Нормативная интенсивность подачи пены низкой кратности для тушения нефти и нефтепродуктов в резервуарах. Тушение нефти пеной


Нормативные интенсивности подачи пены средней кратности для тушения пожаров в резервуарах

Вид нефтепродукта

Нормативная интенсивность подачи раствора пенообразователя, л • м-2с-1

Фторированные пенообразователи

Пенообразователи общего назначения

Нефть и нефтепродукты с Твсп = 28°С и ниже ГЖ, нагретые выше Твсп

0,05

0,08

Нефть и нефтепродукты с Твсп

более 28°С

0,05

0,05

Стабильный газовый конденсат

0,12

0,30

Бензин, керосин, дизельное топливо, полученные из газового конденсата

0,10

0,15

Таблица 2.2

Нормативная интенсивность подачи пены низкой кратности для тушения нефти и нефтепродуктов в резервуарах

Вид нефтепродукта

Нормативная интенсивность подачи раствора пенообразователя,

л • м2• с–1

Фторсодержащие пенообразователи (за исключением AFFF и FFFP)

Фторсинтетические пенообразователи типа AFFF

Фторпротеиновые пенообразователи типа FFFP

на поверхность

в

слой

на поверхность

в слой

на поверхность

в

слой

Нефть и нефтепродукты с Твсп = 28 °С и ниже

0,08

0,12

0,07

0,10

0,07

0,10

Нефть и нефтепродукты с Твсп более 28 °С

0,06

0,10

0,05

0,08

0,05

0,08

Стабильный газовый конденсат

0,10

0,20

0,10

0,12

0.10

0,14

Бензин, керосин, дизельное топливо, полученные из газового конденсата

0,08

0,12

0,08

0,10

0,08

0,10

от 3 до 6 ч; в 2 раза при свободном развитии пожара от 6 до 10 ч и в 2,5 раза при свободном развитии пожара более 10 ч.

2.2.5. Для определения количества пеногенераторов, требуемых для тушения пожара, следует использовать номограмму прил. 3.

2.2.6. Пену средней кратности следует получать с помощью пеногенераторов типа ГПС, а низкой кратности - с помощью стволов низкократной пены. Тактико-техническая характеристика отечественной пеногенерирующей аппаратуры и техники приведена в прил. 4 (табл. 1).

2.2.7. При тушении пожаров горючих жидкостей в обваловании допускается применение пены низкой кратности, получаемой из синтетических пенообразователей общего и специального назначения. Нормативная интенсивность подачи раствора синтетического пенообразователя общего назначения должна составлять 0,15 л • м -2 • с -1.

2.3. Применение других веществ и способов пожаротушения

2.3.1. При тушении пожаров в резервуарах с вязкими и легкозастывающими продуктами (мазут, масла и нефть) возможно применение распыленной воды для охлаждения поверхностного слоя горящей жидкости до температуры ниже их температуры вспышки. Необходимым условием тушения распыленной водой является низкая среднеобъемная температура горючего (ниже температуры вспышки). Интенсивность подачи распыленной воды следует принимать 0,2 л • с-1• м-2.

2.3.2. Для тушения проливов в обваловании и межсвайном пространстве под резервуаром, локальных очагов горения на задвижках, фланцевых соединениях, в зазоре между стенкой резервуара и плавающей крышей допускается применение огнетушащих порошковых составов с интенсивностью подачи для нефти и нефтепродуктов 0,3 кг • с-1• м-2, для газового конденсата -0,5 кг • с-1• м-2. Главную роль в механизме тушения порошками играет ингибирование пламени. Порошки не обладают охлаждающим действием. Поэтому после тушения пламени возможно повторное воспламенение горючего. Чтобы это предотвратить, целесообразно применять комбинированные методы тушения, сочетая подачу порошков с подачей пенных средств:

основное тушение пеной с дотушиванием порошком отдельных очагов горения;

основное тушение порошком небольших очагов горения, затем подача пены для предотвращения повторного воспламенения.

Интенсивность во всех случаях такая же, как и при индивидуальном использовании этих веществ.

Применение комбинированного метода тушения требует дополнительных сил и средств. Поэтому он целесообразен, как правило, в тех случаях, когда тушение одним огнетушащим веществом не достигается.

Основные характеристики огнетушащих порошков общего назначения приведены в прил. 5.

2.4. Особенности тушения пожаров в резервуарах подслойным способом

2.4.1. Тушение пожара подачей пены в основание резервуара может быть осуществлено двумя способами. Первый заключается в подаче низкократной пены снизу на поверхность горящей жидкости через эластичный рукав, который защищает пену от непосредственного контакта с нефтепродуктом. Такая защита пены необходима, поскольку для ее получения применяется обычный пенообразователь общего назначения. Второй способ - подача низкократной пены непосредственно в слой горючей жидкости - стал возможным после появления фторсодержащих пленкообразующих пенообразователей, пены которых инертны к нефти и нефтепродуктам. Он является более надежным и простым в исполнении.

Преимущество подслойного способа перед традиционным, где пену подают сверху, заключается в защищенности пеногенераторов и пеновводов от взрыва паровоздушной смеси. Важно, что при реализации подслойного способа личный состав пожарных подразделений и техника находятся за обвалованием и меньше подвергаются непосредственной опасности от выброса или вскипания горящей нефти.

2.4.2. При ликвидации пожаров в резервуарах, оборудованных системой подслойного тушения, подача пены низкой кратности осуществляется непосредственно в слой нефтепродукта через пенопроводы системы пожаротушения, находящиеся в нижней части резервуара, с помощью передвижной пожарной техники.

Система подслойного тушения включает протяженную линию трубопроводов для подачи пенообразующего раствора к пеногенераторам и далее низкократной пены по пенопроводам через стенку резервуара внутрь, непосредственно в нефтепродукт, через систему пенных насадков.

2.4.3. Тушение пожаров подачей пены в слой горючего возможно только при использовании специальных пенообразователей, обладающих инертностью к нефтепродуктам и способных образовывать пленку на поверхности горючей жидкости.

Нормативные интенсивности подачи раствора пенообразователя выбираются в соответствии с табл. 2.2.

2.4.4. Пена низкой кратности образуется в высоконапорных пеногенераторах, устанавливаемых за обвалованием. Общий вид высоконапорного пеногенератора для подачи пены низкой кратности в слой горючего представлен на рис. 2.1 и 2.2. Тактико-технические характеристики пеногенераторов приведены в прил. 4.

studfiles.net

Техинфо-М

Главная

 

МЧС РОССИИАКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ

 СЛУЖБЫ УТВЕРЖДАЮ Начальник кафедры 2006 г.Фондовая лекция по дисциплине «Физико-химические основы развития и тушения пожаров»ТЕМА: ПЕНЫ КАК ОГНЕТУШАЩИЕ ВЕЩЕСТВА

План лекции1)Назначение пен, область их применения.

  1. Что представляет собой пена.
  2. Механизм прекращения горения.
  3. Виды разрушения пен.
  4. Параметры пен.
  5. Классификация пенообразователей по составу и назначению.
  6. Параметры тушения пенами.
  7. Особенности тушения нефти и нефтепродуктов при подслойном способе подачи пены.
  8. Методы оценки эффективности пенных средств тушения

10) Критерии оценки эффективности тушения пожаров в резервуарах.

