CC BY
113
И. М. АБДУРАГИМОВ, д-р техн. наук, профессор, академик НАНПБ, профессор МГТУ им. Н. Э. Баумана (Россия, 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., 5/1; e-mail: [email protected])
Г. Н. КУПРИН, канд. техн. наук, вице-президент ВАНКБ, генеральный директор ЗАО "НПО СОПОТ" (Россия, 196070, г. Санкт-Петербург, а/я 87; e-mail: [email protected])
УДК 614.844:620.91
НЕРЕШЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ
ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ (СУГ И СПГ) КАК ОБОРОТНАЯ СТОРОНА УСПЕХОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СТРАТЕГИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Показана необходимость срочной разработки инновационных технологий и методов ликвидации крупномасштабных аварий на объектах получения, транспортировки, переработки и потребления СУГ и СПГ (на объектах ТЭК, связанных с оборотом СУГ и СПГ). Рассмотрены особенности проблемы обеспечения ПВБ при транспортировке и хранении СПГ и СУГ.
Ключевые слова: сжиженный углеводородный газ (СУГ); сжиженный природный газ (СПГ); установки комбинированного тушения пожаров "Пурга" (УКТП "Пурга"); тушение пожаров СУГ и СПГ; купирование аварийных ситуаций; топливно-энергетический комплекс; метановозы.
Введение
Начало 3-го тысячелетия ознаменовалось одним очень существенным нововведением в области решения мировых проблем энергопотребления и транспортировки энергоресурсов, которое осталось не замеченным "человечеством" или, по крайней мере, не привлекло к себе должного внимания в обществе. Речь идет о широком освоении и крупнотоннажном применении криогенных технологий получения сжиженных углеводородных газов (СУГ) (пропанбутановой смеси С3Н8/С4Н10) и особенно сжиженного природного газа (СПГ) (метана СН4) и об их использовании в промышленно-энергетических целях. Это, безусловно, большой успех современной криогенной промышленной отрасли, который пришелся кстати и для решения проблем в энергетике, в частности в технико-энергетических комплексах (ТЭК) России. В рамках мировой энергетики этот технологический прорыв соизмерим с технологической победой в области освоения технологии добычи сланцевого газа (и нефти!), получивших даже название "сланцевой революции" в мировой энергетике [1,2]. Об этой победе знает весь мир, а о СУГ и СПГ лишь узкий круг специалистов (да и то не всех смежных специальностей, особенно специалистов в области обеспечения по-жаровзрывобезопасности (ПВБ) ТЭК России). С применением криогенных технологий в мировой энергетике значительно упростилось решение многих проблем, в том числе транспортировки энергоресурсов (в виде сжиженных газов) вместо перекачки
© Абдурагимов И. М., Куприн Г. Н. , 2014
газообразных горючих или нефти по стратегическим магистральным трубопроводам (типа "Уренгой -Помары - Ужгород", "Северный поток", "Южный поток" и др.). Существенно упростились проблемы строительства разветвленных региональных и местных трубопроводных сетей и транспортировки больших, средних и малых количеств горючего, так как шкала вместимости резервуаров для хранения и перевозки СУГ и СПГ (и стационарных, и транспортных) простирается от 20-40 л (порядка 10-20 кг СУГ или СПГ) до 200 тыс. м3 (и более!!!). Это колоссальный прогресс в решении проблем хранения и транспортировки сжиженных энергоресурсов. Но при этом сильно обострились старые и возникли совершенно новые проблемы в сфере обеспечения пожаровзры-вобезопасности всего этого огромного и чрезвычайно сложного энергохозяйства и обеспечивающих его систем.
В связи с вышеизложенным будет не лишним ознакомиться с некоторыми цифрами, фактами и обстоятельствами, связанными с этой, пока не замеченной широкой общественностью победой мировой энергетики. Вот лишь некоторые данные и весьма неполная картина сложившейся на сегодня ситуации в этой области. Площадь континентального шельфа России огромна — более 5,2 млн. км2, и, на наше счастье, большая часть этой огромной акватории (примерно 4,2 млн. км2) очень перспективна с точки зрения нефтегазоносности! К сожалению, огромное большинство этих заманчивых и перспективных зон
расположено в "нелучших" климатических условиях: в зоне высоких широт и низких и очень низких температур, постоянно сложной ледовой обстановки, морских штормов и штормовых ветров и прочих шельфовых проблем (вовсе не курортного свойства!). Тем не менее данные чрезвычайные обстоятельства и проблемы успешно преодолеваются, и эти регионы постепенно осваиваются добытчиками энергоресурсов. Освоение нефтегазовых месторождений шельфа России, особенно высокоширотного и арктического, связано с созданием сложных инженерных сооружений, специального оборудования и разработкой новых, наукоемких технологий, которые внедряются в практику крупнотоннажного грузооборота пожаровзрывоопасных грузов впервые.
