CC BY
63ПРОБЛЕМНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ТУШЕНИИ ПОЖАРОВ НА РЕЗЕРВУАРАХ В АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ
М.Т. Пелех, кандидат технических наук, доцент; М.А. Симонова, кандидат технических наук, доцент. Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России
Рассматриваются существующие на сегодняшний день резервуары и способы их тушения различными огнетушащими веществами. Приводятся основные недостатки применяемых способов тушения пожаров на резервуарах и проблемные вопросы, с которыми сталкиваются участники тушения пожара в условиях низких температур. Предлагается тушение пожаров в резервуарах бесконтактным способом.
Ключевые слова: тушение пожаров, резервуар, автоматические системы пожаротушения, бесконтактная система
PRINCIPLES OF INFORMATION SUPPORT SYSTEM DESIGN OF FIRE STATION NETWORKS IN MEGAPOLIS
M.T. Pelekh; M.A. Simonova.
Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCON of Russia
The existing tanks used today and methods for extinguishing them with various extinguishing agents are considered. The main drawbacks of the methods used to extinguish fires in tanks and the problematic issues faced by participants in extinguishing a fire in low temperatures are given. It is proposed to extinguish fires in tanks by contactless method.
Keywords: fire extinguishing, tank, automatic fire extinguishing systems, noncontact system
Резервуары с нефтепродуктами являются наружными технологическими установками с повышенной пожарной опасностью. Уровень пожарной опасности определяется видом обращающихся нефтепродуктов. Для хранения основного объема нефтепродуктов d в основном применяются следующие типы вертикальных стальных резервуаров [1]: резервуар вертикальный стальной, резервуар вертикальный стальной с плавающей крышей или с понтоном, а также резервуары с защитной стенкой. В зависимости от назначения, конструкции и места расположения резервуары могут быть оснащены:
- конструкцией крыши резервуара с легкосбрасываемым настилом, приемо-раздаточными устройствами и запорной арматурой, имеющими местное или дистанционное управление;
- средствами и установками для обнаружения и тушения пожаров;
- устройствами для вентиляции, молниезащиты, заземления, защиты от статического электричества, измерения уровня и температуры хранимого продукта, автоматической сигнализацией предельных уровней, для удаления подтоварной воды, для подогрева высоковязких и застывающих нефтей и нефтепродуктов, для предотвращения накопления отложений в резервуаре, отбора проб, для зачистки, а также устройствами, компенсирующими нагрузки на приемо-раздаточные патрубки от трубопроводов при сейсмических воздействиях.
Пожар в резервуаре может возникнуть в результате: наличия источника зажигания (инициатора горения), образования горючей среды как внутри, так и снаружи резервуара. Образование горючей среды зависит от свойств горючей жидкости и конструктивных особенностей резервуара, технологических режимов эксплуатации, а также климатических и метеорологических условий.
В большинстве случаев в начальной стадии пожара происходит взрыв паровоздушной смеси в резервуаре. При взрыве происходит подрыв или срыв крыши с последующим горением на всей поверхности жидкости. Как правило, в начальной стадии горения горючей жидкости может выделяться мощное тепловое излучение, а высота светящейся части пламени составлять один-два диаметра горящего резервуара [2].
Защиту резервуара азотом или иным инертным газом применяют с целью защиты от образования взрывопожароопасной паровоздушной смеси в свободном пространстве резервуара.
При тушении пожаров в резервуарах и резервуарных парках используются установки пожаротушения и установки их охлаждения.
Наземные резервуары объемом более 5 000 м3 защищаются автоматическими установками пожаротушения, с объемом менее 5 000 м3 - автоматической пожарной сигнализацией.
Установки для пожаротушения подразделяют по типу их установки, по принципу действия и по расположению.
По типу бывают установки: пенного, углекислотного, газопорошкового, водяного пожаротушения и углекислотного охлаждения, а также установки импульсного пожаротушения повышенной мощности.
По принципу действия: установки поверхностного, подслойного, объемного и локального пожаротушения.
По расположению: стационарные (автоматические и неавтоматические), полустационарные и передвижные установки.
При локализации и ликвидации горения в резервуарах воздушно-механической пены низкой и средней кратности, как правило, применяют два способа ее подачи: подача пены сверху в зону горения, через стационарно установленные генераторы пенные средней кратности или подачи последних с использованием пеноподъемников (автолестниц, коленчатых подъемников), и подача низкократной пены через эластичный рукав снизу на поверхность горящей жидкости, или подача ее непосредственно в слой нефти или нефтепродукта. Применение последнего способа подачи пены стало возможным после появления фторсодержащих пленкообразующих пенообразователей [3].
Для образования пены необходимы запасы как воды, так и пенообразователя. Для тушения пожаров в районах Крайнего Севера и Арктической зоне, как правило, применяются пенообразователи синтетические углеводородные целевого назначения, которые используются для получения пены при ликвидации горения нефтепродуктов и горючих жидкостей различных классов при отрицательных температурах окружающей среды и обладают повышенной огнетушащей способностью [2].
