CC BY
13УДК 622.242.4:614.84
DOI 10.25257/FE.2019.3.35-42
РОЕНКО Владимир Васильевич
Кандидат технических наук, профессор Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: [email protected]
КАПЛИН Игорь Васильевич АО ЦКБ «Коралл», Севастополь, Россия E-mail: [email protected]
СВИРИДОВ Александр Витальевич АО ЦКБ «Коралл», Севастополь, Россия E-mail: [email protected]
ХРАМЦОВ Сергей Петрович Кандидат технических наук, доцент Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: [email protected]
СОКОВНИН Артём Игоревич Кандидат технических наук Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: [email protected]
ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-АКТИВИРОВАННОЙ ВОДЫ НА МОРСКИХ НЕФТЕГАЗОВЫХ СООРУЖЕНИЯХ
В статье рассмотрена перспектива применения технологии получения температурно-активированной воды в системах пожаротушения и предупреждения взрывов взрывоопасных газов на морских нефтегазовых сооружениях. Показаны технические и организационные проблемы внедрения данной технологии на морских нефтегазовых сооружениях.
Ключевые слова: технология температурно-активированной воды, морские нефтегазовые сооружения, парокапель-ные струи, взрывное вскипание, пожар.
Технология получения и использования температурно-активированной воды (ТАВ) разработана учёными Академии ГПС МЧС России и реализована при изготовлении автомобиля пожарного многоцелевого (АПМ) с установкой получения ТАВ [1].
Преимущества технологии реализуются за счёт использования следующих уникальных свойств воды [1-9]:
- метастабильности. Улучшения огнетушащих и флегматизирующих свойств воды можно добиться без введения в воду добавок при её нагревании до высоких температур под давлением больше давления насыщенных паров при данной температуре нагрева и последующем взрывном вскипании;
- температурной активации. Заметное для практического использования изменение физико-химических свойств воды наблюдается при нагреве воды до 170 °C и выше. Для такого нагрева воды без вскипания необходимо обеспечить давление не менее 1,6 МПа [1, 2, 8];
- удельной теплоёмкости. Характер температурного изменения удельной теплоёмкости воды зависит от температуры - она снижается по мере увеличения температуры в интервале от 0 до 37 °С, а при дальнейшем увеличении температуры - возрастает. Минимальное значение удельной теплоёмкости воды обнаружено при температуре 36,79 °С. Следовательно, энергетически выгодно тушить пожары струями воды с температурой капель более 36,79 °С;
- отсутствия в струе ТАВ воздушной среды, а также возможности регулирования соотношения между паровой и капельной фазами в струе ТАВ;
- размера капель воды в струе ТАВ от 0,01 до 10 мкм. При таких размерах капли воды способны витать в воздухе и длительное время не выпадать на поверхность, т. е. попадать в пожаровзрывоопасную зону без осаждения или в зону горения, минуя пламя с потоками воздуха, что даёт возможность уменьшить количество излишне пролитой воды. При таких размерах капель из 1 кг воды можно получить капли с общей площадью их поверхности от 6 000 до 60 000 м2 [1, 5, 7];
- бимодального размера капель воды в струе ТАВ и возможности регулирования (изменения) распределения капель по размеру при изменении соотношения между температурой и давлением воды перед взрывным вскипанием [5];
- коэффициента динамической вязкости. Данный показатель уменьшается при увеличении температуры: при увеличении температуры воды от 20 до 200 °С коэффициент динамической вязкости уменьшается с 10,03-10-4 до 13,4-10-5 кг/(м-с). Это позволяет уменьшить гидравлические потери подачи воды по трубопроводам или рукавам [2, 8];
- коэффициента диэлектрической проницаемости воды. Экспериментальные данные Р. Робинсона и Р. Стокса показали, что вода в условиях высоких температур (выше 100 °С) теряет свои полярные свойства и приобретает свойства малополярного растворителя. Например, при 20 °С коэффициент диэлектрической проницаемости воды равен 80,10, при 200 °С - 34,59. Уменьшение коэффициента диэлектрической проницаемости воды также отмечается при уменьшении размера капель. Поэтому
© Роенко В. В., Каплин И. В., Свиридов А. В., Храмцов С. П., Соковнин А. И., 2019
35
при высоких температурах и уменьшении размера капель вода приобретает свойства малополярного растворителя.
