestrzenną dzielimy na: -- pianę o budowie kulistej,

-- pianę o budowie wielościennej.

Piana o budowie kulistej stanowi zbiór pojedynczych pęcherzyków o kształcie kuleczek znajdujących się w ośrodku gazowym lub ciekłym. Piana o budowie wielościennej (poliendrycznej) stanowi zespół pęche­

rzyków w kształcie wielościanów o wspólnych ściankach.

Pod względem stopnia spienienia pianę gaśniczą dzielimy na: - ciężką, o liczbie spienienia Ls < 20

- średnią, o liczbie spienienia 20 < Ls < 200 - lekką, o liczbie spienienia Ls > 200.

Piana jest to niestabilny układ dyspersyjny, w którym ośrodkiem dyspersyjnym jest ciecz, a fazą rozproszoną gaz.

72

~..wys . .. ~~:s '

J.

J

Układ ten ma postać trójwymiarową i złożony jest z pęcherzyków gazu oddzielonych od siebie błonkami utworzonymi z warstewek wod­nego roztworu środka pianotwórczego. Grubość ścianek waha się od 1 do 10 mikrometrów. Wielkość pęcherzyków w pianach gaśniczych mieści się w granicach od 3 do 30 milimetrów.

Stosunek wodnego roztworu środka pianotwórczego do gazu w pia­nach gaśniczych jest różny i zależny od liczby spienienia i sposobu wytworzenia piany:

- piana mechaniczna zawiera od 83 do 99,6% powietrza, a pozos­tałą część stanowią: wodny roztwór środka pianotwórczego i para wodna,

- piana chemiczna zawiera około 80% dwutlenku węgla, 19,7% wodnego roztworu środka pianotwórczego i soli mineralnych. Właściwości pian gaśniczych określają następujące podstawowe para­metry

-- liczba spienienia, -- dyspersyjność,

- trwałość, ', - płynność.

4.2.1. Liczba spienienia

Liczba spienienia L~ jest to stosunek objętości piany do objętości roztworu z którego ta piana została wytworzona.

L$ - V° (4.1)

gdzie: Vp - objętość piany, cm'

V, - objętość roztworu, cm3

Liczba spienienia jest parametrem bezwymiarowym. Znajomość tegoż parametru ma podstawowe znaczenie przy określaniu intensywności podawania roztworu środka pianotwórczego w czasie akcji gaśniczej.

4.2.2. Dyspersyjność

Dyspersyjność Dp jest parametrem określającym stopień rozdrob­nienia pęcherzyków piany.

y

73

Dp = _1 _~ mm-i

dpp

gdzie: dpp - średnica pęcherzyka piany, mm

Przez pojęcie d y s p e r s y j n o ś ć rozumieć należy wartość przeciw do wielkości średnicy pęcherzyków piany. Im wyższa jest średni pęcherzyków, tym mniejsza jest dyspersyjność piany. Biorąc pod uwa ten parametr piany dzielimy na: wysokodyspersyjne i niskodyspersyj~

Do wysokodyspersyjnych pian należy zaliczyć te, których średni pęcherzyków jest mniejsza niż 3 mm.

Zaleźność między liczbą spienienia, średnicą pęcherzyków pia i grubością ścianek pęcherzyków określa następujące równanie:

dpp Ls-1 b = 1l -Ls ~ 1

gdzie: b - średnia grubość ścianki pęcherzyka, m,

Clpp -- średnia średnica pęcherzyka piany, m, LS -- liczba spienienia.

Zaobserwowano również zależność między dyspersyjnością pian a jej trwałością - im wyższa dyspersyjność piany, tym trwałość piany jest większa.

Liczbę spienienia LJ i dyspersyjność Dp zaliczamy do parametr strukturowych piany.

4.2.3. Trwałość

Trwałość piany jest to jej zdolność do zachowania swoich właście ści, jakie uzyskała w momencie wytworzenia. Piana jak o tym wsi mniano jest układem niestabilnym, dlatego też ten parametr ma isto znaczenie dla celów ochrony przeciwpożarowej.

Trwałość piany określana jest na podstawie szybkości wypływu z ~ wodnego roztworu środka pianotwórczego. Jest to równocześnie mi szybkości niszczenia piany. Im wolniej następuje proces niszcze pęcherzyków, tym piana jest trwalsza. Dlatego też oznaczanie zan piany polega na mierzeniu ilości wypływającego z piany roztw w czasie. Czas w którym wypłynie 25% lub 50% objętości roztm z którego piana została wytworzona, jest miarą trwałości piany.

74

i;.AG~,,!.~.

,..~~.v,:"

Tablica 4.4. Wymagania techniczno-użytkowe dla syntetycznego środka pianotwórczego perfluorowanego

- §rndek t~FFF

Nazwa parametru Jednostka ~r~agania

Metoda badania miary

Stężenie stosowane % 3 lub 6

Gęstość właściwa 103 kg ~ m-' 0,94-1,05

w temp. 283 K (20°C)

wg PN-66/C-04004

Lepkość N ~ s ~ m-~ Nie więcej niż

wg PN-78/C-04019

w temp. 273 K (0°C) 5 ~ 10-'

w temp. 293 K (20°C) 2,5 ~ 10-'

w temp. 283 K (10°C) 3,5 ~ 10-'

Napięcie powierzchniowe 10-3 N ~ m-1

wg PN-78/C-83603J06

w temp. 293 K (20°C)

- koncentratu 25,1

- 6% roztworu

Temperatura krzepnięcia K (°C) Nie więcej niż

wg PN-55/C-04016 263 (-10)

Odczyn pH 7-8

wg PN-81/C-83603/10

Zawartość osadu °/u Nie więcej niż 0

wg PN-80/C-83603/08

Szybkość korozji g ~ m-2 ~ doba-' Nie więcej niż

wg PN-78/M-04610

dla stali St 3S 0,4

dla mosiądzu M 59 0,001

dla aluminium PA 6 0,001

Liczba spienienia - Nie mnie niż 5,5

wg PN-78/C-83603/07

Czas wykraplania min. Nie mniej niż

wg PN-78/C-83603/05

25% roztworu 4

50% roztworu

z objętości piany

Skuteczność gaśnicza Nie więcej niż 40

wg PN-85/C-83603/11

czas gaszenia etyliny 78 s

czas nawrotu palenia min. Nie więcej niż 9

przy intensywności podawania 3% roztworu

3 dm' ~ min-' ~ m-2

75

a

Tablica 4.5.