ПЕНЫ КАК ОГНЕТУШАЩИЕ ВЕЩЕСТВА Назначение пен, область их применения. Пена, как огнетушащее вещество широко используется при тушении пожаров на объектах химической и нефтеперерабатывающей промышлен­ности, а также используется для тушения твёрдых и жидких веществ, не вступающих во взаимодействие с водой. Применение пены для тушения пожаров было предложено в 1904 го­ду русским инженером А. Г. Лораном. Им получена химическая пена на основе водного раствора сернокислого алюминия и бикарбоната натрия с добавками в качестве пенообразователя солодкового экстракта. А. Г. Ло­ран высказал идею получения воздушно - механической пены и примене­ния её для тушения пожаров, однако реализовалась эта идея значительно позже.Что представляет собой пена. По своей структуре пена представляет собой дисперсную двухфазную систему, состоящую из пузырьков газа, окружённых плёнками жидкости. Структура пены определяется отношением объёмов газовой и жидкой фаз в единице объёма пены и характеризует её свойства. Если объём газовой фазы превышает объём жидкости не более чем в 10-20 раз, ячейки пены, заполненные газом, имеют сферическую форму. В таких пенах газовые пу­зыри окружены оболочками жидкости относительно большой толщины. С увеличением отношения Vr/VK толщина плёнки жидкости, разделяющая газовые объёмы, уменьшается, а газовая полость утрачивает сферическую форму. Пены, у которых отношение V/V* составляет несколько десятков или даже сотен, имеют многогранную форму. Причём форма многогран­ников может быть различной - треугольные призмы, тетраэдры, непра­вильной формы параллелепипеды. В процессе старения пены шарообраз­ная форма ячеек переходит в многогранную.Механизм прекращения горения. При тушении цену подают на отдельные участки горящей поверхно­сти, и растекаясь по поверхности горючего, пена создаёт слой определён­ной толщины. Огнетушащая способность пены обусловлена, прежде всего, её изолирующим действием, т. е. способностью препятствовать прохожде­ние в зону пламени горючих паров. Изолирующее действие пены зависит от её физико-химических свойств и структуры, от толщины слоя, а также от природы горючего вещества и температуры на его поверхности. При тушении твёрдых материалов, существенное значение имеет охлаждающее действие.

Прогретый слой ГЖ

Взаимодействие пены с ГЖ с момента её подачи на горящую поверх­ность и до образования сплошного слоя пены представляет собой комплекс явлений (рис 1): Рис. 1 Схема прекращения горения жидкости воздушно механической пеной. 1 — участок свободного горения, 2- участок активного воздействия пены на про­цесс горения, 3- участок, на котором горение прекращено.

  1. При интенсивности подачи пены, превышающей интенсивность её раз­рушения, на поверхности ГЖ образуется сразу локальный слой пены, ко­торый охлаждает ГЖ, выделяющимся из пены, отсеком. Охлаждение про­гретого слоя ГЖ отсеком пены приводит к тому, что уменьшается скорость испарения ГЖ, вследствие этого уменьшается концентрация паров горюче­го в зоне горения, скорость химической реакции и скорость тепловыделе­ния, и, как конечный результат, - температура горения.
  2. Как только образуется локальный слой пены на поверхности ГЖ, он эк­ранирует часть ГЖ от лучистого потока пламени и охлаждает верхний прогретый слой. Уменьшается концентрация паров горючего в зоне горе­ния, снижается скорость окисления, и снижается температура горения.
  3. При достижении на поверхности жидкости слоя пены определённой тол­щины, прекращается поступление выделяющихся паров ГЖ в зону горе­ния. Следовательно, пена изолирует горючую жидкость от зоны горения, и горение прекращается.

Виды разрушения пен. Результат тушения достигается постепенно. В процессе тушения пена разрушается. Обычно рассматривают следующие виды разрушения пен: термическое — под действием тепловых потоков от факела пламени и на-

гретой жидкости; контактное - в результате проникновения жидкости в структуру пены и гидростатическое (синерезис). При термическом разру­шении происходит разрыв стенок пузырьков из-за расширения, заключён­ного в них нагретого газа. Причинами контактного разрушения являются взаимная растворимость компонентов пенообразующего раствора и горю­чей жидкости, а также втягивание жидкости в каналы Плато - Гиббса за счёт пониженного давления в них. Гидростатическое разрушение происхо­дит за счёт истечения раствора из пенной структуры под действием силы тяжестиПараметры пен. Из одного и того же пенообразователя можно получить пену, обладающую различной огнетушащей эффективностью. Это зависит главным образом от её параметров, таких как кратность, дисперсность, стойкость, вязкость и др. Кратностью пены К„ называется отношение объёма пены V„ к объёму раствора пенообразователя, из которого она образована Vpacm По *„ = ^~; v' раст.ПО Так пена низкой кратности несёт в себе больше жидкости, обладает большими термической стойкостью и текучестью, чем пена средней и вы­сокой кратности. Дисперсность пены Д, обратно пропорциональна среднему диаметру пузырьков dcp:D=±- Чем выше дисперсность, тем выше стойкость пены и огнетушащая эффективность. С повышением дисперсности пены её кратность уменьша­ется. Степень дисперсности пены во многом зависит от условий её получе­ния, в том числе и от характеристики аппаратуры. Стойкость пены S- характеризуется её сопротивляемостью процессу разрушения и оценивается продолжительностью выделения из пены 50% жидкой среды, называемой отсеком. Экспериментально установлено, что стойкость пены зависит в основ­ном от температуры окружающей среды, дисперсности и толщины стенок пузырьков, т.е.S = f(j-;Dn;dcp) окр

Пены с большей кратностью менее стойки. С повышением вязкости пены стойкость её возрастает, но ухудшается растекаемость по горящей поверхности.Классификация пенообразователей по составу и назначению. Пенообразователи и пены различаются: по назначению, по структуре, по химической природе поверхностно - активного вещества (ПАВ), по способу образования и по кратности.По назначению пенообразователи различают: общего назначения, це­левого назначения. Пенообразователи общего назначения предназначены для широкого использования при тушении, как правило, неполярных жид­костей и твёрдых материалов. К ним относится пенообразователь ПО - 6К Пенообразователи целевого назначения отличаются определённой направ­ленностью состава. Например, образующие очень устойчивую пену, дли­тельно не разрушающуюся на открытом воздухе. Такие пены хорошо со­храняются на поверхности потушенного бензина и нефти, препятствуя по­вторному воспламенению горючего. К ним относятся пенообразователи «Сампо» (для тушения бензина, нефти), «Форэтол», «Универсалный» (для тушения метанола, этилового спирта) К пенообразователям целевого на­значения также относятся морозоустойчивые пенообразователи. Плёнко­образующие пенообразователи способны самопроизвольно формировать на поверхности углеводородов водную плёнку, которая предотвращает по­ступление паров горючей жидкости в зону горения.По природе основного поверхностно — активного вещества пенообра­зователи делятся на протеиновые (белковые), синтетические углеводород­ные и фторсодержащие. Протеиновые пенообразователи в своей основе содержат природный белок. Благодаря сложной форме белковых молекул, полученные из таких пенообразователей пены имеют очень высокую гид­ростатическую и термическую устойчивость, что позволяет ей успешно противостоять повторному возгоранию. Пена из протеиновых составов не боится горячих металлических поверхностей (например, стенок резервуа­ров). Существенным недостатком белковых соединений является неспо­собность обеспечить получение средне - и высокократных пен, что сужает диапазон их применения. Синтетические углеводородные пенообразователи обладают высокой пенообразующей способностью и обеспечивают получение среднекратных и высокократных пен. Такие пенообразователи применяются в основном для тушения пожаров в помещениях и небольших пожаров в самых раз­личных местах. Тушение углеводородными пенообразователями сопрово­ждается контактным и гидростатическим разрушением пены с образовани­ем отсека. Отсек в виде капель воды охлаждает поверхность горючей жид­кости и разбавляет зону горения парами воды. Но в целом разрушение пе-

