7УДК 614.841.412
РАЗРАБОТКА ПЕРЕНОСНОГО ПЕНОСМЕСИТЕЛЯ И СХЕМ РАССТАНОВКИ СРЕДСТВ ПЕННОГО ТУШЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ В КРУПНЫХ
РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКАХ
Кулаковский Б.Л., к.т.н., доцент, Маханько В.И., Капельчук Е.В., Кураченко И.Ю., Борейко А.М.
Командно-инженерный институт МЧС Республики Беларусь
e-mail: mail@kii.gov.by
Рассматриваются проблемы тушения нефтепродуктов в крупных резервуарных парках. Представлена новая конструкция переносного пеносмесителя, а также схемы расстановки средств пенного тушения с обеспечением работы шести пеногенераторов ГПС-2000 при установке насосной станции ПНС-130 на водоисточник и восьми ГПС-2000 при установке четырех автоцистерн на водоисточник.
We consider the urgency of solving the problems of quenching oil burning in large tank farms. We present a new design of a portable foam mixers, as well as a plan for the installation of fire fighting foams to support the work of a six-APR-2000 foam generators installed at the pumping station at the PNS-130 water the source and eight-APR-2000 with the installation of four tanks on the water source.
(Поступила в редакцию 14 марта 2012 г.)
ВВЕДЕНИЕ
Разработка способов и средств пенного тушения пожаров в крупных резервуарных парках и повышение их эффективности имеют существенное значение. Это обусловлено большой пожарной опасностью таких объектов, возможностью загрязнения среды обитания и причинению значительного материального ущерба. В Республике Беларусь находится свыше 10 тысяч резервуаров с нефтепродуктами.
Объемы отдельных наземных резервуаров достигают 75 тыс. м3. Резервуары устанавливают группами, что увеличивает их пожарную опасность.
В Республике Беларусь размещены также два крупных нефтеперерабатывающих завода - Мозырьский и Новополоцкий НПЗ.
Пожары в резервуарных парках хранения нефти и нефтепродуктов характеризуются:
- разрывами резервуаров, вскипанием и выбросом нефтепродуктов, их разливом на большие площади;
- образованием зон боковых карманов в резервуаре в результате обрушения кровли, которые затрудняют подачу огнетушащих веществ;
- быстрым развитием и распространением огня по технологическим лоткам, канализационным и другим системам;
- образованием сильных конвекционных воздушных потоков, существенным изменением направления движения потоков продуктов горения и теплового воздействия в зависимости от метеоусловий.
Для подготовки пенной атаки необходимо сосредоточить у места пожара расчетное количество и обеспечить необходимый резерв пенообразователя, воды и средств пенного пожаротушения.
Для успешного тушения пожаров в резервуарных парках в гарнизонах МЧС необходимо проводить следующие мероприятия:
- создание запасов на объектах и в гарнизонах необходимого количества пенообразователя;
- быстрое сосредоточение необходимого количества сил и средств на месте пожара;
- совершенствование тактической выучки и порядка сбора личного состава;
- разработка планов тушения пожаров.
Воздушно-механическая пена средней кратности является основным средством тушения ЛВЖ и ГЖ. В настоящее время на практике могут применяться два вида подачи огнету-шащей пены в резервуар:
- через слой горючего с помощью специального оборудования, расположенного в резервуаре;
- через борт резервуара с помощью пеногенераторов.
Способ введения огнетушащих пен в виде навесной струи с помощью пеногенерато-ров является наиболее универсальным и обладает достаточной мобильностью, что позволяет оперативно действовать в условиях динамики складывающейся обстановки. К тому же данный метод применим при розливе горящего вещества в пределах обвалования.
Основой для получения воздушно-механической пены является раствор пенообразователя с водой, качество приготовления которого существенно влияет на физико-химические свойства получаемой пены: кратность, устойчивость к разрушению, дисперсность и др. Существенную роль при этом играет экономический фактор: необходимо получить максимальный эффект от проводимых мероприятий при минимальных затратах на тушение пожара. В настоящее время стоимость пенообразователя достаточно высокая (стоимость 1 л пен-нообразователя отечественного производства порядка 2500-3000 белорусских рублей).
Практика тушения пожаров в резервуарах показывает, что применение мелкопроизводительных дозаторов-пеносмесителей делает тушение пожара неэффективным вследствие неодновременности подачи пены, неодинаковой продолжительности пенной атаки и низкого качества пены отдельных пеногенераторов. При этом применяется большое количество пожарных автоцистерн, установленных на различные водоисточники, подающих воду в доза-торы-пеносмесители неодновременно. В таких условиях затруднительно обеспечить синхронную подачу пены для тушения крупного резервуара.
Для получения водных растворов пенообразователей в пожарной технике применяют специальные устройства - пеносмесители.