Pianotwórcze §rodki proteinowe

Nazwa Producent Zalecane Liczba Temp. Gęstość

'

środka Kraj stę spienienia krzepnięcia kg~~3 pH

z °

enie

Q x C (K)

/o

Tutogen F Hoechst 3, 4 i 5 7, 8, 9 -15 1,16±0,02 7,0±0,5

RF'N (258,15)

Tutogen L Hoechst 3, 4 i 5 7, 8, 9 -20 1,14±0,02 8,0±0,5

RFN (253,15) .

Tutogen T Hoechst 3, 4 i 5 7, 8, 9 -16 1,16±0,02 7,0±0,5

' RFN (257,15)

Tutogen U Hoechst 3, 4 i 5 6, 7, 8 -15 1,14±0,02 7,0±0,5

RFN (258,15)

Tutogen U 30 Hoechst 3, 4 i 5 6, 7, 8 -30 1,14 7,1

RFN (243,15) 7,4

-_

Nicerol Angus 4 i 6 8 i 8 -10 1,10 7 ±0,5

W.B. (263,15)

Nicerol Angus 4 i 6 8 i 8 -20 1,14 7±0,5

W.B. (253,15)

i Nicerol HC Angus 3 8 -10 1,13 -

I W,B. (263,15)

ł Komet Total 3 5 -15 1,12 7

Extrakt Walther 5 7 (258,15)

RFN

Komet Total 5 8-10 -15 1,18 ± 0,005 8,4

Extrakt A Walther (238,15)

RFN

Komet Total 5 6 -15 1,15±0,005 7

Extrakt Walther (258,15)

AF RFN

Komet Total 3 7 -15 1,145 7

Extrakt Walther (258,15)

LB RFN 5 8 -15

(258,15)

All Purpose John Kerr 5-6 7,5 -16 1,15 7,5

(257,15) 9,0

76

i

a,

Tablica 4.6.

Pianotwórcze §rodki syntetyczne

Nazwa Producent Zalecane Liczba Temp. Gęstość

środka Kraj stężenie spienienia krzepnięcia k~m3 pH

X °C

Deteor CUSSONS 3,5 18 -10 0,90 7

1000 M WZChG 2,5 200 (263,15) 0,96

Pollena 1,5 1000

Polska

Expandol Angus 3 50-500 -5 1,00 7

W.B. 1,5 500-1250 (268,15)

Expyrol Hoechst 1 9 -15 1,00±0,02 7,5±0,3

F 15-1 % RF'N 100 (258,15)

Expyrol Hoechst 2 11 -15 1,05±0,01 7,5±0,3

F 15-2°/a RFN 120 (258,15)

500

Expyrol Hoechst 3 10 -15 1,05±0,01 7,5±0,3

F 15 RF'N 120 (258,15)

500

Komet Total 2-3 6 - 5 1,02 7,0

EXTRAKT Walther 2-3 75 (268,15)

S 5 RFN 2-3 500

Fleb 70 Biro Fils 2-7 6-15 -12 1,02 7,0

Francja 2~ 75-200 (273,15)

1-2 200

Komet Total 5 10 -15 1,04 6,9

Extrakt S Walther 3,5 150 (258,15) 7,1

RFN 2 1000

Meteor Skum 3,6-5,0 12 -9,5 0,99

Hi-Ex Szwecja 3,0-3,5 200 (263,65) 1,00 7,0

1,25-1,5 1000

Minimax Preussag 3,5 10 -15 1,01 7,0

RF'N 2,5 150 (258,15)

1,5 1000

77

Tablica 4.7.

Pianotwórcze środki fluorosyntetyczne AFFF

Nazwa Producent Zalecane Liczba Temp. Gęstość

środka Kraj enie spienienia krzepnięcia kg~m3 pH

Stę'z °

~ x C (K)

/o

Exyrol Hoechst 3 7,5 -15 1,04±0,02 7,5

CR 3% RFN (258,15)

Expyrol Hoechst 6 7 -6 1,02 7,5

CF 6% RF'N (267,15)

Expyrol FA Hoechst 3 8 0°C 1,00±0,02 7,5±0,3

RFN (273,15)

Fluorofilm Chubb 3 6 -9 1,01 7,5

3~~a W.B. (264,15) 8,0

Fluorofilm Chubb 6 7 -5 1,01 7,5

6% W.B. (268,15) 8,5

Light Water 3 M 3 7 -15 1,055 7,5

3% Szwajcaria (258,15)

Light 3 M 6 7 -6 1,012 7,5

Water 6% Szwajcaria (267,15)

Light Water 3 M 3 i 6 6 -2 1,02 8

ATC Szwajcaria (271,15)

Petroseal Angus 3 8,5 -18 1,100 7,5

3% W.B. (255,15)

Petroseal Angus 6 8,5 -16 1,135 7,5

6% W.B. (257,15)

Fluoropolydol Angus 5~ 8 -15 - 9

W.B. (258,15)

Tutogen Hoechst 3 6 -15 1,18±0,02 7,0±0,5

FP 3% RFN (258,15)

Fluoropolydol Augus 5~ 8 -15 9

A.B. (258,15)

Tutogen Hoechst 3 6 -15 1,18±0,02 7,0±0,5

FP 3% RF'N (258,15)

Tutogen Hoechst 6 6 -15 1,16±0,02 7,0±0,5

FP 6% RFN (258,15)

Plus F Chubb 4--6 9 -13 1,123 7

W.g. (260,15)

Kolafoam Kolagom 6 7 -15 1,15-1,18 7±0,5

FP 400 Turcja (258,15)

78

T

,a i'

c a.

f 1:;

Trwałość piany zależy od wielu czynników takich, jak: - właściwości środka pianotwórczego,

- stężenie środka pianotwórczego,

- jakość wody, z której wytworzono pianę, - liczba spienienia,

.- dyspersyjność,

- temperatura pożaru,

- temperatura powietrza (przy wytwarzaniu piany powietrzno­-mechanicznej),

- rodzaj środowiska stykającego się z pianą.

4.2.4. Płynność

Płynność piany jest to zdolność jej do rozplywania się po powierzch­niach ciał stałych lub cieczy. Szybkie rozpływanie się piany gaśniczej jest cechą pożądaną. Im szybciej rozpływa się piana po powierzchni palącego się materiału, tym krótszy jest kontakt jej z płomieniami, mniejsze niszczenie piany spowodowane wysoką temperaturą i szybsze gaszenie pożaru.

Trudno jest ustalić szybkość rozprzestrzeniania się piany w razie stosowania jej do gaszenia ciał stałych. Rozwinięta powierzchnia, szczeli­ny i nierówności nie pozwalają na dokonanie odpowiednich pomiarów. W przypadku pożaru cieczy takie ustalenia są możliwe. Ustalono, że po podaniu piany na powierzchnię palącej się cieczy, początkowa prędkość jej płynięcia wynosi około 0,34 m/sek.

