CC BY
53
Канд. техн. наук, заместитель директора Института инженерной безопасности МГСУ
Д. А. Корольченко
11*
Д-р техн. наук, начальник кафедры "Общей и специальной химии" Академии ГПС МЧС РФ
С. С. Воевода
УДК 614.84.664
ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ЗАЩИТА РЕЗЕРВУАРОВ С НЕФТЬЮ И ПОМЕЩЕНИЙ НАСОСНЫХ ПЕНОЙ РАЗЛИЧНОЙ КРАТНОСТИ
Рассмотрены различные способы тушения резервуаров с нефтью и помещений насосных с учетом имеющейся практики пожаротушения. В результате произведенных исследований наиболее эффективным признан способ тушения с помощью генераторов пеной высокой кратности.
При пожарах нефти в резервуарах различают горение жидкости на верхнем, среднем и нижнем уровнях, которые легко определяются по изменению окраски стенок в результате нагрева.
Наибольшую опасность представляет воздействие пламени на соседний резервуар при выполнении операции заполнения или откачки из него нефтепродукта. При откачке нефти нагретые до высокой температуры продукты горения могут проникнуть внутрь резервуара и привести к взрыву паровоздушной смеси. При заполнении соседнего резервуара возможно образования пламени на работающих дыхательных клапанах.
При оборудовании резервуара понтоном или плавающей крышей интенсивность испарения резко снижается. Однако установлено, что в ряде случаев наличие плавающей крыши приводит к значительному усложнению обстановки при пожаре резервуара. Отмечено, что при использовании однослойных плавающих крыш в них могут образовываться усталостные трещины, через которые топливо из резервуара способно проникать на поверхность крыши и воспламеняться, например от раскаленных частиц сажи из дымовых труб. Во время пожара в крышах вероятно возникновение значительного напряжения за счет неравномерности прогрева и большого слоя воды, скапливающегося на поверхности. В настоящее время используется несколько конструктивных схем плавающих крыш. Опыт показывает, что предпочтительными являются крыши, имеющие специальные дренажные отверстия для стекания воды с поверхности во время пожаротушения.
При тушении пожаров резервуаров с топливом обычно проходит 1-2 ч, прежде чем удается накопить силы и средства для проведения серьезной
атаки. В 25% случаев достаточное количество сил и средств удается собрать только через 12 ч. Это промедление способствует образованию гомотермиче-ского слоя, возникает опасность вскипания нефтепродукта. Гомотермический слой может возникать и при пожаре резервуара с бензином с температурой 70-80°С. При этой температуре пленкообразующая пена становится непрочной и разрушается. В результате задержки количество пены, необходимое для атаки, удваивается [1,2].
Серьезной проблемой при тушении крупных резервуаров с легковоспламеняющимися жидкостями является наличие мощных конвективных потоков над поверхностью горящего углеводорода. Эти потоки способствуют подсасыванию окружающего воздуха со скоростью 90-120 км/ч, что ведет к интенсификации процессов горения и затрудняет борьбу с огнем.
Из опыта тушения пожаров в резервуарах следует, что:
• автоматические и стационарные установки пожаротушения выходили из строя в самом начале пожара;
• тушение осуществлялось передвижной пожарной техникой подачей пены через борт резервуара;
• тушение осложнялось образованием закрытых пространств — "карманов" — в результате деформации стенок и конструкций резервуара при длительном его горении;
• тушение пожара требовало сосредоточения значительных сил личного состава и техники, время ликвидации пожаров составляло десятки часов. Резервуары со стационарной крышей без понтона защищаются подачей:
• пены средней кратности на поверхность топлива;
• низкократной пены сверху;
• низкократнои пены в нижнюю часть резервуара как непосредственно в нефтепродукт (подслоИ-ныИ способ), так и через эластичныИ рукав с выходом на поверхность горючего. Резервуары со стационарной крышей и понтоном защищаются подачеИ:
• пены среднеИ кратности;
• низкократноИ пены одновременно сверху и в слоИ горючего.
Резервуары с плавающей крышей защищаются подачеИ:
• пены среднеИ кратности в кольцевоИ зазор между стенкоИ резервуара и краем плавающеИ крыши;
• низкократноИ пены одновременно сверху в коль-цевоИ зазор между стенкоИ резервуара и краем плавающеИ крыши и в слоИ горючего;
• хладона (газа), расположенного в емкостях на плавающеИ крыше, в кольцевоИ зазор и низкократноИ пены в слоИ горючего.
