Огнетушащие порошковые составы (далее ОПС) представляют собой мелко измельченные минеральные соли с различными добавками, препятствующими слеживаемости и комкованию. Они обладают рядом преимуществ перед другими огнетушащими веществами :

• высокой огнетушащей способностью, превышающей способность таких сильных ингибиторов горения, как галоидоуглеводороды;
• универсальностью применения, так как порошки подавляют горение материалов, которые невозможно тушить водой и другими веществами (например, металлы и некоторые металлосодержащие соединения);
• возможностью применения разных способов пожаротушения, предупреждения (флегматизации) и подавления взрыва.

Благодаря своим достоинствам и, прежде всего, высокой огнетушащей способности, порошки в довольно широком ассортименте используются в индустриально развитых странах. Различают порошки общего и специального назначения. Первые применяются для тушения пожаров обычных (органических) горючих веществ и материалов. Тушение этих материалов достигается путем создания порошкового облака, которое окутывает очаг горения. Вторые предназначены для тушения горючих веществ и материалов (например, некоторых металлов), прекращение горения которых достигается путем изоляции горящей поверхности от окружающего воздуха. Огнетушащая способность порошков общего назначения повышается с увеличением их дисперсности (уменьшение размера частиц). Огнетушащая способность порошков специального назначения почти не зависит от степени их дисперсности.

В зависимости от класса пожара по ГОСТ Р 27331—87 «Пожарная техника. Классификация пожаров» осуществляется выбор огнетушащих составов и, в частности, типа порошка. Классификация пожаров по ГОСТ 27331—87 и рекомендуемые средства тушения приведены в табл. 1.1 и 1.2. Для твердых веществ, металлов и металлорганических соединений это, как правило, порошки для поверхностного тушения, а для горючих газов и жидкостей — порошки объемного тушения.

Таблица 1.1

Таблица 1.2

Как следует из табл. 1, порошки в ряде случаев являются единственным средством пожаротушения (классы пожаров О1, О2, ВЗ).

Наиболее широко распространены порошки на основе бикарбоната натрия и фосфорно-аммонийных солей. В России налажен выпуск порошков для туше­ния пожаров всех классов. В табл. 2 представлены их номенклатура и адреса производителей порошков.

Как следует из табл. 2, каждый порошок имеет определенную область применения. Предпочтение,

естественно, отдается порошкам общего назначения, как наиболее востребованным на практике. Напри­мер, порошки класса АВС на фосфорно-аммонийной основе, которые имеют широкий диапазон приме­нения, прежде всего эффективны при ликвидации пожаров класса А1. Они, кроме способности тушить пламя в газовой фазе, обладают свойством плавить­ся в пламени и растекаться по горящей поверхности твердых материалов, образуя сплошную защитную пленку, надежно изолируя поверхность от доступа

Таблица 2

воздуха. Для тушения жидкостей и газов более эф­фективны порошки на основе бикарбоната натрия и хлорида калия.

В табл. 3 приводятся данные натурных испытаний в соответствии с ГОСТ Р 53280.4—2009 «Установки пожаротушения автоматические. Огнетушащие ве­щества. Часть 4. Порошки огнетушащие общего на­значения. Общие технические требования и методы испытаний» по тушению очага 13В класса пожара В порошками различных марок, позволяющие срав­нить их огнетушащую способность.

атационными свойствами и др.). Иначе говоря, порошок с высокой огнетушащей способностью может быть использован с низкой эффективностью. Огнетушащая способность хотя и главная, но не единственная качественная характеристика порошка. Порошки должны длительное время сохранять свои огнетушащие и эксплуатационные свойства: не изме­нять гранулометрический состав; после уплотнения легко разрыхляться и приобретать свойства текуче­сти, транспортироваться по трубопроводам и пожар­ным рукавам под давлением газа; распыляться в виде

Таблица 3

Из табл. 3 следует, что в условиях стандартных ис­пытаний наиболее эффективными порошками явля­ются ИСТО-1, П-АГС, ПХКи ПГХК «Завеса».

Во ВНИИПО также разработаны порошки, с по­мощью которых можно тушить пожары пирофорных материалов и веществ, реагирующих с водопенными средствами со взрывом.

Следует различать понятия огнетушащей спо­собности и огнетушащей эффективности порош­ков. Первое характеризует только огнетушащие возможности порошка, выявленные в испытаниях в установленных стандартных условиях. Понятие «огнетушащая эффективность» отражает степень реализации этих возможностей. Эффективность применения порошка зависит от комплекса усло­вий, при которых можно получить эффект тушения (правильный выбор техники, тактики тушения, а также порошка с установленными для него эксплу-

облака при выбросе из насадка или подаваться ком­пактной спокойной струей, образуя слой заданной толщины над поверхностью горящего вещества.

В табл. 4 представлены показатели качества ОПС общего назначения по ГОСТ Р 53280.4—2009 и мето­ды их определения.