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ТАВ
В 2008 году было налажено серийное производство АПМ 3-2/40-1,38/100-100(43118) мод. ПиРоЗ-МПЗ (рис. 1). В соответствии с приказом МЧС России от 14 мая 2009 года № 298 данным автомобилем оснащаются пожарные подразделения МЧС России. Успешное применение АПМ при тушении пожаров и ликвидации чрезвычайных ситуаций позволило представить инновационную разработку Академии В. В. Путину в 2010 году (рис. 2).
Теплоэнергетическая установка получения ТАВ позволяет реализовать принципиально новые возможности при тушении пожаров и ликвидации аварий [1-9]:
- обеспечение как поверхностного, так и объёмного пожаротушения при подаче ТАВ;
- тушение широкого перечня горючих материалов за счёт применения ТАВ или левитирующей пены, т. е. без использования 4-5 видов огнетушащих веществ;
- значительное уменьшение расхода огнету-шащего вещества (в 10-20 раз при поверхностном тушении и в 50-100 раз при объёмном) по сравнению с традиционными методами пожаротушения;
- эффективное осаждение дыма и быстрое уменьшение температуры в зоне тушения;
- снижение взрывоопасной концентрации газов и паров нефтепродуктов внутри замкнутого объёма (резервуар, цистерна, технологическая установка) и на открытом пространстве (локальное тушение по объёму);
- струи ТАВ могут использоваться для тушения пожаров класса Е, так как обладают крайне
Рисунок 1. Общий вид АПМ 3-2/40-1,38/100-100(43118) мод. ПиРоЗ-МПЗ
низкой электропроводностью, а огнетушащая способность позволяет эффективно тушить как поверхностным, так и объёмным способом вещества и материалы, из которых изготовлены электроустановки [7];
- очистка поверхностей от нефтепродуктов путём растворения ТАВ без добавления поверхностно-активных веществ;
- тушение пожаров в высотных объектах струями ТАВ при подаче недогретой воды от теплоэнергетической установки по жёсткому или гибкому трубопроводу на высоту не менее 300 м;
- тушение пожаров в замкнутых объёмах протяжённостью до 1 000 м (например, в кабельных коллекторах или тоннелях) с интенсивностью создания огнетушащей концентрации струи ТАВ до 10 м3/с;
- возможность обеспечения электроэнергией и теплом временно возводимых промплощадок, зданий и сооружений;
- обеспечение работоспособности пожарной техники и технологического оборудования в зимних условиях при низких температурах.
ТАВ представляет собой парокапельную смесь, полученную в результате мгновенного перехода (за время 10-4 - 10-9 с) недогретой воды в область метастабильного состояния и последующего взрывного вскипания [1]. В состав ТАВ входят недогретый пар (до 20-30 % массовой доли недогретой воды) и капли воды в метастабильном состоянии размером 0,01-10 мкм.
Капли ТАВ, в отличие от капель тонкораспылённой воды (ТРВ), находятся в метастабиль-ном состоянии и продолжительное время имеют физико-химические свойства, отличные от обычной воды. Время «жизни» капель ТАВ во много раз больше времени «жизни» капель ТРВ. Капли ТАВ находятся во взвешенном состоянии не менее 40 мин. Это позволяет создавать из ТАВ устойчивую долгоживущую «водяную пыль», которая
Рисунок 2. Демонстрация технологии ТАВ президенту России
способна от одного распылителя заполнять большие объёмы [3-7].
Особенность ТАВ также заключается в том, что её струи не только долго не осаждаются на находящиеся поблизости вертикальные и горизонтальные конструкции, но и огибают без осаждения препятствия, а при подаче на горизонтальные поверхности стремятся вверх.
Эффективность TAB обусловлена не только размером капель, но и температурой струи, которая уже на расстоянии 30-50 см от ствола-распылителя составляет 50-60 °С. Таким образом, значительная площадь поверхности капель и достаточно высокая их температура обеспечивают быстрое испарение воды и, как следствие, быстрое понижение температуры в зоне горения, сопровождающееся увеличением объёма пара. Также имеет место эффект инжектирования в очаги пожара капель размером менее 50 мкм, которые долго не осаждаются, что позволяет производить ненаправленное тушение пожара струями TAB в конвективных потоках, например, при тушении возгораний в транспортных и кабельных тоннелях, завалах и т. д. При этом ТАВ не содержит ядовитых веществ, а также имеет температуру не более 60 °С, что позволяет использовать метод в зонах, где могут находиться люди [5].