На береговой линии и на акватории (на причалах, плавучих и стационарных (ледостойких, морских) платформах) строятся мощные высокопроизводительные насосно-компрессорные станции (НКС), резер-вуарные парки для хранения СУГ и СПГ с огромными емкостями для их хранения — по 100-200 тыс. м3 и более, трубопроводы большого диаметра, сливо-наливные эстакады и другие сложнейшие технологические системы и устройства для обслуживания и реализации грандиозных планов и новых проектов по приему, перекачке и транспортировке по морю и по суше миллионов кубометров сжиженного природного газа ежегодно!
С 18 февраля 2009 г. на Сахалине функционирует завод многотоннажного ежесуточного сжижения природного газа; с 16 марта 2009 г. (т. е. уже более 4 лет!) на юге Сахалина в пос. Пригородное — причал по отгрузке СПГ, принимающий танкеры вместимостью от 18 тыс. до 145 тыс. м3 сжиженного газа.
К настоящему времени Россией уже отправлены на экспорт десятки млн. м3 СПГ. СПГ перевозят и танкерами дедвейтом 70 тыс. т (производства ФГУП "Адмиралтейские верфи", г. Санкт-Петербург), и более крупнотоннажными плавсредствами. В рамках проекта "Сахалин-2" на верфях Японии были построены три таких газовоза — "Гранд Елена", "Гранд Анива" и "Гранд Мерея" на 147 тыс. м3 СПГ каждый.
Несмотря на то что первый морской транспорт "Метан Пионер" на 5000 м3 был оборудован еще в 1959 г., интенсивное строительство морских судов для перевозки СУГ и СПГ начинается в основном в 90-е годы, и уже к 1997 г. эксплуатируется 100, а к 2009 г — 298 танкеров, и строится еще 52, а в 2010 г. в эксплуатации находятся уже 369 танкеров. Более совершенными считаются танкеры с вместимостью резервуаров 200 тыс. м3 и более (260 тыс. м3). По состоянию на 2007 г. большегрузных танкеров насчитывалось более 200, а по прогнозу к 2015 г. их количество должно возрасти еще на 160 (стоимость одного такого метановоза 130-240 млн. долл. США). Современ-
ные крупные морские суда—метановозы (например, вместимостью 220 тыс. м3) — это плавучие суда-исполины длиной более 320 м, шириной порядка 50 м и высотой 60 м, с двумя гребными винтами (Вв = 4,5 м) и двигателями мощностью 51300 кВт. Это предмет гордости современной инженерной мысли! Но, как специалисты по проблемам безопасности, отметим, что неразрушаемых и непотопляемых судов не бывает в принципе, даже если удельная плотность перевозимой жидкости вдвое меньше плотности морской воды (порядка 0,426 т/м3 для СПГ и 0,6 т/м3 для СУГ). А сегодня счет метановозов в мире идет на сотни, и количество их непрерывно растет.
Суммарная вместимость судов для перевозки СПГ увеличилась с 32 млн. м3 в 2007 г. до 78 млн. м3 в 2011 г., т. е. почти в 2,5 раза! С 2007 по 2012 гг. грузооборот СПГ в мире возрос более чем в 2 раза, и по прогнозам к 2015 г. количество морских терминалов импорта СПГ тоже удвоится и достигнет 130 [1]. По данным интернет-источников на сегодня уже более 30-35 % всего природного газа транспортируется в сжиженном виде. Такая интенсивная прокачка, перевалка и перевозка миллионов тонн пожаровзрывоопасного груза, да еще в сжиженном, термодинамически неравновесном, неустойчивом состоянии, неизбежно связаны с определенным уровнем риска аварий, истечения и пролива сжиженных продуктов и возникновением пожаровзрывоопасных ситуаций. В то же время, по мнению большинства специалистов в области обеспечения ПВБ вообще и ПВБ объектов ТЭК в особенности, существующее в России нормативное обеспечение ПВБ при работах с СУГ и СПГ крайне слабое, а ПВБ при их обороте на транспорте и вовсе отсутствует и в ближайшем будущем не предвидится, так как настоящие исследования в этой сложнейшей области обеспечения ПВБ еще даже и не начинались [4]. А промышленные крупномасштабные и многотоннажные работы и перевозки (и по суше, и по морю) ведутся полным ходом с возрастающими темпами и объемами производства, хранения и транспортировки и СУГ, и СПГ [1,2]. Сегодня в мире ежедневно более 300 крупнотоннажных судов бороздят мировой океан, перевозя ежегодно более 200 млрд. м3 (более 100 млрд. т) сжиженных углеводородных газов. Вот лишь примерные данные из общедоступных источников информации (по состоянию на 2012 г.), характеризующие масштаб проблемы и косвенно — степень риска возникновения пожара и взрыва (см. таблицу).