В зависимости от конструктивных особенностей пеносмесители делятся на пред-включенные (установленные на пожарном насосе) и проходные (устанавливаемые на напорной линии) пеносмесители. В отдельную группу пеносмесителей можно выделить переносные дозаторы-пеносмесители, устанавливаемые на напорную или всасывающую линию.
АНАЛИЗ ПРИМЕНЯЕМЫХ ДОЗАТОРОВ ПЕНОСМЕСИТЕЛЕЙ
Переносные дозаторы-пеносмесители в напорной линии предназначены для введения пенообразователя в поток воды насосом из цистерны пожарного автомобиля пенного пожаротушения. Дозаторы-смесители устанавливают чаще всего в напорных рукавных линиях в тех случаях, когда необходимо обеспечить большие расходы пенообразующего раствора, например для питания пеноподъемников с 2 - 3 пеногенераторами ГПС-600 или одного ГПС-2000.
Переносной дозатор-пеносмеситель (рис. 1) состоит из цилиндрического корпуса 2 с соединительными головками 3 для пожарных рукавов, по которым поступает вода. Пенообразователь через вставку поступает от насоса пожарного автомобиля пенного тушения по пожарному рукаву через дозирующую шайбу 5, расположенную в приемном патрубке 4.
Насос, подающий пенообразователь, должен создавать напор на 5-30 м вод. ст. (в зависимости от температуры окружающего воздуха) выше, чем насос, подаваемый воду в дозатор-смеситель.
1 - манометр; 2 - корпус; 3 - соединительные головки; 4 - приемный патрубок; 5 - дозирующая шайба Рисунок 1 - Переносной дозатор-пеносмеситель в напорную линию
При тушении крупных пожаров можно применять дозатор-смеситель большей производительности, разработанный и изготовленный в Командно-инженерном институте МЧС (рис. 2).
Рисунок 2 - Дозатор-смеситель большей производительности
Этот дозатор-смеситель имеет корпус-трубу 1 0150 мм с закрепленными на концах соединительными головками 2 такого же диаметра. Дозирующая вставка в соединительной головке 3 051 мм рассчитана на работу двенадцати ГПС-600.
При подаче пенообразователя в дозатор-смеситель необходимо обеспечить напор на 0,1-0,3 МПа больше, чем на насосе автомобиля, установленном на водоисточник и подающим воду.
На базе кафедры «Пожарная аварийно-спасательная техника» ГУО «Командно-инженерный институт» МЧС Республики Беларусь разработан еще один переносной доза-тор-пеносмеситель, представленный на рис. 3.
Данный дозатор-смеситель состоит из патрубков подачи воды 1 0150 мм, патрубка 2 066 мм для подачи пенообразователя в дозатор с двумя параллельно расположенными трубопроводами и дозирующими отверстиями для смешивания с водой, соединительных головок 3, перекрывного крана 4 патрубка пенообразователя, манометров 5 для контроля давления подаваемой воды и манометра 6 для контроля давления пенообразователя. Конструкция данного дозатора-смесителя сможет обеспечить подачу шести ГПС-2000 или двадцати
ГПС-600 от автомобиля ПНС-130(131). Схемы подачи пены пеногенераторами ГПС-2000 и ГПС-600 от насосной станции с применением указанного дозатора-пеносмесителя представлены на рис. 4 и 5.
4
и
Рисунок 3 - Переносной дозатор-пеносмеситель, разработанный кафедрой ПАСТ
1 - дозатор-пеносмеситель; 2 - штатное четырехходовое разветвление Рисунок 4 - Схема подачи пены от ПНС пеногенераторами ГПС-2000
1 - дозатор-пеносмеситель; 2 - штатное четырехходовое разветвление Рисунок 5 - Схема подачи пены от ПНС пеногенераторами ГПС-600
При пенном тушении можно использовать автоцистерны с подачей восьми ГПС-2000 или двадцати четырех ГПС-600. Схемы подачи пены пеногенераторами ГПС-2000 и ГПС-600 от четырех автоцистерн с применением дозатора-пеносмесителя представлены на рис. 6 и 7.