Разработанная технология позволяет использовать ТАВ в системах пожаротушения для обеспечения эффективной защиты несущих и ограждающих конструкций от теплового излучения. Возможность изменять окислительно-восстановительный потенциал ТАВ, а также вязкость и диэлектрическую проницаемость капель воды позволяет создавать ТАВ с хорошими дымоосаждающими свойствами и особенностями, интенсифицирующими процессы растворения газов [3-6].
На основе ТАВ впервые в мировой практике разработана технология получения левитирующей пены, которая представляет собой парокапельную смесь, полученную в результате мгновенного перехода (за время 10-4 - 10-9 с) в область метастабильного состояния и последующего взрывного вскипания раствора или смеси (эмульсии) недогретой воды и пенообразователя. Левитирующая пена обладает четырьмя механизмами тушения пожара [1]:
- охлаждением, так как состоит из капель
воды;
- изоляцией горючего вещества от кислорода, так как при испарении капель воды образуются пузыри, заполненные паром;
- разбавлением, уменьшением процентного содержания кислорода, так как при испарении воды образуется пар;
- ингибированием, замедлением скорости горения, так как пар обладает ингибирующими свойствами.
В настоящее время разработана и прошла испытания технология получения воды с начальным давлением 10 МПа и температурой не менее 170 °C.
Имеющиеся исследования в энергетике позволяют разработать технологию получения и транспортирования (передачи на расстояние по трубопроводной системе) воды с давлением и температурой близкой к критической точке (с давлением 22,1 МПа и температурой 374 °С) в малогабаритных, передвижных или контейнерных энергетических установках с тепловой мощностью до 5 МВт [1, 2].
Авторами статьи рассматривается возможность применения систем пожаротушения с использованием ТАВ и левитирующей пены на морских нефтегазовых сооружениях (МНГС). Однако помимо очевидных преимуществ ТАВ по сравнению с применяемыми системами водяного пожаротушения существует также ряд проблемных вопросов как технического, так и организационного характера.
ПРЕИМУЩЕСТВА ТАВ И ЛЕВИТИРУЮЩЕЙ ПЕНЫ
1. Использование значительно меньших объёмов воды. Например, водозабор морской забортной воды для применяемых в настоящее время систем пожаротушения может стать невозможным из-за промерзания толщи воды в месте установки МНГС в зимнее время, высокой вероятности забивания водозабора мелкобитым льдом или илом при взмучивании винтами судов, которые обслуживают МНГС на небольших глубинах. В таких случаях могут применяться только запасы пресной воды на МНГС. Объёмы пресной воды ограничены объёмами цистерн хранения на сооружениях, которые, в свою очередь, ограничены размерами сооружений. Учитывая высокую стоимость сооружений, снижение массогаба-ритных характеристик любых конструкций МНГС и, в частности, цистерн запасов воды для пожаротушения, что связано с меньшими потребностями воды для пожаротушения, даёт значительный экономический эффект. Таким образом, тушение пожаров поверхностным и объёмным способами струями ТАВ и левитирующей пены на МНГС является целесообразным и перспективным, особенно для МНГС, устанавливаемых на мелководье.
2. Использование значительно меньших диаметров трубопроводов в системах пожаротушения, что даёт не только экономический эффект, но и в условиях ограниченности пространств для прокладки коммуникаций существенное компоновочное преимущество. При этом следует учесть, что перемещение ТАВ в трубопроводах способствует отсутствию коррозионных отложений внутри трубопроводов и предотвращает засорение сопел распылителей, что повышает надёжность эксплуатации систем.
3. Возможность использования в закрытых пространствах в качестве систем двойного назначения: для пожаротушения и флегматизации (разбавления взрывоопасных концентраций газа). Подача ТАВ в помещение может обеспечивать уменьшение процентного содержания кислорода, так как при
испарении воды образуется пар, который обладает флегматизирующими свойствами и эффективно тушит пожар. Особенностью проектирования МНГС является использование систем флегматизации для взрывоопасных помещений с применением углекислого газа в качестве флегматизирующего вещества. Возможность использования ТАВ для пожаротушения и флегматизации позволяет отказаться от большого количества баллонов с углекислым газом, которые подлежат периодической перезарядке на береговой базе. Перезарядка требует периодической замены баллонов, что связано с необходимостью выполнения работ эксплуатирующего персонала по отключению и подключению баллонов, а также организации транспортировки баллонов судами.
