Расчёт основных характеристик, параметров состояния и процессов газообразных углеводородов

Средства тушения: Инертные газы. Для предупреждения взрыва при аварийном
истечении этана и тушения факела в закрытых объемах необходимая минимальная
концентрация: диоксида углерода 34% об., азота 46% об1.

Этин (C2H2)

Физико-химические свойства: Молярная масса 26,04; плотность в сжиженном состоянии 620,8 кг/м3 при температуре -83 °С; температура кипения -83,6 °С; плотность по воздуху 0,9107; коэф.диф. в воздухе 0,14 см2/с; теплота сгорания -1301 кДж/моль: в воде растворяется.

Пожароопасные свойства: Горючий и взрывоопасный газ. Температура самовоспламенения - 335 °С; нижний концентрационный предел распространения пламени 2,5 % об.: верхний предел распространения пламени в воздухе зависит от энергии источника зажигания: при обычной мощности источника зажигания (30 Дж) 81 % об.; при увеличении мощности источника зажигания до 210 Дж 100 % об. При мощности источника зажигания 30 Дж и повышении давления до 170 кПа верхний предел распространения пламени увеличивается до 100 % об.; макс. нормальная скорость распр. пл. 1,57 м/с; т. гор. 2322 °С; максимальное давление взрыва 1009 кПа; МВСК при разбавлении ацетилено-воздушных смесей диоксидом углерода 9 % об., азотом 6,5 % об. Ацетилен разлагается с выделением большого количества тепла и при определенных условиях со взрывом. При повышенном давлении (выше 196 кПа), а также в твердом и жидком состоянии ацетилен взрывается от удара и при резком нагревании. Легко реагирует с солями серебра, меди и ртути и образует при этом нестойкие взрывчатые ацетилениды. Для предупреждения взрыва при аварийном истечении ацетилена и тушения факела в закрытых объемах минимум концентрации  диоксида углерода 57 % об., азота 70 % об. Взрывной распад ацетилена с переходом в детонацию возможен при давлении 65 кПа. При мощности источника 200 Дж в трубе скор. пламени 36 м/с. Преддетонационное расстояние эквивалентно 100 диаметрам трубы. Особую опасность представляют вторичные наружные взрывы, возникающие при срабатывании мембран и подобных устройств. В качестве огнепреградителя рекомендуются орошаемые водой насадки из колец Рашига размером 35х35и50х50 мм при высоте слоя 1,5 и 2,0 м соответственно при давлении до 0,25 МПа. Скорость движения ацетилена через огнепреградитель допускается до 10 м/с.

 Средства тушения: Огнетушители газовые составы, огнетушащие аэрозоли2.

Пожаротушение — это комплекс действий и мероприятий, направленных на ликвидацию возникшего пожара. Возникновение пожара возможно при одновременном присутствии трех компонентов: горючего вещества, окислителя и источника зажигания. Развитие пожара требует присутствия не только горючих веществ и окислителя, но и передачи тепла от зоны горения к горючему материалу. Поэтому тушение пожара можно обеспечить следующими способами:

• изоляцией очага горения от воздуха или снижение путем разбавления воздуха негорючими газами концентрации кислорода до значения, при котором не может происходить горение;
• охлаждением очага горения до температур ниже температур воспламенения и вспышки;
• замедлением скорости химических реакций в пламени;
• механическим срывом пламени путем воздействия на очаг горения сильной струи газа или воды;
• созданием условий огнепреграждения.

Результаты воздействий всех существующих средств тушения на процесс горения зависят от физико-химических свойств горящих материалов, условий горения, интенсивности подачи и других факторов. Например, водой можно охлаждать и изолировать (или разбавлять) очаг горения, пенными средствами — изолировать и охлаждать, инертными разбавителями — разбавлять воздух, снижая концентрацию кислорода, хладонами — ингибировать горение и препятствовать распространению пламени порошковым облаком. Для любого средства тушения доминирующим является только одно огнетушащее воздействие. Вода оказывает преимущественно охлаждающее воздействие, пены — изолирующее, хладоны и порошки — ингибирующее.

Большинство средств тушения не являются универсальными, т.е. приемлемыми для тушения любых пожаров. В ряде случаев средства тушения оказываются несовместимыми с горящими материалами (например, взаимодействие воды с горящими щелочными металлами или металлоорганическими соединениями сопровождается взрывом).