По оценкам ряда специалистов, СУГ и СПГ в энергопотреблении занимают в современном мире 3-е место после нефти и угля! Как и во многих других областях промышленности, Россия сильно отстает от других стран-экспортеров. Занимая 1-е место в мире по добыче и экспорту природного газа, мы на-
Данные по экспорту и импорту СПГ по состоянию на 2012 г.
Страна Объем СПГ, млрд. т3
Экспорт Импорт
Катар 49,4 -
Малайзия 29,5 -
Индонезия 26,0 -
Австралия 24,0 -
Алжир 21,0 -
Тринидад-Тобаго 19,8 -
Россия >13,0 (>9,6 млн. т) -
Япония - 85,9
Республика Корея - 34,5
Испания - 23,0
США - 12,8
Индия - 12,6
ходимся на последнем месте в списке экспортеров сжиженного метана. Но здесь есть опасная перспектива сделать "большой скачок"! Наш ближайший морской сосед — Япония, потребляющая чуть меньше половины всего мирового экспорта СПГ (около 86 млрд. м3/год), почти полностью удовлетворяет потребности страны в горючем газе за счет импорта СПГ. Второй по масштабам потребления СПГ импортер — Корея (34,5 млрд. м3/год) также находится недалеко от восточных терминалов России. Видимо, именно поэтому премьер Японии Синдзо Абэ, впервые за 10 лет посетивший в конце апреля 2013 г. Россию, подтвердил намерение его страны участвовать в строительстве на Дальнем Востоке нового завода по получению сжиженного природного газа с целью увеличить его экспорт в Японию. Дело в том, что сегодня экспорт СПГ России составляет 13-15 млрд. м3, а Япония потребляет в 6-7 раз больше! А на востоке у нас газа много! Уже не первый год проявляется тенденция к отмене монополии Газпрома на экспорт сжиженного газа. К экспорту СПГ готовы (и активно к этому стремятся) и "Роснефть", и "Новатэк", и многие другие весьма серьезные представители ТЭК России. Министр энергетики России А. Новак уже заявил, что в ближайшей перспективе "Ямал СПГ" выйдет на 15 млн. т/год; "Печора СПГ" — на2-8 млн. т/год; Владивосток — на 15 млн. т/год; "Сахалин-2" — на 9,6 млн. т/год. К 2018 г. Россия выйдет на 2-е место в мире по объему производства и экспорта СПГ, который составит 41-46 млн. т/год, т. е. увеличится за 5 лет примерно в 5 раз. Однако не только меры по ликвидации подобных аварий до сих пор не разработаны, но и исходные концепции обеспечения ПВБ в этой сфере еще не сформулированы! И боюсь, произойдет это не скоро. По случайному стечению обстоятельств именно в апреле 2013 г.