4. Возможность использования ТАВ в полузакрытых пространствах для флегматизации. Флегмати-зирующие газы не могут применяться в полузакрытых пространствах МНГС, поскольку быстро выветриваются. Подача ТАВ обеспечивает разбавление взрывоопасных концентраций газов до безопасных концентраций в таких полузакрытых пространствах МНГС, как зона расположения противофонтанной арматуры или зона укрытий вышки ледостойких МНГС благодаря длительной «продолжительности жизни». Следует отметить высокую скорость образования взрывобе-зопасной среды, равную 10 м3/с [2]. Эксперименты с применением ТАВ в полузакрытых пространствах подтвердили эффективность таких систем.
5. Возможность использования ТАВ при пожарах с задымлением на открытых пространствах и в помещениях МНГС. ТАВ имеет хороший окислительно-восстановительный потенциал, что позволяет создавать ТАВ с хорошими дымоосаждающими свойствами или свойствами, интенсифицирующими процессы растворения газов.
6. Возможность удаления пожароопасных отложений углеводородов струями ТАВ без использования высоких давлений и растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ). Растворение нефтяных проливов струями ТАВ в пределах ограждений (комингсах), предусматриваемых под потенциальными источниками проливов (нефтяной насос, сепаратор и т. п.), позволяет быстро «сгонять» проливы в дренажные системы опасных стоков на МНГС через шпигаты. При этом взрывоопасные газы не образуются.
7. Безопасность среды и экологичность. В отличие от углекислого газа, применение которого связано с риском отравления людей в помещении по каким-либо причинам не успевших покинуть помещение, ТАВ не опасна для человека. Установки производства ТАВ не относятся к оборудованию повышенной опасности. Температура струй ТАВ не превышает значений, опасных для людей, а образующаяся вода (условно чистая) удаляется в применяемые на МНГС дренажные системы. Эксперименты показали, что эффективное (быстрое) уменьшение температуры при тушении TAB обеспечивается тем, что размер большинства капель водяного тумана составляет всего 0,01-10 мкм, а температура струи
на расстоянии 30-50 см от ствола-распылителя -50-60 °С [1-5].
8. Диэлектрические свойства ТАВ позволяют применять ТАВ для тушения пожаров даже на оборудовании и кабелях, находящихся под напряжением, включая высоковольтное [7].
9. Применение систем ТАВ для разрушения снежно-ледовых образований. Одной из проблем на МНГС, эксплуатирующихся в условиях возможности образования обледенения конструкций и оборудования МНГС, является борьба с обледенением. В настоящее время наиболее эффективным является применение систем электрообогрева, смывание льда горячей водой или обработка поверхностей паром. Недостатком применения систем электрообогрева является высокая энергоёмкость. При обработке поверхностей паром, а также использовании горячей воды необходимо наличие котельных с большой производительностью пара. Кроме того, применение этой системы предполагает невозвратное движение пара, что влечёт за собой сложности по вводу и выводу системы из действия в холодный период. Первоначальное образование больших количеств (при удалённой точке отбора пара) конденсата и быстрая конденсация пара после завершения использования системы требует особого внимания от персонала по своевременной продувке и поддержанию системы в сухом состоянии. По сравнению с электрообогревом, системы с ТАВ можно использовать как при стационарной установке форсунок, так и в ручном режиме для мобильного использования. Стационарная установка целесообразна на наиболее ответственных участках с автоматическим пуском, что обеспечивает оперативное удаление льда при необходимости, например, организации быстрого перемещения по эвакуационным путям на открытых участках палубы в сложных погодных условиях при аварийной ситуации. Обработка в режиме ручного удаления льда с использованием шлангов с форсунками, которые переносятся из отапливаемых помещений и подключаются к раздаточным устройствам системы, целесообразна для удаления льда с конструкций или оборудования, где применение электрообогрева затруднительно или невозможно.
Опыт использования ТАВ для разрушения снежно-ледовых масс на Саяно-Шушенской ГЭС подтвердил эффективность использования ТАВ для этих целей (рис. 3). Также с учётом опыта разрушения ледовых полей на реках Архангельской области, а также вокруг опор речного моста [1] можно предположить эффективное применение ТАВ в борьбе не только с обледенением, но и с ледовыми массами, воздействующими на опорные основания МНГС. Принципиально важным является тот факт, что при помощи технологии ТАВ возможно разрушение льда и ледовой шуги под водой, что может значительно облегчить условия для водолазов при проведении подводных регламентных и ремонтных работ (рис. 4).
Можно сделать вывод о том, что главным достоинством технологии ТАВ является её многофункциональность.
