CC BY
37УДК 614.838 DOI 10.25257/FE.2018.3.51-58
РОЕНКО Владимир Васильевич
Кандидат технических наук, профессор Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: piroemail@bk.ru
АЛЕШКОВ Михаил Владимирович Доктор технических наук, профессор Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия
БЕГИШЕВ Ильдар Рафатович
Доктор технических наук, профессор Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: begishevir@mail.ru
ХРАМЦОВ Сергей Петрович Кандидат технических наук, доцент Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: petrovich-76@mail.ru
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТАСТАБИЛЬНОЙ ПАРОКАПЕЛЬНОЙ ВОДНОЙ СРЕДЫ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТОВ С ОБРАЩЕНИЕМ СЖИЖЕННЫХ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ
Приведён анализ нормативных требований по обеспечению пожаровзрывобезопасности объектов с обращением сжиженных природных газов. Предлагается для обеспечения пожаровзрывобезопасности этих объектов использовать метастабильную парокапельную водную среду, полученную после взрывного вскипания недогретой воды.
Ключевые слова: пожаровзрывобезопасность, сжиженные природные газы, метастабильная парокапельная водная среда.
Специалисты в области пожаровзрывобезопасности считают, что наиболее опасными являются объекты, на которых происходит преобразование природного газа в сжиженный природный газ (СПГ), его транспортировка, хранение и регази-фикация СПГ в природный газ [1-5]. Это все объекты, которые входят в комплекс СПГ (в соответствии с ПБ 08-342-00 и ВНТП 51-1-88).
КОМПЛЕКС СПГ - система, включающая установку сжижЕния природного газа, систему хранения, выдачи и газификации сжижЕнного природного газа, а также площадку наполнения сжижЕнного природного газа.
По уровню пожаровзрывоопасности сжиженные и криогенные топлива превосходят обычные (например, дизельное топливо, бензин и керосин) в несколько десятков раз (в соответствии с ПБ 08-342-00). Это связано с тем, что при аварийных разливах и выбросах сжиженных и криогенных горючих газов появляются дополнительные по сравнению с горючими и легковоспламеняющимися жидкостями опасные явления (взрывопожаро-опасные облака, огненный шар, высокотемпературный горящий газовый факел, низкие температуры проливаемой жидкости).
Наиболее опасными поражающими факторами являются высокое тепловое излучение пламени и пожаровзрывоопасные облака, которые образуются в результате интенсивного испарения аварийно истекающего продукта и могут распространяться на большие расстояния [1-5].
Пожары в присутствии СПГ характеризуются возможностью появления различных сочетаний сле-
© Роенко В. В., Алешков М. В., Храмцов С. П., Бегишев И. Р., 2018
дующих опасных тепловых воздействий: тепловое воздействие пожара-вспышки; тепловое воздействие струйного факела горящего газа; тепловое воздействие пламени при горении разлива; тепловое воздействие огненного шара.
ТРИ ТИПИЧНЫХ ОПАСНЫХ ВАРИАНТА АВАРИЙ С СПГ [1-2]
1. Разрушение резервуара. При этом варианте из резервуара в окружающее пространство выбрасывается СПГ, часть которого мгновенно испаряется, образуя с окружающим воздухом пожаровзрывоопасную смесь.
2. Пролив СПГ при разрушении резервуара и последующем испарении. Опасность второго варианта связана с образованием пожаровзрывоопасного облака. При этом процессы парообразования истекающего СПГ будут такими же интенсивными, как и при первом варианте. Жидкость будет растекаться по поверхности земли на значительные расстояния и, испаряясь, образовывать пожаровзрывоопасное облако. Масса облака существенно зависит от площади разлития СПГ, а также интенсивности испарения. На интенсивность испарения СПГ влияет состояние окружающей среды в момент разлива (температура, влажность и скорость воздуха), а также состояние поверхности (почва, гравийное покрытие, бетон, асфальт, вода, снег, лёд), по которой происходит растекание жидкости.
3. Длительная утечка жидкости через трещину в резервуаре или при обрыве продуктопровода. В зависимости от интенсивности утечки и эффективности мероприятий по её устранению этот вариант может привести как к образованию пожаровзрыво-опасного облака, так и к загоранию паров вылившейся жидкости. Пожар может привести к интенсивному нагреву как трубопроводной системы, так и самого резервуара и его последующему разрушению. Поэтому третий вариант может привести к развитию ситуации как по первому, так и по второму варианту.