(когда В. В. Путин договорился с Синдзо Абэ о расширении поставок СПГ в Японию) была опубликована программная статья одного из ведущих специалистов [3] (и ключевой фигуры в области ПВБ Газпрома), профессора Р. М. Тагиева "Первые в мировой практике широкомасштабные испытания по проливу сжиженного природного газа и последующего его горения в рамках научно-технического сотрудничества ООО "Газпром газобезопасность" и GDF Suez S. A. [4]. Вот такое, извините, эпохальное название. Из текста этой столь же обстоятельной статьи следует, что на этой поляне проблем еще "конь не валялся"... Тем не менее перевозки уже осуществляются в промышленном масштабе и активно и интенсивно расширяются, а к реальным проблемам обеспечения ПВБ в этой области еще практически и не приступали! Что касается "первых в мировой практике.", то Р. М. Тагиеву можно верить: он знает, он в фарватере этих проблем, на самых "передовых рубежах"! Право же, есть о чем задуматься, тем более в свете написанного ниже. При этом, пытаясь оценить проблемы обеспечения по-жаровзрывобезопасности этих почти беспрецедентных ранее для России технологических процессов, уже практически "поставленных на поток", кроме огромных масштабов суммарного "товарооборота" и грандиозных размеров резервуаров для хранения СПГ, необходимо учесть одну специфическую особенность хранящейся субстанции. Эта особенность состоит в том, что хотя горючие жидкости (СУГ и СПГ) и хранятся под минимальным давлением (порядка 0,2 атм избыточных), но при отрицательной температуре: СПГ — минус 162 °С; СУГ — минус 40-42 °С. Это создает множество технологических (инженерных, теплофизических) и в том числе прочностных проблем их безопасного хранения. При испарении при минус 160 °С 1 м3 пролитого сжиженного метана образуется более 600 м3 газообразного метана плотностью 1,86 кг/м3, т. е. более 6000 м3 опаснейшей газовоздушной смеси стехиометриче-ского состава и порядка 12000 м3 пожаровзрыво-опасной смеси.
Вероятность воспламенения и зона взрыва такого объема горючей смеси зависят только от состояния окружающей атмосферы (температуры воздуха и скорости ветра над поверхностью пролитого СПГ или СУГ) и момента появления источника поджигания (воспламенения) этой газовоздушной смеси. Как показывает многолетний опыт работы Газпрома, при возникновении опасных ситуаций (утечек газа) в 30-40 % таких случаев в зоне скопления взрывоопасной газовоздушной смеси (ГВС) появлялся источник поджигания достаточной мощности (более 1-2 мДж—энергия, эквивалентная 1/100-1/1000 энергии, выделяемой при сгорании всего одной спи-
чечной головки), что приводило к ее воспламенению, т. е. к пожару или взрыву.
Более точное определение вероятности и тем более мощности взрыва при подобных авариях затруднительно по ряду объективных причин. Прежде всего из-за некорректности исходной постановки задачи по параметрам аварии: например, таким, как характер и масштаб (количество и интенсивность) вероятного истечения СПГ; размер и характер (параметры) растекания СУГ; размер площади растекания и природа поверхности его растекания (акватория и ее состояние), грунт и характер грунта (каменистый, глина, песок, бетон) или металлическая платформа; сила ветра и температура окружающего воздуха и многие другие обстоятельства аварии. Так, в зависимости от вида поверхности растекания СПГ (вода, бетон, грунт) удельная массовая скорость испарения СПГ т (кг/(м2-с)) изменяется с 0,03 до 0,05-0,07 кг/(м2 с), т. е. более чем в 2 раза. В зависимости от стадии испарения (с момента пролива СПГ
— до 100 с и более) интенсивность испарения изменяется с 0,01 до 0,025 кг/(м2-с), т. е. еще в 2-2,5 раза, а в общей сложности в 5-7 раз. Максимальная удельная скорость газификации сжиженного метанаМтах при достаточной интенсивности теплопритока (при пленочном режиме его кипения) еще в 4 раза выше(!)
— порядка Мтах = 0,11 кг/(м2-с) [3]. От температуры воздуха и скорости ветра она зависит еще сильнее [5]. А именно от количества пролитого или вытекающего флюида и площади розлива зависит размер и скорость роста взрывоопасной зоны при испарении СПГ или СУГ до момента его воспламенения. По мере смешения образовавшейся газовой фракции метана с воздухом и, соответственно, выравнивания температуры газообразного метана плотность его (в газовой фазе) изменяется почти вдвое — с 1,86 кг/м3 в момент испарения (т. е. при ¿гм = -160 °С) до 0,717 кг/м3 при ?г.м = 20 °С, т. е. в 2,6 раза. Соответственно, и плотность метана по отношению к воздуху изменяется в 2,6 раза. От соотношения плотностей горючего газа и воздуха в значительной степени зависят условия диффузионного конвективного смесеобразования газовоздушного облака (при отсутствии ветра), его состав и распределение концентраций горючего в смеси, форма и зоны распространения самого этого облака, т. е. формирование пожаровзрыво-опасной зоны.