На вертикальных стальных резервуарах со ста-ционарноИ крышеИ в качестве стационарных устроИств подачи пены среднеИ кратности применяются пеногенераторы типа ГПСС-600 или ГПСС-2000, смонтированные в верхнем поясе резервуара (рис. 1). Пенокамера стыкуется со стенкоИ резервуара через герметизирующиИ затвор. Крышка затвора, размещенная в паровоздушном пространстве резервуара, крепится с помощью легкоплавких замков.
Воздушно-механическая пена образуется в пе-ногенераторе в результате смешения с воздухом вод-
ного раствора пенообразователя, подаваемого на пакет сеток в виде распыленноИ струи. Пеногенера-тор подсоединен к растворопроводу, по которому осуществляется подача раствора пенообразователя. Растворопровод выводится за обвалование и оборудуется разветвлением для подсоединения передвижноИ пожарноИ техники. На нем монтируется запорная арматура для предотвращения истечения нефтепродукта в обвалование.
Применение подслоИного способа тушения нефти в резервуарах со стационарноИ крышеИ возможно с использованием эффективных фторсодер-жащих пенообразующих составов, пригодных для его реализации (рис. 2).
На резервуарах с плавающеИ крышеИ в качестве стационарных устроИств подачи пены низкоИ кратности на тушение применяются пеногенераторы с
Пенокамера
Раствор пено' образователя
Рис. 1. Противопожарная защита резервуаров со стационарноИ крышеИ пеноИ среднеИ кратности
ОбратныИ клапан Мембрана ^ х -\ / ^
концентрат
КонтеИнеры с пенообразователем
ПожарныИ гидрант
Рис. 2. Принципиальная схема подачи пены низкоИ кратности при тушении пожара в резервуаре подслоИным способом (СПТ — система подслоИного тушения)
Дополнительная стенка Пенные
Рис. 3. Противопожарная защита резервуара с плавающей крышей стационарной системой пенокамер с генераторами пены низкой кратности
пеносливами, смонтированные в верхнем поясе резервуара (рис. 3). Пеногенератор крепится вертикально к стенке резервуара. Пенослив монтируется со стороны внутренней полости резервуара и конструктивно выполнен так, чтобы при любом положении плавающей крыши обеспечивать стекание пены на нее в кольцевой зазор между стенкой резервуара и барьером для удержания пены.
Краткое описание работы системы пенного тушения
При обнаружении пожарной сигнализацией возгорания в резервуаре информационный импульс от пожарного контрольно-приемного прибора поступает на щит контроля и управления автоматической системой пожаротушения, который подает команды на открытие электрозадвижек (по направлениям) системы пожаротушения и включение пожарных насосов.
После включения пожарных насосов вода под давлением поступает в корпусно-мембранный резервуар, в котором расположена эластичная капсула с пенообразователем. Под действием давления воды пенообразователь выдавливается из капсулы и поступает в межфланцевый дозатор с давлением, равным давлению водяного потока. При изменении давления воды в напорном трубопроводе оно автоматически меняется и в линии подачи пенообразователя в дозатор, что обеспечивает точное дозирование при разных показателях требуемого расхода и давления.
Готовый раствор по трубопроводам пенного пожаротушения поступает к пеногенерирующим устройствам типа ВПГ-20. Из генератора по пено-проводу пена низкой кратности распределяется че-
рез насадки в резервуар, поднимается сквозь слой продукта и растекается внутри резервуара по поверхности горящей нефти.
Компоненты системы пенного тушения
Корпусно-мембранные резервуары, работающие по принципу сбалансированного давления, не требуют дополнительных источников энергии, кроме давления воды. Они имеют множество типоразмеров и выпускаются в вертикальном и горизонтальном исполнениях различной емкости.
Дозаторы сбалансированного давления IBP используются с атмосферными резервуарами и насосами для подачи пенообразователя и обеспечивают точное дозирование пеноконцентрата при различных значениях расхода и давления водного потока. Применение нескольких дозаторов различных размеров в централизованной системе тушения дает возможность подачи рабочего раствора по направлениям тушения с разной производительностью.