При всех вариантах развития ситуации с утечкой и разливом СПГ большая опасность по сравнению с другими углеводородными топливами связана с тем, что СПГ изначально находится при температуре менее -160 °С в термодинамически неравновесном состоянии по отношению к тепловым параметрам
окружающей среды и поверхности распространения СПГ. Поэтому при контакте с любой поверхностью вне резервуара или огнетушащим веществом СПГ испаряется, образуя с окружающим воздухом по-жаровзрывоопасную смесь. Пары СПГ легче воздуха (относительная плотность по воздуху 0,554), поэтому при его утечках газообразная фаза, нагреваясь, поднимается вверх. При утечках пары СПГ должны нагреться до -108 °С прежде, чем их плотность станет ниже плотности воздуха (1,26 кг/м3 у метана при -108 °С и 1,293 кг/м3 у воздуха при нормальной температуре).
Специалисты в области промышленной безопасности, принимавшие участие в 2016 и 2017 гг. в ежегодной Всероссийской конференции «Пожаро-взрывобезопасность и защита от ЧС объектов ТЭК», отмечают, что крупномасштабные испытания по ликвидации последствий проливов СПГ не проводились, эффективные меры по обеспечению пожаровзрыво-безопасности при чрезвычайных ситуациях (ЧС) с проливом СУГ и СПГ не определены.
В публикациях [3-5] отмечается, что в действующих нормативных документах на протяжении 30 лет (ВНТП 51-1-88, ПБ 08-342-00 и ВППБ 01-04-98) при загорании пролитого на поверхность жидкого природного газа рекомендуется дать возможность ему гореть под контролем, принимая меры к перекрытию доступа природного газа к очагу пожара. В случае крупных аварийных проливов СПГ, когда невозможно прекратить доступ СПГ к очагу возникшего пожара, нецелесообразно производить тушение горящего природного газа. В этом случае необходимо защищать окружающие объекты от непосредственного воздействия очага горения (тепловое излучение, распространение горения) водным орошением.
Для защиты от теплового воздействия при пожарах на криогенных резервуарах комплекса СПГ необходимы автоматические установки водяного орошения и стационарные лафетные стволы. Использование системы водяного охлаждения для орошения горящего резервуара категорически запрещается, поскольку поступление воды усиливает интенсивность испарения разлившегося СПГ и, следовательно, интенсивность горения СПГ.
В МЧС России был подготовлен свод правил СП 240.1311500.2015, который фактически продублировал требования по водяному орошению и водяным завесам, изложенные в ранее принятых нормативных документах (ВНТП 51-1-88, ПБ 08-342-00 и ВППБ 01-04-98). Как показал анализ, СП 240.1311500.2015 опирается на устаревшие представления о современных системах обеспечения пожарной безопасности и механизме ликвидации пожаров. Практически все рекомендации к активным системам обеспечения пожаровзрывобезопасности при проливе сжиженного природного газа сведены к использованию водяных систем с большими расходами и запасами воды.
В соответствии с ВНТП 51-1-88, ПБ 08-342-00, ВППБ 01-04-98, СП 240.1311500.2015 и рекомендациями [6] минимизация последствий от этих опасных тепловых воздействий осуществляется за счёт орошения обогреваемых поверхностей водой или за счёт создания водяных завес.
ТРЕБОВАНИЯ, ИЗЛОЖЕННЫЕ В НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТАХ
ВНТП 51-1-88. Интенсивность подачи воды для охлаждения изотерических резервуаров следует принимать: для поверхностей резервуаров - 0,1 л/с на 1 м2 защищаемой поверхности; для мест расположения функционального оборудования, включая предохранительные клапаны, для узлов отключающей арматуры, расположенных непосредственно на перекрытии резервуара и на площадках обслуживания, в пределах защитного ограждения (и вне его) - 0,5 л/с на 1 м2 защищаемой поверхности. Расчётную продолжительность охлаждения резервуаров стационарными установками орошения следует принимать 3 ч, передвижной установкой - 6 ч.
ПБ 08-342-00. При загорании пролитого на поверхность земли жидкого природного газа рекомендуется дать возможность ему гореть под контролем, принимая меры к перекрытию доступа природного газа к очагу пожара. В случае крупных аварийных проливов СПГ, когда невозможно прекратить доступ СПГ к очагу возникшего пожара, нецелесообразно производить тушение горящего природного газа. В этом случае необходимо защищать окружающие объекты от непосредственного воздействия очага горения (тепловое излучение, распространение горения) водным орошением.
