CC BY
26
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЗАЩИТЫ ОТ ОБЪЕМНЫХ ПОЖАРОВ КРУПНЫХ КОМПРЕССОРНЫХ
И НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА
С.Ю. СЕРЕБРЕННИКОВ
К.В. ПРОХОРЕНКО
д.т.н., проф., директор ОКБ «Темп» Пермского государственного
технического университета
коммерческий директор ООО «ИВЦ Техномаш»
УДК 614.842.4
Пермь ttn@perm.ru
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
Компрессорные станции, объемные пожары, способ быстрого тушения
В статье проанализированы проблемы защиты крупных компрессорных и насосных станций углеводородного сырья от быстроразвивающихся объемных пожаров. Предложен способ тушения путем ускоренного (за 15...20 сек) заполнения всего объема огнетушащим холодным аэрозолем или его смесью с порошком. Проведены оценочные расчеты для компрессорной станции объемом 10000 м3. Приведены примеры использования способа на газоперерабатывающем заводе и газокомпрессорной станции.
Основную пожарную опасность для газокомпрессорных и нефтенасосных станций (ГКС и ННС) представляют аварии, связанные с разгерметизацией газонефтепроводов или технологических маслосистем под высоким давлением. Причин таких аварий может быть несколько, но главную опасность представляет механическое разрушение лопаток газотурбинного двигателя, компрессора или подшипников насосов ННС. В этом случае высоконапорные продуктопрово-ды могут быть повреждены в нескольких местах и образоваться, соответственно, несколько газовых или нефтераспы-ленных факелов. Основную опасность представляют высоконапорные струи горящих углеводородов, направленные в верхние объемы ГКС и ННС. Такие объемные пожары в считанные минуты могут обрушить кровлю, уничтожить станцию целиком и создать аварийную ситуацию для соседних объектов.
Традиционно для борьбы с объемными пожарами применяют газовые системы; в основном с использованием хладонов и диоксида углерода, а также стремятся уменьшить время технологической отсечки аварийных трубопроводов. Эти меры дают некоторый эффект на небольших по объему станциях (до 2000.3000 м3).
Более крупные объекты спасти от быстроразвивающихся объемных пожаров газовые системы не в состоянии по ряду причин:
- хладоны и углекислота относятся к тяжелым газам (в 2.4 раза тяжелее воздуха), поэтому заполнение помещения до пожаротушащей концентрации начинается с нижних объемов ГКС и ННС;
- время подачи газов по длинным разветвленным газоводам с учетом большой плотности и требуемой
значительной массы газа для заполнения большого объема станций может достигать нескольких минут, а в верхних объемах до 10.15 минут;
- струйная подача газов, например, через многочисленные форсунки потолочного расположения сразу по всему объему станции быстрого эффекта не дает, т.к. механизм тушения факелов газовыми установками основан на вытеснении кислорода воздуха в зоне горения и создании вокруг нее концентрации хладонов не менее 300г/м3, а углекислоты не менее 600г/м3. По этой причине защитить в начале аварии верхние объемы станции от разрушительных высоконапорных и высокотемпературных факелов тяжелыми газами, без заполнения ими всего объема, невозможно.
Для примера, полная защита ГКС объемом 10000 м3 потребует 6.7 тонн углекислоты и времени 10.15 минут.
Учитывая то, что газовые системы из-за своей инерционности, низкой надежности, дороговизны и сложности обслуживания (особенно модулей жидкой углекислоты) практически не рассматриваются при проектировании ГКС и ННС объемом свыше 5000 м3 (в лучшем случае для локального тушения [1]), реальным остается традиционный путь - с помощью порошковых систем. Но в традиционном варианте - с вытес-нительными баллонами СО2 и длинной трубной разводкой по всему объему крупных объектов эти системы становятся еще более инерционными чем газовые. К тому же они не защищают верхние объемы помещений, т.к. тяжелый и переохлажденный после дросселирования диоксид углерода стремится вниз, отделяется от порошка и не создает однородной газо-порошковой пожаро-тушащей среды нужной концентрации в
верхних объемах. Такие системы также неудобны при эксплуатации, т.к. требуют постоянного сложного обслуживания вы-теснительных баллонов СО2 (демонтаж раз в шесть месяцев, взвешивание, дозаправка, повторная сборка, настройка, проверки Котлонадзором, т.к. баллоны находятся под постоянным давлением до 150 кг/см2).
Решить проблему защиты крупных объектов ГАЗПРОМА и нефте-транспорт-ных компаний вполне могут разработки конверсионных предприятий ВПК России, которые в конце 1990-х годов создали целую гамму быстродействующих, высокопроизводительных аэрозольных и аэрозольно-порошковых противопожарных систем [2, 3, 11].
Среди них выделяются генераторы холодного огнегнетушащего аэрозоля АГАТ-2А и аэрозольно-порошковые модули ОПАН-100 во взрывозащищенном исполнении [4, 5].