Рисунок 3. Освобождение технологического оборудования от снежно-ледовых масс на Саяно-Шушенской ГЭС с использованием ТАВ, 2010 г.
ПРОБЛЕМНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ТАВ НА МОРСКИХ НЕФТЕГАЗОВЫХ СООРУЖЕНИЯХ
1. Готовность установки по производству ТАВ к вводу в действие системы пожаротушения. Время ввода в действие пожарных насосов существующих систем пожаротушения МНГС определяется временем подачи электроэнергии для запуска приводных электродвигателей. Таким образом, целесообразно использование модульных установок (не менее двух) с электроснабжением от аварийного дизель-генератора МНГС, однако требуются дополнительный анализ и оценка времени готовности установки к вводу в действие. В работах [1, 2, 8] указано, что при наличии электрогенератора в 50 кВт на экспериментальной установке получения перегретой воды была получена перегретая вода с температурой 150-180 °С при расходе от 0,3 до 1,5 л/с не более чем через 1 мин после запуска установки без предварительного прогрева как воды, так и самой установки.
2. Ограничение по использованию забортной морской воды. В статье [9] указывается, что не допускается использование морской воды на тушение установки на пожарном автомобиле, так как соль, содержащаяся в морской воде, может привести к выводу из строя нагревательные элементы котла. Однако введённые ограничения связаны только с использованием установленных в АПМ насосов и трубопроводов для пресной воды. Поэтому использование запасов технологической пресной воды на МНГС потребуется только для промывки установки получения ТАВ после её использования. Причём сам запас пресной воды на МНГС может пополняться за счёт опреснения морской воды той же установкой. Если применение морской забортной воды не имеет ограничений, то пресная вода, используемая в системах пожаротушения, завозится судами снабжения на сооружения или получается в опреснительных установках и ограничивается запасами на МНГС.
Рисунок 4. Пример разрушения льдин. Форум. «Артика - территория диалога», 2017 г.
3. Прокладка трубопроводов с высокотемпературной средой в системе пожаротушения требует решения по изоляции трубопроводов, а высокое давление - выработки требований по защите рядом находящихся коммуникаций, оборудования и персонала при аварийных ситуациях, связанных со струйным истечением высокотемпературной среды под давлением из неплотностей соединений арматуры и отверстий, образовавшихся, например, из-за наружной коррозии трубопроводов. Для установки получения ТАВ и её трубопроводной системы в соответствии с Техническим регламентом ТР ТС 032/2013 использование диаметров до 51 мм не является опасным.
4. Высокое давление в системе наряду со значительной температурой среды потребует выверенного расчётного подхода к проектированию системы. Применение ТАВ в качестве средства удаления льда сопряжено с необходимостью разработки разветвлённых схем, что, в свою очередь, требует подтверждения расчётными методами обеспечения необходимого давления на форсунки с учётом геометрической конфигурации системы. Кроме того, высокотемпературная среда практически мгновенно заполняет трубопроводы, находящиеся на открытом воздухе с низкой температурой, и арматуру; вызывает тепловые расширения как в трубопроводах и арматуре, так и в опорах трубопроводов. В связи с этим необходима проработка наличия в промышленности комплектующих изделий системы, способных работать в условиях резкого перепада температур.
5. Отсутствие нормативных требований по применению систем пожаротушения с ТАВ. МНГС являются объектами капитального строительства и опасными производственными объектами, на которые распространяются требования, касающиеся пожарной и взрывопожарной безопасности.
Применение систем пожаротушения с ТАВ законодательными и нормативными техническими документами не регламентировано. Для возможности продвижения новых технологий пунктом 5 «Положения о составе разделов проектной документации
и требованиях к их содержанию», утверждённых Постановлением Правительства РФ от 16.02.2008 г. № 87, предусмотрена разработка специальных технических условий (СТУ), которые позволяют при недостаточности установленных требований нормативными техническими документами разработать и утвердить в установленном порядке требования к системам пожаротушения с ТАВ как альтернативу существующим системам пожаротушения на МНГС в каждом конкретном случае, исходя из обеспечения необходимого уровня безопасности. СТУ подлежат согласованию в МЧС России и Минстрое. По всей видимости, для применения противопожарной системы с ТАВ на МНГС необходимо разрабатывать также обоснование безопасности опасного производственного объекта, которое подлежит экспертизе промышленной безопасности с регистрацией заключения в реестре Ростехнадзора.