Для защиты от теплового воздействия при пожарах на криогенных резервуарах комплекса СПГ необходимы автоматические установки водяного орошения и стационарные лафетные стволы (при наличии двух и более систем хранения). Тип, количество и расстановка оросителей, а также режим их работы (давление перед оросителями, интенсивность распыления) должны быть определены проектом, исходя из условия равномерного орошения всех защищаемых поверхностей и создания надежной тепловой защиты конструкций резервуара при тепловом воздействии пламени СПГ, горящего в пределах обволоки смежного резервуара.
Использование системы водяного охлаждения для орошения горящего резервуара категорически запрещается, поскольку поступление воды усиливает интенсивность испарения разлившегося СПГ и, следовательно, интенсивность горения СПГ. Расход воды на автоматические установки орошения резервуаров или ёмкостей следует принимать из условия одновременного орошения горящего резервуара или ёмкостей, смежных с ним. Интенсивность подачи воды на охлаждение криогенных резервуаров или ёмкостей следует принимать: 0,1 л/с на 1 м2 защищаемой поверхности - для поверхностей резервуаров или емкостей; 0,5 л/с на 1 м2 защищаемой поверхности - для мест расположения функционального оборудования (предохранительные клапаны, узлы отключающей арматуры). Расчётную продолжительность охлаждения резервуаров автоматическими установками орошения следует принимать 75 мин, для остального оборудования - 60 мин.
СП 240.1311500.2015. Стационарные установки водяного орошения (дренчерные установки) следует применять для защиты стенок, крыши и площадок манифольдов и насосов перекачки СПГ. Для охлаждения трубопроводов и арматуры СПГ допускается применять лафетные стволы. Число и расположение лафетных стволов для защиты трубопроводов и арматуры определяется из условия их орошения с интенсивностью 0,5 л/(м2 с). Интенсивность подачи воды для орошения поверхности резервуаров хранения СПГ: с наружной металлической стенкой без арматуры -0,1 л/(м2 с); с наружной бетонной стенкой без арматуры -0,75 л/с на 1 м длины окружности резервуара; поверхности резервуаров в местах расположения арматуры, узлов арматуры и подводящих трубопроводов, а также площадок манифольдов и насосов СПГ - 0,5 л/(м2с).
Запас воды для системы противопожарного водоснабжения должен определяться из условия обеспечения максимальной потребности в воде в течение времени не менее 6 ч. Максимальная потребность (расход) в пожарной воде для противопожарной защиты определяется из условия орошения стенок, крыши,
площадки манифольдов и насосов СПГ аварийного резервуара. Также следует учитывать необходимость орошения с той же интенсивностью обращённых к аварийному резервуару хранения СПГ поверхностей соседних резервуаров СПГ. Дополнительно следует учитывать расход воды из гидрантов в размере 25 % от суммарного расхода для стационарных установок водяного орошения.
Максимальный срок восстановления противопожарного запаса воды на объектах хранилища СПГ должен составлять не более 24 ч. При наличии в резервуарах пожарной воды двукратного расчётного количества воды требования к сроку восстановления не предъявляются.
Рекомендации [6]. Эффективным средством борьбы с загазованностью при аварийных проливах СПГ являются защитные завесы, созданные с помощью веерных распылителей. При взаимодействии защитных водяных завес с паровоздушным облаком сжиженного газа имеет место сложный многофакторный механизм рассеивания: разбавление парогазовой смеси воздухом, захватываемым водяными струями; изменение направления движения облака потоком захватываемого воздуха струями воды и перемещение его на высоту, превышающую вертикальные размеры завесы; нагрев парового облака.
Водяные завесы наряду с эффективным рассеиванием облаков горючих газов обладают защитным экранирующим эффектом, рассекают газовое облако, не позволяя пламени пройти сквозь завесу.
Если следовать рекомендациям в публикации [6], то для создания водяной завесы с использованием распыливающего насадка веерного типа -РВА, обеспечивающий равномерное распыление воды по всей площади завесы [5], с максимальной высотой завесы 7 м, потребуется расход воды не менее 1 л/с на каждый погонный метр завесы. Необходимо отметить, что высота завесы 7 м будет обеспечена только в месте установки РВА, так как из-за неминуемого падения капель завеса будет иметь веерную форму (форму сегмента) радиусом 7 м. Поэтому при создании водяной завесы с использованием распыливающего насадка РВА неизбежно придётся обеспечивать перекрытие водяных завес от каждого распылителя по схеме, приведённой в публикации [6] (рис. 1). Перекрытие водяных завес неизбежно приводит к увеличению расхода воды более 1 л/с на каждый погонный метр завесы.