W miarę jak czoło piany oddala się od punktu podawania, prędkość ta maleje, aż w pewnej odległości jej szybkość rozprzestrzeniania się osiąga wartość zerową. Pod wpływem destrukcyjnego działania tem­peratury, agresywności par palącej się cieczy i produktów spalania piana ulega ciągłemu niszczeniu. Znaczy to, że intensywność podawania piany w opisanym przypadku jest w punkcie krytycznym, który nie gwarantuje osiągnięcia pozytywnego wyniku. Nie wolno w żadnym razie dopuścić aby ilość podawanej piany była równa ilości niszczonej.

W praktyce dobiera się takie ilości prądów pianowych, które zapew­nią, że ilość podawanej piany znacznie przekracza niszczoną.

y

79

4.3. Czynniki niszczące pianę

Piana jest układem nietrwałym i tuż po jej wytworzeniu podleg działaniu destrukcyjnym procesom, które w stosunkowo krótkim czasi prowadzą do jej całkowitego zaniku. Niszczenie piany jest proceser złożonym i zależnym od wielu czynników takich, jak: temperatur promieniowanie cieplne.

Czynniki powodujące niszczenie pian podzielić można na dwi zasadnicze grupy:

- czynniki naturalne, - czynniki wymuszone.

Naturalne niszczenie piany zachodzi w wyniku działania takic procesów, jak:

- wypływanie cieczy z przestrzeni międzybłonkowej, - dyfuzji gazu między pęcherzykami,

-- rozrywaniu się pęchezzyków.

W bardzo stabilnych pianach rozrywanie się błon pęcherzyków ni zachodzi wcześniej niż po 10-20 minutach od jej wytworzenia. W pia nach o wysokiej liczbie spienienia podstawowym procesem destrukcy nym jest dyfuzja gazu, która powoduje rozrywanie śię poszczególnyc pęcherzyków.

Piany o niskiej liczbie spienienia mają stosunkowo grube przestrzeni między błonkami pęcherzyków wypełnione cieczą. W tych pianach proce starzenia przebiega w ten sposób, że ciecz z przestrzeni między błonkan zaczyna wypływać. Prowadzi to oczywiście do cienienia ścianek, umo; liwiając dyfuzję gazu przez ścianki; powodując ich pękanie.

Podany wyżej schemat niszczenia piany jest bardzo uproszczon w przeciwieństwie do rzeczywistego.

Celem określenia rzeczywistego wpływu naturalnych czynników n ogólny proces niszczenia piany wprowadzone zostały wielkości L~ i 1 charakteryzujące średni czas przebywania cieczy i gazu w pianie.

Y

L~ = 1 ~dV~ (4. 0

oe Lg = yo f ~dVa (4. sJ

0

a, 80

J

gdzie: V~ - początkowa objętość cieczy w pianie, V~ - objętość cieczy w pianie po czasie i, Ys - początkowa objętość gazu w pianie, Vs - objętość gazu w pianie po czasie i.

Należy jednak odnotować, że wielkości te nie pozwalają na dokładne scharakteryzowanie trwałości piany. Wynika to z faktu, że proces niszczenia piany zależy od szybkości przebiegu dwóch procesów - wy­pływania cieczy z piany i rozrywania się pęcherzyków.

Jeżeli podstawowym procesem niszczenia piany będzie wypływ cieczy, co jest charakterystyczne dla nowo wytworzonych pian i ciecz wypływa z piany z większą szybkością niż gaz, to Le > Lt.

Jeżeli rozrywanie się pęcherzyków przebiega z większą szybkością niż wypływanie cieczy, co można wytłumaczyć, że gaz oswobadza się z piany szybciej niż ciecz, to Ls < L~.

Rozrywanie się pęcherzyków w stopniu większym niż wyciekanie roztworu ma miejsce w pianach po dłuższym czasie od ich wytworzenia. Dokładniej trwałość piany opisuje wielkość L f, która charakteryzuje średni czas trwania piany:

yop Tk Tk

L =y f TdV=y ~Vd~=V 1 ~Vd~+ r e n

oP J ~P a~ + Vo9

0 0 0

=k

(4.6) f Vg d~

+1'o~+Voe J 0

gdzie: V p - początkowa objętość piany,

Vp -- objętość piany po czasie i: Vp = V +Vg ik - czas całkowitego zaniku piany.

Po wprowadzeniu względnej gęstości piany p (wielkość odwrotna krotności)

p-V°_ V~ (4.7) Vp V~ + Vs

Wielkość L f można obliczyć poprzez L9 i L~ za pomocą równania:

81

t~··

Lf = L9+po(L~-Ls) (4.8)

gdzie: pm - początkowa względna gęstość piany.

Średni czas trwania piany L f zawsze ma wartość pośrednią między L~ i L9.

4.3.1. Wypływanie cieczy

Wypływanie cieczy z pian przebiega kanałami Plato-Gibbsa pod wpływem sił ciążenia i kapilarnych sił zasysających,.

W pianach i pionowych wolnych pęcherzykach siły te oddziaływają równocześnie.

W poziomych wolnych pęcherzykach wpływ sił grawitacyjnych jest nieznaczny a procesy pocienienia błonek i ich rozrywanie przebiega przede wszystkim pod wpływem sił kapilarnych, które zależą od krzywiz­ny kanału i centralnego odcinka błonki.

4.3.2. Dyfuzja gazu

Zgodnie z równaniem Laplace'a ciśnienie w pęcherzykach gazu jest I odwrotnie proporcjonalne do średnicy pęcherzyków. Ponieważ piany k' praktycznie nigdy nie są doskonale monodyspersyjne i mają w swojej

budowie pęcherzyki różnej wielkości, toteż ciśnienie w pęcherzykach nie jest jednakowe. Róźne ciśnienia w pęcherzykach wywołują dyfuzję gazu z obszaru wysokich ciśnień (małe pęcherzyki) do obszaru o niskich i ciśnieniach (duże pęcherzyki).

Szybkość dyfuzji jest proporcjonalna do różnicy ciśnień panujących we wnętrzach pęcherzyków:

Pi-Pz = P = 2~ C1-- 1 1 dla rl < rz (4.9) ri r2/

gdzie: pl i p2 - ciśnienie gazu w pęcherzykach,

Q -- przenikalność ścianek, rl i rz -- promienie pęcherzyków

a także do przenikalności ścianek rozdzielających pęcherzyki. Dyfuzja gazu prowadzi do tego, że małe pęcherzyki zmniejszają się i w końcu zanikają, a wielkie pęcherzyki rosną. Dyfuzaa zatem zwiększa polidyspersyjność pian.