ны на основе углеводородного пенообразователя является отрицательным фактором, так как замедляет создание изолирующего слоя пены. Кроме то­го, при тушении высококипящих жидкостей, образующих гомотермиче-ский слой, капли отсека могут вызвать вскипание и выброс. Углеводород­ные пенообразователи не пригодны для тушения водорастворимых, поляр­ных жидкостей, так как интенсивность разрушения пен в этих случаях на­много больше реально достижимой интенсивности подачи. При тушении пенами на основе фторированных пенообразователей из отсека на поверхности горючей жидкости образуется плёнка раствора. Она хорошо растекается по поверхности и защищает пену от разрушающего действия жидкости. Образующаяся плёнка водного раствора при контакте с нагретой жидкостью частично разрушается за счёт испарения, выпадения капель воды и углеродной части на дно резервуара. Тем самым она охлаж­дает поверхностный слой жидкости и уменьшает интенсивность разруше­ния пены.По способу образования пены подразделяют на химические, воздушно - механические, струйные. Химическая пена образуется при взаимодейст­вии растворов кислот и щелочей в присутствии пенообразующего вещест­ва и представляет собой концентрированную эмульсию диоксида углерода в водном растворе минеральных солей. Воздушно-механическую пену получают при одновременной подаче на металлическую сетку 2 - 6%-ного водного раствора пенообразователя и эжектируемого потоком этого раствора воздуха.По кратности Подразделяют воздушно-механическую пену на низко­кратную (кратность до 30), среднекратную (кратность 30 - 200), высоко­кратную (кратность выше 200). Пены низкой кратности рекомендуется в основном для тушения высококипящих горючих жидкостей и для тушения пожаров жидкостей в резервуарах, оборудованных установками подачи пены через слой горючего, так как их изолирующая способность невелика, а в механизме прекращения горения большую роль играет охлаждение. Пенами средней кратности, обладающими меньшими термической стойко­стью и текучестью, но более высокими изолирующими способностями, можно осуществлять тушение легковоспламеняющихся горючих жидко­стей (ЛВЖ) с низкой температурой кипения. Для объёмного тушения в подвалах, кабельных каналах и т. п., как правило, используется пена высо­кой кратности.Параметры тушения пенами. Процесс тушения характеризуется следующими параметрами. Время тушения тт - время от момента подачи пены на поверхность жидкости, до

момента прекращения горения. Интенсивность подачи / — количество рас­твора пенообразователя, подаваемое на 1 м площади пожара в секунду.V2

(л/м с) Удельный расход дул - количество раствора пенообразователя, израсходо­ванного за время тушения на 1 м .9уд = 4% (л/м2)Время тушения зависит от соотношения интенсивностей подачи и разру­шение пены. Если они равны, то тушение не достигается, т. е. тт = °0. Такая интенсивность подачи называется критической /кр. Характерная зависи­мость времени тушения (кривая тушения) и удельного расхода от интен­сивности подачи показана на рис. 2.

T-ropt Рис. 2 Зависимость времени тушения (тт) -1 и удельного расхода (ауп) -2 от интенсивности подачи раствора пенообразователя (/). Интенсивность подачи, при которой удельный расход пенообразова­теля минимален, называется оптимальной /opt. Обычно /opt = (2-3) /кр в зави­симости от состава пенообразователя, вида горючей жидкости, параметров пены и др.

Эффективность применяемого пенообразователя, способа подачи пе­ны можно оценить с помощью показателя эффективности тушения Л*», Он равен:1пОсобенности тушения нефти и нефтепродуктов при подслойном способе подачи пены. Тушение пожаров на складах нефти и нефтепродуктов имеет свои особенности: 1) при подаче пены через борт резервуара личный состав и техника находятся в обваловании, что очень опасно из-за возможности вскипания и выброса горючей жидкости; резервуар с нефтью

обвалование

/У/////// Рис. 3. Схема резервуара с обвалованием.

ровки пены в слое горючего, растекание её по поверхности ГЖ, степень «загрязнения» пены горючим и т.п. Пенообразователи, изготовленные из углеводородных поверхностно-активных веществ (ПАВ) типа ПО-1 и ПО-6К (пенообразователи общего назначения) не могут быть использова­ны при данном способе пожаротушении, так как при погружении в ГЖ пе­ны адсорбируют нефтепродукт своей развитой поверхностью, полностью выгорают и разрушаются под действием факела пламени, т.е. утрачивают свою изолирующую способность. Разработанные фторсодержащие ПАВ (ФПАВ) послужили основой для создания принципиально новых плёнкообразующих пенообразовате­лей для тушения нефтепродуктов. Они сочетают в себе традиционные ка­чества: изолирующую и охлаждающую способность, хорошую растекае-мость, простоту применения с принципиально новым свойством - способ­ностью образовывать тонкую плёнку на поверхности углеводородных жидкостей и не адсорбировать ГЖ на поверхности пены при её прохожде­нии через слой горючего. Подача пены в слой горючего возможна только при использовании специальных пенообразователей, обладающих инертностью к нефтепро­дуктам. За рубежом эти пенообразователи объединены под термином «Лёгкая вода», у нас это фторсодержащие ПО «Универсал» и «Форэтол». Пена низкой кратности подаётся непосредственно в слой нефтепродукта через технологические трубопроводы или пенопроводы системы пожаро­тушения, находящиеся в нижней части резервуара (рис. 4), с помощью пе­редвижной пожарной техники или специальных установок.

  1. в результате быстрой деформации верхних поясов резервуара вы­ходят из строя пенные камеры стационарной системы пожаротушения, вследствие чего для тушения пожара вынуждены привлекать передвижную пожарную технику. Автоматическая установка пожаротушения пеной средней кратности не обеспечивает тушение по следующим причинам: 50% случаев узлы ввода пены повреждаются взрывом, в 25% - огнем в об­валовании, и 25% - другие причины.
  2. при обрушении кровли возникают закрытые зоны - «карманы», в которые практически не поступает пена. Накоплению пены препятствуют ветер, конвективные потоки, разрушение пены при прохождении через вы­сокотемпературную зону и при контакте с горючей жидкостью (ГЖ).

Более надёжным и безопасным при использовании передвижной тех­ники является подслойный способ тушения. Подслойный способ тушения пожаров в резервуарах в нашей стране сдерживался, так как не были достаточно изучены вопросы транспортп-

Рис. 4. Схема врезки независимого пеноввода .для подачи пены под слой продукта 1- резервуар, 2- диффузор, 3- задвижки, 4- обратный клапан (хлопуша), 5- пеногенератор для получения пены низкой кратности.

