Производство, проектирование и монтаж автоматических систем пожаротушения

СТАТЬЯ "ПРЕИМУЩЕСТВО УСТАНОВОК ПОЖАРОТУШЕНИЯ ДВУОКИСЬЮ УГЛЕРОДА ПРИ ЛИКВИДАЦИИ ГОРЕНИЯ В РЕЗЕРВУАРАХ С НЕФТЕПРОДУКТАМИ", ЖУРНАЛ "ПОЖАРОВЗРЫВО-БЕЗОПАСНОСТЬ", №12-2016Г.

В № 12 2016г. научно-технического журнала «ПОЖАРОВЗРЫВО-БЕЗОПАСНОСТЬ»
опубликована статья учёных воронежского университета профессора А.Д.Грошева
и ст.преподавателя И.И. Переславцевой «ПРЕИМУЩЕСТВО УСТАНОВОК ПОЖАРОТУШЕНИЯ
ДВУОКИСЬЮ УГЛЕРОДА ПРИ ЛИКВИДАЦИИ ГОРЕНИЯ В РЕЗЕРВУАРАХ С НЕФТЕПРОДУКТАМИ».

PDF - версия

СОДЕРЖАНИЕ

ОГНЕСТОЙКОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ШВЫРКОВ С. А., ПЕТРОВ А. П„ НАЗАРОВ В. П„ ЮРЬЕВ Я. И. Теплотехнические свойства бетона, торкрет-бетона и торкрет - фибробетона в условиях углеводородного пожара

ФЕДОСОВ С. В., ЛЕВАШОВ Н. Ф„ АКУЛОВА М. В., ПОТЕМКИНА О. В., ЖИВОТЯГИНА С. Н. Применение комплексной методики анализа поведения цементных композитов с силикатными добавками при повышенных температурах

ОГНЕЗАЩИТА

ГОЛИКОВ А. Д„ ЧЕРКАСОВ Е. Ю., ДАНИЛОВ А. И., СИВАКОВ И. А. Способ огнезащиты обделки транспортных тоннелей из чугунных тюбингов

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЖАРОВ

ГРИШИН А. М„ ЗИМА В. П„ КАСЫМОВ Д. П. Моделирование воздействия очага горения на торф и древесину на испытательном комплексе в лабораторных условиях

БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ

АРТАМОНОВ В. С., МИНКИН Д. Ю„ ТЕРЕХИН С. Н„ ЮШЕРОВ К. С. Использование информационных систем оповещения и управления эвакуацией при пожаре на объектах с массовым пребыванием людей

ПОЖАРНАЯ ОХРАНА

МАТЮШИН А. В., МИНАЕВ В. А., ОВСЯНИКА. И., СИМАКОВ В. В., ТОПОЛЬСКИЙ Н. Г, ЧУ КУОК МИНЬ Территориальное распределение кадровых ресурсов противопожарной службы на основе подходов теории активных систем

ПОЖАРНАЯ АВТОМАТИКА

ЧЛЕНОВ А. Н„ БУЦЫНСКАЯ Т. А., ЖУРАВЛЕВ С. Ю., НИКОЛАЕВ В. А. Об эффективности функционирования мультикритериального пожарного извещателя

ПОЖАРНАЯ ТЕХНИКА

АЛЕШКОВ М. В., БЕЗБОРОДЬКО М. Д„ КОПЫЛОВ Н. П„ ДВОЕНКО О. В. Факторы, определяющие тактический потенциал подразделений пожарно-спасательного гарнизона в условиях экстремально низких температур

СРЕДСТВА И СПОСОБЫ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ

ГРОШЕВ А. Д„ ПЕРЕСЛАВЦЕВА И. И.
Преимущества установок пожаротушения диоксидом углерода при ликвидации горения в резервуарах с нефтепродуктами

ВОПРОС - ОТВЕТ

АВТОРСКИЙ УКАЗАТЕЛЬ ЗА 2016 г.