82 y_.

J

J

4.3.3. Rozrywanie się pęcherzyków

Rozrywanie się pęcherzyków piany jest procesem złożonym. W pew­nym uproszczeniu można go opisać w sposób następujący. Rozrywanie pęcherzyków piany ma miejsce wówczas, gdy zakoń­

czony został proces wypływu cieczy i dyfuzja gazu, a błonki piany ośiągnęły wartość krytyczną.

Zmniejszenie wysokości piany związane jest z rozrywaniem się powierzchniowym błonek i zmniejszaniem się ilościowym pęcherzyków w czasie, w postępie logarytmicznym, zgodnie z równaniem:

d h - a ~h - hW~) (4.10) ai

gdzie: h - wysokość warstwy piany w momencie początkowym, w mm,

hW~ - wysokość warstwy międzybłonkowej cieczy, w mm, a --- stała rozpadu piany.

W rezultacie interpolacji równania otrzymuje się:

a = ~ ln h-h W` (4.11) gdzie:

~ho - początkowa wysokość warstwy piany.

Jeżeli zamienić wysokość warstwy piany i cieczy ich objętościami: ln y° = ai (4.12)

gdzie (4.9) Yo - objętość piany,

V - objętość roztworu środka pianotwórczego.

Dla pian otrzymanych z roztworów środków powierzchniowo czyn­nych rozpad piany może być opisany następującym równaniem:

yo _ v - a~enT _ 1~ (4.13) gdzie:

szafą się b - stała

zwiększa Ta równość została potwierdzona eksperymentalnie w zakresie wartości: i ~ 6 i i > 13 min.

83

~.J

y

4.4. Pianotwórcze środki gaśnicze

Pianotwórcze środki gaśnicze są to skoncentrowane roztwory związ­ków powierzchniowo czynnych i dodatków niezbędnych do utrwalenia piany, obniżenia ~ temperatury krzepnięcia koncentratu, zmniejszenia korozyjnego działania itp., który to środek po rozpuszczeniu w wodzie w odpowiednim stężeniu, umożliwia wytworzenie piany gaśniczej.

Pianotwórcze środki gaśnicze ze względu na bazę surowcową, z której zostały wytworzone dzielą się na:

- proteinowe, -- syntetyczne,

- fluoroproteinowe, -- fluorosyntetyczne.

Ze względu na rodzaj wytwarzanej piany dzielą się na: H - pianotwórcze do otrzymywania piany ciężkiej,

- pianotwórcze do otrzymywania pian; ciężkiej, średniej i lekkiej. Ze względu na zastosowanie piany dzielą się na:

-- pianotwórcze środki do wytwarzania piany przeznaczonej do gaszenia pożarów A i B, z wyjątkiem alkoholi i innych rozpuszczalników o budowie polarnej,

- pianotwórcze środki do wytwarzania piany przeznaczonej do gaszenia pożarów A i B, w tym do gaszenia pożarów cieczy palnych i alkoholi oraz innych rozpuszczalników o budowie polarnej.

Na szczególną uwagę zasługują pianotwórcze środki gaśnicze, które I w swoim składzie mają związki perfluorowane_ Do tych środków pianotwórczych zaliczają się pianotwórcze środki fluoroproteinowe i śro­ dki fluorosyntetyczne typu AFFF - (Aqueous film forming foam --- wodna błona tworząca pianę). W cząsteczkach związków perfluorowa­ nych, zbudowanych analogicznie jak syntetyczne związki powierzch­ niowe czynne, węglowy łańcuch hydrofobowy zawiera zamiast atomów wodoru atomy fluoru. Uzyskane w ten sposób nowe związki powierzch­ niowo czynne odznaczają się specyficznymi właściwościami. Tymi specy­ ficznymi właściwościami są: zdolność do tworzenia z wodą roztworów pianotwórczych, z których otrzymana piana szybko rozprzestrzenia się po płonącej powierzchni, pozostawiając po sobie ciągłą błonkę o dużej wytrzymałości i nieprzenikliwej dla palnych gazów i par. Interesujący jesl tu fakt, iż wytworzona błonka pływa po powierzchni znacznie od nie; lżejszych cieczy parnych, tak jakby była od tych cieczy lżejsza. Stąd i

84 i

~. ~.._

pochodzi nazwa "lekka woda". Utworzona z wodnego roztworu środka perfluorowanego błonka ma grubość rzędu pojedynczych mikrometrów, a mimo to stanowi jednolitą zwartą warstwę, która po mechanicznym zniszczeniu ponownie wraca do pierwotnej formy.

A tak oto przedstawiają się wzory chemiczne wybranych związków perfluorowanych:

[CsFI.,-SOzNH-(CHz)3-N(CH3]+J- (4.14) [C~F15-CONH-(CHZ)3-N(CH3)3]+d- (4.15)

C8F15-S02N(CZHS)CHCOOK (4.16) Obecnie na świecie opatentowanych jest kilkaset tego typu związków.

Literatura

1. Baratow A. N., Iwanow E. N.: Pożarotuszenije na priedprijatijach chemiczeskoj nieftisch­niczeskoj nieftiepierierabatywajuszczej promyszlennosti. Izd. Chimija Moskwa 1971.

2. Derecki T., Wawrzyński W.: Sprz~t do wytwarzania piany gaśniczej. Instytut Wydawniczy Związków Zawodowych Warszawa 1981.

3. Grynczel Z., Węgrzynowski W.: Gaśnice i mate agregaty gaśnicze. Instytut Wydawniczy CRZZ Warszawa 1975.

4. Grynczel Z., Wilczkowski S.: Nowoczesne środki gaśnicze. Instytut Wydawniczy CRZZ, Warszawa 1976.

5. Schreiber M., Porst P.: Lóschmittel. Chemisch-physikalische Yorgange beim Yerbrennen une beim Loschen. Staatsverlag DDR Berlin 1972.

6. Tichomirow W. K., Teorija i praktika ich potuczenija i razruszenija. Izd. Chimija, Moskwa 1983.

85

5. GRODKI ZWIFKSZAJ~CE SKUTECZNOŚĆ GAŚNICZA WODY

5.1. Wiadomości ogólne

Mimo powszechnego stosowania wody do gaszenia pożarów, woda jest jednym z gorszych środków gaśniczych. Na tak krytyczną ocenę wody jako środka gaśniczego mają wpływ porównawcze wyniki badań z innymi środkami gaśniczymi, wnioski wypływające ze statystyk zużycia wody przy gaszeniu pożarów, a także krytyczne opisy wielu akcji gaśńiczych. Jak wynika z danych statystycznych na ugaszenie 1 m2 powierzchni pożaru zużywa się od kilkudziesięciu do kilkuset litrów wody, podczas gdy fosforowanego proszku gaśniczego wystarczyłoby od 1 do 3 kg, a halonu już tylko od 0,5 do 1 kg.