Кроме того, как показывает практика использования насадков щелевого типа, из-за сил поверхностного натяжения, неровностей и засоров щелевого зазора в насадке завеса имеет существенную неоднородность по толщине и часто теряет сплош-
* 1 »
Рисунок 1. Схема размещения распыливающих устройств для создания водяных завес значительной протяженности: 1 - расстояние между распылителями Ь, м; 2 - расстояние между завесами Н, м
ность, а также стремится к переходу к нескольким компактным струям (рис. 2, а и б).
При выполнении нормативных требований по расходу воды для орошения и создания водяных завес суммарный расход воды может достигать нескольких сотен литров в секунду [8, 9], а запасы воды для обеспечения пожарной безопасности превысят все технически возможные пределы. Потребуется или прокладка водоводов большого диаметра из близлежащих естественных водоисточников с мощной насосной станцией, или строительство ёмкостей большого объёма с необходимым для выполнения нормативных требований запасом воды и такой же мощной насосной станцией.
Если учесть, что система должна работать и при отрицательных температурах воздуха, а большинство из построенных и запланированных к строительству объектов с оборотом СПГ находятся в Арктической зоне, то задача по поиску путей уменьшения расходов и запасов воды для обеспечения пожаровзрывобезопасности объектов с обращением СПГ становится очевидной.
Анализ публикаций [1-9] и нормативных документов (ВНТП 51-1-88, ПБ 08-342-00, ВППБ 01-04-98, СП 240.1311500.2015) позволяет заключить, что для обеспечения пожаровзрывобезопасности объектов с обращением СПГ необходимо использовать технологию, при применении которой выполняются следующие требования:
- не происходит увеличение интенсивности испарения СПГ из-за контакта огнетушащего вещества с поверхностью жидкости при тушении, орошении или водяной завесе;
- обеспечивается эффективная флегматиза-ция паров СПГ;
а б
Рисунок 2. Водяная завеса из насадка щелевого типа: а - общий вид струи из насадка щелевого типа; б - компактные части воды в распылённой струе [7]
- ослабляется тепловое излучение горящих паров СПГ;
- ограничивается распространение облака испарившегося СПГ на площади, превышающей площадь разлива СПГ;
- обеспечивается работа подачи воды при отрицательных температурах воздуха.
Выполнить перечисленные требования можно, если использовать технологию получения и подачи недогретой до кипения воды для последующего создания за счёт её взрывного вскипания метаста-бильной парокапельной водной среды (МПКВС). Сущность технологии изложена в работах [10-13] и на первых этапах развития была названа технологией температурно-активированной воды (ТАВ).
Если применить эту технологию на объектах с обращением СПГ, то можно использовать МПКВС для тушения пожара СПГ или для уменьшения интенсивности пламени, уменьшая при этом на порядок расход воды, необходимый для обеспечения пожаровзрывобезопасности объекта. По этой технологии к месту пролива или пожара СПГ по трубопроводам и рукавам подаётся вода с температурой 200-250 °С. Это позволяет существенно снизить гидравлические потери и подавать воду на большие расстояния, так как с повышением температуры коэффициент динамической вязкости заметно снижается. Например, при увеличении температуры воды от 20 до 200 °С коэффициент динамической вязкости уменьшается с 0,001003 до 0,000134 кг/(м-с). И в условиях низких температур окружающей среды вода, нагретая до таких температур, позволяет избежать её замерзания при подаче в протяженные трубопроводы. При нагреве воды до 200 °С без вскипания необходимо обеспечить давление не менее 1,6 МПа. Образовавшаяся парокапельная среда при выбросе воды нагретой до такой температуры в атмосферу обладает рядом особых, отличительных от ТРВ, свойств, обеспечивающих высокую эффективность при её применении. Во-первых, такая среда содержит пересыщенный пар, т. е. воду в газофазном состоянии в количестве выше равновесного. Поскольку плотность воды в состоянии газа в 1,6 раза меньше плотности воздуха при той же температуре, то это создаёт для парокапельной среды дополнительную подъёмную силу. Кроме того, система с пересыщенным паром обладает запасом потенциальной энергии способной выделиться при конденсации паров воды. Во-вторых, полученная таким способом паро-капельная среда содержит капли очень маленького размера (0,01-10,0 мкм), что позволяет им долго не оседать, витая в воздухе. При таком размере капель они имеют высокую удельную поверхность, что позволяет им эффективно отводить тепло и абсорбировать на своей поверхности твёрдые частицы и молекулы других веществ (например, СПГ).