Наряду с показателями, представленными в табл. 4, для порошков общего назначения и в зависимости от условий их применения могут устанавливаться и дру­гие дополнительные показатели, представленные в табл. 5.

Основные характеристики порошков специаль­ного назначения по ГОСТ Р 53280.5—2009 «Установ­ки пожаротушения автоматические. Огнетушащие вещества. Часть 5. Порошки огнетушащие специаль­ного назначения. Классификация, общие техничес­кие требования и методы испытаний» представлены в табл. 6.

Таблица 5

Таблица 6

Примечания. 1. Порошок универсальный предназначен для тушения металлов (их соединений), а также горючих жид­костей, газов, электроустановок под напряжением 1000 В. 2. Порошок целевой предназначен только для тушения метал­лов (их соединений). 3. Текучесть, кг/с, определяется по расходу порошка при истечении его из испытательного прибо­ра под давлением рабочего газа. 4. Текучесть при массовой доле остатка в испытательном приборе (огнетушителе), %, определяется по остатку порошка в нем после испытаний. 5. Огнетушащая способность определяется по массе порошка на единицу открытой поверхности модельного очага пожара. В качестве горючего используются: порошок магния фре­зерованный с содержанием основного компонента 98,5 % — класс пожара В1; металлический натрий с содержанием основного компонента 99,6 % — класс пожара О2; триизобутилалюминий (ТИБА) или его раствор в толуоле (содержание ТИБА — 40 % об. — класс пожара ОЗ).

Способы изготовления огнетушащих порошков

Способы изготовления ОПС могут быть разделе­ны на две основные группы.

Первая группа включает способы, основанные на использовании размольного оборудования. Процесс приготовления по этим способам может быть раз­бит на следующие основные технологические опе­рации:

• сушка основных компонентов; измельчение;
• классификация по гранулометрическому составу;
• гидрофобизация;
• термообработка;
• смешивание с вы­сокодисперсными опудривающими добавками;
• рас­фасовка готового продукта.

Порядок проведения операций может изменять­ся, некоторые операции могут совмещаться или исключаться.

Наиболее распространенная технологическая схе­ма включает измельчение предварительно высушен­ных основных компонентов в мельницах различной конструкции и одновременного или последователь­ного смешивания их с гидрофобизирующими опудри­вающими высокодисперсными добавками. Такая схема производства проста, однако ее недостатком является то, что гранулометрический состав порошка трудно регулировать. Кроме того, используемые при измельчении исходные продукты в гранулированном или крупнокристаллическом виде с влажностью бо­лее 1 % перед измельчением должны быть высушены

до остаточной влажности не более 0,2 % для повы­шения эффективности измельчения. Столь глубокая сушка является длительной и энергоемкой опера­цией. Определенные затруднения вызывает также получение по этой технологии высокодисперсных порошков с малым размером частиц. К недостаткам размольной технологии можно отнести и то, что по­лучаемые в этом случае продукты представляют собой лишь механические смеси, а не химически связанные между собой компоненты, обладающие комплексом заданных физико-химических свойств.

Представляет научный и практический интерес способ получения ОПС, позволяющий управлять не только их эксплуатационными свойствами, но и фун­кциональными особенностями. Однако этот способ может быть применен при изготовлении порошков непосредственно перед подачей их в зону горения. В этом случае используются преимущества свежеобра­ботанной поверхности.

Ко второй группе технологий следует отнести спо­соб производства, предложенный английской фир­мой  для получения порошка «Моннекс». Способ основан на использовании распыления порошка при сушке. При этом происходит диспергирование водного раствора огнетушащего компонента с одновременным его синтезом и высу­шиванием в потоке нагретого воздуха.

Метод распылительной сушки был применен во ВНИИПО при разработке многоцелевых порош­ков «Пирант-А» (на основе фосфатов аммония) и «Пирант-М» (на основе мочевины и поташа). В исходную смесь вводили жидкие компоненты, улучшающие в процессе синтеза функциональные свойства основного компонента, а также гидрофобизаторы, улучшающие эксплуатационные свойст­ва порошков.

Применение распылительной сушки позволило использовать вместо фосфатов аммония более деше­вое сырье — фосфорную кислоту и аммиачную воду, которые находят применение в технологии получе­ния фосфатов в промышленности.

Водорастворимые и эмульгированные гидрофобизаторы, вводимые непосредственно в сырьевой раствор, равномерно распределяются по поверхно­сти порошка, что практически невозможно сделать путем напыления на готовый продукт. Это обстоя­тельство подтверждается данными по влагопоглощению и склонности к слеживанию опытных партий порошков. Сравнительные данные эксплуатацион­ных свойств опытных образцов ОПС, изготовлен­ных различными способами, представлены в табл. 7.

модифицированию поверхности высокодиспер­сных порошков (с размером частиц менее 0,1 мкм).