77
77
1 - четырехходовое разветвление с измененной конструкцией; 2 - дозатор-пеносмеситель; 3 - штатное четырехходовое разветвление
Рисунок 6 - Схема подачи пены от АЦ пеногенераторами ГПС-2000
1 - четырехходовое разветвление с измененной конструкцией; 2 - дозатор-пеносмеситель; 3 - штатное четырехходовое разветвление
Рисунок 7 - Схема подачи пены от АЦ пеногенераторами ГПС-600
Для использования данного дозатора-пеносмесителя с подачей в него воды от пожарных автоцистерн необходима доработка штатного четырехходового разветвления РЧ-150, находящегося на вооружении подразделений МЧС. Поскольку внутри разветвления установлены перекрывные клапаны, создающие дополнительные местные сопротивления жидкости, то для подачи воды от автоцистерн с использованием дозатора-пеносмесителя предлагается конструкция разветвлений РЧ-150 со снятыми перекрывными клапанами и вентилями, с последующей заглушкой отверстий для посадки кранов.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Необходимым условием надежной подачи пены через работающие пеногенераторы является равный расход пенообразователя через дозирующие отверстия двух трубопроводов 7 (рис. 3). С целью проверки пропускной способности этих трубопроводов были выполнены расчеты определения расхода воды, а затем полученные результаты были проверены экспериментально.
Нами исследован указанный диапазон превышения давления подаваемого пенообразователя по отношению к давлению подаваемой воды с целью возможной дополнительной подачи.
Расход воды через дозирующие отверстия определяется по формуле:
0 = ц- Б
2Р_
Р , (1)
где и - коэффициент расхода цилиндрического насадка (трубопровода) ( и = 0,82);
П2 3,14 •( 30 -10-3 )2
Б - проходное сечение трубопровода (Б=—— =-—-— = 0,71-10 3м2);
Р - давление на входе в трубопровод;
р - плотность жидкости; принимается такая же, как для воды, т.е. р = 1000 кг/м3.
Расчет производился с изменением давления подаваемой воды от 0,05 МПа до 3 МПа:
1 - (при 0,05 МПа) - 0,0058 м3/с = 5,8 л/с;
2 - (при 0,1 МПа) - 0,0082 м3/с = 8,2 л/с;
3 - (при 0,2 МПа) - 0,0116 м3/с = 11,6 л/с
4 - (при 0,3 МПа) - 0,0142 м3/с = 14,2 л/с.
Нами проведены экспериментальные исследования по определению расхода воды через дозирующие отверстия трубопроводов 7 подачи пенообразователя в патрубки 1 (рис. 3). Для этого вплотную были установлены две мерные емкости, в каждую из которых был опущен патрубок 1 с вертикальным размещением дозатора-пеносмесителя. От пожарного насоса автоцистерны подавалась вода в патрубок 2 под определенным давлением (от 0,05 до 0,3 МПа) с определением уровня заполнения каждой емкости через каждые 10 сек. Эксперимент показал равный расход воды через каждый патрубок с дозирующим отверстием.
Результаты расчетных и экспериментальных данных показаны на графике рис. 8.
1 - ■ - расчетная; 2 - ▲ - экспериментальная для мерного бака 1; 3 - • - экспериментальная для мерного бака 2.
Рисунок 8 - Зависимость расхода воды через дозирующие отверстия пеносмесителя
от давления подаваемой воды
Из полученного графика видно, что результаты расчетных данных имеют отклонения от экспериментальных в пределах 10-11 %.
Работоспособность дозатора-пеносмесителя была проверена с применением ПНС-130 и автомобиля пенного пожаротушения (АВ) (рис. 9) Минского гарнизона по схеме рис. 4.
Давление подаваемого пенообразователя от насоса АВ поддерживалось 0,7 МПа (определялось по манометру 6) (рис. 3), а подаваемой воды - 0,6 МПа (по манометру 5). В соответствии с израсходованным количеством пенообразователя 288 л и временем подачи пенно-образователя в пеносмеситель 20 сек, расход пенообразователя составил в пределах 14,4 л/с, что соответствует показателям рис. 8. Испытания показали достаточную надежность работы дозатора-пеносмесителя с подачей шести ГПС-2000 с получением пены высокого качества (рис. 10, 11).
Рисунок 9 - Испытание работоспособности дозатора-пеносмесителя
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Исследования показали достаточную эффективность работы переносного дозатора, позволяющего выполнять пенное тушение резервуаров большой емкости с применением насосных станций и автомобиля пенного тушения.
Разработанный переносной дозатор может обеспечивать работу шести ГПС-2000 с подачей 12 м3 в секунду пены средней кратности.
Рисунок 10 - Подача шести ГПС-2000 (1)
Рисунок 11 - Подача шести ГПС-2000 (2)
ЛИТЕРАТУРА
1. «Инструкцию по тушению пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках», Минск 2004
2. Пожарная тактика: Учебник для пожарно-техн. училищ / Я.С. Повзик, П.П. Клюс, А.М. Мат-вейкин. - М. : Стройиздат, 1990. - 335 с. : ил.
3. Пожарные аварийно-спасательные и специальные машины: Учебное пособие / Б.Л. Кулаковский, В.И. Маханько, А.В. Кузнецов. - 2-е изд. - Мн. : УП «Технопринт» 2004 -382 с. : ил.