При использовании этой технологии выполнение первого требования обеспечивается тем, что в результате подачи МПКВС парокапельное облако,
не оседая на поверхность пролитой жидкости, втягивается потоком инжектируемого в зону горения воздуха и эффективно прекращает пламенное горение паров СПГ или уменьшает его интенсивность. Так как диаметр большинства капель воды составляет 0,01-5,0 мкм, то струи МПКВС долго не осаждаются (20-40 мин), огибают без осаждения препятствия, не оседают на вертикальных и горизонтальных плоскостях, даже при подаче на горизонтальные поверхности стремятся вверх. Это даёт возможность избежать ненужного контакта воды с поверхностью пролитого СПГ. При создании парокапельных завес такие струи будут стремиться вверх и иметь высоту больше, чем высота завес из стволов РВА.
Выполнение второго требования достигается за счёт присутствия в МПКВС пересыщенного пара и капель воды очень малого размера, которые, получая тепло от зоны горения, быстро переходят в газовое состояние.
Выполнение третьего требования обеспечивается тем, что МПКВС эффективно ослабляют (рассеивают) тепловые потоки пламенного горения. Объясняется это тем, что кластеры молекул воды, образовавшиеся в результате нуклеации и коагуляции паров воды, а также капли в струе МПКВС, образовавшиеся в результате взрывного вскипания, имеют линейные размеры, которые перекрывают весь диапазон длин волн теплового излучения от пламени горящих паров СПГ. Поэтому МПКВС, обладая эффективным коэффициентом ослабления теплового излучения при малых расходах воды, способна обеспечить эффективную защиту. В сочетании с продолжительным временем витания и способностью эффективно создавать долгоживущие облака, а также с возможностью использовать полный развал струи использование МПКВС позволяет обеспечить эффективную защиту замкнутых объёмов для хранения СПГ и технологического оборудования от теплового излучения.
Выполнение четвёртого требования также более эффективно обеспечивается завесой из МПКВС.
При постановке водяной завесы, полученной с помощью насадков щелевого типа, пары сжиженного природного газа рассеиваются, это происходит вследствие того, что:
- водяные струи захватывают с собой воздух, что приводит к интенсивному перемешиванию и разбавлению парогазовоздушного облака;
- поток воздуха выводит пары сжиженного газа из приземного слоя;
- теплообмен облака с каплями воды и захваченным воздухом вызывает естественную конвекцию;
- при взаимодействии завесы с парами СПГ происходит абсорбция последнего каплями воды.
Завеса, созданная из МПКВС, обладает следующими преимуществами по сравнению с водяной: во-первых, струя МПКВС состоит из водяного пара и капель воды с такой температурой (более 40-60 °С) и размерами (от 0,01 до 10,0 мкм), при которых
1
Радиус частиц, мкм а
25 100
90-
- 20 уз 80-
ф
и 70-
а
-15 * 60-
Ш
д 50-
с
-10 ш 40-
I
м 30-
-5 О 20-
10-
0
п
Пп ГП1—11 __|=11-1г-.п1В11И111111ПП|-|
1
Радиус частиц, мкм б
Рисунок 3. Размеры капель в струе ТАВ: а - из шайбы с острой кромкой; б - из сопла Лаваля
-15
-10
-5
-25
-20
0,1
10
0,1
10
завеса имеет неограниченную высоту подъёма. Пар и капли стремятся вверх и практически не выпадают на землю. Интенсивный подъём струй МПКВС вверх интенсивнее вовлекает окружающую воздушную среду и пары СПГ в вертикальное парение от поверхности с пролившейся жидкостью. Во-вторых, в струе МПКВС не проявляются силы поверхностного натяжения, которые в водяных завесах стремятся её «схлопнуть».
Выполнение пятого требования обеспечивается высокой температурой транспортируемой по трубопроводам воды.