Их конструкция позволяла размещать установки внутри взрывопожароо-пасных объектов и без трубной разводки за 15.20 сек полностью заполнять, начиная с верхних объемов, практически любое по объему помещение газообразным аэрозолем или аэрозольно-порошко-вой смесью, имеющих низкую плотность (легче воздуха) и эффективную объемную пожаротушащую концентрацию в 6.10 раз меньше, чем у хладонов и СО2. Благодаря этому, установки АГАТ-2А и ОПАН-100 позволяли до 10 раз уменьшить массу огнетушащего вещества, необходимого для заполнения и надежного тушения быстроразвивающихся пожаров во всем объеме помещения, сократить в десятки раз время начала и весь процесс тушения, а также надежно защитить верхние объемы помещений от высокой температуры объемных пожаров. ►
ОБОРУДОВАНИЕ
1/Н (13) февраль 2011 г. ЭКСПОЗИЦИЯ НЕФТЬ ГАЗ
Они нашли широкое применение в горнорудной, химической, нефтехимической и атомной промышленности [2, 6, 8].
По мнению разработчиков, особенно эффективно применение генераторов АГАТ-2А и ОПАН-100 для защиты крупных газо-нефтеперекачивающих станций объемом более 5000 м3 от быстро-разви-вающихся объемных пожаров, вызванных высоконапорными газовыми или нефтераспыленными факелами.
Расчеты, проведенные согласно методикам [7] показали, что, например, для защиты ГКС объемом 10000 м3 необходимо 600 кг аэрозоля генераторов АГАТ-2А-180 [4]. Учитывая, что в одном генераторе содержится 10 кг аэрозольо-бразующего состава, потребуется установка 60 единиц таких изделий. Время срабатывания одного АГАТА - 12 секунд. Проверочный расчет по формуле [7, приложение Л], определяющей избыточное давление при быстром заполнении аэрозолем замкнутого объема, показал, что максимальное избыточное давление в объеме ГКС не превысит допустимых значений даже при одновременном включении всех 60 генераторов.
Следовательно, общее время заполнения и создания пожаротушащей концентрации во всем объеме станции не будет превышать 12 секунд. Причем, прежде всего будут заполнены, а следовательно защищены, верхние объемы помещения.
Для защиты такого же объема аэрозольно-порошковыми установками 0ПАН-100 потребуется 62 модуля, содержащих 4340 кг порошка и 74 кг
аэрозоля [5]. Заполнение ГКС также начнется с верхних объемов, т.к. аэро-зольно-порошковая смесь, подогретая до 40...50°С, легче воздуха и выбрасывается через разгонные сопла Лаваля со скоростью до 200м/с непосредственно в припотолочный объем, а затем уже заполняет все помещение. Общее время создания пожаротушащей концентрации в объеме 10000 м3 не превысит 15.20 секунд (время срабатывания одного 0ПАН-100). Включение 62 модулей может проводится одновременно, т. к. не повышает давление внутри ГКС.
Методика расчета и пример применения аэрозольных и аэрозольно-порош-ковых систем на газоперерабатывающем заводе приведена в статье [8], а способ комбинированного применения обеих систем запатентован [9] и описан в статье [10]. Примеры защиты компрессорных станций приведены на рис. 1, 2, 3, 4. ■
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1. Копылов Н.П. Применение автоматических углекислотных установок низкого давления - перспективное направление в противопожарной защите больших объемов производственных помещений // Каталог Пожарная автоматика. - 2009. - С. 58 - 64.
2. Аликин В.Н., Кузьмицкий Г.Э., Степанов А.Е. Автономные системы аэрозольного пожаротушения на твердом топливе. - Пермь: Перм. научн. центр УрО РАН, 1998. - 148 с.
3. Серебренников С.Ю. Аварийные
системы с газогенераторами и двигателями на твердом топливе (Теория и эксперимент). - Екатеринбург: УрО РАН, 2002. - 286 с.
4. ТУ АГАТ 4854-001 -02070464-94 с изм. 7.
5. ТУ ОПАН 4854-002-02070464-97 с изм. 10.
6. Серебренников С.Ю., Рязанцев В.А., Прохоренко К.В. Успехи аэрозольного пожаротушения // Пожаровзрывобезо-пасность. - 2004. - № 5. - С. 42 - 46.
7. СП.5. 13130.2009.
8. Прохоренко К.В. Противопожарная защита помещений компрессорных установок модулями порошкового пожаротушения МПП-100 (0ПАН-100) // Пожарная безопасность в строительстве: Приложение к журналу Пожаров-зрывобезопасность. - апрель 2008. - С. 43 - 45.
9. Патент № RU 2244579 С1, МПК А 62 С 3/00, 35/00. Способ пожаротушения и система пожаротушения для осуществления способа / С.Ю. Серебренников, В.А. Рязанцев, К.В. Прохоренко, 2005.
10. Серебренников С.Ю. Оптимизация временных характеристик автоматических установок аэрозольно-порош-кового пожаро-тушения в стендовых и объектовых условиях // Пожарная безопасность в строительстве: Приложение к журналу Пожаровзрыво-безопасность. - февраль 2007. -С. 29 - 31.
11. Агафонов В.В., Копылов Н.П. Установки аэрозольного пожаротушения. - М.: ВНИИПО, 1999. - 232 с.
Рис. 1. Защита компрессорного цеха завода «Пермнефтегазпереработка» модулями ОПАН-100
Рис. 2. Комбинированная защита газокомпрессорной станции «COBERROW-182» модулями ОПАН-100 и аэрозольными генераторами АГАТ-2А