Кроме того, МНГС поднадзорны Российскому морскому регистру судоходства (Регистр). Регистр осуществляет свои полномочия на основании положений Международных конвенций в области международного морского права и является организацией, которая уполномочена осуществлять соответствующие административные меры согласно ст. III Международной конвенции СОЛАС-74 «Законы, правила» [10], а также Международной конвенции по предотвращению загрязнения моря с судов (МАРПОЛ 73/78) [11], которая распространяется и на стационарные шельфо-вые объекты. Регистр разработал «Правила классификации, постройки и оборудования ПБУ и МСП» [12], где оговорены требования к противопожарным системам, использующим воду и пену. Оборудование, применяемое в системах, должно иметь сертификаты Регистра. Конструкционные материалы и комплектующие изделия, подходящие для создания технических средств, реализующих эти технологии, вполне доступны и уже отработаны для энергетических комплексов с водой критических и сверхкритических параметров, а также автомобилей пожарных многоцелевых, разработанных Академией ГПС МЧС России для использования
Рисунок 5. Завеса из ТАВ, продемонстрированная на форуме «Артика - территория диалога», 2017 г.
в подразделениях МЧС России. Однако замена противопожарных систем, предусмотренных правилами Регистра, на системы с применением ТАВ потребует не только разработки и согласования с Главным управлением морского регистра судоходства отступлений от правил Регистра, но и обеспечения сертификации оборудования на предприятиях, изготавливающих оборудование для систем.
6. Отсутствие опыта эксплуатации противопожарных систем с ТАВ на опасных производственных объектах в условиях более сложного обеспечения безопасности персонала и объекта в море, по сравнению с наземными объектами, по всей видимости, станет одной из основных причин сложности внедрения противопожарных систем с ТАВ на МНГС.
ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТАВ НА МНГС
Аля опытной эксплуатации целесообразно внедрение системы с ТАВ в качестве дополнительной меры, повышающей уровень безопасности на МНГС. Вопросы, связанные с отработкой применения ТАВ на морских объектах, должны включать также такие направления, как обоснование возможности эффективного автоматического тушения пожара в локальных зонах. Например, между технологическими платформами и платформами с жилыми модулями на переходных галереях целесообразно устанавливать по всей длине моста орошение с помощью ТАВ. По опыту расчётов время безопасного прохождения персонала по переходной галерее при аварийной ситуации, сопровождающейся пожаром на фонтанирующей скважине, может быть увеличено, что обеспечит безопасную эвакуацию травмированного персонала.
На интегрированных платформах будут эффективными завесы из ТАВ для защиты жилых модулей со сторон, обращённых к буровой вышке (рис. 5). Эксперименты с пароводяными завесами с использованием ТАВ, которые способны подниматься на значительные высоты и хорошо снижать тепловое воздействие
Рисунок 6. Проведение испытаний на макете корабля (моторный отсек) с тушением горючей жидкости с использованием ТАВ объёмным способом, Санкт-Петербург, 2019 г.
и проникновение пламени, показали перспективность такого решения. Возможно использование ТАВ в качестве флегматизатора для взрывоопасных помещений и полузакрытых пространств, что позволит повысить безопасность персонала. В настоящее время на МНГС применяются системы с опасными для здоровья людей флегматизаторами. Таким образом, внедрение противопожарных систем возможно с накоплением опыта их эксплуатации параллельно с существующими системами пожаротушения.
Одним из перспективных направлений развития ТАВ должна стать разработка комплексной системы пожаротушения для защиты пожароопасных частей (зон) механизмов и оборудования (без необходимости остановки двигателя, эвакуации персонала или герметизации помещений) (рис. 6). К числу наиболее теплонагруженных механизмов или частей механизмов можно отнести двигатели и элементы двигателей внутреннего сгорания основных,
стояночных и аварийных дизель-генераторов, расположенных в помещении машинного отделения, помещениях аварийных дизель-генераторов и вспомогательных механизмов; топочные фронты котлов (в местах установки форсунок), расположенных в котельном отделении (рис. 7, 8).