Способом распылительной сушки можно придать частичке порошка такую форму, которая могла бы иде­ально решать две задачи: попадание в пламя и повыше­ние эффективности тушения. Такую частицу порошка можно представить в виде шаровидной капсулы с тон­кой оболочкой, заполненной большим количеством частиц высокой дисперсности. В пламени происходит вскрытие капсулы, и за счет мелких фракций резко возрастает огнетушащая способность порошка.

Особенности применения ОПС и их безопасность

Огнетушащие порошки по сравнению с традици­онными средствами тушения водой, пенами, инер­тными газами имеют преимущества:

• в ряде случаев, как отмечалось выше, порошки — единственное средство подавления горения, напри­мер, металлов;
• малый удельный расход на тушение пожаров раз­личных классов;
• сохранность при пожаре и после пожара оборудо­вания и материальных ценностей;

Таблица 7

Как следует из табл. 7, при синтезе порошков с ис­пользованием распылительной сушилки получаются порошки с лучшими эксплуатационными свойства­ми, чем при размоле.

Повышение огнетушащей эффективности и эксплу­атационных свойств ОПС в технологическом процессе производства способом распылительной сушки обеспе­чивается благодаря следующим обстоятельствам:

изменению физико-химических показателей пу­тем ввода перед сушкой и диспергированием раство­ра различных добавок;

совмещению процессов синтеза, гидрофобизации, диспергированию, сушке, термообработке в одну тех­нологическую стадию;

сохранение огнетушащих и эксплуатационных свойств в интервале от —50 до +50 °С;

возможность, в силу низкой электропроводности порошков, тушения электроустановок, находящихся под напряжением;

теплоотражательная способность, экранирование теплового излучения при пожаре за счет интенсивно­го поглощения и рассеивания лучистой энергии.

К недостаткам порошков следует отнести:

склонность, в зависимости от качества порошка, к слеживанию и комкованию, а также к уплотне­нию под действием собственной массы и вибрации, в результате чего ухудшаются условия псевдоожи­жения, транспортирования и образования облака; потеря при тушении в течение некоторого времени видимости в результате образования облака порошка (особенно это ощутимо в закрытых помещениях);

сложности в обслуживании и эксплуатации технических средств подачи порошков;

отсутствие у порошка охлаждающего эффекта, что может приводить к повторному воспламенению материалов;

ограниченность проникающей способности внутрь волокнистых и пористых горючих материалов, а также в затененные малодоступные места помещений и оборудования.

Положительные и отрицательные характеристики порошков учитываются при разработке средств порошкового пожаротушения, которые охватывают ручные и передвижные огнетушители, автоматические стационарные и модульные установки, а также пожарные автомобили.

Отечественные ручные огнетушители имеют объем корпуса 1, 2, 5 и 10 л. Общая масса наибольшего из них не превышает 20 кг. Огнетушители объемом 50 и 100 л устанавливают на тележки, передвигаемые вручную, 250 л и более — на автомобильные прицепы.

Автомобили порошкового тушения у нас в стране выпускаются различной вместимости. В них применяется установка, емкость которой снабжена аэроднищем. Помимо емкости для порошка автомобильная установка содержит источник сжатого воздуха, стволы для создания и направления струй, воздушные, порошковые коммуникации и пульт управления.

Все автоматические установки порошкового пожаротушения (далее АУППТ) являются модульными или агрегатными и их можно разделить на два типа:

установки, автоматически срабатывающие при превышении контролируемым фактором (факторами) пожара установленных пороговых значений в защищаемой зоне;

установки, автоматически осуществляющие функции обнаружения и тушения пожара независимо от внешних источников питания и систем управления.

В последние годы развитие получили АУППТ модульного типа, которые подразделяются:

по способу тушения — на установки объемного, поверхностного по всей площади, локального по объему (части объема) или площади (части площади);

по способу хранения вытесняющего газа в корпусе модуля (емкости) — на закачные, с газогенерирующим элементом (пиротехническим зарядом), с баллонами сжатого или сжиженного газа.

По своему химическому составу ОПС безопасны для человека и животных (можно сравнить с действием удобрений, например аммофоса, или моющих средств, например соды). При попадании на слизистую оболочку носа, глаз, полости рта они вызывают незначительное раздражение, которое быстро проходит. Порошки можно применять даже для тушения горящей на людях одежды, не опасаясь вредного действия порошка на травмированную поверхность тела. Газо- и паровоздушные продукты разложения порошков менее опасны, чем, например, продукты разложения древесины.

Огнетушащие порошки с истекшим сроком хранения или не отвечающие по своим эксплуатационным характеристикам требованиям нормативно-технических документов подлежат утилизации. Согласно рекомендациям ОПС на фосфорно-аммонийной основе или на хлоридной основе могу быть использованы в качестве сырья для удобрений, а на основе карбоната или бикарбоната натрия или калия — в качестве моющих средств или для нейтрализации кислых сточных вод.