При всей неоднозначности и неопределенности исходных параметров аварийной ситуации при истечении или проливе СПГ можно условно рассмотреть 4 варианта (стадии) аварии: 1 — малодебитное (слабое) истечение СПГ из отверстий малых размеров; 2 — одномоментный выброс СПГ с последующим продолжительным истечением; 3 — одномоментный выброс большого объема СПГ или интен-
сивное его истечение; наконец, 4 (крайний случай) — почти тотальное разрушение резервуара почти с единовременным истечением и проливом всей массы СПГ. Кроме того, в порядке предварительного анализа аварийной ситуации и динамики ее развития можно рассмотреть условно еще 3-4 стадии развития аварийной ситуации: 1 — обстановка и комплекс противоаварийных мероприятий до воспламенения истекающего (пролитого) СПГ; 2 — воспламенение ГВС в кинетическом режиме ее горения (дефлаграционный взрыв); 3 — воспламенение испаряющегося, пролитого СУГ в диффузионном режиме горения (пожар); 4 — одновременное воспламенение образовавшейся ГВС и паров над поверхностью пролитого СПГ (пожар со взрывом). Можно назвать еще множество других ситуационных и конструктивных условий возникновения и развития аварий такого рода, которые очень сложно или вообще невозможно предопределить заранее. Некоторые из этих вариантов и предполагаемых сценариев возникновения и развития аварий при проливе либо истечении СУГ или СПГ более подробно проанализированы в работе [5].
В принципе, помимо учета специфических ситуационных особенностей аварий и катастроф, связанных с возникновением пожара или взрыва, масштаб и сложность таких аварий характеризуются двумя основными параметрами: размером площади пожара (весьма косвенный и относительный показатель характера и масштаба обусловленных им проблем) и мощностью взрыва в случае его возникновения (тоже параметр неоднозначный, но наиболее показательный). Так вот, в связи с неопределенностью и многовариантностью возможных сценариев аварийной ситуации, исходных параметров и условий аварии на рассматриваемых нами объектах масштабы и значения основных опасных факторов и параметров разрушения могут различаться на 5-10 и более порядков! Диапазон вариантов огромен: от малоопасного факельного горения при струйном истечении газообразной или жидкой фазы флюида через малое отверстие размером 5-6 мм, при котором локальная тепловая мощность факела пламени пожара не будет превышать 150-200 кВт; пламени диаметром не более 20-30 см и длиной не более 1-2 м (в зависимости от размеров и формы отверстия, уровня его образования, силы ветра и пр.); факела, который можно потушить любым видом огнетушащего средства (водой, пеной, порошком и даже нейтральным газом типа азота или диоксида углерода) из любого типа огнетушителя [4], до огромного пожара площадью несколько десятков тысяч квадратных метров (на земле, воде, плавучей или стационарной платформе, сливоналивной эстакаде и т. п.), который невозможно потушить никакими из современ-
ных систем и средств пожаротушения, и грандиозного взрыва паровоздушного облака, которое может образоваться при внезапном тотальном разрушении резервуара, содержащего до 100 тыс. м3 СУГ или СПГ. Мощность и форма этого взрыва будут зависеть от десятка различных причин и обстоятельств катастрофы (места и условий ее возникновения, характера разрушения резервуара, температуры воздуха и силы ветра и др.). Однако самые приблизительные, прикидочные расчеты не исключают возможности взрыва мощностью в десятки и даже сотни килотонн в тротиловом эквиваленте. По мощности этот взрыв эквивалентен десятку взрывов, осуществленных США в Хиросиме и Нагасаки!!! Тем более что при определенных погодных условиях и воспламенении такого грандиозного парогазовоздуш-ного облака ближе к его геометрическому центру характер и режим распространения взрыва могут перейти в детонацию или режим взрыва вакуумной бомбы! И характер, и масштабы разрушения при такой катастрофе трудно априори оценить даже при самом сильном воображении. При таком широком разбросе параметров пожара и мощностей взрыва, возможных при авариях, связанных с проливом СУГ или СПГ, никаких конкретных практических рекомендаций по методам, приемам и способам борьбы с ними (или хотя бы локализации либо возможного купирования развивающейся аварии или ее последствий) ни в каких нормативных документах НЕТ. Первопроходческие аналитические и экспериментальные работы ВНИИПО, выполненные за последние 12-15 лет, позволили дать общие представления о проблеме и создали предпосылки для количественной оценки параметров подобных аварий [5,6]. Однако в них недостаточно учтены специфика сжиженных газов и возможные масштабы проблемы, которые стали очевидными в последние годы. В частности, головная организация по этой проблеме ООО "Газобезопасность" строила концепцию ПВБ объ-
ектов Газпрома вообще без учета термодинамических особенностей взрывоопасного субстрата. В результате многие расчеты и рекомендации по ликвидации этих аварий оказались противоречивыми, а некоторые неверными (в том числе по рекомендуемым видам пенообразователей, кратности рекомендуемых пен, их дисперсности, интенсивности подачи и другим важнейшим параметрам ликвидации аварий при проливе СУГ и СПГ).
