st. sekc. pchor. Paweł Wanat
ŚRODKI GAŚNICZE ZASTĘPUJĄCE HALONY PRZY GASZENIU OBJĘTOŚCIOWYM
Praca inżynierska
napisana pod kierunkiem
mł. bryg. mgr inż. Mirosława
Sobolewskiego
3
6
7
8
9
10
12
15
18
20
22
29
35
36
41
46
50
51
56
60
61
64
66
76
80
Cel i zakres pracy................................................................................................
Rozdział 1. Halony jako środki gaśnicze.............................................................
1.1. Rozwój halonowych systemów gaśniczych............................................
1.2. Działanie gaśnicze halonów...................................................................
1.3. Zastosowanie halonów przy gaszeniu pożarów....................................1
1.4. Negatywny wpływ halonów na warstwę ozonową...............................1
Rozdział 2. Protokół Montrealski i jego konsekwencje......................................1
Rozdział 3. Środki i technologie zastępujące halony w systemach
całkowitego wypełnienia..................................................................
3.1. Alternatywne technologie gaśnicze.......................................................
3.2. Alternatywne środki gaśnicze...............................................................
Rozdział 4. Gazowe alternatywy halonu 1301....................................................
4.1. Charakterystyka ogólna.........................................................................
4.1.1. Zamienniki halonów........................................................................
4.1.2. Gazy obojętne i ich mieszaniny.......................................................
4.1.3. Dwutlenek węgla.............................................................................
4.2. Zagrożenie pożarem i wybuchem.........................................................3
4.3. Wpływ na bezpieczeństwo ludzi...........................................................4
4.4. Produkty spalania i rozkładu termicznego............................................4
4.5. Wpływ na środowisko...........................................................................
Rozdział 5. Alternatywy niegazowe....................................................................
5.1. Mgła wodna – drobnocząsteczkowe systemy zraszające......................5
5.2. Aerozolowe generatory gaśnicze...........................................................
Rozdział 6. Część badawcza................................................................................
6.1. Wprowadzenie.......................................................................................
6.2. Stanowisko pomiarowe..........................................................................
6.3. Metodyka pomiarów..............................................................................
6.4. Wyniki pomiarów..................................................................................
6.5. Omówienie wyników.............................................................................
W ochronie przeciwpożarowej środki gaśnicze zajmują poczesne miejsce. Wynika to z faktu, że powodzenie każdej akcji gaśniczej uzależnione jest od środków gaśniczych - od ich jakości, niezawodności, sposobu podawania, możliwości dostarczania do strefy spalania w odpowiednich ilościach i postaci.
Rozwojowi cywilizacji zawsze towarzyszy wzrost zagrożenia pożarowego. Wzrostowi zagrożenia musi dotrzymać kroku ochrona przeciwpożarowa. Powstają nowe substancje i materiały palne wymagające gaszenia, wobec których tradycyjne środki gaśnicze dawno już okazały się niewystarczające.
Mimo długiej tradycji stosowania środków gaśniczych, wciąż jeszcze wymagają one udoskonaleń, zmian właściwości i sposobów stosowania. Ustawicznym zmianom ulegają kryteria ocen środków gaśniczych. Obecnie przy ich kompleksowym ocenianiu bierze się pod uwagę nie tylko właściwości gaśnicze, chociaż one w dalszym ciągu stanowią w znacznym stopniu o ich przydatności, ale także właściwości techniczno-użytkowe, w tym toksyczne i zanieczyszczające środowisko naturalne człowieka.
Bardzo ważnym elementem doboru środka jest ekonomiczny aspekt zagadnienia - z dwóch jednakowo skutecznych środków gaśniczych wyeliminowany zostanie ten, którego globalny koszt ugaszenia pożaru będzie wyższy.. Należy przez to rozumieć cenę środka gaśniczego zużytego w czasie gaszenia pożaru, koszty transportu, koszty popożarowe powstałe na skutek jego stosowania.
Istotnym problemem jest oddziaływanie środków na ludzi, sprzęt i materiały gaszone, ale także na otaczające bezpośrednio i pośrednio środowisko. Środki gaśnicze w mniejszym lub większym stopniu negatywnie oddziaływują na wszystko, co je otacza.
Wzrost zagrożenia pożarowego jest przyczyną podjęcia licznych i zakrojonych na szeroką skalę badań i poszukiwań nowych i skuteczniejszych, ale i nietoksycznych środków gaśniczych.