Ликвидация горения на резервуарах при отрицательных температурах окружающей среды затруднена тем, что увеличивается время сосредоточения сил и средств для организации и проведения пенной атаки. Вода, проходя по рукавным линиям, охлаждается с образованием ледяной корки на стенках рукавной арматуры и рукавов. С течением времени происходит уменьшение сечения рукавной линии, что ведет к снижению расхода воды. В условиях низких температур воздушно-механическая пена средней кратности склонна к быстрому замерзанию, превращаясь в снежную массу.
При тушении пожаров в условиях низких температур его участники сталкиваются со следующими проблемами:
- выход из строя пожарных рукавов в результате их замерзания, для решения этой проблемы утепляются разветвления, пожарные колонки и соединительные полугайки, не перекрывают стволы;
- выход из строя пожарных гидрантов, для предотвращения применяется специальное оборудование для их разморозки;
- замерзание пожарных водоемов и отсутствие подъездов к ним в результате несвоевременной очистки от снега;
- затрудненный поиск пожарных гидрантов, применяются специальные устройства для поиска люков (миноискателей);
- замерзание всасывающего коллектора на насосе;
- обледенение пожарного вооружения и техники при попадании воды на них;
- выход из строя техники, работающей при низких температурах;
- смена личного состава, а значит устройство мест для обогрева.
При тушении пожаров путем подачи пены на поверхность горящей жидкости необходима тщательная подготовка пенной атаки, которая может занимать до шести часов и не всегда заканчивается успехом. Не на всех складах и резервуарных парках имеются пеноподъемники для подачи пены, а имеющиеся стационарные пеногенераторы выходят из строя при взрыве или сгорают от высокой температуры. Имеющиеся на предприятиях и в гарнизонах пожарной охраны пеноподъемники не всегда по своим техническим характеристикам соответствуют требуемым условиям, а именно не хватает вылета стрелы или колена для доставки огнетушащего вещества непосредственно к месту горения. Нередки случаи выхода из строя техники во время проведения пенной атаки.
Способ подслойного тушения менее затратен по времени, не возникает проблем по доставке огнетушащего вещества на поверхность горящей жидкости, так как генераторы пены низкой кратности установлены на дне резервуара, но его эффективность подтверждена только при тушении резервуаров объемом до 5 000 м .
В случае использования подслойного способа тушения пожаров на резервуарах пеногенераторы и пеновводы не выходят из строя в случае взрыва паровоздушной смеси, а при выбросе или вскипании горящей нефти или нефтепродукта личный состав и техника подразделений гарнизона пожарной охраны находятся за обвалованием и меньше подвергаются непосредственной опасности.
В настоящее время ведутся разработки как по способу тушения, так и по новым огнетушащим веществам.
Исследования, выполненные ВНИИПО МЧС России совместно с ФГУП ФЦДТ «Союз» и рядом специализированных организаций, позволили разработать новый способ тушения пожаров в резервуарах - подачей самовспенивающейся газоаэрозоленаполненной пены, получаемой с использованием твердотопливных генераторов давления.
Особенности проектирования автоматических систем с применением установок импульсного пожаротушения для подачи самовспенивающейся газоаэрозоленаполненной пены приведены в приложении Г [4].
Установки импульсного пожаротушения могут использоваться как в стационарном, так и в мобильном вариантах.
Необходимо отметить, что при стационарном варианте кроме расчетного количества огнетушащего вещества должен быть предусмотрен его 100 % резерв, а при мобильном варианте - необходимость в оснащении резервуаров сухотрубами. Кроме того, пенообразователи имеют ограниченный срок хранения (до 10 лет), по истечении которого необходима их замена, а вода, необходимая для образования пены, как отмечалось, при низких температурах замерзает.
Установки газового пожаротушения с использованием модулей изотермических для жидкой двуокиси углерода применяются при ликвидации горения на вертикальных стальных резервуарах с нефтью и нефтепродуктами емкостью до 10 000 м включительно, а также для железнодорожных и автомобильных эстакад.
Автоматические установки газопорошкового пожаротушения применяются при тушении вертикальных стальных резервуаров с нефтью и нефтепродуктами емкостью до 10 000 м3 включительно.
Автоматические установки газопорошкового пожаротушения «BiZone», разработанные и выпускаемые ООО «Каланча», предназначены для автоматического тушения пожаров в резервуарах вертикальных стальных по ГОСТ 52910 со стационарной крышей с понтоном и без понтона, вместимостью до 20 000 м3 включительно, путем подачи
газопорошковой смеси в зону пожара [5]. Данные установки на испытаниях показали высокую эффективность тушения пожаров на резервуаре, однако в качестве огнетушащего вещества применяется, в том числе и порошок, после применения которого использовать хранимую в резервуаре жидкость не представляется возможным.
Основными недостатками при газовом и газопорошковом пожаротушении являются:
- модули изотермические с двуокисью углерода, которые располагаются за обвалованием резервуаров или защитной стенкой;
- инерционность срабатывания, связанная с временем отклика пожарной сигнализации;
- сложность устройства и оборудования данных систем.
