Файл: Kostarev - Pozharnaya avtomatika, upravleniye i svyaz 2017.pdf

56 

NaH

2

 + H → NH + H

2

, а реакции типа Н + Н → Н

2

 могут проте-

кать лишь при условии, что одна из частиц водорода адсорбиро-
вана  поверхностью  частицы  огнетушащего  порошка.  На  кри-
сталлической поверхности частиц не имеет места адсорбция мо-
лекул H

2

,  О

2

,  СН

4

,  и  не  протекают  реакции  разветвления  цепей 

типа О

2

 + Н  → О + ОН, предпочтительнее реакции рекомбина-

ции типа (Н)

адс

 + Н → Н

2

 с десорбцией продуктов Н

2

. Таким об-

разом,  все  возможные  реакции  как  гомогенного,  так  и  гетеро-
генного ингибирования могут быть чётко разделены на возмож-
ные и маловероятные в процессе тушения пожаров. 

В  настоящее  время  в  ходе  комплексных  эксперименталь-

но-теоретических исследований на основе базисных положений 
порошкового  пожаротушения  изучены  процессы  образования 
аэрозольных огнетушащих смесей, их физико-химические свой-
ства  и  закономерности  взаимодействия  с  углеводородным  пла-
менем. Рассмотрены отдельно и во взаимосвязи закономерности 
влияния процессов аэрозолеобразования, в том числе выжигание 
кислорода воздухом и разбавление среды инертными компонен-
тами.  Проведена  оценка  теплопоглощающей  и  ингибирующей 
способности аэрозольных смесей и их компонентов. 

Обобщение и анализ имеющихся данных показывает, что 

суммарное  ингибирующее  действие  аэрозоля  является  сочета-
нием  тепловых  факторов  воздействия  на  пламя:  фазовые  пере-
ходы, нагрев и т.д., и собственно гетерогенного ингибирования 
радикалов,  генерируемых  пламенем.  Эти  факторы  скорее  всего 
дополняются ещё одним – эффектом взаимодействия. 

Механизм  воздействия  аэрозоля  на  пламя  заключается 

в эффекте ингибирования. 

Если не учитывать отбор тепла на нагрев и фазовые пере-

ходы частиц аэрозоля, то общее количество выделенного тепла 
в пламени практически не меняется. Происходит только его пе-
рераспределение,  в  результате  которого  градиент  температуры 
и её максимальное значение в пламени уменьшается. Это ведёт 
к  падению  скорости  распространения  пламени  и  как  следствие 

57 

его отрыву и уносу парами горючего, испарение которого более 
инерционно и не успевает подстроиться под изменение скорости 
реакции в газовой фазе. 

Гашение пламени при росте в нём концентрации аэрозоля, 

таким  образом,  происходит  в  три  стадии.  На  первой  стадии  об-
ласть  пламени  заметно  сужается,  и  в  нём  начинает  выделяться 
более яркая внутренняя часть. Затем в основании пламени появ-
ляется  тёмная  зона,  наиболее  удалённые  от  основания  части  ко-
торой начинают вращаться в горизонтальной плоскости, изгибая 
пламя и как бы его закручивая. В определённый момент происхо-
дит окончательный унос пламени, и оно уже не возникает вновь. 

К  настоящему  времени  разработано  и  продолжает  разра-

батываться значительное количество аэрозольобразующих огне-
тушащих  составов.  При  рассмотрении  составов  целесообразно 
сгруппировывать их в зависимости от технологии изготовления. 
В  промышленном  производстве  твёрдых  топлив  используются 
следующие основные технологические схемы: 

– пиротехнического производства; 
– производства  пироксилиновых,  баллиститных  и  двухос-

новных  топлив  на  основе  нитроцеллюлозы,  пластифицирован-
ной растворителем (нитроглицерином); 

– производства  смесевых  твёрдых  топлив  с  применением 

полимерного горючесвязующего. 

Исторически  вначале  разрабатывались  пиротехнические 

аэрозольобразующие  композиции.  В  ходе  исследований  было 
установлено, что наиболее высокой огнетушащей способностью 
обладают пиротехнические составы на основе фосфора. Однако 
оказалось,  что  вследствие  высокой  температуры  их  горения, 
сильного  коррозионного  воздействия  продуктов  сгорания  и  их 
токсичности  широкое  использование  этих  составов  для  целей 
пожаротушения  не  представляется  возможным.  Поэтому  разра-
ботаны  рецептуры  на  основе  нитратов,  хлоратов,  перхлоратов 
щелочных  и  щелочноземельных  металлов  с  различными  орга-
ническими  соединениями.  При  горении  данных  составов  обра-

58 

зуется аэрозоль, состоящий из инертных газов и ультрадисперс-
ных  твёрдых  частиц  химически  активных  соединений  с  разви-
той поверхностью, обладающих высоким ингибирующим дейст-
вием  на  процессы  горения  органических  веществ  в  кислороде 
воздуха.  Конденсированная  фаза  аэрозоля  в  основном  состоит 
из частиц оксида, гидроксида и солей калия размером от 0,5 до 
4,0 мкм, а газовая фаза из азота, диоксида углерода и паров во-
ды.  Пожаротушащий  эффект  таких  композиций  основан на  ин-
гибирующем, флегматизирующем, охлаждающем и кислородос-
вязывающем механизмах действия. 