Skoro zatem woda jest tak mało skutecznym środkiem gaśniczym, to dlaczego jest ona tak często stosowana? Na ten stan rzeczy składa się szereg takich czynników jak tysiącletnie tradycje jej stosowania do tego celu, niska cena, łatwo dostępność, łatwość transportu i podawania do strefy pożaru bowiem może być podawana w różnych sposób w zależno­ści od potrzeb.

Z tych względów tak ważne staje się podejmowanie działań w kierun­ku zwiększenia efektywności gaśniczej wody, polegającej na szybszym gaszeniu pożarów, rozszerzeniu zakresu stosowania, zmniejszeniu zużycia podczas akcji gaśniczych, a przede wszystkim zmniejszeniu strat popoża­rowych, minimalizowaniu zniszczeń materiałów i urządzeń, a także zawilgocenia budynków.

Efektywność gaśnicze wody wynika z jej właściwości fizykochemicz­nych. Nie wszystkie jednak właściwości w tym samym stopniu wpływają na ugaszenie pożaru i przeciwdziałanie ponownemu zapaleniu pozos­tałych materiałów palnych [6, 9, 12, 13].

Woda charakteryzuje się nieproporcjonalnie wysokim ciepłem paro­wańia w stosunku do związków chemicznych o podobnej strukturze.

86

r' '__

ł .4 ifa

Również ciepło właściwe jest wyższe niż u innych cieczy. Te właściwości wody powodują, że jest ona dobrym czynnikiem odbierającym energię cieplną z rozgrzanych materiałów palnych i ze strefy spalania. Z uwagi jednak na małą przyczepność wody do powierzchni materiałów palnych i niewielką jej zwilżalność takich powierzchni ogromne predyspozycje wody do odprowadzania ciepła nie są należycie wykorzystywane w trak­cie gaszenia pożarów.

Modyfikując niektóre właściwości-wody można uzyskać poprawę jej parametrów gaśniczych. Jest to stosowane na szeroką skalę w pożarnict­wie wielu państw.

Do środków zwiększających skuteczność gaśniczą wody zaliczyć należy te wszystkie chemiczne preparaty, które dodane do wody gaśniczej rozpuszczają się i powoduje zwiększenie jej skuteczności gaśniczej lub rozszerzenie zakresu stosowania. Środki te można podzielić na na­stępujące grupy:

- środki zwilżające, -- środki zagęszczające, - środki inne.

5.2. Środki zwilżające

Woda, zawierająca środki powierzchniowo czynne, zmniejszające jej napięcie powierzchniowe, wykazuje zwiększoną przenikliwość przez wszelkie szczeliny i otwory w materiałach sypkich, włóknistych i ukła­dach kapilarnych a także ma zdolność zwilżania powierzchni materiałów słabo zwilżających, nienasiąkliwych. Do materiałów. takich -- okreś­lanych jako hydrofobowe - zaliczane są m.in. surowce włókiennicze takie, jak: juta, wełna, bawełna, len, tkaniny, a także wiele materiałów sypkich, jak: siarka, miał węglowy, węgiel brunatny, torf, poszycie i ściółka leśna, słoma, siano i inne.

Możliwość penetracji wody o zmniejszonym napięciu powierzch­niowym powoduje lepsze zwilżanie płonących materiałów, co umożliwia ich efektywniejsze ochładzanie, a tym samym gaszenie staje się skutecz­niej sze.

Właściwość obniżenia napięcia powierzchniowego jest jedną z czte­rech czynników określających jakość i przydatność środków zwil­żających; pozostałe to: zwilżalność, kąt graniczny i zdolność emul­gowania.

a

87

5.2.1. Napięcie powierzchniowe

Pomiędzy cząsteczkami materii występują siły przyciągania, zwane siłami Van der Waalsa. Zasięg działania tych sił jest bardzo niewielki i nie przekracza dwukrotnej średnicy cząsteczki. Siły te są odwrotnie proporc­jonalne do odległości pomiędzy cząsteczkami, z jej wzrostem gwałtownie maleją. W fazie gazowej, siły przyciągania ze względu na duże odległości

i pomiędzy cząsteczkami są znikomo małe w porównaniu z siłami wy­ 4 stępującymi w cieczach. Rozpatrując warunki panujące na granicy fazy ciekłej i gazowej łatwo dostrzec, że stan energetyczny cząsteczek jesl różńy na powierzchni i we wnętrzu cieczy.

Cząsteczkę w głębi fazy ciekłej otaczają podobne cząsteczki od­ '` działujące na nią z równą siłą we wszystkich kierunkach. Natomiast cząsteczkę w warstwie powierzchniowej otaczają z jednej tylko strony cząsteczki cieczy, z drugiej styka się ona z fazą gazową, której cząsteczki przyciągają ją znikowo małymi siłami. O iIe więc wypadkowa siła Van der Waalsa w pierwszym przypadku równa się zeru, o tyle w drugim jesl różna od zera i skierowana prostopadle do powierzchni ku wnętrzu fazy ciekłej.

Cząsteczki w warstwie powierzchniowej mają większą energię i dąży co przemieszczania się w głąb cieczy. Powoduje to dążność do zmniej~ szanta się swobodnej powierzchni cieczy aż do osiągnięcia stanu równo­wagi, tzn. do chwili, gdy maksymalna liczba cząsteczek znajdzie się we wnętrzu fazy, a powierzchnia osiągnie w danych warunkach wielkośc minimalną. Tym tłumaczy się obserwowany powszechnie fakt przybiera nia przez swobodnie zawieszone czy spadające niewielkie ilości ciecz kształtu kulistych kropel jako brył o najmniejszej wartości stosunki powierzchni do objętości. W zwykłych warunkach kulisty kształt krope ulega zniekształceniom spowodowanym siłą ciążenia Iub wzajemnym

' oddziaływaniem cząstek cieczy z cząsteczkami materiału naczynia.

Z termodynamicznego punktu widzenia zmniejszenie się powierzchn oznacza, że należy jej przypisać pewien zasób równowagi. Ilość tej energi swobodnej powierzchni przypadająca na 1 cm2 równa jest pracy potrzeb mej do zwiększenia powierzchni o jednostkę i nosi nazwę energi powierzchniowej.