Капли в струе МПКВС имеют бимодальное распределение (рис. 3). Размер капель струи МПКВС можно изменять в широких пределах за счёт изменения давления и температуры недогретой воды, а также конструкции форсунки. При уменьшении температуры недогретой воды размер капель после взрывного вскипания можно увеличить до 50 мкм.
Кроме того, капли МПКВС в отличие от капель ТРВ, находятся в метастабильном состоянии и продолжительное время имеют физико-химические свойства, отличные от обычной воды. Это позволяет изменять окислительно-восстановительный потенциал, а также вязкость и диэлектрическую проницаемость капель воды. Например, создавать МПКВС
со свойствами, интенсифицирующими процессы захвата и растворения паров СПГ.
Повышение огнетушащей эффективности МПКВС в предлагаемой технологии можно достичь также за счёт предварительного растворения в недогретой воде перед её взрывным вскипанием веществ, обладающих ингибирующими свойствами. Использование недогретой воды с параметрами, близкими к критическим (250 °С и более), выгодно тем, что вода в этих условиях является уникальным растворителем, поэтому количество растворённого в единице объёма недогретой воды ингибирующего вещества может быть значительно больше, чем в воде в нормальных условиях.
Технические решения по получению МПКВС разработаны в Академии ГПС МЧС России, работоспособность технических средств проверена экспериментально. Учёные Академии ГПС МЧС России разработали и изготовили пожарно-спасательный автомобиль с установкой пожаротушения температурно-активированной водой АПМ 3-2/40-1,38/100-100 (43118) мод. ПиРо3-МПЗ, который был принят на снабжение в подразделения МЧС России. Установка пожаротушения ТАВ может иметь также контейнерное или стационарное исполнение (рис. 4). На устройство для получения облака МПКВС получен патент.
Анализ нормативных документов и публикаций по проблемам обеспечения пожаровзрыво-безопасности, указанных в настоящей статье, а также опыт создания и практического использования АПМ, реализующих технологию ТАВ, позволяет
авторам данной статьи предложить использовать на объектах с обращением СПГ технику для получения и подачи струй метастабильной парокапельной водной среды в целях предотвращения и тушения пожаров.
ЛИТЕРАТУРА
1. Болодьян И. А, Молчанов В. П., Дешевых Ю. И., Шебе-ко Ю. Н., Некрасов В. П., Макеев В. И., Смолин И. М., Пономарев А. А, Карпов В. Л., Гордиенко Д. М. Пожаровзрывобезопасность объектов хранения сжиженного природного газа. Процессы испарения и формирования пожаровзрывоопасных облаков при проливе жидкого метана. Методики оценки параметров // Пожарная безопасность. 2000. № 4. С. 108-121.
2. Болодьян И. А., Молчанов В. П., Дешевых Ю. И., Шебе-ко Ю. Н., Смолин И. М, Некрасов В. П., Макеев В. И., Пономарев А. А., Гордиенко Д. М. Пожаровзрывобезопасность объектов хранения сжиженного природного газа. Анализ состояния, проблемы // Пожарная безопасность. 2000. № 2. С. 86-93.
3. Абдурагимов И. М., Куприн Г. Н. Нерешённые проблемы пожаровзрывобезопасности энергоресурсов (СУГ и СПГ) как оборотная сторона успехов энергетической стратегии Российской Федерации // Пожаровзрывобезопасность. 2014. Т. 23, № 4. С. 42-50.
4. Маслов А. Я. Тушение пожаров с СУГ и СПГ: поиск решения или самореклама? // Безопасность объектов ТЭК. 2014. № 2 (6). С. 78-80.
5. Ляушкина Т. С. Проблемы обеспечения взрывопожаро-безопасности на объектах, использующих технологии сжиженного природного газа // Материалы научного форума с международным участием «Неделя науки СПбПУ». Институт военно-технического образования и безопасности. СПб.: Политех. 2015. С. 19-21.
6. Пожаробезопасное применение малотоннажных установок хранения и распределения сжиженного природного газа. Рекомендации. М.: ВНИИПО МЧС России, 2014. 48 с.
7. Стась С. В. Анализ гидродинамических характеристик потока жидкости в специальных пожарных стволах и насадках
щелевого типа // Вестник Национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт». Серия «Машиностроение». 2009. № 57. С. 139-142.
