CC BY
54
Анализ способов тушения газовых фонтанов,
реализующих струйную непрерывную доставку огнетушащего вещества
Виноградов С. А., Подгорецкий К. В.,
Национальный университет гражданской защиты Украины,
г. Харьков
Тушение с помощью доставки в факел струйного непрерывного потока ог-нетушащего вещества — пожалуй, самый распространенный подход к тушению газовых фонтанов.
Наиболее простой способ, реализующий этот подход - тушение непрерывными струями воды из лафетных стволов [1-9]. В большинстве случаев [1-5] этот способ заключается в том, что струи воды, подаваемые из лафетных стволов со скоростью до 50 м/с, направляются на устье скважины в основании струи фонтана. Затем синхронно поднимают водяные струи вверх по столбу пламени до полного его отрыва (рис. 1). Лафетные стволы применяются при тушении газовых, газоконденсатных и нефтяных фонтанов небольшой мощности, поскольку стволы должны устанавливаться на расстоянии 15 м [3, 4], что в условиях сильного теплового излучения фонтана с большим дебитом не допустимо. Кроме этого, этот способ требует хорошей квалификации ствольщиков и синхронности их действия.
Рис. 1. Тушение пожара фонтана водяными струями: I — горящий фонтан; II — на фонтан направлены струи воды, ниже которых горение прекратилось; III — поднимая одновременно (синхронно) струи вверх, отрывают пламя
Известны способы [6, 7], при которых на устьевое оборудование устанавливаются стационарные стволы, направленные соосно с нефтегазовым потоком или под некоторым углом к нему (рис. 2). В этом случае вода подается непосредственно в зону образования горючей смеси и увеличивается эффективность тушения. Недостатком этого способа является необходимость установки ство-
лов на каждой скважине и прокладывания к ним защищенных рукавных линий, что с экономической точки зрения неэффективно. Известны способы совмещения водяных струй с порошковыми огнетушителями [10], что дополнительно позволяет вводить ингибиторы горения в факел.
В ряде стран изготовлены и используются для тушения различных пожаров пожарные машины на гусеничном или колесном бронированном шасси с установленным стационарным лафетным стволом разной мощности: ГПМ-54, ГПМ-54м, ГПМ-64 (СССР, Украина), SPOT-55 (Чехия, Словакия), пожарная машина на базе Нона-СВК (Россия), китайский пожарный танк [5, 8, 11-13]. Их рисунки представлены на рис. 2. Их главным преимуществом является защищенность личного состава броней, что позволяет осуществлять тушение лесных пожаров, складов боеприпасов и т. п. Недостаток таких машин - ограниченный запас огнетушащего вещества, поэтому они практически не могут использоваться для тушения таких мощных возгораний, как пожары нефтегазовых фонтанов.
Эффективным и распространенным способом тушения газовых фонтанов является использование специальной техники, которая позволяет непрерывно доставлять в зону горения газоводяной поток высокой скорости. В зависимости от исполнения, базой для этих машин может служить грузовой автомобиль, как в АГВТ-100 и АГВТ-150 (СССР, страны СНГ), танк, как машинах «The Big Wind» (Венгрия) и JFR-250 (Украина), либо гусенечный самоходный паром, как в ПСУГВТ-200 (Украина) [4, 5, 8, 15-19]. Газоводяные струи, создаваемые этими установками, представляют собой смесь отработанных газов турбореактивного двигателя и распыленной воды. В газоводяной струе автомобиля содержится около 60 % воды и 40 % газа, на выходе из сопла концентрация кислорода не более 14 %, по мере удаления от сопла содержание кислорода увеличивается и в рабочем сечении, т. е. на расстоянии 12-15 м составляет 17-18 %.
Рис. 2. Некоторые образцы пожарных танков со стационарными лафетными стволами
Рис. 3. Машины газоводяного тушения Вода частично испаряется, попадая в струю раскаленного газа, а в зону горения вода попадает в распыленном состоянии. Экспериментально установлено, что газоводяная струя обладает высоким охлаждающим эффектом, напри-
мер: при подаче 60 л/с воды (АГВТ-100) в течение 5 мин температура фонтанной арматуры снижается с 950 до 100-150°С.
Главными недостатками использования машин газоводяного тушения является малая дальность эффективного тушения (не более 1 5 м) и большие расходы огнетушащего вещества.
Еще одним вариантом непрерывной струйной доставки огнетушащего вещества в зону горения является использование автомобилей порошкового тушения, способных подавать огнетушащий порошок с производительностью 50 кг/с на дистанцию до 50 м [5, 20, 21]. Однако этот способ не получил распространения в силу его высокой стоимости и большого загрязнения окружающей среды (рис. 4).