В работе [6] предложено тушение резервуаров диоксидом углерода твердым гранулированным. При данном способе тушения пожара в резервуаре необходимо применять технические средства подачи диоксида углерода твердого гранулированного на тушение пожара, которые имеются не в каждом гарнизоне пожарной охраны.
Данные подходы в обеспечении пожарной безопасности резервуаров с нефтепродуктами не являются достаточно быстродейственными, надежными и эффективными.
Все приведенные способы тушения пожаров имеют одну общую черту -осуществляется подача огнетушащего вещества в очаг развившегося горения. При этом огнетушащие вещества контактируют с горючей жидкостью, и происходит изменение ее физико-химических и эксплуатационных характеристик. В случае применения газового тушения, в связи с особенностями конструктивного исполнения резервуаров, происходит утечка газов через дыхательные линии, что требует большого расхода огнетушащих веществ.
В связи с этим предлагается рассмотреть другой подход к тушению пожаров в резервуарах.
Рассмотрим пламя как динамическую систему, у которой есть инициатор горения (побуждающая энергия, позволяющая горючей смеси преодолеть порог энергии активации), скорость распространения фронта пламени и набор теплофизических характеристик, изменяющихся при удалении от инициатора горения в зависимости от времени. Если смотреть на горение как на сумму эффектов, то видно, что пламя ведет себя как волновой поток, характеризующийся энергией (амплитудой), частотой и фазовым сдвигом. Как известно, любая волна может иметь резонансные явления, которые будут ее усиливать или ослаблять (в зависимости от фазового сдвига). Поэтому разработана гипотеза, что возможно создание бесконтактной системы, способной фиксировать волну горения, распознавать и преобразовывать ее характеристики и выдавать сигнал, противоположный по фазе и амплитуде, что приведет к гашению пламени как на начальной стадии горения (при стационарной установке), так и при развившемся пожаре (мобильном варианте).
Создание бесконтактной системы тушения пожаров позволит избежать негативных последствий по сравнению с существующими способами тушения пожаров на резервуарах, таких как экологические и экономические последствия, и повысить эффективность тушения пожаров.
Литература
1. ГОСТ 31385-2016. Межгосударственный стандарт. Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия (введен в действие Приказом Росстандарта от 31 авг. 2016 г. № 982-ст). М.: Стандартинформ, 2016.
2. Порядок применения пенообразователей для тушения пожаров. Рекомендации (утв. МЧС РФ 27 авг. 2007 г.). Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
3. Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках (утв. ГУГПС МВД РФ 12 дек. 1999 г.). Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
4. Об утверждении свода правил «Склады нефти и нефтепродуктов. Требования пожарной безопасности»: Приказ МЧС России от 26 дек. 2013 г. № 837 (в ред. от 9 марта 2017 г.). Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
5. Модуль газопорошкового пожаротушения «BIZONE» // Системы решения противопожарной защиты. URL: http://www.kalancha.ru/catalog/avtomaticheskie_ustanovki _gazoporoshkovogo_pozharotusheniya_bizone/ (дата обращения: 12.G4.2G19).
6. Старков Н.Н. Тушение пожаров нефтепродуктов и полярных жидкостей в резервуарах диоксидом углерода твердым гранулированным: автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 2006. 25 с.
References
1. GOST 31385—2G16. Mezhgosudarstvennyj standart. Rezervuary vertikal'nye cilindricheskie stal'nye dlya nefti i nefteproduktov. Obshchie tekhnicheskie usloviya (vveden v dejstvie Prikazom Rosstandarta ot 31 avg. 2016 g. № 982-st). M.: Standartinform, 2G16.
2. Poryadok primeneniya penoobrazovatelej dlya tusheniya pozharov. Rekomendacii (utv. MCHS RF 27 avg. 2GG7 g.). Dostup iz sprav.-pravovoj sistemy «Konsul'tantPlyus».
3. Rukovodstvo po tusheniyu nefti i nefteproduktov v rezervuarah i rezervuarnyh parkah (utv. GUGPS MVD RF 12 dek. 1999 g.). Dostup iz sprav.-pravovoj sistemy «Konsul'tantPlyus».
4. Ob utverzhdenii svoda pravil «Sklady nefti i nefteproduktov. Trebovaniya pozharnoj bezopasnosti»: Prikaz MCHS Rossii ot 26 dek. 2013 g. № 837 (v red. ot 9 marta 2017 g.). Dostup iz sprav.-pravovoj sistemy «Konsul'tantPlyus».
5. Modul' gazoporoshkovogo pozharotusheniya «BIZONE» // Sistemy resheniya protivopozharnoj zashchity. URL: http://www.kalancha.ru/catalog/avtomaticheskie_ustanovki _gazoporoshkovogo_pozharotusheniya_bizone/ (data obrashcheniya: 12.G4.2G19).
6. Starkov N.N. Tushenie pozharov nefteproduktov i polyarnyh zhidkostej v rezervuarah dioksidom ugleroda tverdym granulirovannym: avtoref. dis. ... kand. tekhn. nauk. M., 2GG6. 25 s.