ТЕМАТИЧЕСКИЙ УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ, ОПУБЛИКОВАННЫХ В ЖУРНАЛЕ В 2016 г

---

ПРЕИМУЩЕСТВА УСТАНОВОК ПОЖАРОТУШЕНИЯ ДИОКСИДОМ УГЛЕРОДА ПРИ ЛИКВИДАЦИИ ГОРЕНИЯ В РЕЗЕРВУАРАХ С НЕФТЕПРОДУКТАМИ

Изучена возможность применения диоксида углерода для тушения нефти и нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах. Представлены результаты натурных испытаний, подтверж­дающие эффективность работы установки газового пожаротушения на базе модуля пожароту­шения изотермического с диоксидом углерода МПИ "АТАКА-М". Подтверждена более высокая эффективность распределительного трубопровода при его размещении в верхнем положении в сравнении с нижним. Показано, что одновременно с тушением пожара происходит эффектив­ное охлаждение стенок резервуаров, чего невозможно было достичь другими системами. До­казана высокая эффективность использования дополнительно резервного количества огнету­шащего вещества после первого пуска и возможность перезаправки от передвижной изотерми­ческой емкости.

Ключевые слова: вертикальный стальной резервуар; нефтепродукт; огнетушащее вещество; газовое пожаротушение; время тушения; охлаждение стенок резервуара.

DOI: 10.18322/PVB.2016.25.12.69-75

Применение воздушно-механической пены для тушения нефти и нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах (РВС), как правило, малоэф­фективно и требует большого количества огнетуша­щего вещества (ОТВ) и значительной численности личного состава.

Применение для подачи ОТВ в РВС автомехани­ческих лестниц и подъемников не позволяет обес­печить ликвидацию пожара на начальной стадии его развития, она достигается только после разру­шения резервуаров (рис. 1).

Основной причиной низкой эффективности воз­душно-механической пены при тушении резервуа­ров является невозможность изолировать источник возгорания от среды, в результате чего раскаленные стенки резервуара становятся хорошим источником воспламенения нагретых паров легковоспламеня­ющейся жидкости, распространяющихся через быстро разрушающийся слой пены [1,2].

Наглядным подтверждением этому являются по­жары в резервуарах с нефтепродуктами, происшед­шие в Киеве, Дагестане, на нефтепромысле Ханты- Мансийского автономного округа, которые удалось ликвидировать только после разрушения резервуа­ров (рис. 2).

© Грошев А. Д., Переславцева И. И., 2016

Применение огнетушащих газов может обеспе­чить тушение всех видов нефти и нефтепродуктов и существенно повысить быстродействие автомати­ческих установок пожаротушения [3-5]. В насто­ящее время газовое пожаротушение на базе изотер­мического модуля для жидкого диоксида углерода СО2 (МИЖУ) получило довольно широкое распро­странение в различных областях противопожарной защиты. Однако применение диоксида углерода для тушения РВС в настоящее время до конца не изучено.

Рис. 1. Применение автомеханической лестницы для туше­ния пожара в РВС

Рис. 2. Тушение пожара после разрушения РВС

Принципиальная возможность применения изо­термических модулей для защиты резервуарных пар­ков рассматривалась лишь в отдельных работах [6,7]. В 2007 г. впервые был проведен ряд успешных на­турных огневых испытаний по тушению вертикаль­ного стального резервуара РВС вместимостью 2000 м3 и горизонтального резервуара — 60 м3 [8, 9]. В ка­честве горючего использовалось дизельное топливо. Испытания позволили сформулировать требования к расчету массы диоксида углерода для ликвидации пожара на таких объектах [10]. В ходе огневых ис­пытаний автоматической установки газового пожа­ротушения МИЖУ [11-14] были получены данные, необходимые для выбора конструктивных особен­ностей устройства.

Данная система принципиально отличается от традиционной системы пенного пожаротушения, ко­торой оснащено большинство резервуаров предпри­ятий нефтедобычи и нефтепереработки.

В состав изотермического модуля пожаротуше­ния (МПИ) входит:

• горизонтально расположенная емкость для угле­кислоты вместимостью от 3000 до 32000 м3, осна­щенная весовыми устройствами, испарительной установкой и блоком охлаждения (рис. 3). Ее от­личительной особенностью является конструк­ция с двойной оболочкой: внутренний сосуд на­полнен жидким диоксидом углерода, а между ним и внешней оболочкой находится полость — вакуумная теплоизоляция;
• распределительные устройства и распредели­тельный трубопровод (коллектор), которые в за­висимости от цели применения могут иметь пнев­матический ручной или электрический привод;
• комплект соединительных элементов между ем­костью и вспомогательными системами; опорная металлическая конструкция и другие крепежные приспособления;
• шкаф для хранения двух баллонов (основного и резервного) с азотом, необходимых для актива­ции клапанов на коллекторе;
• комплект арматуры для контроля заполнения, распределения и переполнения емкости; предо­хранительные клапаны;
• шкаф управления;
• холодильные агрегаты (основной и резервный), поддерживающие температуру углекислоты на уровне минус 18 °С.