Испытания  пиротехнических  аэрозольобразующих  соста-

вов  показали,  что  при  сгорании  образуется  аэрозоль,  обладаю-
щий по сравнению с хладонами следующими преимуществами: 
не  имеет  озоноразрушающего  эффекта;  не  оказывает  коррози-
онного воздействия на металлические и неметаллические конст-
рукционные  материалы,  лакокрасочные  покрытия  и  эмали,  де-
коративную  отделку  помещений;  не  оказывает  воздействия  на 
электрические  приборы  и  электронное  оборудование  и  т.д.  
Огнетушащая  концентрация  пиротехнических  составов  примерно 
в четыре раза выше, чем у хладона 114В2 и составляет 20–80 г/м

3

, 

температура  горения 800–1000 

°

С,  дымообразующая  способ-

ность 95–98 %, газопроизводительность 0,32–0,34 л/г.  Химиче-
ский  анализ  дисперсной  фазы,  например,  состава  СТК 51-35-1 
составляет: К

2

СО

3

·1,5Н

2

О – 52,7 %, NН

4

НСО

3

 – 25,7 %, КНСО

3

 – 

8,2 %, КNО

2

 – 7,9 %, другие соединения калия – 5,5 %. 

Огнетушащая  способность  аэрозоля  АОС  является  важ-

нейшим  физико-химическим  показателем  эффективности  средств 
аэрозольного пожаротушения и определяется комплексом свойств 
исходного заряда АОС  и выделяемого при его горении твёрдо-
фазного аэрозоля, которые обеспечивают огнетушащее действие 
на  очаг  пожара,  а  также  конструкций  генератора.  Она  характе-
ризуется  отношением  массы  сгораемого  в  генераторе  заряда 
к единице  объёма,  при  котором  обеспечивается  тушение  мо-
дельных очагов пожара. На практике необходимо обеспечивать 

59 

нормативную величину удельного огнетушащего расхода, кото-
рая  характеризует  огнетушащую  способность  аэрозоля,  полу-
чаемого  из  генератора  конкретного  типа  в  крупномасштабных 
испытаниях  в  условно-герметичном  объёме  при  нормальных 
исходных  условиях.  Номинальная  величина  расхода  использу-
ется далее при расчётах требуемого количества установок пожа-
ротушения для защищаемого объёма. 

2.4.2. Стационарные генераторы  

огнетушащего аэрозоля 

На сегодняшний день существует множество схем конст-

рукций генераторов огнетушащего аэрозоля. 

По  аналогии  с  ракетными  двигателями  твердого  топлива 

и газогенераторами в устройствах огнетушащего аэрозоля аэро-
золеобразующий заряд может быть бесканальный и канальный, 
как  правило,  с  центральным  каналом.  Выходным  отверстием 
может служить щель (одна или несколько, как, например, в ге-
нераторах  ГОА-15  фирмы  «Интертехнолог»)  на  боковой  по-
верхности корпуса. 

Отношение  площади  критического  сечения  сопла  к  пло-

щади  свободного  прохода  камеры  сгорания  не  должно  превы-
шать 0,6, что  позволяет  улучшить  условия  распространения  
аэрозоля  при  сохранении  огнетушащей  способности  взвешен-
ных в газе частиц, так как в этом случае исключается потеря ак-
тивности  частиц  внутри устройства  вследствие  взаимодействия 
со стенкой и коагуляции. 

Известны  конструкции  генераторов,  в  которых  аэрозоль 

пропускается  через  слой  насыпного  теплопоглотителя,  при  этом 
аэрозоль  проходит  через  теплопоглотительную  насадку.  В  каче-
стве теплопоглотителя может применяться измельченные металл, 
стекло, керамика, гравий и т.д. или их смесь, а также полимерный 
материал  с  ориентированными  выходами  для  продуктов  сгора-
ния, например, в виде трубочек, собранных в пучок, в виде моно-

60 

блока с отверстиями. Для повышения эффективности генератора 
в  нижний  слой  теплопоглотительной  насадки  могут  дополни-
тельно  вводиться  активные  компоненты  в  виде  гранул,  резаных 
пластинок или шнура из аэрозольобразующего компонента. 

В настоящее время выпускаются несколько типов генера-

торов огнетушащего аэрозоля различного назначения. Разработ-
кой  и  производством  генераторов  в  России  занимается  более 
11 организаций. Разработаны и прошли различные стадии отра-
ботки около 80 модификаций генераторов. Рассмотрим характе-
ристики и особенности наиболее распространенных из них. 

ОКБ  «Темп»  на  основе  состава  ПТ–50–2  разработало 

и выпускает  генераторы  типа  ОГ–517 «АГАТ»,  в  том  числе  для 
защиты помещений с взрывоопасной средой. Эти генераторы вы-
пускаются  нескольких  модификаций,  отличающихся  массой  за-
ряда аэрозолеобразующего состава (от 2,5 до 9,0 кг), устройством 
запуска (в «АГАТ-3» предусмотрен и ручной запуск) и наличием 
устройства температуропонижения («АГАТ-2») (рис. 2.12). 

Рис. 2.12. Генератор «АГАТ-2» 

Фирма  «Норд» (г. Пермь)  выпускает  генераторы  типа 

«ОСА» и «ОСА-М» (рис. 2.13) с отсутствием пламени и доста-
точно  низкой  температурой  аэрозоля  на  выходе  генератора 
(менее 500 °С). 

Одним  из  препятствий  для  широкого  применения  систем 

пожаротушения на основе аэрозолей являлось наличие пламени 
при работе генератора и высокий уровень температуры продук-