В связи с этим при всех сценариях развития аварийной ситуации, обусловленной проливом либо истечением СПГ или СУГ (кроме варианта внезап-
Рис. 2. Вид сбоку (а) и снизу (б) замороженного слоя пены, состоящего из ледяной подушки толщиной 1 см (1), замороженного сухого слоя пены толщиной 3-5 см (2) и мокрого слоя пены (5)
Рис. 1. Воздушно-механическая пена кратностью 50 на основе синтетического углеводородного пенообразователя в резервуаре с криогенной жидкостью (температура кипения минус 42 °С)
Рис. 3. Внутренняя (мокрая) часть слоя замороженной пены
Рис. 4. Экспериментальный стенд (5 = 100 м2, d = 11,2 м)
Рис. 5. Заполнение емкости пропаном
Рис. 6. Свободное горение СУГ на площади 100 м2, высота пламени ~40 м
ного взрыва газовоздушной смеси в момент истечения флюида), наиболее перспективными и целесообразными представляются попытки управления развитием аварийной ситуации с использованием комбинированных пен низкой или средней кратности, подаваемых в поток или на поверхность СПГ (СУГ) с большой интенсивностью и из пеногенера-торов с большим секундным расходом пенообразу-ющего раствора (и, соответственно, с большим радиусом управляемой (регулируемой) подачи пенных струй в зону аварии).
Экспериментальные исследования [7] по оценке возможности купирования аварийных розливов
Рис. 7. Процесс тушения: а — начало подачи пены средней кратности (40-50); б — через 25 с; в — через 45 с; г — через 88 с (ликвидация горения в границах резервуара); д — полное прекращение горения на всей площади
Рис. 8. Процесс контролируемого выжигания газонаполненной пены: а — начало; б — на 10-й мин; в — на 30-й мин
криогенных пожаровзрывоопасных жидкостей (СПГ и СУГ) показали, что взрывоопасные концентрации газа ликвидируются воздушно-механической пеной низкой и средней кратности из раствора синтетического углеводородного пенообразователя (рис. 1) путем образования на поверхности СУГ и СПГ слоя пены, состоящего из тонкого, неравномерно распре-деленого слоя льда (5« 1 см), к которому "прикрепляется" слой замороженной пены (5 « 3^5 см) (рис. 2), над которым расположен слой мокрой незамороженной пены (5 « 15ё30 см) (рис. 3).
Такой метод купирования разлитого СУГ и СПГ обеспечивает снижение концентрации горючего газа над поверхностью слоя пены до пределов ниже нижнего концентрационного предела распространения пламени.
Однако здесь много "если"... Если такая возможность будет предусмотрена заранее. Если соответствующие системы и устройства будут заранее смонтированы на каждом пожаровзрывоопасном объекте. Если они будут содержаться в состоянии постоянной технической готовности к применению в автоматическом, ручном или дистанционном режиме управления. Сегодня это вполне возможно в любом из трех вариантов и во всех вариантах одновременно. Как показал комплекс исследований и натурных огневых испытаний, проведенных НПО "СОПОТ" в 2013 г. (рис. 4-8), при выполнении практических рекомендаций по локализации и купированию последствий таких аварий в большинстве случаев ситуацию можно взять под контроль в течение 1-2 с и держать ее под контролем 15-20 мин (в зависимости от масштаба и сложности аварии, количества пролитого горючего, площади его растекания, сложности объекта и других ситуационных обстоятельств аварии).
