Аерозолно пожарогасене - проектиране изграждане поддръжка

Видове аерозолни състави

В литературата се срещат различни данни за състава на твърдогоривния аерозолообразуващ състав. Най-общо този състав се състои от твърд аерозологенериращ химикал и твърд химически охладител. Твърдият аерозологенериращ химикал представлява термопластична смес от окислител, горим втвърдител и технологични добавки. Като окислител най-често се използва твърд калиев нитрат (KNO3(тв)), горимият втвърдител е твърда непластифицирана нитроцелулоза (CnHmNpOq(тв)) и като технологична добавка е включен въглерод (C(тв)), служещ като активатор на разлагането на окислителя, химически и механични стабилизатори и някои други компоненти.

Когато бъде запален твърдият аерозологенериращ химикал, протича реакция на горене, която може да бъде представена схематично със следното уравнение:
KNO3 (тв) + CnHmNpOq (тв) + C(s) = KHCO3 (тв) + K2CO3 (тв) + CO2 (г)+ N2(г) + H2O (г)
Продуктите на горенето съдържат калиеви карбонати (KHCO3, K2CO3) и газообразни продукти: въглероден диоксид (CO2 (г)), азот (N2 (г)) и водна пара (H2O(г)), които в действителност представляват самия огнегасителен агент.

Под действие на високата температура на реакцията на горене калиевите карбонати се образуват в газова фаза. Когато парите се охладят, калиевите карбонати кондензират, като първоначално преминават в течност и накрая в твърдо вещество. Размерите на така кондензиралите твърди частици са много малки от порядъка на 1 mm. Тези твърди частици образуват кондензираната фаза, а отделящите се газове - въглероден диоксид, азот и водни пари - образуват газовата фаза на аерозолния огнегасителен състав. При това масовото съотношение между двете фази е 1:1.

Механизъм на прекратяване на горенето

По определение горенето е физико-химичен, окислително-редукционен, самоподдържащ се, самоускоряващ се, саморазпространяващ се, съпроводен с отделяне на топлина, дим и светлина процес. Основната характеристика на горенето е температурата. За да се прекрати горенето, трябва да бъдат създадени условия за нулев топлообмен. Това може да бъде постигнато по различни начини, един от които е чрез намаляване на скоростта на реакцията. Тази скорост може да бъде намалена чрез въвеждане в зоната на реакцията на химически активни инхибитори. Това са вещества, които по физико-химичен път въздействат върху окислително-редукционния процес. Аерозолообразуващите състави напълно удовлетворяват ролята на такива инхибитори, като въздействат върху реакцията предимно по химичен път, но имат и чисто физическо въздействие.

Съгласно физиката на горенето, при протичане на химическа реакция в процеса на превръщане на изходните компоненти в крайни продукти на горенето се образуват множество междинни продукти. Продължението на всеки от следващите стадии на химичната реакция е възможно при взаимодействието само на определени химически активни комплекси, а не в резултат от взаимодействието между всички междинни продукти. Тези химически активни комплекси се наричат активни центрове на реакцията. Когато активните центрове взаимодействат с междинните продукти на реакцията протича т. нар. последователна химична верига. Когато, обаче, процесът е съпроводен с образуване на нови активни центрове, тогава химичната верига се разклонява и скоростта на реакцията нараства. Ако в зоната на химичната реакция се внесат вещества, водещи до неутрализацията на активните центрове, ще възникне прекъсване на веригата. Колкото е по-активно неутрализирането на активните центрове, толкова по-ефикасно е спиращото действие върху реакцията.

Аерозолообразуващите състави въздействат върху реакцията на горене по три начина – химичен, физичен и механичен.

При въздействието по химичен път  съществуват два механизма за инхибиране – хомогенен и хетерогенен. При хомогенното инхибиране въздействието върху активните центрове протича в газообразна фаза. Този механизъм може да бъде илюстриран с помощта на следните реакции:
МеOH + H ® H2O + Me
MeOH + OH ® H2O + MeO
където: Ме – метали, най-често К и Na;
Образуването на метален хидроокис най-често протича по следните реакции:
Ме2 + Н2О ® 2МеОН
МеО + Н ® МеОН

Установено е, че пожарогасителната способност на аерозолообразуващите състави се повишава с около 20% при добавяне към твърдогоривния състав на около 1% алкални метали.

При хетерогенното инхибиране протича рекомбиниране на активните центрове на повърхността на твърдите частици. Механизмът на рекомбинация на активните центрове може да бъде илюстриран със следните реакции:
А + П ® АП
АП + А ® АА + П
където: А - радикал или атомна частица; П - повърхност на твърдите тела.
Редица изследвания са доказали, че гасителния ефект на аерозола, получаван при изгаряне на К, се дължи предимно на хетерогенния механизъм. Освен това, високата пожарогасителна способност на аерозола е характерна само в случаите, когато горенето протича по механизма на разклонената верижна реакция при свръхравновесно натрупване на активни центрове.