Ciecz zmniejszająca samorzutnie powierzchnię zachowuje się tals i jakby otaczała ją sprężysta błonka mająca tendencję do kurczenia sil Obecność takiej błonki byłaby równoznaczna z występowaniem pewneg~

88

napięcia działającego w każdym punkcie z równą siłą i we wszystkich kierunkach, stycznie do powierzchni cieczy. Mimo że błonka taka w rzeczywistości nie istnieje, wygodne jest zastąpienie pojęcia energii powierzchniowej pojęciem napięcia powierzchniowego.

Praca potrzebna do zwiększenia powierzchni o 1 cm2 (energia powierzchniowa wg definicji) równa się iloczynowi siły działającej na jednostkę długości. Stąd wynika, że energia powierzchniowa mierzona w erg/cm2 równa jest co do wielkości napięciu powierzchniowemu w N/m (dyn/cm).

Napięcie powierzchniowe większości ćieczy rzadko przekracza war­tość 50 N/m.

Tablica 5.1,

Napięcia powieruhniowe wybranych cieczy

Rodzaj cieczy I Napięcie powierzchniowe w N/m

Eter etylowy 16,9

Alkohol etylowy 22,3

Alkohol metylowy 22,6

Aceton 23,7

Czterochlorek węgla 26,9

Toluen 28,4

Benzen 28,9

Siarczek węgla 33,5

Nitrobenzen 41,8

Woda 72,82

Napięcie powierzchniowe można określić według następującego rów­nania:

dA = ds ~ y (5.i) gdzie:

y - jest pracą wykonaną podczas jednostkowego wzrostu powie­rzchni,

ds - izotermiczne zwiększenie powierzchni cieczy,

.dA -- praca zużyta na zwiększenie powierzchni cieczy.

Napięcie powierzchniowe maleje wraz ze wzrostem temperatury, zgodnie z regułą R. Eótvósa:

89 i I

y

v ~ v 3 = kE (t~ - 6) - t (s.2~

gdzie: z

y ~ V3 - molowe napięcie powierzchniowe cieczy, V - objętość molowa cieczy,

t~ - temperatura krytyczna,

t - temperatura, w której wyznaczono napięcie powierzchnio­j we,

kE - stała (dla cieczy niesocjowanych równa ok. 2,12, dla zasoc­jowanych mniejsza niż 2,12 i zmienia się w zależności od temperatury); woda jest cieczą zasocjowaną.

5.2.2. Zwilżalność

W praktyce pożarniczej znaczenie mają zjawiska zwilżania powierz­chni ciał stałych przez ciecze, w tym szczególnie nas interesujące zwilżanie przez wodę takich ciał, jak: włókna naturalne i wszelkiego rodzaju tkaniny.

E .Zdolność zwilżania zaleźy od wielkości kąta granicznego na granicy faz: ciało stałe - ciecz -- powietrze. Wielkość zatem tego kąta powinna stanowić najwłaściwsze kryterium do oceny zdolności zwilżania. Niestety, ze względu na trudną technikę pomiaru kątów granicznych nie można go do tego celu wykorzystać.

Podobnie nie zawsze dają się oznaczyć odpowiednie wartości napięcia powierzchniowego. Wobec tego do oceny zdolności zwilżających cieczy używa się najczęściej metod konwencjonalnych, polegających na pomia­rze czasu zwilżania standardowych ciał stałych w określonych i ściśle kontrolowanych warunkach.

Do najbardziej znanych i ogólnie przyjętych metod należą metoda Dravesa i Clarksona oraz metoda Seyfertha i Morgana. Obydwie metody są oparte na tej samej zasadzie pomiaru czasu zwilżania: pierwsza - motka nici bawełnianych, druga -- krążka tkaniny bawełnianej. Zarówno nici, jak i tkaninę zanurza się w badanej cieczy. Krążek tkaniny

'. tonie pod działaniem własnego ciężaru, a motek nici obciążony jest j metalowym ciężarkiem.

Obie metody dają wyniki dostatecznie powtarzalne, jeśli czas zwil­j żania (tonięcia) jest dłuższym niż 5 sekund, a nie przekracza 3 minut.

90

5.2) Wodne roztwory substancji powierzchniowo czynnych wykazują na ogół wysoką zdolność zwilżającą. Jest to oczywistą konsekwencją ich zdolności do obniżania napięcia powierzchniowego.

Substancje powierzchniowo czynne różnią się między sobą swymi zdolnościami zwilżającymi. W praktyce bowiem w procesie zwilżania istotne jest nie tyko efektywne obniżenie napięcia powierzchniowego

llo- i międzyfazowego, lecz również czas po upływie którego obnieżenie to następuje.

5.2.3. Kąt graniczny

Zjawisko powierzchniowe związane z działaniem substancji powierz­chniowo czynnych zachodzą na granicy trzech faz: ciało stałe - ciecz - gaz. Kropla cieczy znajdująca się w stanie równowagi z ciałem stałym i fazą gazową tworzy z powierzchnią ciała stałego. kąt - mierzony w~ cieczy - zwany kątem granicznym -- kątem zwilżania.

Na rys. 5.1 przedstawiono kroplę cieczy C, znajdującą się w stanie równowagi z ciałem stałym S i fazą gazową G. Kropla ta tworzy z powierzchnią ciała stałego ~ ,~, zwany kątem granicznym (kątem zwilżania). W stanie równowagi wypadkowa sił napięcia powierzch­niowego, przedstawionych wektorami Q~, Q9 i Q$,~ musi równać się zeru, tzn.

fi

Rys. 5.1. Kropla wody na powierzchni ciała sta3ego

91 i i

~ ..~v, ,~5 e~^ ;

y

~, ~3y~' r ~ ;

~s =- ~~. c + ~~ cos 0 (5.3)

gdzie: Q~, Qs - napięcie powierzchniowe odpowiednio cieczy i ciała stałego,

Q'.c - napięcie międzyfazowe pomiędzy cieczą i ciałem stałym. Jeżeli kąt graniczny równa się 0, oznacza to, że cząsteczki cieczy przyciągają cząsteczki ciała stałego z taką samą siłą, z jaką przyciągają się wzajemnie.

Gdy ciecz nie tworzy kropli, lecz rozlewa się w postaci błonki na powierzcnni ciała stałego, mówimy o zwilżaniu zupełnym.

Gdy kąt graniczny zawiera się między 0 a 90°, menisk cieczy w rurce włoskowatej jest wklęsły; oznacza to dobre zwilżanie ciała stałego przez ciecz.