При выборе средств тушения следует исходить из возможности получения максимального огнетушащего эффекта при минимальных затратах. Выбор средств тушения должен производиться с учетом класса пожара.

Под способом пожаротушения понимают совокупность методов воздействия на очаг пожара и доставки огнетушащих средств к очагу горения. На практике применяются различные способы пожаротушения, которые классифицируют по виду средств тушения, методу их подачи, окружающей обстановке, назначению. Все способы тушения могут быть разделены на поверхностные (когда подача средств тушения осуществляется непосредственно в очаг пожара) и объемные (когда в зоне пожара создается среда, не поддерживающая горение). Использование в практике пожаротушения пленкообразующих пенообразователей привело к разработке и внедрению нового способа тушения пожаров нефтепродуктов в резервуарах путем подачи пены под слой горючего с дальнейшим ее всплыванием и растеканием по поверхности горящего нефтепродукта.

Поверхностное тушение применяется практически для всех видов пожаров. Для его реализации необходимы средства, которые можно подавать в зону горения дистанционно: вода в виде компактных и распыленных струй, пена, порошки.

Объемное тушение можно применять в замкнутых объемах с небольшой степенью негерметичности. Для объемного тушения применяются такие средства, которые можно распределять внутри защищаемого объема и создавать в каждом его элементе огнетушащую концентрацию. В качестве средств объемного тушения используют инертные газы, хладоны, тонкораспыленную воду, комбинированные составы и иногда порошки. В последние годы в качестве средства объемного тушения успешно используются газоаэрозольные составы, генерируемые при сгорании твердотопливных аэрозолеобразующих композиций.

Свойства и особенности применения средств тушения

Вода и водные растворы

Вода является наиболее широко применяемым средством тушения пожаров, связанных с горением различных веществ и материалов. Достоинствами воды являются ее дешевизна и доступность, относительно высокая удельная теплоемкость, высокая скрытая теплота испарения, химическая инертность по отношению к большинству веществ и материалов. К недостаткам воды относятся высокая электропроводность (особенно в случае применения воды с добавками, повышающими ее огнетушащие и эксплуатационные свойства), относительно низкая смачивающая способность, недостаточная адгезия к объекту тушения и т.п.

Вода, являясь эффективным охлаждающим агентом, широко применяется для защиты от возгорания соседних с горящим объектов, охлаждения резервуаров с нефтепродуктами при их тушении другими огнетушащими средствами.

Для повышения огнетушащей способности воды применяют распыленную или тонкораспыленную воду. В последнее время все более широкое применение находит вода аэрозольного распыления, со средним диаметром капель порядка 50 мкм. Вода в таком состоянии занимает как бы промежуточное положение между жидкостью и газом и сочетает в себе преимущества как жидкостного, так и газового средств тушения. Аэрозольное состояние воды достигается путем выброса либо перегретой воды, либо газонасыщенной (раствор СО2 в воде) под давлением через специальные распылители.

Для повышения смачивающей (проникающей) способности воды в нее добавляют различные смачиватели. Последние, благодаря снижению поверхностного натяжения, также способствуют повышению дисперсности распыленной воды. Водные растворы полиоксиэтилена получили название "скользкая вода". Линейные молекулы полимера, ориентируясь вдоль потока, снижают его турбулизацию, что приводит к повышению пропускной способности трубопроводов.

Воду нельзя применять для тушения веществ, бурно реагирующих с ней с выделением тепла, горючих, а также токсичных и коррозионно-активных газов. К таким веществам относятся многие металлы, металлоорганические соединения, карбиды и гидриды металлов, раскаленные уголь и железо.

Кроме того, нельзя применять воду для тушения нефти и нефтепродуктов, поскольку может произойти выброс или разбрызгивание горящих продуктов. Нельзя также использовать компактные струи воды для тушения пылей во избежание образования взрывоопасной среды.

Пены

Пены широко используются для тушения пожаров на промышленных предприятиях, складах, в нефтехранилищах, на транспорте и т.д. Пены представляют собой дисперсные системы, состоящие из пузырьков газа, окруженных пленками жидкости, и характеризующиеся относительной агрегатной и термодинамической неустойчивостью. Если пузырьки газа имеют сферическую форму, а их суммарный объем сопоставим с объемом жидкости, то такие системы называются газовыми эмульсиями. Для получения воздушно-механической пены требуются специальная аппаратура и водные растворы пенообразователей. Наиболее важной структурной характеристикой пены является ее кратность, под которой понимают отношение объема пены к объему ее жидкой фазы. Воздушно-механическая пена подразделяется на низкократную (кратность до 30), среднекратную (30 - 200) и высокократную (выше 200). Наиболее широко применяется пена среднекратная (50 - 150), реже — низкократная. Пена высокократная находит ограниченное применение в пожаротушении, в основном при объемном тушении.