При пожаре в резервуаре практически исключается повреждение коммуникации и вводов систем подслойного тушения (СПТ) от взрывов и тепловых потоков. Пена низкой кратности образуется в стволах эжекционного типа, на­ходящихся, как правило, за обвалованием, выталкивает из трубопроводов горючую жидкость и поступает в резервуар. Выходя из пенопровода и ин­тенсивно перемешиваясь со слоями горючего, пенные потоки разбиваются на отдельные капли. Степень загрязнения пенного потока значительно уменьшается при снижении его скорости до 0,6 - 1м/с, для чего использу­ются специальные насадки или диффузоры. Время прохождения пены от стволов до поверхности резервуара, как правило, составляет 40 - 60с. Всплывая через слой горючего, она способна преодолевать затонувшие конструкции и растекаться по всей поверхности. Кроме того, в результате конвективного теплообмена разрушается прогре­тый слой и снижается температура на поверхности. Значительное снижение интенсивности горения достигается через 90 -  120с с момента появления пены на поверхности. В это время наблюдает­ ся отдельные очаги горения у разогретых металлических конструкций ре­ зервуара. Через 120 — 180 с горение полностью прекращается. После прекращения подачи пены на всей поверхности горючей жид­кости образуется устойчивый пенный слой толщиной до 5 см, в течении 2 -  3 часов защищающий её от повторного воспламенения. Методы оценки эффективности пенных средств тушения Серийно выпускается большое количество различных пенообразова­телей. Поэтому возникает вопрос об эффективности разных видов пенооб­разователей. Существуют экспериментальные методы её определения. На­пример, по германским стандартам DIM огнетушащая эффективность пен на основе синтетических пенообразователей проверяется в полигонных ус­ловиях в два этапа. На первом этапе в цилиндрический металлический противень с тол­щиной стенки 2 мм, площадью зеркала жидкости 4 м на водяную подушку заливается 100 л бензина. Время свободного горения ограничивается в пределах 60 с. Величина подачи рабочего водяного раствора из пенного ствола при тушении пожара низкократной пеной составляет 0,38 л/с, пеной средней кратности 0,15 л/с. Время основного тушения пеной низкой крат­ности не должно превышать 90 с, а время полного тушения 150 с. Поту­шенный нефтепродукт не должен воспламеняться от горящего факела в те­чении 5 минут. При тушении пеной средней кратности время тушения не должно превышать 60 с.

На втором этапе в цилиндрический резервуар с площадью зеркала жидкости 40 м на водяную подушку заливается 1000 л реактивного авиа­ционного топлива. Время свободного горения 60 с. Время основного ту­шения загоревшегося продукта низкократной пеной не должно превышать 150 с, а время полного тушения 210 с. Через 5 минут после прекращения подачи пены в её слой на удалении 500 мм от борта резервуара вводится рамка с внешними размерами 400x400 мм. Пена из рамки удаляется. Топ­ливо в рамке зажигается, а сама рамка удаляется из резервуара. В течении последующих 5 мин горение не должно распространяться по всей поверх­ности резервуара. Время полного тушения пеной средней кратности на втором этапе не должно превышать 75 с. Методы определения огнетушащей эффективности пен, получаемых из протеиновых и фторпротеиновых пенообразователей, аналогичны вы­шеописанным, только используют разные значения времени тушения.Критерии оценки эффективности тушения пожаров в резервуа­рах.

  1. Огонь потушен с наличием значительного остатка несгоревшего про­дукта;
  2. пожар потушен в течении одного часа с начала пенной атаки;

стоимость спасённого продукта выше стоимости веществ, использован­ных для тушения,

 

 

 

tehinfo-m.narod.ru

Способ тушения пожара нефти и нефтепродуктов в резервуарах с понтоном или плавающей крышей, подачей пены в основание резервуара

Изобретение относится к области тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах, а также может использоваться для предотвращения образования гомотермического слоя нефти при длительном пожаре, который ведет к выбросу нефти из резервуара. Понтон или плавающая крыша имеют сквозные проемы, через которые, при частичном или полном затоплении понтона, пена поступает из пенного насадка, расположенного в центре основания резервуара, растекается на вторую половину закрытой снизу горящей поверхности нефтепродукта. Изобретение позволяет производить тушение резервуаров с понтоном и плавающей крышей подачей пены под слой горючего из пенного насадка, расположенного в центре основания резервуара. Эффективность предложенного способа более чем в два раза выше существующего способа тушения пожара системой подслойного тушения пожара в резервуаре с понтоном. 3 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах, а также может использоваться для предотвращения образования гомотермического слоя нефти при длительном пожаре, который ведет к выбросу нефти из резервуара.

Известны способы тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах подачей пены средней кратности (Способ тушения горючих жидкостей воздушно-механической пеной (Патент SU 1430033)) навесными струями сверху и (Способ тушения горючих жидкостей, не растворимых в воде [1] (Патент SU 1223926)) подачей пены низкой кратности в основание резервуара [2]. Способы тушения резервуаров с нефтью и нефтепродуктами подачей пены на горящую поверхность и под слой нефтепродукта подробно рассмотрены в нормативном документе: «Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках» п. 2.4. Особенности тушения пожаров в резервуарах подслойным способом [5].

Особое внимание к способу тушения пожара методом подачи пены в основание резервуара связано с низкой надежностью систем подачи пены сверху от генераторов пены, установленных на верхнем срезе стенок резервуара, поскольку при взрыве паровоздушной смеси в резервуаре происходит нарушение целостности навесных конструкций и пена не попадает в резервуар.

Известны способы тушения пожара в резервуаре подачей пены в основание резервуара (способ подслойного пожаротушения в резервуаре (патент на изобретение № 2299084)), где пену предварительно помещают в герметичные эластичные мешки, которые периодически всплывают на поверхность и разрываются под действием пламени горящей жидкости [3].

Известен также способ (изобретение № 1533047) тушения горючих жидкостей, хранящихся в резервуаре, который позволяет повысить долговечность огнетушащего состава, размещенного в термоплавких поплавках, путем использования контейнеров, выполненных из эластичного термоплавкого материала, заполняемых указанными выше поплавками, с размещением контейнеров под слоем огнеопасной жидкости, хранящейся в резервуаре, и удерживанием их под жидкостью при помощи термоплавких тросиков [4].

Известен способ (Способ тушения горючих жидкостей в резервуаре и устройство для его осуществления (Патент SU 1597201)) тушения пожара в резервуаре, где пена подается из вертикальных стояков веерными струями. С целью повышения эффективности тушения и экономии расхода огнетушащего вещества путем позонного вращения. Пожаротушащее вещество подают на поверхность очага пожара через установку форсунок, которые располагаются не менее чем на 3 уровнях на неподвижной центральной трубе и обеспечивают позонное орошение горящей поверхности, причем на втором уровне расположены с разным углом распыла струи огнетушащей жидкости. Существующие системы тушения пожаров подачей пены в основание резервуара надежно защищают резервуары без понтонов и плавающей крыши. В таких резервуарах нет препятствий для выхода пены на горящую поверхность, при этом пена способна потушить пламя в закрытых сверху участках, образовавшихся, например, в результате обрушения стационарной крыши.

Существенным недостатком существующих способов - устройств для тушения пожаров подачей пены в основание резервуара является низкая ее эффективность при тушении пожаров в резервуарах с понтонами и плавающей крышей. При частичном затоплении понтона пена, которая подается снизу, скапливается в одной половине резервуара и не растекается на другую, открытую сверху. Если навесные генераторы пены сорваны взрывом паровоздушной смеси, то потушить такой пожар практически невозможно. В этом случае потребуется большой перерасход пенообразователя.