Przy kącie granicznym między 90° a 180° ciecz tworzy w rurce włoskowatej menisk wypukły; oznacza to wówczas złe zwilżanie ciała stałego przez ciecz.

5.2.4. Emulgowanie

Zjawisko emulgowania cieczy nie mieszających się z sobą znajduje pewne wykorzystanie w pożarnictwie przy gaszeniu wodą pożarów cieczy hydrofobowych [12]. Jak wiadomo, używanie wody jako środka gaś­niczego do gaszenia tych cieczy mija się z celem ze względu na rozwarstwianie się obu cieczy. Zjawisko to wygląda jednak inaczej przy zastosowaniu środków zwilżających, ponieważ środki powierzchniowo czynne mają zdolność emulgowania cieczy nie mieszających się ze sobą - - wtedy powstaje emulsja. Jakkolwiek powstająca emulsja nie jest trwała, to jednak obserwuje się jej pozytywny wpływ na proces gaszenia, co potwierdzone zostało w wielu skutecznych akcjach gaśniczych.

Emulsją nazywa się układ dwóch faz ciekłych nie mieszających się z sobą, z których jedna - faza rozproszona - zawieszona jest w drugiej fazie, ciągłej, w potaci kropelek. Średnica tych kropelek wynosi zazwyczaj od 0,1 do 1 mikrometra.

5.3. Środki zagęszczające

Od kilkudziesięciu lat prowadzone są próby zastosowania środków zagęszczających do wody gaśniczej. Celem zastosowania tych środków jest zwiększenie skuteczności gaśniczej wody poprzez zwiększenie przy­czepności wody do gaszonych materiałów.

92

y. ..., ~ ;

Z danych literaturowych wynika, że praktyczne zastosowanie znalaz­ły wodne roztwory takich soli, jak: chlorek wapnia, chlorek magnezu

siarczanu amonu czy fosforanu amonu. Stężenie wymienionych soli ` wahało się od 15 do 25%.

Celem poszukiwań było znalezienie takich dodatków chemicznych,

które powodowałyby przyspieszenie gaszenia pożarów. '. Zwiększony efekt gaśniczy mógł być spowodowany różnymi mechani­

zmami. Niektóre z nich wywołują przyspieszenie gaszenia przez zwięk­szenie objętości niepalnych gazów w momoncie terminowego rozkładu tych związków. Do takich związków należy między innymi fosforan dwuamonowy.

Fosforan dwuamonowy stosuje się w stężeniu dochodzącym do 28%. Wydzielający się z fosforanu dwuamónowego pod wpływem wysokiej i temperatury amoniak działa w pewnym zakresie tłumiąco. Przede wszystkim korzystne są w tym wypadku właściwości hamowania procesu

palenia stałego materiału palnego przez pochodne kwasu fosforowego powstające na powierzchni palącego się materiału. Ma to szczególne znaczenie w przypadku gaszenia pożarów materiałów zawierających celulozę, a więc materiałów drewnianych i drewnopochodnych.

Z pozytywnym skutkiem stosowano też do gaszenia pożaru emulsję ;j złożoną z takich składników, jak: woda, chlorek wapnia, czterochlorek

węgla i powierzchniowo czynny emulgator.

Badania testowe wykazały zdecydowaną przewagę tego preparatu w porównaniu ze skutecznością gaśniczą wody. Z uwagi jednak na trudności techniczne związane z przygotowaniem emulsji i z jej przecho­wywaniem w niezmienionym stanie, jest ona nieczęsto stosowana w prak­tyce pożarniczej.

Znacznie szersze zastosowanie znalazły mniej skuteczne od opisanej emulsji, lecz wygodniejsze w użyciu, inne środki zagęszczające. Zwięk­szają one znacznie skuteczność gaśniczą wody.

Zaobserwowano, że woda zagęszczona, tzw. lepka,.przylega dłużej do powierzchni odchylonych nawet znacznie od poziomu. Ponadto po odparowaniu wody zagęszczacze tworzą szczelną warstwę, odcinającą powietrze.

Lepkość stosowanych roztworów jest różna w zależności od stężenia zagęszczacza. Dla celów pożarniczych lepkość wodnych roztworów mieści się w granicach bardzo szerokich - od kilku do 150, a nawet 500 cP.

93

+~ . " ;., y fin, ~ ~ ; qG~ I4 ,

9 ~

' c i P .

~ d d~ ~ ~ ~g

'~ ~ J

~łd~ li ' ~ P ~ ~ ~

~~

~ ~~~

, a~ . ~

~

. t

?e '~

F

P Y

I

4

~ # t~

t ~

@

~

1 ~' Wd

b

~5 4 ~

'

'

~

'

f

~

~

~

~

~

dr

5' ~~..ndn .

,`, °IA 1

k I u ,F,~.c

r ~' , i a~·.~.~'

Do środków zwiększających lepkość wody gaśniczej należą zarówno produkty nieorganiczne, np. bentonity pęczniejące pod wpływem wody, ;; ;° tworzące żele, produkty syntezy organicznej takie, jak polimery typu

akrylonitryli, produkty pochodzenia roślinnego jak karboksymetylocelu­loza lub wyciągi z roślin strączkowych i pektyny, a także wyciągi z wodorostów morskich, jak: alginiany lub agar-agar.

Środki te używane są w wodnych roztworach w stężeniu od 0,5% przy alginianie sodowym, 0,2-1% przy karboksymetylocelulozie, 3-~4% przy bentonitach oraz 2--5% przy syntetycznych polimerach.

Skutecznymi środkami przy zwalczaniu np. poźarów lasów okazały się borany. Z uwagi jednak na niską rozpuszczalność w wodzie są one stosowane jedynie jako zawiesiny o dużych stężeniach, bo dochodzących do~ 48%, a także w postaci proszku. Przypisuje się im działanie an­tykatalityczne. Środki te podaje się przede wszystkim z powietrza za pomocą śmigłowców i samolotów.

5.4. Środki zagęszczająco-zwilżające

Wciąż trwają intensywne poszukiwania nowych lepszych sposobów gaszenia pożarów lub polepszania skuteczności gaśniczej i innych właś­ ciwości techniczno-użytkowych stosowanych obecnie środków gaśni­ °cnych.

W wyniku wielu prac badawczych i prób praktycznego wykorzystania ulepszeń uzyskano poprawę właściwości gaśniczych wody. Takimi ulep­ ,ł

Tablica 5.2.