По мнению авторов статьи, разработанная технология применения ТАВ в системах пожаротушения и предупреждения взрывов взрывоопасных газов, а также применение ТАВ для борьбы с обледенением на МНГС имеют хорошие перспективы. Вместе с тем есть ряд технических и организационных проблем, которые предстоит решать разработчикам технологии ТАВ, проектировщикам МНГС совместно с надзорными органами. Системы с использованием ТАВ могут быть внедрены и использованы как дополнительные наряду с основными системами пожаротушения. Для этой цели необходимо включать в технические задания соответствующие решения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Роенко В. В., Кармес А. П. Технология температурно-ак-тивированной воды: физическая сущность, история разработки, перспективы развития // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2017. № 3. С. 15-20. DOI 10.25257/ FE.2017.3/15-20
2. Роенко В. В. Стратегия использования энергоэффективных многоцелевых мобильных модулей для обеспечения безопасности нефтегазовых комплексов в Арктике // Деловой журнал Neftegaz. RU. 2017. № 11. С. 80-86.
3. Роенко В. В., Храмцов С. П., Сегаль М. Д., Краснов С. М. Объёмный способ пожаротушения кабельных сооружений темпера-турно-активированной водой // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2017. № 1. С. 40-50.
4. Роенко В. В., Ищенко А. Д., Краснов С. М., Храмцов С. П., Соковнин А. И. Тушение пламени в протяжённых замкнутых сооружениях энергообъектов // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2016. № 3. С. 44-49. DOI: 10.25257/ FE.2016.3.44-49
5. Пряничников А. В., Роенко В. В., Бондарев Е. Б. Тушение проливов нефти и нефтепродуктов метастабильными парокапель-ными струями воды // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2015. № 4. С. 7-12.
6. Соковнин А. И. Осаждение дыма при тушении пожаров на объектах энергетики: дисс. ... канд. техн. наук: 05.26.03 / Соковнин Артем Игоревич. М.: Академия ГПС МЧС России, 2017. 140 с.
7. Чистяков Т. И. Влияние геометрических параметров струй температурно-активированной воды на их комплексное сопротивление при тушении пожаров класса Е // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2017. № 2. С. 12-21. 001: 10.25257/РБ.2017.2.12-21
8. Храмцов С. П. Технические средства подачи температурно-активированной воды теплоэнергетической установкой для тушения пожаров на объектах энергетики: дис. ... канд. техн. наук: 05.26.03. М.: Академия ГПС МЧС России, 2011. 245 с.
9. Шевцов М. Н, Иваровский А. А, Добржанский В. Г., Бру-синцова Т. А. Анализ внедрения инновационных технологий в области пожарной безопасности нефтегазового комплекса в приморском крае // Вестник тихоокеанского государственного университета. 2013. № 2 (29). С. 169-176.
10. Международная конвенция по охране человеческой жизни на море 1974 года (СОЛАС-74). СПб.: АО «ЦНИИМФ», 2015. 1088 с.
11. Международная конвенция по предотвращению загрязнения моря с судов 1973 г., изменённая протоколом 1978 г. к ней (МАРПОЛ 73/78). Кн. 3. СПб.: АО «ЦНИИМФ», 2017. 411 с.
12. Правила классификации, постройки и оборудования плавучих буровых установок и морских стационарных платформ. СПб.: Российский морской регистр судоходства, 2018, 460 с.
Материал поступил в редакцию 21 июня 2019 года.
Vladimir ROENKO
Ph.D. in Engineering, Professor
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia E-mail: [email protected]
Igor KAPLIN
Sergei KHRAMTSOV
Ph.D. in Engineering, Associate Professor
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow
E-mail: [email protected]
Artem SOKOVNIN
Joint Stock Company CCB "Corall", Sevastopol, Russia Ph.D. in Engineering
E-mail: [email protected] State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow
E-mail: [email protected]
Aleksander SVIRIDOV
Joint Stock Company CCB "Corall", Sevastopol, Russia E-mail: [email protected]
ASSESSING POSSIBILITIES OF USING TEMPERATURE-ACTIVATED WATER AT OFF-SHORE OIL AND GAS PLATFORMS
ABSTRACT
Purpose. Introducing temperature-activated water (TAW) technologies at off-shore oil and gas platforms will make it possible to increase their fire safety. The article considers the perspective of using technologies for obtaining TAW in the systems of firefighting and preventing explosions of explosive gases at off-shore oil and gas platforms. Technical and organizational issues of introducing this technology at off-shore oil and gas platforms have been demonstrated.
Methods. The analysis of the existing experience in using TAW technology and the tasks solved with its help has been carried out.
Findings. The number of problems which have to be solved in the process of using TAW technology at offshore oil and gas platforms has been determined.
Research application field. The obtained results can be used to find technical solutions for
introducing TAW technology to protect off-shore oil and gas platforms, namely, to work out a complex firefighting system for protecting fire hazardous parts (zones) of mechanisms and equipment (without stopping the engine, evacuating personnel or sealing the premises).