Рис. 4. Тушение газового фонтана порошковой струей
Известны разработки [22, 23], основанные на струйной доставке в зону горения инертных газов с определенными параметрами (скорость доставки, количество инертнго газа). Однако реально для тушения нефтегазовых фонтанов эти способы никогда не применяются.
Библиографический список
1. Coots Matthews, L. Flak. Firefighting. The mechanics of oil/gas fires, meltdown and secondary damage, water/chemical/explosive extinguishing methods and considerations for voluntary ignition // http://www.jwco.com/technical-litterature/p09. htm.
2. Ю. Горбань. Новое поколение ствольной пожарной техники // Алгоритм безопасности. — № 1. - 2010. - Режим доступа: http://www.algoritm.org/arch/ arch.php?id=44&a=799
3. Куцын П. В. Тушение горящих газовых фонтанов большой мощности / Куцын П. В. // Безопасность труда в промышленности. — 1985. — № 4 - С. 5659.
4. Мамиконянц Г. М. Тушение пожаров мощных газовых и нефтяных фонтанов / Мамиконянц Г. М. - М.: Недра, 1971. - 95 с.
5. Виноградов С. А. Шдвищення ефективност гасшня газових фонташв: дис. ... канд. техн. наук: 21.06.02 / Виноградов Сташстав Андршович. - Х., 2012. - 168 с.
6. Dwight Pfenning, David Evans. Suppression of Gas Well Blowout Fires Using Water Sprays; Large and Small Scale Studies / Presented at Amarican Petroleum Institute, Committee on Fire and Safety Protection, Production Session, Hyatt Regency, San Antonio, Texas, September 11-13, 1984.
7. David Evans, Dwight Pfenning. Water Sprays Suppress Gas-well Blowout Fires // Oil and Gas Journal. Technology, Apr 29, 1985. - P. 80-86.
8. Oil well fire http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_well_fire.
9. Muthana A M Jamel. Oil and Gas Well's Fires http://www.docstoc. com/docs/26581997/Modeling-the-Oil-Well-Fire-and-Extinguish.
10. А. с. 856464 СССР, МКИ3 А 62 С 3/00, Е 21 В 35/00. Установка для тушения пожаров фонтанов на газовых и газонефтяных скважинах / Абдураги-мов И. М., Макаров В. Е., Куцын П. В.
11. Fire Fighting Tanks of the USSR http://englishrussia.com/2010/08/06/fire-fighting-tanks-of-the-ussr.
12. Chinese firefighting tank http://en.wikipedia.org/wiki/Chinese_firefighting _tank.
13. Fire Fighting Vehicle SPOT-55 http://www.army.cz/scripts/detail.php? id=6084.
14. SPOT-55 Fire Fighting Vehicle Slovakia http://www.fire-engine-photos. com/picture/number6260.asp.
15. Автомобиль газового тушения АГВТ-150 КамАЗ-43114 http://www. ru01. ru/spec_agvt-150-kamaz. php.
16. The Big Wind http://www. kritzberg. com/thebig.htm.
17. Equipment — Jet gas and water extinguishing instal http://www.impulse-storm.com/storm/j fr250.
18. Louis Ramirez. Jet-powered Fire Extinguisher Douses Fires in Seconds // http://gizmodo.com/215604/jet+powered-fire-extinguisher-douses-fires-in-seconds.
19. Передвижная самоходная установка газо-водяного тушения ПСУГВТ-200 http://www.pozhspetsmash-tov.com.ua/ru/production/special-equipment/psugvt 200.html.
20. Автомобиль порошкового тушения АП-5000 КамАЗ-53215 http://www. pozhtechnika. ru/spec_ap-5000-kamaz.php.
21. Пат. 2050865 Российская Федерация, МПК6 A62C2/00. Способ тушения горящих фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах / Чемоданов Б. К.; Чебуркин Н. В.; Белокопытов О. К. и др.; заявительи патентообладатель Специальное конструкторское бюро «Штурм». — № 5054578/12; заявл. 14.07.1992; опубл. 27.12.1995.
22. Пат. 2130113 Российская Федерация, МПК6 E21B35/00. Способ тушения пожара газового и нефтяного фонтана и устройство для его осуществления / Алексеев Ю. С., Брилев Ю. П., Дорошкевич В. К. и др.; заявитель и патентообладатель Нода А. А. и Свириденко Н. Ф. — № 97116327/03; заявл. 24.09.1997; опубл. 10.05.1999.