Zależność napięcia powierzchniowego wodnych roztworów od stęienia §rodka zwilżającego

(dodecylobenzenosulfonianu sodowego)

Zawartość środka zwilżającego Napięcie powierzchniowe w % w N/m

0 72,75 0,1 58,4 0,2 48,0 0,3 39,0 0,4 34,2 0,5 31,8 1,0 31,1 1,5 30,4 94

'v

Tablica 5.3. R'ymagania techniczno-użytkowe dla §rodka zwilżającego

Nazwa parametru Jednostka ~ry~agania

Metoda badania miary

Stężenie stosowania % obj. 1-3

Gęstość

wg PN-66/C-04004 10' kg ~ m- 3 1,03-1,05

Lepkość

wg PN-68/C-04019 N ~ s ~ m-2 Nie więcej niż

w temp. 293 K (20°C) 6,0

w temp. 283 K (10°C) 8,0

w temp. 273 K (0°C) 11,5

w temp. 263 K (-10°C) 18,0

Napięcie powierzchniowe 10-3 N ~ m-' Nie więcej niż

wg PN-78/C-83603/06

w temp. 293 K (20°C)

koncentrat 32,0

roztwór 3% 35,0

roztwór 1% 37,0

Temperatura krzepnięcia K (°C) Nie więcej niż

wg PN-55/C-04016 257 (-14)

Odczyn

wg PN-81/C-83603/10 pH 7-8

Zawartość osadu % Nie więcej niż

wg PN-80/C-83603/08 0

Rozuszczalność w wodzie

w temp. 293 K 20°C Całkowita

Szybkość korozji g ~ m-z ~ doba-' Nie więcej niż

wg PN-78/H-04610

stali St 3S 0,6

mosiądzu M 59 0,5

aluminium PA 6 0,08

Skuteczność gaśnicza

wg PN-75/M-51003 Trzy wyniki

przy intensywności podawania 3% obj. pozytywne

roztworu 9 dm ~ min-' strumieniem w 3 próbkach

rozproszonym.

Test A-5

y

95

~a~ _ ~, 5,,, .

a

~ E:

szeniami były wprowadzone do praktyki i produkcji środki zwilźające, które zwiększyły skuteczność gaśniczą wody o około sto procent.

Następnym etapem było dążenie do zwiększenia przylepności wody do gaszonych powierzchni ciał stałych, co stało się możliwe dzięki zastosowaniu środków zagęszczających. Dzięki dłuższemu utrzymywaniu się zagęszczonej wody na powierzchni materiału palnego osiągnięto znaczne obniżenie temperatury materiału będącego w strefie spalania. Zwiększenie lepkości wody ma również negatywne cechy, a mianowicie, zmniejsza możliwość penetracji wody w głąb szczelin i nierówności palącego się materiału.

Sumaryczny efekt zastosowania wody zagęszczonej jest pozytywny, ale jednak niewystarczający. Lukę tę wypełniła praca badawczo-naukowa mająca na celu zwiększenie skuteczności gaśniczej wody przez zastosowa­nie jednocześnie śxodków zwilżających jak i zagęszczających. Skojarzenie dwóch zmian właściwości wody: napięcia powierzchniowego i lepkości pozwoliło na uzyskanie znacznie lepszych właściwości gaśniczych. Za­stosowano tu koncentrat zawierający zarówno środek obniżający napię­cie powierzchniowe oraz drugi środek zwiększający lepkość. Znalezienie właściwej proporcji między tymi parametrami oraz odpowiednich kom­ponentów było przedmiotem pracy zrealizowanej w 1974 r. i w 1978 roku.

5.4. Środki inne

Celem dalszego ulepszania właściwości gaśniczych wody prowadzone są liczne prace badawcze. Mają one na celu modyfikowanie parametrów wody. Jednym z wielu kierunków prac badawczych jest poszukiwanie środków umożliwiających zwiększenie rozpuszczalności w wodzie gazów gaśniczych takich, jak: azot lub dwutlenek węgla. Wprowadzenie do wody gaśniczej znaczących ilości gazów zmieniałoby właściwości wody, w tym również gaśnicze. Ten kierunek poszukiwań wydaje się być jednak mało obiecujący. Dalsze prace badawcze mogą iść w kierunku znalezienia środków lub sposobu przerywania mostków wodorowych występujących między cząsteczkami wody. Pozwoliłoby to na znaczne zmiany właściwo­ści wody i jej parametrów.

Prowadzone są też prace zmierzające do znalezienia innych dodatków chemicznych w celu dalszego korygowania właściwości fizycznych wody.

96

:,;,~.~

~,;~."'. ;,t~ . , a

Literatura

1. Baratow A. N., Iwanow E. N.: Pożarotuszenije na priedprijatijach chimiczeskoj, nef tiechimiczeskoj i neftiepierabotywojuszczej promyszlennosti. Izd. Chimija, Moskwa 1971.

2. Dravers D., Claskson A.: Am. Deystu"(~' Reports. 20, 201, 1931.

3. Gonezec R.: Obecny stan wiedzy w zakresie rozwoju środków pianotwórczych i zwil­żających oraz ich użytkowanie. Sympozjum CTIF, Berlin Zachodni 1976.

4. Grynczel Z.: Środki gaśnicze. YVlasności i zastosowanie. Arkady Warszawa 1968.

5. Grynczel Z., Wilczkowski S.: Nowoczesne środki gaśnicze. Instytut Wydawniczy CRZZ Warszawa 1976.

6. Hinrichs P.: LóscMnittel j'ur Waldbrande. Brandschutz nr 4, 1965.

7. Hinrichs P.: Waldbrandbekcimpfung on Strassenradern. Brandschutz nr 5, 1965.

8. Kazakow M. W., Demidow P. G.: Primienienije smacziwatielej dla tuszenija poiarow. Izd. Strojizdat, Moskwa 1964.

9. Schreiber H. M., Porst P.: I,óschmittel. Chemiach-physikalische Yorgange beim Yerbren­nen und beim Lóschen. Staatsverlag DDR Berlin 1972.

10. Profit J. i inni: S`rodki powierzchniowo czynne. PW'T, Warszawa 1969. 11. The national fire. Vol. IV. NEPA nr 18, 1955.

12. Wilczkowski S.: Środki zwflżajqce w dzialaniach gaśniczych. Instytut Wydawniczy Związków Zawodowych Warszawa 1984.

13. Wilczkowski S.: Środki zwilżające w ochronie przeciwpożarowej. Ochrona Przeciw­pożarowa w Przemyśle Chemicznym nr 1, BW Chemia Warszawa 1974.

14, Wilczkowski S., Sitkiewicz J.: Informator o środkach gnśniczych. BW Chemia, Warszawa 1974.

a

97

~;p ~.. wt..

---