8. Сенчишак Т. И. Защитные водяные завесы для борьбы с газопаровоздушными облаками горючих газов и токсичных веществ: дис. ... канд. техн. наук: 05.26.03 / Сенчишак Тарас Иосафа-тович. М.: ВНИИПО МВД России, 2003. 170 с.
9. Цой А. С., Снегирёв А. Ю. Водяные завесы: анализ нормативной базы и численное моделирование // Пожарная безопасность. 2015. № 3. С. 100-108.
10. Роенко В. В., Кармес А. П. Технология температурно-активированной воды: физическая сущность, история разработки, перспективы развития // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2017. № 3. С. 15-20. Э01: 10.25257/РБ.2017.3.15-20
11. Храмцов С. П. Технические средства подачи темпера-турно-активированной воды теплоэнергетической установкой для тушения пожаров на объектах энергетики: дис. . канд. техн. наук: 05.26.03 / Храмцов Сергей Петрович. М.: Академия ГПС МЧС России, 2011. 245 с.
12. Роенко В. В. Уникальные свойства температурно-активированной воды // Пожарное дело. 2009. № 4. С. 20-22.
13. Соковнин А. И., Роенко В. В., Ищенко А. Д. Эффективность ограничения распространения паров газовоздушного облака сжиженного природного газа водяными и пароводяными завесами // Материалы II Всероссийской конференции и школы для молодых учёных «Системы обеспечения техносферной безопасности». Таганрог: ЮФУ. 2015. С. 42-44.
Материал поступил в редакцию 16 июля 2018 года.
Vladimir ROENKO
Doctor of Philosophy in Engineering Sciences, Professor State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia E-mail: piroemail@bk.ru
Mikhail ALESHKOV
Grand Doctor of Philosophy in Engineering Sciences, Professor State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
Ildar BEGISHEV
Grand Doctor of Philosophy in Engineering Sciences, Professor State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia E-mail: begishevir@mail.ru
Sergei KHRAMTSOV
Doctor of Philosophy in Engineering Sciences, Associate Professor State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia E-mail: petrovich-76@mail.ru
USE OF A METASTABLE VAPOR-DROP WATER MEDIUM TO ENSURE FIRE AND EXPLOSION SAFETY OF FACILITIES WITH THE CIRCULATION OF LIQUEFIED NATURAL GASES
ABSTRACT
Purpose. The article considers the possibility of using jets of a metastable vapor-drop water medium as a means of extinguishing and preventing fires at facilities with the circulation of liquefied natural gases. The solution to the problem of localizing and eliminating consequences of emergency spills and fires of liquefied hydrocarbon gases and liquefied natural gases has not been found yet.
Methods. To solve this problem, the authors of this article proposed to use the technology of obtaining and supplying underheated water for the subsequent creation of a metastable vapor-drop water medium through the explosive boiling-over.
Findings. The advantages of using a metastable vapor-drop water medium before other methods of localizing and eliminating fires in liquefied hydrocarbon gases and liquefied natural gases have been shown. Technical means of supplying a metastable vapor-drop
water medium have been proposed, which fire and rescue units have been already equipped with.
Research application field. The results of the scientific and analytical review will allow specialists in the field of fire safety of facilities with the handling of liquefied natural gases consider the possibility of using modern technologies to ensure fire and explosion safety of facilities under control.
Conclusions. The promising nature of this method lies in the fact that for the first time there is a possibility of extinguishing vapors of liquefied natural gases, reducing the flame temperature with a lower water flow rate, and preventing water from freezing when delivered into extended pipelines.
Key words: fire and explosion safety, liquefied natural gases, metastable vapor-drop water medium.
REFERENCES
1. Bolodyan I.A., Molchanov V.P., Deshevykh Yu.I., Shebeko Yu.N., Nekrasov V.P., Makeev V.I., Smolin I.M., Ponomarev A.A., Karpov V.L., Gordienko D.M. Fire and explosion safety of liquefied natural gas storage facilities. Processes of evaporation and formation of fire and explosion hazard clouds during the passage of liquid methane. Methods of parameter estimation. Pozharnaya bezopasnost, 2000, no. 4, pp. 108-121. (in Russ.).
2. Bolodyan I.A., Molchanov V.P., Deshevykh Yu.I., Shebeko Yu.N., Smolin I.M., Nekrasov V.P., Makeev V.I., Ponomarev AA., Gordienko D.M. Fire and explosion safety of liquefied natural gas storage facilities. Analysis of the state, problems. Pozharnaya bezopasnost, 2000, no. 2, pp. 86-93. (in Russ.).