Таким образом, почти во всех случаях есть возможность избежать взрыва или существенно снизить опасность его возникновения и мощность, сократить площадь послеаварийного пожара или вообще предотвратить его возникновение, сведя аварию к постепенному пожаровзрывобезопасному испарению пролитого СПГ или СУГ либо организовав контролируемое, управляемое, медленное выжигание насыщенной горючим газом пены. Правда, длительность такого управляемого режима ликвидации подобных аварий может измеряться часами и требовать привлечения огромных сил и средств, но это уже другой вопрос. Важно, что в принципе такая возможность существует и что она экспериментально подтверждена работами НПО "СОПОТ" [8]. Вероятно, возможны и другие оригинальные технологические инновационные решения, приемы и способы купирования, локализации и ликвидации аварий такого рода. Но более подробно о них — в следующей статье.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Капустин В. Новые технологии в российской нефтепереработке и нефтехимии // Деловая Россия. — 2013.—№ 10.— С. 32-33.
2. СечинИ. Проекты стратегического назначения// Деловая Россия. — 2012.—№ 10. — С. 48-49.
3. Тагиев Р. М.Основные аспекты единой технической политики в области противопожарной защиты объектов ОАО "Газпром". Средства спасения. Противопожарная защита. — М. : Каталог, 2001.
4. ТагиевР. М. Первые в мировой практике широкомасштабные испытания по проливу сжиженного природного газа и последующего его горения в рамках научно-технического сотрудничества ООО "Газпром газобезопасность" и "GDF Suez S. A." // Безопасность объектов топливно-энергетического комплекса. — 2013. — № 2. — С. 58-61.
5. РачевскийБ. С. Сжиженные углеводородные газы.—М. :Изд-во "Нефть и газ", 2009. — 640 с.
6. АбдурагимовИ., Куприн Г. От новых успехов прорывных технологий к новым проблемам пожа-ровзрывобезопасности российских ТЭК, связанных с производством, хранением и транспортировкой СУГ и СПГ // Бизнес-Премьер. — 2013. — № 6. — С. 22-24.
7. Куприн Г. "Пурга" — инновационная технология пожаротушения // Нефть и газ XXI века. — Екатеринбург : Изд-во "Медиа-Бизнес", 2013. — С. 200-201.
8. АбдурагимовИ. М., Куприн Т.Н. Проблемы пожаровзрывобезопасности СУГ и СПГ: тушить нель-зякупировать! // Каталог "Пожарная безопасность". — М.: Изд-во "Гротек", 2014.—С. 46-50.
Материал поступил в редакцию 29 августа 2013 г.
English
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
ABDURAGIMOV I. M., Doctor of Technical Sciences, Professor, Academician of National Academy of Fire Science, Professor of Bauman Moscow State Technical University (2-ya Baumanskaya St., 5/1, Moscow, 105005, Russian Federation; e-mail address: [email protected])
KUPRIN G. N., Candidate of Technical Sciences, Vice-President of the World Academy of Sciences for Complex Safety, General Director of ZAO NPO "SOPOT" (Joint Stock Company "Research and Production Association Modern Fire-Fighting Technologies") (Post office box 87, Saint-Petersburg, 196070, Russian Federation; e-mail address: [email protected])
ABSTRACT
The article considers the prospects (and urgent need is substantiated) of production expansion and especially export expansion of liquefied petroleum fuels of Fuel and Energy Complex (FEC) of Russia. The article notes the considerable lag of normative framework providing fire and explosion safety of objects related to the large tonnage turnover of Liquefied Petroleum Gas (LPG) and Liquefied Natural Gas (LNG), especially in ensuring measures to prevent explosions during the accidents at these objects, in providing techniques and methods of fire-fighting of cryogenic flammable liquids and technological methods of elimination of consequences of such accidents. The article describes the specific structural, situational, thermodynamic and thermophysical characteristics of the objects related to the turnover of LPG and LNG, these substances themselves and potential serious consequences of such accidents caused by these substances. The final part of the article presents the results of authors' research on the development of innovative technologies to prevent (or cardinal reduce the power) explosions during accidents of this kind, development of new techniques and methods of fire-fighting of cryogenic flammable liquids: and technological methods and means of fire and explosion safety elimination of consequences of these accidents. The article also proposes specific types and settings of fire-technical and fire-fighting equipment for realization of new technologies to prevent explosions, fire-fighting and elimination of the consequences of serious accidents on the objects of FEC related to the turnover of LPG and LNG.
Keywords: liquefied petroleum gas (LPG); liquefied natural gas (LNG); installations of combined fire-fighting "Blizzard" (ICFF "Blizzard"); fire-fighting of LPG and LNG; knocking over the accidents; fuel and energy complex (FEC); methane carriers.