Kiedy w latach 60-tych wprowadzono halony, sądzono, że jest to idealny środek gaśniczy do stłumienia pożaru w szczególnie niekorzystnych warunkach. Jego właściwości związane z działaniem inhibicyjnym były niedoścignione. Wysoka skuteczność gaśnicza halonów, stabilność, mała korozyjność, niska przewodność elektryczna, toksyczność i co ważne, małe koszty zastosowania, spowodowały szybki wzrost stosowania i związany z nim wzrost zapotrzebowania na te środki gaśnicze w ochronie przeciwpożarowej. Nastąpił skokowy i znaczny wzrost produkcji halonów oraz innych chlorowcopochodnych przede wszystkim dla innych niż ochrona przeciwpożarowa celów. Stosowano je w chłodnictwie, elektronice, do produkcji aerozoli i wielu innych dziedzinach. Niestety, dynamiczny rozwój produkcji i stosowania został nagle przerwany. Okazało się, że halony będące chlorowcopochodnymi węglowodorów destrukcyjnie wpływają na warstwę ozonową otaczającą kulę ziemską oraz przyczyniają się do powiększenia tzw. efektu cieplarnianego. Aby zapobiec tym zagrożeniom przedstawiciele 122 państw zobowiązali się do zaprzestania wszelkiej produkcji halonów i w 1987 roku podpisali Protokół Montrealski dotyczący substancji niszczących warstwę ozonową wokół Ziemi.
Zakończenie produkcji halonów pobudziło pilną potrzebę znalezienia zastępczych środków gaśniczych dorównującym efektywnością gaszenia halonom. Rozległe badania w kierunku rozwoju zamienników halonów mają na celu odkrycie środka o zerowym działaniu powodującym niszczenie powłoki ozonowej, niskiej toksyczności i krótkim czasie przebywania w atmosferze. Pożądane jest, aby środki zastępcze gasiły wszystkie typy pożarów i które będzie można stosować wszędzie tam, gdzie dotychczas obecne były halony.
Aktualną tendencją jest także opracowanie lepszych niż dotychczas zabezpieczeń, stworzenie doskonalszych systemów wykrywania pożarów i zabezpieczeń biernych.
Do dnia dzisiejszego, mimo odkrycia wielu alternatyw o obiecujących parametrach gaśniczo-użytkowych, nie udało się otrzymać środka, który w pełni zastępowałby halony w działaniu gaśniczym wykazując równie dużą skuteczność i niską toksyczność. Celem przeprowadzanych badań jest uzyskanie związków o zbliżonym składzie chemicznym do halonów, ale pozbawionych jego niekorzystnych właściwości. Obecnie są brane pod uwagę substancje chemiczne, które są chlorowcopochodnymi węglowodorów nie zawierającymi bromu. Takie środki określa się mianem „zamienniki halonów”. Inne tradycyjne lub nowe środki gaśnicze stosowane zamiast halonów określa się nazwą „środki zastępujące halony” lub „substytuty halonów”.
Cel i zakres pracy
Celem pracy jest przedstawienie środków gaśniczych zastępujących halony i wykorzystywanych przy gaszeniu pożarów w całej objętości chronionej przestrzeni. Opisano problemy stosowania halonów i przyczyny ich wycofania.
W pracy przedstawiono charakterystykę zamienników i substytutów halonów dopuszczonych do stosowania w świetle postanowień Protokołu Montrealskiego.
Omówiono środki gaśnicze, ich efektywność gaśniczą, oddziaływanie na środowisko i człowieka oraz możliwość wykorzystywania w przestrzeniach, w których przewidywany jest stały pobyt ludzi.
Zakres pracy obejmuje rozwiązania mogące zastąpić halon 1301 w miejscach jego typowego zastosowania. Część badawcza zawiera doświadczalne wyznaczenie obszarów palności par propanu przy inertowaniu wybranymi gazami gaśniczymi.
W niniejszej pracy jako zamiennik halonu użyto do badań perfluorobutan produkowany przez firmę 3M o nazwie handlowej CEA-410. Spośród środków mogących zastąpić halony przy wypełnianiu pomieszczeń przebadano dwutlenek węgla, azot oraz hel.
Rozdział 1. Halony jako środki gaśnicze
Szczególnie ważną grupę środków gaśniczych stanowiły do niedawna halony. Ich wysoka efektywność gaśnicza oraz bardzo dobre parametry techniczno-użytkowe spowodowały olbrzymią popularność halonów wśród użytkowników. Wynikiem tego był rozległy zakres zastosowań tych środków w pożarnictwie.
Halonami nazywa się stosowane w ochronie przeciwpożarowej związki z grupy freonów, to znaczy pochodnych węglowodorów zawierających pierwiastki z grupy chlorowców: chlor, brom i fluor. Są substancjami bezbarwnymi o charakterystycznym zapachu zbliżonym do chloroformu. W warunkach normalnych występują w postaci cieczy lub gazów. Pary halonów charakteryzują się wysokim ciężarem, są od dwóch do dziewięciu razy cięższe od powietrza. Praktycznie nie przewodzą prądu i można je stosować do gaszenia urządzeń elektrycznych pod napięciem. Są odporne na przechowywanie. W temperaturze od –500 do 700 C nie ulegają rozkładowi (jest to cecha bardzo niekorzystna pod względem ekologicznym). Halony w postaci czystej i w temperaturach zbliżonych ...
deska18