В качестве прототипа принято существующее устройство для тушения пожара нефти и нефтепродуктов [6]. Устройство включает в себя систему подачи пены в основание резервуара и системы пенных насадок, распределенных по всему основанию резервуара, и плавающей крышей или понтоном, на поверхности которых смонтировано загородительное кольцо на расстоянии 2-3 м от края. Существенным недостатком устройства-прототипа является низкая эффективность системы тушения пожара.

Для преодоления этого недостатка в предлагаемом способе пена подается через устройство, которое состоит из системы пенного насадка, расположенного в центре основания резервуара, и понтона или плавающей крыши, в конструкции которых предусмотрены сквозные проемы по центру понтона, если диаметр резервуара меньше 25 м, и пять проемов, один из которых расположен в центре, а другие четыре равномерно, под углом 90 градусов, на расстоянии не более 3 м от стенки резервуара, если диаметр резервуара больше 25 м.

Для реализации предложенного способа необходимо использовать пенообразователи, рабочие растворы которых должны иметь поверхностное натяжение ниже, чем у нефтепродукта, но не выше 20,0 мН/м, а межфазное не более 3,0 мН/м.

Испытания предложенного способа проводили по методике, описанной в ГОСТ Р 53280.2-2010 «Установки пожаротушения автоматические. Огнетушащие вещества. Часть 2. Пенообразователи для подслойного тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах. Общие технические требования и методы испытаний» [7].

Обоснование размера сквозных проемов и их количество определяли на модели полузатопленного понтона. Фрагменты процесса тушения пламени гептана с полузатонувшим понтоном, в котором, в соответствии с предлагаемым изобретением, в центре расположен сквозной проем, приведены на рис. 3-9.

На рис. 3 изображен фрагмент модели понтона с небольшим центральным сквозным проемом, который наполовину погружен в гептан.

На рис. 4 изображен фрагмент модели понтона с большим центральным сквозным проемом, который полностью погружен в гептан.

На рис. 5 изображен фрагмент огневых испытаний процесса тушения пеной модельного резервуара с небольшим сквозным отверстием в центре понтона.

На рис. 6 изображен фрагмент процесса тушения модельного резервуара с понтоном, который имеет сквозной проем в центре понтона. Иллюстрация процесса перетекания пены через сквозной проем.

На рис. 7 изображен фрагмент процесса тушения модельного резервуара с понтоном, который имеет сквозной проем в центре понтона. Иллюстрация фрагмента заключительной стадии растекания пены и тушения пламени гептана.

На рис. 8 изображен фрагмент завершения процесса тушения модельного резервуара с понтоном, который погружен в гептан, так, что на поверхности осталась только третья часть понтона, который имеет сквозной проем в центре понтона.

На рис. 9 изображен фрагмент процесса тушения модельного резервуара с понтоном, который имеет сквозной проем в центре понтона. Процесс тушения пламени пеной, подаваемой из одного центрального пенного насадка, завершен.

На рис. 2 показано, что при частичном погружении сплошного понтона пена, которая подается от основания резервуара, собирается на одной стороне. Несмотря на создание большого слоя пена из-за высокой вязкости и сдвигового напряжения накапливается только с одной открытой снизу стороны резервуара. В этом случае время тушения пламени нефтепродукта становится очень большим и потушить пламя становится практически невозможно.

Модельные эксперименты по тушению пламени гептана проводили с понтонами различной конфигурации и размерами сквозных отверстий.

Для тушения используется пена низкой кратности, полученная из растворов пенообразователей, поверхностное натяжение которых не выше, чем у нефтепродукта, но не ниже 20,0 мН/м, а межфазное натяжение на границе с гептаном не менее 3 мН/м.

Время тушения пламени складывалось из периода накопления пены на открытой снизу поверхности углеводорода и времени перетекания пены через открытый проем.

При полном погружении проема в гептан пена, благодаря центральному расположению пенного насадка, в основании резервуара, всплывая, сразу перетекает на закрытую снизу сторону поверхности гептана и покрывает горящую поверхность гептана.

На основе модельных исследований процесса тушения пламени в резервуарах с понтонами с различным объемом и конфигурацией выяснили, что минимальная суммарная площадь сквозных проемов должна быть не менее 0,01 от площади резервуара, при этом форма проемов может быть произвольной. Для резервуаров диаметром более 25 м отношение площади резервуара к суммарной площади пяти проемов должно быть не менее 0,05, при этом сквозные проемы закрывают легко сбрасываемыми крышками, которые должны открывать поверхность проема при наклоне поверхности понтона на угол от 5 градусов.

Чем больше размер сквозного проема, тем меньше время тушения. С целью снижения времени тушения пожара при частичном или полном затоплении понтона, понтон или плавающая крыша имеют сквозные проемы, через которые, при частичном или полном затоплении понтона, пена поступает из пенного насадка, расположенного в центре основания резервуара, растекается на вторую половину закрытой снизу горящей поверхности нефтепродукта, при этом, если диаметр резервуара менее 40 м, диаметр проемов должен быть не менее 3,0 м, причем один в центре понтона, а четыре под углом 90 градусов, а при диаметре резервуара более 40 м, такие же проемы в количестве не менее шести, диаметром не менее 3,0 м должны располагаться равномерно, на расстоянии не более 5 м от края понтона или плавающей крыши, при этом пену подают через один насадок, расположенный в центре основания резервуара через трубопровод, диаметр которого равен или больше диаметра пенопровода.

Схема предлагаемого способа и устройство с максимальным наклоном в резервуаре РВСП-20000 представлена на рис. 1. Пена подается в основание резервуара в центр, непосредственно над металлическим дном резервуара

С целью предотвращения влияния отложений при длительном хранении нефтепродукта и снижения гидравлического сопротивления на линии подачи пены весь поток пены подается через один насадок, расположенный в центре основания резервуара, диаметр которого не менее диаметра пенопровода.

При использовании пены, полученной из растворов пенообразователей, которые имели поверхностное натяжение выше 20,0 мН/м, а межфазное натяжение ниже 3 мН/м, время тушения резко возрастало, что ведет к ненадежности их применения.

Испытывали устройства с различным диаметром сквозных проемов и различным их количеств. Определяли время тушения пламени гептана при различной степени затопления понтона:

- сквозной проем, расположенный по центру, оказывался сверху слоя гептана;

- сквозной проем, расположенный по центру, оказывался на половину в слое гептана;

- сквозной проем, расположенный по центру, оказывался полностью под слоем гептана.

Кроме этого определяли время тушения пламени при различном размере сквозных проемов.

Схема расположения сквозных проемов в понтоне и плавающей крыше представлена на рис. 1.

Фотографии моделей понтонов с одним проемом, на которых проводили огневые испытания, представлены в различных ситуациях, когда понтоны затонули частичное различной степенью погружения сквозного проема в гептан.

Испытания проводили на стендовой установке, конструкция которой описана в ГОСТ на пенообразователи для тушения пожаров нефтепродуктов в резервуарах. Результаты сравнительных испытаний огнетушащей эффективности предложенной конструкции и устройства по прототипу представлены в табл. 1.

Мерой огнетушащей эффективности является время тушения пламени при одинаковой интенсивности подачи пены.

Судя по результатам огневых испытаний тушения пламени гептана в модельном резервуаре, предложенный способ тушения резервуаров с понтоном и плавающей крышей позволяет тушить пожар подачей пены под слой горючего из пенного насадка, расположенного в центре основания резервуара. Эффективность предложенного способа более чем в два раза выше существующего способа тушения пожара системой подслойного тушения пожара в резервуаре с понтоном, принятого за прототип.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Патент SU 1430033. Способ тушения горючих жидкостей воздушно-механической пеной.