Генераторы типа FLR-30 с пеносливом (рис. 4) применяются для защиты резервуаров с плавающей крышей, изготовлены из нержавеющей стали и производят пену низкой кратности.
Пенные камеры AFG предназначены для защиты резервуаров с коническими и плавающими крышами. Производительность таких камер составляет до 1033 л/мин при давлении на входе до 7 атм. Наличие смотрового люка упрощает обследование и техническое обслуживание камеры. Пенный отражатель может крепиться к резервуару болтами или сваркой. Паровое уплотнение заменяется без снятия крепежных болтов.
Генераторы высокого давления HBPFM (типа ВПГ-20) применяются для подслойного тушения горючих жидкостей в резервуарах. Они обеспечивают формирование пены кратностью до 4 с противодавлением до 40% от входного расчетного давления генератора. Производительность генераторов HBPFM — до 2082 л/мин. Датчик давления (до 20 атм) позволяет контролировать входное давление раствора пенообразователя.
Побудительной системой для включения автоматической системы пенного пожаротушения может служить SYNCRO — русифицированный контрольный прибор пожарной сигнализации и пожаротушения с адресацией внешних устройств (рис. 5). Он выпускается с 2-мя или 4-мя кольцевыми шлейфами обнаружения пожара, каждый из которых может включать по 127 логических адресов для протокола ХОЧИКИ и до 126 — для протокола АПОЛЛО. При производстве SYNCRO используется передовая микропроцессорная технология, обеспечивающая целостность контрольной системы и позволяющая создавать любую конфигурацию в за-
Рис. 4. Генераторы типа Рис. 5. Адресно-аналоговый пожарный Рис. 6. Реактивный водяной сервомотор
РЬЯ-30 с пеносливом приемно-контрольный прибор БУКСЯО для пеногенератора типа М-Х
висимости от сложности объекта и структуры его противопожарной защиты.
Противопожарная защита насосной осуществляется с помощью пены высокой кратности, огне-тушащая эффективность которой сохраняется, несмотря на возникающие в процессе пожара или взрыва сквозные проемы.
Применение высокократной пены дает возможность заполнить объем помещения в течение 10-30 с, что позволяет быстро локализовать пожар и предотвратить возможность повторного загорания.
Для защиты помещения насосной по перекачке нефтепродуктов предусматривается установка пе-нотушения, использующая пеногенератор высокократной пены типа 1е1:-Х с повышенной производительностью, в котором применен новый принцип пенообразования. Этот генератор снабжен реактивным водяным сервомотором (рис. 6), приводящим в действие струйный разбрызгиватель и вентилятор, который создает дополнительный воздушный поток без принудительного наддува от электровентиляторов. Данный пеногенератор образует пену кратностью 700-800.
Использование высокократных пеногенерато-ров позволяет эффективно защищать насосные, технологическое оборудование и тушить пламя розлива нефтепродукта, несмотря на частично разрушенное остекление проемов в конструкции здания.
Предложенный вариант противопожарной защиты помещения насосной станции (рис. 7) требует соблюдения следующих основных положений:
ЛИТЕРАТУРА
1. Шароварников А. Ф., Воевода С. С., Молчанов В. П., Шароварников С. А. Тушение пожаров нефти и нефтепродуктов. — М.: ИД "Калан", 2002. — 448 с.
2. Шароварников А. Ф., Шароварников С. А. Пенообразователи и пены для тушения пожаров. Состав. Свойства. Применение. — М.: Пожнаука, 2005. — 335 с.
Поступила в редакцию 19.09.06.
Водопровод
Рис. 7. Схема расположения узла автономного приготовления рабочего раствора и установки пеногенератора высокократной пены для противопожарной защиты на-
• применение генератора высокократной пены, работающего по принципу эжекции воздуха, без электоровентиляторов;
• использование автономной (автоматической) системы хранения, дозирования и смешения пенообразователя с водой, включающей емкость с пенообразователем и дозирующее устройство на линии технологического водопровода;
• применение специального синтетического пенообразователя, предназначенного для получения высокократной пены;
• наличие системы обнаружения пожара и автоматического запуска линии подачи пенообразу-ющего раствора к пеногенераторам.
Авторы признательны за ценные советы и замечания, сделанные при подготовке материала, профессору А. Ф. Шароварникову.