REFERENCES
1. Kapustin V. Novyye tekhnologii v rossiyskoy neftepererabotke i neftekhimii [New technologies in Russi-anrefiningandpetrochemical industries]. DelovayaRossiya—Business Russia, 2013,no. 10, pp. 32-33.
2. Sechin I. Proekty strategicheskogo naznacheniya [Projects of strategic purpose]. DelovayaRossiya — Business Russia, 2012, no. 10, pp. 48-49.
3. Tagiev R. M. Osnovnyye aspekty yedinoy tekhnicheskoy politiki v oblasti protivopozharnoy zashchity obyektov OAO "Gazprom". Sredstva spaseniya. Protivopozharnaya zashchita [The main aspects of the unified technical policy in the field of fire protection on the objects of JSC "Gazprom". Means of salvation. Fire protection]. Moscow, Katalog Publ., 2001.
4. Tagiev R. M. Pervyye v mirovoy praktike shirokomasshtabnyye ispytaniya po prolivu szhizhennogo prirodnogo gaza i posleduyushchego yego goreniya v ramkakh nauchno-tekhnicheskogo sotrudniche-stva OOO "Gazprom gazobezopasnost" i "GDF Suez S. A." [The first in the world practice large scale tests of burning and extinguishing of liquefied natural gas in the joint test of "Gazprom Gazobezopasnost" and "GDF Suez S. A."]. Bezopasnost obyektov toplivno-energeticheskogo kompleksa — The Security and Safety of Fuel and Energy Complex Facilities, 2013, no. 2, pp. 58-61.
5. Rachevskiy B. S. Szhizhennyye uglevodorodnyye gazy [Liquefied petroleum gases]. Moscow, Neft i Gaz Publ., 2009. 640 p.
6. Abduragimov I., Kuprin G. Ot novykh uspekhov proryvnykh tekhnologiy k novym problemam pozha-rovzryvobezopasnosti rossiyskikh TEK, svyazannykh s proizvodstvom, khraneniyem i transportirov-koy SUG i SPG [From new successes of breakthrough technologies to new problems of fire and explosion safety of Russian fuel and energy complex related to the production, storage and transportation of LPG and LNG]. Biznes-Premyer — Business Premier, 2013, no. 6, pp. 22-24.
7. Kuprin G. N. "Purga" — innovatsionnaya tekhnologiya pozharotusheniya ["Blizzard" — innovative technology of fire-fighting]. Neft i gaz XXI veka — Oil and Gas of the XXI Century, Yekaterinburg, Media Business Publ., 2013, pp. 200-201.
8. Abduragimov I., Kuprin G. Problemy pozharovzryvobezopasnosti SUG i SPG: tushitnelzyakupirovat! [Problems of fire and explosion safety of LPG and LNG: Fire-fighting or knocking over!]. Moscow, Groteck Publ., Katalog "Pozharnaya bezopasnost" — Catalogue "Fire Safety", 2014, pp. 46-50.
ГИхцо1И[><>
Web-сайт: firepress.ru Эл. почта: [email protected], [email protected] Тел.: (495) 228-09-03
ООО «ИЗДАТЕЛЬСТВО «ПОЖНАУКА» ПРЕДЛАГАЕТ ВАШЕМУ ВНИМАНИЮ
Л. П. Пилюгин
Прогнозирование последствий внутренних аварийных взрывов
Настоящая книга посвящена проблеме прогнозирования последствий внутренних взрывов газо-, паро- и пылевоздушных горючих смесей (ГС), образующихся при аварийных ситуациях на взрывоопасных производствах. В книге материал излагается применительно к дефлаграционным взрывам, которые обычно имеют место при горении ГС на взрывоопасных производствах. В качестве основных показателей при прогнозировании последствий аварийных взрывов ГС рассматриваются ожидаемый характер и объем разрушений строительных конструкций в здании (сооружении), в котором происходит аварийный взрыв.
Книга продолжает исследования автора в области проектирования зданий взрывоопасных производств и оценки надежности строительных конструкций (на основе метода преобразования рядов распределения случайных величин).
С использованием методов теории вероятностей разработаны методики: определения характеристик взрывной нагрузки как случайной величины; оценки вероятностей разрушения конструкций, характера и объема разрушений в здании при внутреннем аварийном взрыве. Приведенные методики сопровождаются примерами расчетов для зданий различных объемно-планировочных решений.