Рис. 3. Общий вид МИЖУ

Шкаф управления регулирует автономную ра­боту изотермического модуля, обеспечивая следу­ющие функции:

• ручное и автоматическое управление холодиль­ными агрегатами;
• контроль массы СО2 в резервуаре;
• контроль давления в резервуаре и поддержание его в заданных пределах;
• сигнализацию состояния оборудования и откло­нения параметров от нормы на панели шкафа управления;
• сигнализацию о наличии напряжения питания в цепях шкафа управления;
• выдачу аварийных сигналов системы взвешива­ния, давления в резервуаре и общей неисправ­ности холодильных агрегатов.

Установка активируется от системы пожароту­шения.

Основными отличиями данной установки явля­ются время срабатывания и комплексный метод ту­шения — одновременное исключение окислителя и источника воспламенения (раскаленных стенок ре­зервуара). Время подачи раствора пены в резервуар составляет около 5 мин после срабатывания сигна­ла о возгорании, а углекислота заполняет внутрен­нее пространство резервуара за 30 с.

Эффективность работы установки газового по­жаротушения (УГП) на базе модуля пожаротуше­ния изотермического с диоксидом углерода МПИ “АТАКА-М-3-3,32” подтверждена натурными ис­пытаниями.

Анализ результатов испытаний проводится в рам­ках выполнения “Типовой программы-методики исследования огнетушащих веществ и технологий пожаротушения с целью оценки эффективности их применения для тушения пожаров нефти и нефте­продуктов на объектах организации системы ОСТ”, утвержденной 24.04.2015 г. и согласованной с ООО “Технос-М+” 25.05.2015 г.

Целями испытаний являются:

1. анализ эффективности работы установки га­зового пожаротушения на базе модуля пожароту­шения изотермического с диоксидом углерода МПИ “АТАКА-М-3-3,32” производства ЗАО “Технос-М+” при ликвидации пожара на резервуарах с нефтью или нефтепродуктами;
2. установление общих требований к огнетуша­щим веществам и технологиям пожаротушения;
3. определение возможности охлаждения стенок резервуаров одновременно с тушением;
4. проверка эффективности технологии пожаро­тушения.

Описание экспериментальной части

Испытания проводились на макете вертикально­го резервуара РВС-1000 диаметром 10 м. Горизон­тальная площадь макета резервуара РВС-1000 со­ставляла 78,5 м2. Расчетное количество ГОТВ — 1021 кг. Испытания проводились в три этапа:

• испытание № 1: выпуск основного расчетного количества ГОТВ;
• испытание № 2: выпуск резервного запаса ГОТВ через 15 мин после второго планового поджига нефтепродукта прежнего состава. Проводится проверка готовности модуля к повторному пус­ку (резерв);
• испытание № 3: применение запаса ГОТВ со склада после перезаправки от передвижной изо­термической емкости при максимальном увели­чении времени свободного горения. Проводит­ся проверка системы охлаждения стенок резер­вуара.

Натурные огневые испытания проводились на базе полигона “Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез” в Нижегородской области. Для проведения испыта­ний был выбран резервуар с размерами, установ­ленными утвержденной методикой испытания.

Конструкция резервуара типа РВС представля­ла собой цельносварную стандартную емкость без стационарной крыши диаметром 10 м и высотой 2 м, без теплоизоляции.

Метеоусловия испытания указаны в сводной таб­лице.

Испытание № 1

В качестве горючего применялась смесь мазута (99 % общей массы нефтепродукта) и бензина (до 1 % общей массы) общей массой 86000 кг. Смесь находи­лась в верхнем уровне взлива на расстоянии 900 мм от верхней кромки резервуара; толщина слоя смеси 1100 мм, ее температура 33 °С. Время свободного горения 95 с (рис. 4).

Расчетное количество диоксида углерода подава­лось с помощью 8 насадков, направленных к центру резервуара, и 8 насадков, предназначенных для охлаж­дения стенок резервуаров. Время тушения 19 с.