Пены, применяемые для тушения пожаров, в банке данных условно по типу пенообразователей разделены на три группы: пены, полученные из пенообразователей общего назначения, фторорганических пенообразователей и пенообразователей целевого назначения.

Высокая огнетушащая способность пленкообразующих пенообразователей позволяет подавать пену под слой горючего, а также сверху навесными струями, что упрощает процесс тушения. К достоинствам пленкообразующих пенообразователей относится также высокая надежность тушения, в частности высокая устойчивость к повторному воспламенению уже потушенной жидкости, находящейся под слоем пены.

Пенообразующая способность пенообразователей в значительной мере подавляется наличием в воде неорганических солей, что делает невозможным использование на морских судах забортной воды с целью получения пены для тушения пожаров. Специально для морских судов создан пенообразователь "Морской" для использования в морской и жесткой воде.

Газовые средства тушения пожаров

Существует ряд объектов, которые нельзя или экономически нецелесообразно тушить "традиционными" средствами. К ним откосятся, например, энергоустановки, вычислительные замкнутые объемы, насыщенные электрооборудованием, книгохранилища, музеи, картинные галереи и т.п. Кроме того, эффективное пожаротушение, как правило, достигается при поддержании в течение определенного времени огнетушащей концентрации в защищаемом помещении, что трудно обеспечить, применяя водопенные и порошковые огнетушащие средства.

Газовые средства тушения относятся к средствам объемного тушения и подразделяются на инертные разбавители и ингибиторы горения. В качестве инертных разбавителей используют газообразные диоксид углерода, азот, аргон, водяной пар. Горение большинства веществ прекращается при снижении содержания кислорода в атмосфере защищаемого объема до 12 - 15 % об. Для веществ, характеризуемых широкой концентрационной областью распространения пламени (водород, ацетилен, диборан и др.), металлов, тлеющих материалов предельное содержание кислорода составляет 5 % об. и менее.

Наиболее широкое применение из указанных газообразных разбавителей находит диоксид углерода. Его используют в стационарных установках объемного тушения, в ручных (ОУ-2, ОУ-5, ОУ-8) и возимых (ОУ-80) огнетушителях. Особенностью диоксида углерода является его способность при дросселировании образовывать хлопья "снега". При поверхностном тушении "снежным" диоксидом углерода его разбавляющее действие дополняется охлаждением очага горения. Диоксид углерода нельзя применять для тушения пожаров щелочных и щелочно-земельных металлов, развитых пожаров тлеющих материалов.

Наибольшей эффективностью среди газовых средств тушения обладают галогенсодержащие углеводороды, особенно хладоны.

Порошковые огнетушащие составы

Огнетушащие порошки представляют собой мелкоизмельченные минеральные соли с различными добавками, препятствующими их слеживанию и комкованию. Основой для огнетушащих порошков являются фосфорно-аммонийные соли (моно-, диаммонийфосфаты, аммофос), карбонат и бикарбонат натрия, хлорид калия и др.. В качестве добавок используют высокодисперсный диоксид кремния, модифицированный кремнийорганическими соединениями (например, аэросил AM-1-300), стеараты металлов, нефелин, тальк и др.

Порошки обладают высокой огнетушащей способностью и могут обеспечить быстрое тушение или локализацию пожара. К достоинствам порошков также относятся:

• возможность их применения для тушения пожаров любых классов, в частности таких, которые нельзя тушить водой и другими средствами (например, тушение металлов);
• разнообразие способов пожаротушения — стационарные установки, огнетушители, автомобили;
• порошки могут быть использованы для взрывоподавления, тушения электрооборудования под напряжением и т.п.;
• возможность хранения и использования при отрицательных температурах. Механизм огнетушащего действия порошков в основном заключается в ингибировании горения в результате связывания активных центров цепных реакций, протекающих в пламени. Происходит либо гетерогенная рекомбинация этих центров на поверхности частицы, либо гомогенное взаимодействие газообразных продуктов возгонки порошков с активными центрами.