По физичен път – физичното въздействие се изразява основно в две направления:
Топлинна абсорбция чрез ендотермично фазово превръщане – промяна на агрегатното състояние, което може да се илюстрира с реакцията:
К2СО3(ТВ) = К2СО3(Т) = К2СО3(Г)
Топлинна абсорбция чрез ендотермично разлагане, която се илюстрира с реакцията:
2КНСО3(ТВ) = К2СО3(ТВ) + СО2(Г) + Н2О(Г)
По механичен път  – установено е, че това въздействие се реализира по няколко начина:
Разреждане на средата в зоната на реакцията, като се има предвид, че размерите на твърдите частици на аерозолообразуващите състави са близо 50 пъти по-малки от тези на твърдите частици в пожарогасителните прахове, разреждането в зоната на реакцията ще бъде значително по-голямо.

Образуване на критичен диаметър – когато на пътя на горимите паро- и газовъздушни смеси има отвори с определен диаметър, при преминаване през тези отвори пламъкът се загасява. Този диаметър се нарича критичен и за различните горими смеси е различен. Тъй като размерите на твърдите частици в аерозола са многократно по-малки от тези на частиците в пожарогасителните прахове, при гасенето с аерозолообразуващи състави върху повърхността на горимото вещество ще се образуват отвори с диаметър много по-мълък от критичния и от този при използването на пожарогасителни прахове.
Екраниращо и изолиращо действие – намира място при гасенето на твърди горими вещества и е незначително при гасене на газове и течности.

Област на приложение

Съгласно БДС EN 2/1998 пожарите се разделят на четири класа, както следва:
Клас А: Пожари на твърди материали, които обикновено изгарят с образуване на жар.
Клас В: Пожари на течности или втечняващи се твърди вещества.
Клас С: Пожари на газове.
Клас D: Пожари на метали.
Според руските НПБ 21-98 (Нормы пожарной безопасности) „Установки аерозольного пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования и применения” и в проспектите на различни фирми производители е посочено, че аерозолообразуващите състави са подходящи за използване при пожари от класове А, В и С, както и за електрически инсталации под напрежение до 40 kV.
Аерозолообразуващите системи не осигуряват пълно прекратяване на горенето в случаите, когато горят: влакнести, порести материали, вещества склонни към самозапалване и тлеене; химически вещества и техните смеси, полимерни материали, способни да горят и тлеят без достъп на кислород от въздуха; метални хидриди и пирофорни вещества; метални прахове – магнезий, титан, цирконий и др.; затворено технологично оборудване.

Пожарогасителен прах или аерозолообразуващ състав?

Аналог на аерозолното пожарогасене са широко използваните в практиката пожарогасителни прахове. Тези прахове, в сравнение с аерозолните състави, имат съществени недостатъци, най-важните от които са:
- Праховите частици във времето губят активността си, поради което е невъзможно продължителното им съхраняване.
- С праховите пожарогасителни състави не може да се постигне толкова висока степен на дисперсност в зоната на пожара, каквато се постига с аерозолните състави.
- При аерозолните състави пожарогасителното вещество се освобождава непосредствено в процеса на гасене на пожара и не изисква специални условия на съхраняване.
Други преимущества на аерозолообразуващите състави и аерозологенериращите устройства:
- Не унищожават озоновия слой на атмосферата.
- Не оказват влияние върху глобалното затопляне.
- Не замърсяват атмосферата.
- Неутрални са към защитаваните съоръжения и апарати.
- Простота на устройството на аерозологенериращите устройства.
- Безотказност при работа.
- Минимални експлоатационни изисквания.
- Архитектурна независимост.
- Практически неограничена мобилност.
- Автономност на задействане - не е необходимо включване на допълнителни автоматични пожароизвестителни инсталации.
- Ниска себестойност и достъпна поддръжка.

Въпреки безспорните преимущества на аерозолообразуващите състави пред други гасителни състави, има разработена нормативна база, регламентираща проектирането и приложението на пожарогасителни системи с аерозолообразуващи състави - СД CEN/TR 15276-2:2009 - Стационарни пожарогасителни инсталации. Пожарогасителни инсталации с кондензирали аерозоли. Част 2: Проектиране, монтиране и поддържане. Практиката показва, че тези системи все повече се налагат и намират все по-широко приложение. В настоящия момент внедряването на тези пожарогасителни системи частично е решено чрез състава на Чл. 7.(1) от Наредба № Iз-1971/2009 г. за строително-технически правила и норми за осигуряване на безопасност при пожар, където е казано: „Нови технически решения в инвестиционното проектиране, разработени в съответствие с изискванията на други национални нормативни актове и стандарти за проектиране, се прилагат след приемането им от експертен съвет към Главна дирекция „Пожарна безопасност и защита на населението”-МВР (ГДПБЗН-МВР), при условие че с тях се осигурява изпълнението на минималните изисквания, определени в наредбата.”

Изградениете от нашата фирма инсталации са съобразени с всички действащи в страната нормативни документи. Използваното оборудване е производство на водещия световни производители и е сертифицирано от международнопризнати организации. Инсталациите се изпълняват от обучени специалисти.