Охлаждение стенок резервуара происходило с момента тушения и продолжалось и после прекра­щения горения до температур, исключающих по­вторное воспламенение нефтепродукта. Для этого этапа характерна стабильность и устойчивость ра­боты системы по давлению (рис. 5).

Вывод. Опыт подтвердил эффективность техно­логии пожаротушения и охлаждения стенок резер­вуара. После выпуска расчетного количества ГОТВ горение было ликвидировано. УГП обеспечила туше­ние товарного мазута расчетным количеством ГОТВ за расчетное время.

Рис. 4. Горение нефтепродукта в резервуаре при испыта­нии № 1

Рис. 6. Изменение давления в системе при испытании № 2

Испытание № 2

Нефтепродукт массой 85957 кг находился в верх­нем уровне взлива на расстоянии 900 мм от верхней кромки резервуара; толщина слоя 1095 мм, темпера­тура 34 °С. Время свободного горения 80 с.

Расчетное количество диоксида углерода пода­валось с применением 8 насадков, направленных к центру резервуара, и 8 насадков, предназначенных для охлаждения стенок резервуаров. Время туше­ния 17 с.

Охлаждение стенок резервуара происходило с момента тушения и продолжалось и после прекра­щения горения до температур, исключающих по­вторное воспламенение нефтепродукта. Работа си­стемы по давлению представлена на рис. 6.

Вывод. Опыт подтвердил эффективность туше­ния пожара и охлаждения стенок резервуара резерв­ным запасом ГОТВ.

Испытание № 3

Целью 3-го испытания являлась проверка воз­можности установки ликвидации горения при мак­симально допустимом, граничащем с возможным раз­рушением стенок РВС, времени свободного горения нефтепродукта.

Рис. 5.Изменение давления в системе при испытании № 1

Рис. 7.Изменение давления в системе при испытании № 3

Смесь мазута и бензина массой 85486 кг нахо­дилась в верхнем уровне взлива при температуре 34 °С. Время свободного горения не менее 135 с.

Пуск ГОТВ производился при появлении при­знаков начала потери целостности стенок РВС, при пониженном давлении в модуле — 1,9 МПа.

Время тушения составило 27 с. Работа системы по давлению представлена на рис. 7.

Выводы и рекомендации по результатам
проведенных натурных испытаний

1. Стационарная установка газового пожаротуше­ния на базе МПИ “АТАКА” эффективна для ликви­дации пожаров в вертикальных резервуарах с нефтью и нефтепродуктами.
2. Одновременно с тушением происходит эффек­тивное охлаждение стенок резервуаров, которого раньше нельзя было достичь не только установками газового пожаротушения, но и другими системами. При этом из классической формулы горения (среда, окислитель и источник) система исключает одно­временно два фактора—окислитель (кислород воз­духа) и источник (раскаленные стенки резервуара). Такой эффект не может быть достигнут при приме­нении систем пенного пожаротушения.
3. Диоксид углерода хранится в изотермической емкости при температуре около минус 20 °С. При выходе из насадков происходит быстрый переход его из жидкого состояния в парообразное с допол­нительным охлаждением до минус 50 °С и ниже.

В результате образуется плотное облако на расстоя­нии, превышающем два диаметра резервуара. Бла­годаря этому значительно понижается содержание кислорода в зоне горения и температура соседних резервуаров, что исключает возможность распро­странения пожара на соседние резервуары.