Conclusions. The technology of using TAW in the systems of firefighting and in preventing explosions of explosive gases and application of TAW technology to cope with icing at off-shore oil and gas platforms are very perspective. Introducing systems with such technology is possible after solving technical and organizational issues of its usage at off-shore oil and gas platforms.
Key words: TAW technology, off-shore oil and gas platforms, vapor-drop sprays, explosive boiling, fire.
REFERENCES
1. Roenko V.V., Karmes A.P. Technology of temperature-activated water: physical essence, history and prospects of development. Pozhary i chrezvychaynye situatsii: predotvrashchenie, likvidatsiya, 2017, no. 3, pp. 15-20. DOI 10.25257/FE.2017.3/15-20 (in Russ.).
2. Roenko V.V. Strategy for the use of energy-efficient multipurpose mobile modules to ensure the safety of oil and gas complexes in the Arctic. Delovoi zhurnal Neftegaz.RU, 2017, no. 11, pp. 80-86. (in Russ.).
3. Roenko V.V., Khramtsov S.P., Segalj M.D., Krasnov S.M. Total flooding of cable structures with temperature. Problemy bezopasnosti i chrezvychaynykh situatsiy, 2017, no. 1, pp. 40-50. (in Russ.).
4. Roenko V.V., Ischenko A.D., Krasnov S.M., Khramtsov S.P., Sokovnin A.I. Flame extinguishment at extended and confined power facilities. Pozhary i chrezvychaynye situatsii: predotvrashchenie, likvidatsiya, 2016, no. 3, pp. 44-49. DOI: 10.25257/FE.2016.3.44-49 (in Russ.).
5. Pryanichnikov A.V., Roenko V.V., Bondarev E.B. Extinguishing spills of oil and oil products with metastable water fog. Pozhary i chrezvychaynye situatsii:predotvrashchenie, likvidatsiya, 2015, no. 4, pp. 7-12. (in Russ.).
6. Sokovnin A.I. Osazhdenie dyma pri tushenii pozharov na obektakh energetiki [Deposition smoke of fire fighting ensuring by at power facilities. PhD in Engin.Sci.diss.]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2017. 140 p. (in Russ.).
7. Chistyakov T.I. Influence of geometrical dimensions of temperature-activated water sprays on complex resistance at extinguishment of glass E fires. Pozhary i chrezvychaynye situatsii: predotvrashchenie, likvidatsiya, 2017, no. 2, pp. 12-21. DOI: 10.25257/FE.2017.2.12-21 (in Russ.).
8. Khramtsov S.P. Tekhnicheskie sredstva podachi temperaturno-aktivirovannoy vody teploenergeticheskoy ustanovkoy dlya tusheniya pozharov na obektakh energetiki [Technical means for supplying temperature-activated water with a heat 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.).
9. Shevtsov M.N., Ivarovsky A.A., Dobrzhanskiy V.G., Brusinova T.A. The analysis of introduction of innovative technologies in the field of fire safety of the oil and gas complex in primorskiy territory. Vestnik tikhookeanskogo gosudarstvennogo universiteta, 2013, no. 2 (29), pp. 169-176. (in Russ.).
10. Mezhdunarodnaya konventsiya po okhrane chelovecheskoi zhizni na more 1974 goda (SOLAS-74) [International Convention for the Safety of Life at Sea, 1974 (SOLAS-74)]. St. Petersburg, Central Marine Research and Design Institute (CNIIMF) Publ., 2015. 1088 p.
11. Mezhdunarodnaya konventsiya po predotvrashcheniyu zagryazneniya morya s sudov 1973 g, izmenennaya protokolom 1978 g. k nei (MARPOL 73/78). Kn. 3 [International Convention for the Prevention of Pollution from Ships (MARPOL 1973) as modified by the Protocol 1978 relating thereto (MARPOL 73/78). Vol. 3.]. St. Petersburg, Central Marine Research and Design Institute (CNIIMF) Publ., 2017. 411 p.
12. Pravila klassifikatsii, postroiki i oborudovaniya plavuchikh burovykh ustanovok i morskikh statsionarnykh platform [Rules for the Classification, Construction and Equipment of Mobile Offshore Drilling Units and Fixed Offshore Platforms]. St. Petersburg, Russian Maritime Register of Shipping Publ., 2018, 460.
42
© Roenko V., Kaplin I., Sviridov A., Khramtsov S., Sokovnin A., 2019