2. Патент SU 1223926. Способ тушения горючих жидкостей, не растворимых в воде.

3. Изобретение №2299084. Способ подслойного пожаротушения в резервуаре.

4. Изобретение №1533047. Способ тушения горючих жидкостей, хранящихся в резервуаре.

5. Патент SU 1597201. Способ тушения горючих жидкостей в резервуаре и устройство для его осуществления.

6. Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках. Москва 2002.

7. ГОСТ Р 53280.2-2010 «Установки пожаротушения автоматические. Огнетушащие вещества. Часть 2. Пенообразователи для подслойного тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах. Общие технические требования и методы испытаний».

1. Способ тушения пожара нефти и нефтепродуктов в резервуарах с понтоном или плавающей крышей подачей пены в основание резервуара, отличающийся тем, что с целью снижения времени тушения пожара при частичном или полном затоплении понтона понтон или плавающая крыша имеют сквозные проемы, через которые, при частичном или полном затоплении понтона, пена поступает из пенного насадка, расположенного в центре основания резервуара, растекается на вторую половину закрытой снизу горящей поверхности нефтепродукта, при этом, если диаметр резервуара менее 40 м, диаметр проемов должен быть не менее 3,0 м, причем один в центре понтона, а четыре под углом 90 градусов, а при диаметре резервуара более 40 м такие же проемы в количестве не менее шести, диаметром не менее 3,0 м должны располагаться равномерно, на расстоянии не более 5 м от края понтона или плавающей крыши, при этом пену подают через один насадок, расположенный в центре основания резервуара через трубопровод, диаметр которого равен или больше диаметра пенопровода.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что форма проемов может быть произвольной, но суммарная площадь проемов должна быть не менее 0,01 от площади резервуара, а для резервуаров диаметром более 25 м отношение площади резервуара к суммарной площади пяти проемов должно быть не менее 0,05, при этом сквозные проемы закрывают легко сбрасываемыми крышками, которые должны открывать поверхность проема при наклоне поверхности понтона на угол не более 5 градусов.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для тушения используется пена низкой кратности, полученная из растворов пенообразователей, поверхностное натяжение которых не выше чем у нефтепродукта, но не ниже 20,0 мН/м, а межфазное натяжение на границе с гептаном не менее 3 мН/м.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью предотвращения влияния отложений, при длительном хранении нефтепродукта и снижении гидравлического сопротивления на линии подачи пены весь поток пены подается через один насадок, расположенный в центре основания резервуара, диаметр которого не меньше диаметра пенопровода.

www.findpatent.ru

Нормативная интенсивность подачи пены низкой кратности для тушения нефти и нефтепродуктов в резервуарах

 

№ п/п Вид нефтепродукта Нормативная интенсивность подачи раствора пенообразователя, л м2 с 2
Фторсодержа- щие пенно- Образователи- "не пленко- образующие" Фторсинте- тические "пленко- образующие" Пенообразова тели Фторпроте- иновые "пленко- образующие" пенообразова тели
на поверх ность В слой на поверх ность В слой на поверх ность В слой
Нефть и нефтепродукты с Твсп 28С и ниже 0,08 - 0,07 0,10 0,07 0,10
Нефть и нефтепродукты с Твсп более 28 °С 0,06 - 0,05 0,08 0,05 0,08
Стабильный газовый конденсат 0.12 - 0,10 0,14 0,10 0,14

- вновь сертифицируемые пенообразователи для подачи в слой горючего должны соответствовать НПБ 203 -98

Ликвидация пожара в резервуарном парке включает:

- защиту горящих и соседних резервуаров от воздействия пламени путем их интенсивного охлаждения струями воды;

- ликвидация горения жидкости в обваловании низкократной пленкообразующей пеной или пеной средней кратности;

- непрерывное орошение запорной арматуры на технологическом трубопроводе;

- ликвидация горения в резервуаре.

Основные способы подачи огнетушащих веществ в горящий резервуар:

- подача низкократной пены на поверхность горящей жидкости через эластичный рукав, который защищает пену от непосредственного контакта с нефтепродуктом;

- подача низкократной пены непосредственно в слой горючей жидкости – этот способ стал возможен после появления фторсодержащих пленкообразующих пенообразователей, пены из которых инертны к нефти и нефтепродуктам;

- подача навесных струй низкократной и среднекратной пены на поверхность горящей жидкости.

Преимущество подслойного способа (рис. 13.9.) перед традиционным, где пену подают сверху, заключается в защищенности пеногенераторов и пеновводов от взрыва паровоздушной смеси. Важно, что при реализации подслойного способа личный состав пожарных подразделений и техника находятся за обвалованием и меньше подвергаются непосредственной опасности от выброса или вскипания горящей нефти.

При ликвидации пожаров в резервуарах, оборудованных системой подслойного тушения, подача пены низкой кратности осуществляется непосредственно в слой нефтепродукта через пенопроводы системы пожаротушения, находящиеся в нижней части резервуара, с помощью передвижной пожарной техники.

Система подслойного тушения включает протяженную линию трубопроводов для подачи пенообразующего раствора к пеногенераторам и далее низкократной пены по пенопроводам через стенку резервуара внутрь, непосредственно в нефтепродукт, через систему пенных насадков.

 

 

 

Рис. 13. 9. Принципиальная схема подачи пены низкой кратности при тушении пожара в резервуаре подслойным способом.

1- задвижка; 2- мембрана предохранительная; 3 – обратный клапан;

4 – пеногенератор.

 

При ликвидации пожаров в резервуарах, оборудованных системой подслойного тушения, подача пены низкой кратности осуществляется непосредственно в слой нефтепродукта через пенопроводы системы пожаротушения, находящиеся в нижней части резервуара, с помощью передвижной пожарной техники.

Система подслойного тушения включает протяженную линию трубопроводов для подачи пенообразующего раствора к пеногенераторам и далее низкократной пены по пенопроводам через стенку резервуара внутрь, непосредственно в нефтепродукт, через систему пенных насадков.

Тушение пожаров подачей пены в слой горючего возможно только при использовании специальных пенообразователей, обладающих инертностью к нефтепродуктам и способных образовывать пленку на поверхности горючей жидкости.

Однако, в этих случаях предъявляются повышенные требования к пенообразователям, а также то, что 60% пены не доходит до поверхности горящей жидкости, что особенно опасно при ликвидации горения темных нефтепродуктов.

Наиболее распространенным приемом подачи пены в резервуар является ее подача на горящую поверхность с помощью переносных пеноподъемников, автоподъемников, стационарных пенокамер, а также из-за обвалования при помощи водяных «пушек» и мониторов (рис.13.10.)

Пену средней кратности следует получать с помощью пеногенераторов типа ГПС, а низкой кратности – с помощью стволов низкократной пены.

При ликвидации горения горючих жидкостей в обваловании допускается применение пены низкой кратности, получаемой из синтетических пенообразователей общего и специального назначения. Нормативная интенсивность подачи раствора синтетического пенообразователя общего назначения должна составлять 0,15 л • м-2 · с-1

 

 

Рис. 13. 10. Принципиальная схема подачи пены средней кратности при тушении пожара в резервуаре.