1. Ликвидация пожара происходит менее чем за 60 с.
2. Подтверждена более высокая эффективность распределительного трубопровода при его размеще­нии в верхнем положении по сравнению с нижним.
3. Данная технология пожаротушения резерву­ара соответствует требованиям СП 155.13130.2014 [15] и дополняет их в части охлаждения стенок ре­зервуаров при пожаротушении.
4. Данная технология пожаротушения резерву­ара соответствует требованиям СП 155.13130.2014 [15] и дополняет их в части охлаждения стенок ре­зервуаров при пожаротушении.
5. Наработаны фактические материалы по улуч­шению конструкций насадков для резервуаров; опре­делены параметры надежности установок газового пожаротушения на базе МПИ “АТАКА”.
6. Подтверждена эффективность технологии по­жаротушения при использовании основного расчет­ного количества ГОТВ (испытание № 1), резервно­го количества ГОТВ после первого пуска (испыта­ние № 2), запаса ГОТВ со склада после перезаправки от передвижной изотермической емкости (испыта­ние № 3).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пузач С. В., Колодяжный С. А., Колосова Н. В. Модифицированная зонная модель расчета термо­газодинамики пожара в помещении, учитывающая форму конвективной колонки // Пожаро­взрывобезопасность. — 2015.— Т. 24,№ 12. — С. 33-39.DOI: 10.18322/PVB.2015.24.12.33-39.
2. Колодяжный С. А., Переславцева И. И. Математическое моделирование динамики основных опасных факторов в начальной стадии пожара // Известия Казанского государственного архи­тектурно-строительного университета. — 2014. — № 4. — С. 403-412.
3. Меркулов А. В., Меркулов В. А. Установки газового пожаротушения // Пожаровзрывобезопас­ность. — 2002. — Т. 11, № 6. — С. 75-78.
4. Creitz E. C. Inhibition of diffusion flames by methyl bromide and trifluoromethyl bromide applied to fuel and oxygen sides of the reaction zone // Journal of Research of the National Bureau of Standards. Section A: Physics and Chemistry. — 1961. — Vol. 65A, No. 4. — P. 389-396. DOI: 10.6028/jres.065a.039.
5. Burke R., van Tiggelen A. Kinetics of laminar premixed methane-oxygen-nitrogen flames // Bul­letin des Societes Chimiques Belges. — 1965. — Vol. 74, No. 9-10. — P. 426-449. DOI: 10.1002/bscb.19650740907.
6. Бабуров В. П., Бабурин В. В., Фомин В. И., Смирнов В. И. Производственная и пожарная автома­тика. Ч. 2. Автоматические установки пожаротушения. — М. : Академия ГПС МЧС России, 2007.—298 с.
7. Старков Н. Н. Тушение пожаров нефтепродуктов и полярных жидкостей диоксидом углерода твердым гранулированным : дис. ... канд. техн. наук. —М., 2009. — 191 с.
8. Шарапов С. В., БоблакВ. А. Экспериментальные исследования по применению жидкой двуокиси углерода для тушения пожаров в резервуарных парках хранения нефти и нефтепродуктов // Вест­ник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России. — 2012. — № 2. — С. 52-57.
9. Шарапов С. В., Боблак В. А. Применение жидкой двуокиси углерода для тушения пожаров в ре­зервуарных парках хранения нефти и нефтепродуктов // Проблемы управления рисками в техно­сфере. — 2012. — Т. 22, № 2. — С. 60-67.
10. Меркулов В. А., Кузъмыко К. П., ГёуховВ. И. Ретроспектива одной из инноваций // Территория ^ефтегаз. — 2016. —№2. — С. 16-17.
11. Меркулов В. А., Кузъмелко К. П., Кирсанов А. И. Ту0еше диоксидом угёерода пожаров в верти­кальных стальных резервуарах с ^ефтью и ^ефтепродуктами // Пожаровзрывобезопасность. — 2013.—Т.22,№3.—С. 58-61.
12. Кирсанов А. И. Противопожар^ая защита резервуарных парков дёя хра^е^ия ^ефтепродуктов // Актуальные пробёемы пожарной безопасности : Материалы XXV Междунар. ^ауч.-практ. ко^ф. — М. : ВПИИПО, 2013. — С. 464-472.
13. Кирсанов А. И., Cо^ечки^ В. М., Але0ков А. М. Определеше оптимальной конструкции устрой­ства подачи двуокиси угёерода при ту0еши стальных резервуаров с ^ефтью и ^ефтепродукта- ми // Актуальные проблемы пож'ариой безопасности : Материалы XXVII Между^ар. ^ауч.-практ. конф. — М. : ВНИИПО, 2015. — С. 45-56.
14. Murphy R. F. Guidelines optimize foam fire fighting system // Oil and Gas Journal. — 1982. —No. 4. — P. 229-232.
15. СП 155.13130.2014. Склады Нефти и Нефтепродуктов. Требовашя пожарной безопасности. — Введ. 01.01.2014. — М. : МЧС России, 2014.

Материал поступил в редакцию 22 июля 2016 г.

Для цитирования: Грошев А. Д., Переславцева И. И. Преимущества установок пожаротуше­ния диоксидом углерода при ликвидации горения в резервуарах с нефтепродуктами // Пожаро- взрывобезопаотость. — 2016.—Т. 25,№ 12. — C69-75.DOI:10.18322/PVB.2016.25.12.69-75.