28 марта 2007
А. Лукьянченко, А. Федоров, А. Соколов. Применение газовых пожарных извешателей на водород и оксид углерода.
А. Лукьянченко, А. Федоров, А. Соколов
Мир и безопасность №4, 2006
Несмотря на то, что данная тематика относительно новая, она является одной из перспективных в обеспечении пожарной безопасности. Как уже отмечалось ранее, достоверным способом предупреждения пожара на ранней стадии, предшествующей возгоранию, является контроль химического состава воздуха, резко изменяющийся из-за термического разложения (пиролиза), перегретых и начинающих тлеть горючих материалов. Именно на этой стадии развития пожара можно принять адекватные меры для его локализации, ликвидации и тушения, а в случае перегрева электроприборов их вовремя можно отключить автоматически по сигналу с газового извещателя, ликвидировав тем самым развивающуюся пожарную опасность в самой ранней ее развития, не доводя до необратимого состояния. Конечно, ряд газов, выделяющихся на начальной стадии горения (тления), определяется составом материалов, включенных в этот процесс, однако в подавляющем большинстве случаев можно уверенно выделить основные характерные газовые компоненты. Такого рода исследования проводились как в нашей стране, так и за рубежом. Наиболее широко исследовался вопрос состава газов, выделяющихся при горении различных материалов, выделение же газов при пиролизе исследовалось в основном по древесине и материалам, в состав которых входит этот компонент. В настоящей статье представлены экспериментальные результаты исследования выделения водорода и оксида углерода в помещении при пиролизе различных материалов. В качестве исследуемых материалов были взяты наиболее широко использующиеся в разного рода помещениях материалы, такие как бумага, дерево и изоляция электропроводки.
Результаты экспериментов показаны на рис. 1, 2 (выделение миллиграммов газов на грамм вещества) и представлены в таблице. Таблица содержит концентрацию выделившихся газов (СО, Н2) в объеме 0,3 м3 и необходимые для расчета данные по удельному выделению исследуемых газов на грамм тлеющего материала, а также минимальное количество тлеющего материала в объеме 100 м3, фиксируемое одним газовым пожарным извещателем.
Рис. 1. Выделение СО при пиролизе бумаги, древесины и изоляции электропроводов
Проведенные эксперименты доказывают, что газовые пожарные извещатели наиболее эффективны на начальной стадии пожара, что обеспечивает достаточный запас времени для принятия мер по ликвидации возгорания. Такие системы раннего предупреждения пожара для большинства материалов должны ориентироваться на анализе двух газовых компонентов в атмосфере помещения, водорода – Н2 и оксида углерода - СО. Контроль С02 для раннего обнаружения неэффективен, поскольку С02 образуется уже при интенсивном горении, когда срабатывают извещатели на других принципах (тепловые, оптические).
Рис. 2. Выделение Н2 при пиролизе бумаги, древесины и изоляции электропроводов
Преимуществом газовых пожарных извещателей является не только обнаружение пожара на ранней стадии, но и возможность оценки токсичности среды рабочей зоны в местах пребывания людей (при нормальном регламентном режиме работы технологического оборудования).
Таблица обработанных экспериментальных данных показывает, что на ранней стадии возникновения пожара выделяется довольно большое количество газа СО и Н2 , которое способен зафиксировать газовый пожарный извещатель чувствительностью 1 мг/м3 по СО и 0,5 мг/м3 по Н2.
Таблица. Выделение СО и Н2 при пиролизе различных материалов
| Материал | Масса, г | Объем, 0,3м3 | Газовыделение, мг газа / грамм вещества | Минимальное количество разлагающегося материала (г) в объеме 100 м3, фиксируемое ГПИ |
| СО мг/м3 | Н2 мг/м3 | СО | Н2 | по СО | по Н2 |
| Дерево (одна спичка) | 0,1 | 148,2 | 31,5 | 444,6 | 93,6 | 0,224 | 0,534 |
| Бумага | 0,2 | 290,4 | 76,5 | 435,6 | 114,75 | 0,229 | 0,435 |
| Изоляция электропроводки (ПВХ) | 0,3 | 336 | 92,4 | 332,64 | 91,47 | 0,300 | 0,546 |
То есть эксперименты показывают, что для помещения объемом 100 м3 достаточно рационально установить один такой извещатель, который смог бы обеспечивать безопасность защищаемого помещения и своевременно {на ранней стадии) оповещать о первых признаках возможности возникновения пожара (аварии) и (или)оповещать работающий персонал о превышении в атмосфере рабочей зоны концентрации опасных газовых компонентов.
Именно этот вывод можно рассматривать как основополагающий и достаточный для разработок целого ряда газовых пожарных извещателей, а высокие чувствительность к водороду (для Н2 - от 0,01 ррм), селективность, быстродействие и невысокая стоимость полупроводниковых газовых датчиков можно c уверенностью рассматривать как основное их преимущество в сравнении с другими типами пожарных извещателей. Используемые в них физико-химические принципы детектирования сигналов сочетаются с современными микроэлектронными технологиями, что обусловливает невысокую стоимость изделий при массовом производстве и высокие технические характеристики.
В настоящее время карьера газовых извещателей только начинается, но она уже востребована потребностями общества. Газовые извещатели могут параллельно широко применяться на предмет наличия и (или) повышения допустимых значений исследуемых опасных газов, а также изменения их концентрации от времени. Это обстоятельство позволяет эффективно использовать их в приборах противопожарной сигнализации, где они могут рассматриваться как дополнительные устройства, наряду с применяемыми в настоящее время оптическими, тепловыми и дымовыми извещателями.
Об авторах: А. Лукьянченко, адъюнкт кафедры ПА Академии ГПС МЧС России, А. Федоров, доктор техн. наук, профессор кафедры ПА Академии ГПС МЧС России, А. Соколов, ведущий инженер по газоаналитике ФГУП НПП «Дельта»
Источник: Мир и безопасность