 

При тушении пожаров в резервуарах с вязкими и легкозастывающими продуктами (мазут, масла и нефть) возможно применение распыленной воды для охлаждения поверхностного слоя горящей жидкости до температуры ниже их температуры вспышки. Необходимым условием ликвидации горения жидкостей распыленной водой является низкая среднеобьемная температура горючего (ниже температуры вспышки). Интенсивность подачи распыленной воды следует принимать 0,2 л · с-1· м-2.

Для ликвидации горения проливов в обваловании и межсвайном пространстве под резервуаров локальных очагов горения на задвижках, фланцевых соединениях, в зазоре между стенкой резервуара и плавающей крышей допускается применение огнетушащих порошковых составов с интенсивностью подачи для нефти и нефтепродуктов 0,3 кг·с-1· м-2 для газового конденсата – 0,5кг·с-1·м-2. Главную роль в механизме порошками играет ингибирование пламени. Порошки не обладают охлаждающим действием. Поэтому после ликвидации горения возможно повторное воспламенение горючего.

Применение пеноподъемников, особенно на гусеничном ходу, значительно повышает эффективность использования этого приема.

На практике чаще всего прибегают к комбинированному приему, например, через пенослив и навесными струями, что позволяет более рационально распределять пену по поверхности жидкости.

Для снижения интенсивности разрушения пены при осуществлении любого из приемов подачи необходимо интенсивное охлаждение стенок резервуаров, особенно верхнего слоя и в местах подачи пены.

Наряду с приемами подачи пены большое значение ликвидации горения имеет правильное определение места ввода пены в зону горения. Обычно пену вводят в местах, где тепловое воздействие на нее наименьшее и откуда она может беспрепятственно растекаться по поверхности горящей жидкости. Целесообразно вводить пену с одного – двух направлений мощными потоками, т.к. при этом она меньше разрушается, быстрее продвигается и лучше преодолевает препятствия. В резервуары пену вводят, как правило, с наветренной стороны.

Все действия органов управления при тушении пожаров в резервуарах направлены на подачу водяных струй из ручных и лафетных стволов, мониторов для охлаждения горящего и соседних с ним резервуаров и защиты дыхательной и другой арматуры соседних резервуаров. Так как воздействие на свободный борт стенки РВС, при отсутствии охлаждения в течение 3-5 мин., приводит к потере несущей способности металла.

Первые стволы подают на охлаждение горящего резервуара с интенсивностью 0,8 л/(с·м}, затем охлаждают и защищают соседние резервуары, находящиеся от горящею на расстоянии до двух нормативных интенсивностью 0,3 л/(с·м). И охлаждают их непрерывно до полного остывания. Нормативное время охлаждения б часов для наземных резервуаров и 3 часа для подземных резервуаров (заглубленных). При горении жидкости в обваловании интенсивность, охлаждения достигает 1,2 л/(с·м).

Виды стволов, их количество, а также расстояние от места расположения позиции ствола до резервуара представлены в табл. 13.12.

 

Таблица 13.12

Похожие статьи:

poznayka.org

СПОСОБ ТУШЕНИЯ ПОЖАРА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ В РЕЗЕРВУАРАХ С ПОНТОНОМ ИЛИ ПЛАВАЮЩЕЙ КРЫШЕЙ, ПОДАЧЕЙ ПЕНЫ В ОСНОВАНИЕ РЕЗЕРВУАРА

Предлагаемое изобретение относится к области тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах, а также может использоваться для предотвращения образования гомотермического слоя нефти при длительном пожаре, который ведет к выбросу нефти из резервуара.

Известны способы тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах подачей пены средней кратности (Способ тушения горючих жидкостей воздушно-механической пеной (Патент SU 1430033)) навесными струями сверху и (Способ тушения горючих жидкостей, не растворимых в воде [1] (Патент SU 1223926)) подачей пены низкой кратности в основание резервуара [2]. Способы тушения резервуаров с нефтью и нефтепродуктами подачей пены на горящую поверхность и под слой нефтепродукта подробно рассмотрены в нормативном документе: «Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках» п. 2.4. Особенности тушения пожаров в резервуарах подслойным способом [5].

Особое внимание к способу тушения пожара методом подачи пены в основание резервуара связано с низкой надежностью систем подачи пены сверху от генераторов пены, установленных на верхнем срезе стенок резервуара, поскольку при взрыве паровоздушной смеси в резервуаре происходит нарушение целостности навесных конструкций и пена не попадает в резервуар.

Известны способы тушения пожара в резервуаре подачей пены в основание резервуара (способ подслойного пожаротушения в резервуаре (патент на изобретение № 2299084)), где пену предварительно помещают в герметичные эластичные мешки, которые периодически всплывают на поверхность и разрываются под действием пламени горящей жидкости [3].

Известен также способ (изобретение № 1533047) тушения горючих жидкостей, хранящихся в резервуаре, который позволяет повысить долговечность огнетушащего состава, размещенного в термоплавких поплавках, путем использования контейнеров, выполненных из эластичного термоплавкого материала, заполняемых указанными выше поплавками, с размещением контейнеров под слоем огнеопасной жидкости, хранящейся в резервуаре, и удерживанием их под жидкостью при помощи термоплавких тросиков [4].

Известен способ (Способ тушения горючих жидкостей в резервуаре и устройство для его осуществления (Патент SU 1597201)) тушения пожара в резервуаре, где пена подается из вертикальных стояков веерными струями. С целью повышения эффективности тушения и экономии расхода огнетушащего вещества путем позонного вращения. Пожаротушащее вещество подают на поверхность очага пожара через установку форсунок, которые располагаются не менее чем на 3 уровнях на неподвижной центральной трубе и обеспечивают позонное орошение горящей поверхности, причем на втором уровне расположены с разным углом распыла струи огнетушащей жидкости. Существующие системы тушения пожаров подачей пены в основание резервуара надежно защищают резервуары без понтонов и плавающей крыши. В таких резервуарах нет препятствий для выхода пены на горящую поверхность, при этом пена способна потушить пламя в закрытых сверху участках, образовавшихся, например, в результате обрушения стационарной крыши.

Существенным недостатком существующих способов - устройств для тушения пожаров подачей пены в основание резервуара является низкая ее эффективность при тушении пожаров в резервуарах с понтонами и плавающей крышей. При частичном затоплении понтона пена, которая подается снизу, скапливается в одной половине резервуара и не растекается на другую, открытую сверху. Если навесные генераторы пены сорваны взрывом паровоздушной смеси, то потушить такой пожар практически невозможно. В этом случае потребуется большой перерасход пенообразователя.

В качестве прототипа принято существующее устройство для тушения пожара нефти и нефтепродуктов [6]. Устройство включает в себя систему подачи пены в основание резервуара и системы пенных насадок, распределенных по всему основанию резервуара, и плавающей крышей или понтоном, на поверхности которых смонтировано загородительное кольцо на расстоянии 2-3 м от края. Существенным недостатком устройства-прототипа является низкая эффективность системы тушения пожара.

Для преодоления этого недостатка в предлагаемом способе пена подается через устройство, которое состоит из системы пенного насадка, расположенного в центре основания резервуара, и понтона или плавающей крыши, в конструкции которых предусмотрены сквозные проемы по центру понтона, если диаметр резервуара меньше 25 м, и пять проемов, один из которых расположен в центре, а другие четыре равномерно, под углом 90 градусов, на расстоянии не более 3 м от стенки резервуара, если диаметр резервуара больше 25 м.