3. Abduragimov I.M., Kuprin G.N. Unsolved problems of fire and explosion safety of energy resources (LPG and LNG) as the other side of the success of the energy strategy of the Russian Federation. Pozharovzryvobezopasnost, 2014, vol. 23, no. 4, pp. 42-50. (in Russ.).
4. Maslov A.Ya. Extinguishing of fires with LPG and CNG: search for solutions or self-promotions? Bezopasnost obektov TEK, 2014, no. 2(6), pp. 78-80. (in Russ.).
5. Lyaushkina T.S. Problemy obespecheniya vzryvopozharobezopasnosti na obektakh, ispolzuyushchikh tekhnologii szhizhennogo prirodnogo gaza. Mat-ly nauch. foruma s mezhdunar. uchastiem "Nedelya nauki SPbPU". Institut voenno-tekhnicheskogo obrazovaniya i bezopasnosti [The problems of providing fire and explosion safety at facilities using liquefied natural gas technologies. Materials of a sci. forum with inter. participation "Week of Science of Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University (SPbPU)". Institute of Military
Technical Education and Security]. Saint Petersburg: Politekh Publ., 2015, pp. 19-21. (in Russ.).
6. Pozharobezopasnoe primenenie malotonnazhnykh ustanovok khraneniya i raspredeleniya szhizhennogo prirodnogo gaza. Rekomendatsii [Fireproof application of low-tonnage facilities for storage and distribution of liquefied natural gas. Recommendations]. Moscow, All-Russian Research Institute for Fire Protection of EMERCOM of Russia Publ., 2014. 48 p. (in Russ.).
7. Stas S.V. Analysis of hydrodynamic characteristics of fluid flow in special fire trunks and nozzles of slit type. Vestnik Natsionalnogo tekhnicheskogo universiteta Ukrainy "Kievskiy politekhnicheskiy institute". Seriya "Mashinostroenie", 2009, no 57, pp. 139-142. (in Russ.).
8. Senchishak T.I. Zashchitnye vodyanye zavesy dlya bor'by s gazoparovozdushnymi oblakami goryuchikh gazov i toksichnykh veshchestv [Protective water curtains for fighting gas and air clouds of combustible gases and toxic substances. PhD in Engin. Sci. diss.]. Moscow, All-Russian Research Institute for Fire Protection of the Ministry of Internal Affairs of Russia Publ., 2003. 170 p. (in Russ.).
9. Tsoy A.S., Snegirev A.Yu. Spray curtains for fire suppression: regulatory base analysis and CFD modeling. Pozharnaya bezopasnost, 2015, no. 3, pp. 100-108. (in Russ.).
10. Roenko V.V., Karmes A.P. Technology of temperature-activated water: physical essence, history and prospects of development. Pozhary i chrezvychainye situatsii: predotvrashchenie, likvidatsiia, 2017, no. 3, pp. 15-20. DOI: 10.25257/FE.2017.3.15-20 (in Russ.).
© Roenko V., Aleshkov M., Khramtsov S., Begishev I., 2018
57
11. Khramtsov S.P. Tekhnicheskie sredstva podachi temperaturno-aktivirovannoy vody teploenergeticheskoy ustanovkoy dlya tusheniya pozharov na obektakh energetiki [Technical means of supplying temperature-activated water with a heat and power plant for extinguishing fires at energy facilities. PhD in Engin. Sci. diss.]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2011. 245 p. (in Russ.).
12. Roenko V.V. Unique properties of temperature-activated water. Pozharnoe delo, 2009, no. 4, pp. 20-22. (in Russ.).
13. Sokovnin A.I., Roenko V.V., Ishchenko A.D. Effektivnost ogranicheniya rasprostraneniya parov gazovozdushnogo oblaka
szhizhennogo prirodnogo gaza vodyanymi i parovodyanymi zavesami. Mat-ly II Vserossiyskoy konferentsii i shkoly dlya molodykh uchenykh "Sistemy obespecheniya tekhnosfernoy bezopasnost!' [Efficiency of the restriction of the vapor distribution of the gas-air cloud of liquefied natural gas by water and steam-water veils. Proceedings of the 2nd All-Russian Conference and School for Young Scientists "Systems for Providing Technosphere Security"]. Taganrog, Southern Federal University Publ., 2015, pp. 42-44. (in Russ.).