Для реализации предложенного способа необходимо использовать пенообразователи, рабочие растворы которых должны иметь поверхностное натяжение ниже, чем у нефтепродукта, но не выше 20,0 мН/м, а межфазное не более 3,0 мН/м.

Испытания предложенного способа проводили по методике, описанной в ГОСТ Р 53280.2-2010 «Установки пожаротушения автоматические. Огнетушащие вещества. Часть 2. Пенообразователи для подслойного тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах. Общие технические требования и методы испытаний» [7].

Обоснование размера сквозных проемов и их количество определяли на модели полузатопленного понтона. Фрагменты процесса тушения пламени гептана с полузатонувшим понтоном, в котором, в соответствии с предлагаемым изобретением, в центре расположен сквозной проем, приведены на рис. 3-9.

На рис. 3 изображен фрагмент модели понтона с небольшим центральным сквозным проемом, который наполовину погружен в гептан.

На рис. 4 изображен фрагмент модели понтона с большим центральным сквозным проемом, который полностью погружен в гептан.

На рис. 5 изображен фрагмент огневых испытаний процесса тушения пеной модельного резервуара с небольшим сквозным отверстием в центре понтона.

На рис. 6 изображен фрагмент процесса тушения модельного резервуара с понтоном, который имеет сквозной проем в центре понтона. Иллюстрация процесса перетекания пены через сквозной проем.

На рис. 7 изображен фрагмент процесса тушения модельного резервуара с понтоном, который имеет сквозной проем в центре понтона. Иллюстрация фрагмента заключительной стадии растекания пены и тушения пламени гептана.

На рис. 8 изображен фрагмент завершения процесса тушения модельного резервуара с понтоном, который погружен в гептан, так, что на поверхности осталась только третья часть понтона, который имеет сквозной проем в центре понтона.

На рис. 9 изображен фрагмент процесса тушения модельного резервуара с понтоном, который имеет сквозной проем в центре понтона. Процесс тушения пламени пеной, подаваемой из одного центрального пенного насадка, завершен.

На рис. 2 показано, что при частичном погружении сплошного понтона пена, которая подается от основания резервуара, собирается на одной стороне. Несмотря на создание большого слоя пена из-за высокой вязкости и сдвигового напряжения накапливается только с одной открытой снизу стороны резервуара. В этом случае время тушения пламени нефтепродукта становится очень большим и потушить пламя становится практически невозможно.

Модельные эксперименты по тушению пламени гептана проводили с понтонами различной конфигурации и размерами сквозных отверстий.

Для тушения используется пена низкой кратности, полученная из растворов пенообразователей, поверхностное натяжение которых не выше, чем у нефтепродукта, но не ниже 20,0 мН/м, а межфазное натяжение на границе с гептаном не менее 3 мН/м.

Время тушения пламени складывалось из периода накопления пены на открытой снизу поверхности углеводорода и времени перетекания пены через открытый проем.

При полном погружении проема в гептан пена, благодаря центральному расположению пенного насадка, в основании резервуара, всплывая, сразу перетекает на закрытую снизу сторону поверхности гептана и покрывает горящую поверхность гептана.

На основе модельных исследований процесса тушения пламени в резервуарах с понтонами с различным объемом и конфигурацией выяснили, что минимальная суммарная площадь сквозных проемов должна быть не менее 0,01 от площади резервуара, при этом форма проемов может быть произвольной. Для резервуаров диаметром более 25 м отношение площади резервуара к суммарной площади пяти проемов должно быть не менее 0,05, при этом сквозные проемы закрывают легко сбрасываемыми крышками, которые должны открывать поверхность проема при наклоне поверхности понтона на угол от 5 градусов.

Чем больше размер сквозного проема, тем меньше время тушения. С целью снижения времени тушения пожара при частичном или полном затоплении понтона, понтон или плавающая крыша имеют сквозные проемы, через которые, при частичном или полном затоплении понтона, пена поступает из пенного насадка, расположенного в центре основания резервуара, растекается на вторую половину закрытой снизу горящей поверхности нефтепродукта, при этом, если диаметр резервуара менее 40 м, диаметр проемов должен быть не менее 3,0 м, причем один в центре понтона, а четыре под углом 90 градусов, а при диаметре резервуара более 40 м, такие же проемы в количестве не менее шести, диаметром не менее 3,0 м должны располагаться равномерно, на расстоянии не более 5 м от края понтона или плавающей крыши, при этом пену подают через один насадок, расположенный в центре основания резервуара через трубопровод, диаметр которого равен или больше диаметра пенопровода.

Схема предлагаемого способа и устройство с максимальным наклоном в резервуаре РВСП-20000 представлена на рис. 1. Пена подается в основание резервуара в центр, непосредственно над металлическим дном резервуара

С целью предотвращения влияния отложений при длительном хранении нефтепродукта и снижения гидравлического сопротивления на линии подачи пены весь поток пены подается через один насадок, расположенный в центре основания резервуара, диаметр которого не менее диаметра пенопровода.

При использовании пены, полученной из растворов пенообразователей, которые имели поверхностное натяжение выше 20,0 мН/м, а межфазное натяжение ниже 3 мН/м, время тушения резко возрастало, что ведет к ненадежности их применения.

Испытывали устройства с различным диаметром сквозных проемов и различным их количеств. Определяли время тушения пламени гептана при различной степени затопления понтона:

- сквозной проем, расположенный по центру, оказывался сверху слоя гептана;

- сквозной проем, расположенный по центру, оказывался на половину в слое гептана;

- сквозной проем, расположенный по центру, оказывался полностью под слоем гептана.

Кроме этого определяли время тушения пламени при различном размере сквозных проемов.

Схема расположения сквозных проемов в понтоне и плавающей крыше представлена на рис. 1.

Фотографии моделей понтонов с одним проемом, на которых проводили огневые испытания, представлены в различных ситуациях, когда понтоны затонули частичное различной степенью погружения сквозного проема в гептан.

Испытания проводили на стендовой установке, конструкция которой описана в ГОСТ на пенообразователи для тушения пожаров нефтепродуктов в резервуарах. Результаты сравнительных испытаний огнетушащей эффективности предложенной конструкции и устройства по прототипу представлены в табл. 1.

Мерой огнетушащей эффективности является время тушения пламени при одинаковой интенсивности подачи пены.

Судя по результатам огневых испытаний тушения пламени гептана в модельном резервуаре, предложенный способ тушения резервуаров с понтоном и плавающей крышей позволяет тушить пожар подачей пены под слой горючего из пенного насадка, расположенного в центре основания резервуара. Эффективность предложенного способа более чем в два раза выше существующего способа тушения пожара системой подслойного тушения пожара в резервуаре с понтоном, принятого за прототип.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Патент SU 1430033. Способ тушения горючих жидкостей воздушно-механической пеной.

2. Патент SU 1223926. Способ тушения горючих жидкостей, не растворимых в воде.

3. Изобретение №2299084. Способ подслойного пожаротушения в резервуаре.

4. Изобретение №1533047. Способ тушения горючих жидкостей, хранящихся в резервуаре.

5. Патент SU 1597201. Способ тушения горючих жидкостей в резервуаре и устройство для его осуществления.

6. Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках. Москва 2002.

7. ГОСТ Р 53280.2-2010 «Установки пожаротушения автоматические. Огнетушащие вещества. Часть 2. Пенообразователи для подслойного тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах. Общие технические требования и методы испытаний».

edrid.ru