Способ противопожарной защиты резервуаров с нефтепродуктами
Владельцы патента RU 2318563:
Федеральное государственное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России (ФГУ ВНИИПО МЧС России) (RU)
Изобретение касается тушения крупных пожаров в резервуарах с нефтепродуктами, основанного на установке металлической сетки над очагом пожара на определенной высоте. Сетку после обнаружения загорания перемещают в факел пламени, после чего осуществляют орошение последней охлаждающим агентом с интенсивностью орошения от 0,05 до 0,15 кг/с на 1 м2 горизонтальной проекции очага пожара. Размеры каждой ячейки металлической сетки определяются по формуле
, где m - ширина ячейки;
Vкр - критическая скорость пламени, а толщину проволоки металлической сетки определяют по формуле
, где d - толщина проволоки, m - ширина ячейки. Способ значительно повышает эффективность пожаротушения и облегчает ликвидацию крупных очагов пожаров. 3 ил.
Изобретение относится к способам пожаротушения крупных очагов пожаров в резервуарах с нефтепродуктами.
Известно, что тушение пожаров в крупных резервуаров является исключительно сложным и труднореализуемым процессом. При аномальном развитии пожара полное тушение пеной загоревшихся легковоспламеняющихся жидкостей в резервуарных парках происходит только спустя несколько часов, а иногда и суток, так как огнетушащая способность пены теряется при подаче ее в зону высоких температур, образующихся вблизи пеносливной камеры (А.Н.Баратов, Е.Н.Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Издание 2-е переработанное. М., Химия,. 1979, с.262). Поэтому в рекомендациях (Тушение пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах: Рекомендации. - М.; ВНИИПО, 1991) предлагается прекращать подачу пены, если горение не ликвидируется в течение 30 мин. В качестве примера можно указать на пожар на наземном стальном резервуаре РВС со стационарной крышей и понтоном на Московском нефтеперерабатывающем заводе, который не удавалось потушить в течение 24 ч при сосредоточении свыше 100 пожарных автомобилей (А.Н.Баратов. Горение - Пожар - Взрыв - Безопасность. М., ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2003, с.332).
Известен способ противопожарной защиты, принятый за прототип (заявка Великобритании №2266051, кл. А62с 2/00, опубл. 20.10.1993), заключающийся в размещении над очагом пожара жесткой сетчатой панели, на которую подается вода из шланга.
Недостатком этого способа является постоянное жесткое крепление указанного в прототипе устройства над определенным местом возникновения очага пожара. При этом практически исключается возможность тушения крупных пожаров в резервуарах с нефтепродуктами с изменяющимся размещением очагов пожара. Непосредственно в резервуарах нецелесообразно жестко устанавливать сетчатое устройство над понтоном (плавающей крышей), так как известно, что пожары в резервуарах со светлыми нефтепродуктами обычно начинаются со взрыва паровоздушной смеси в газовом пространстве резервуара и срыва крыши или с горения паровоздушной смеси в газовом пространстве резервуара без срыва крыши, но с нарушением целостности ее в отдельных наиболее слабых местах (Е.Н.Иванов. Противопожарная защита открытых технологических установок Издание 2-е переработанное и дополненное. М., Химия, 1986, с.195-196).
Невозможно также устанавливать сетчатое устройство под понтоном из-за систематически изменяющегося уровня жидкости в резервуарах с нефтепродуктами.
Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что в способе противопожарной защиты резервуаров с нефтепродуктами, заключающемся в установке металлической сетки над очагом пожара на определенной высоте и подаче на нее охлаждающего агента, сетку после обнаружения загорания перемещают в факел пламени, после чего осуществляют орошение последней охлаждающим агентом с интенсивностью орошения от 0,05 до 0,15 кг/с на 1 м2 горизонтальной проекции очага пожара, а размеры каждой ячейки металлической сетки определяют по формуле
,
где m - ширина ячейки;
Vкр - критическая скорость пламени,
а толщина проволоки металлической сетки определяются по формуле
,
где d - толщина проволоки.
В способе согласно изобретению после обнаружения загорания металлическую сетку перемещают в факел пламени, а затем орошают сетку, например, водой или воздушно-механической пеной низкой кратности с интенсивностью орошения от 0,05 до 0,15 кг/с на 1 м2 горизонтальной проекции очага пожара. Указанные действия позволяют сохранить от полного или частичного разрушения сетку при аномальном развитии пожара, переместить ее непосредственно к очагу пожара в факел пламени сразу после взрыва паровоздушной смеси в газовом пространстве резервуара и приступить затем к процессу тушения.
Проведенными исследованиями было установлено, что такой способ значительно повышает эффективность пожаротушения и облегчает ликвидацию крупных очагов пожаров. Так, например, при попытке тушения бензина в противне площадью около 4 м2 путем подачи на поверхность очага воды положительный эффект не достигался, а при накрытии очага металлической решеткой с ячейками шириной около 5 см достигалось быстрое и надежное тушение этого очага при небольшом расходе воды.
Эффект тушения достигается с одной стороны огнезадерживающим действием сетки, а с другой - охлаждающим действием, например, воды.
Огнетушащее действие сетки можно объяснить отводом тепла пламени в сетку, а также дроблением пламени в ячейках сетки.
В исследованиях [Palmer K.N., 7 Symposium on Combustion, 1968, p.497] было показано, что вполне приемлемым материалом является стальная проволока. Размеры ячеек и проволоки, из которого связана сетка, согласно указанному источнику характеризуется уравнением вида
V=с/mn,
| где | V - критическая скорость пламени; |
| m - ширина ячейки; | |
| c и n - постоянные. |
На основе этого уравнения и проведенных исследований было получено универсальное выражение
Vкр=21,6/m0,9
Толщина проволоки по этой теории рассчитывается по уравнению
m=18,2 d1,5,
где d - толщина проволоки сетки.
На фиг.1 изображен общий вид устройства, реализующего заявляемый способ (в дежурном режиме), на фиг.2 - то же, в момент обнаружения пожара, на фиг.3 - то же, при пожаре после перемещения металлической сетки до границы технологической зоны в момент орошения последней охлаждающим агентом.
Устройство (фиг.1) состоит из каркаса 1, на который натянута ячеистая металлическая сетка. Каркас посредством штанги 2 установлен в дежурном режиме на безопасной высоте (около 20-50 м) над резервуаром 3, заполненным нефтепродуктами. Средство перемещения каркаса 1 к очагу пожара выполнено в виде гибких тросовых связей 4 и 5, последняя из которых, огибая подвижный блок 6, соединена с механизмом перемещения 7 каркаса 1.
Средство подачи охлаждающего агента на ячеистую металлическую сетку каркаса 1 выполнено в виде распылителя 8, соединенного через сухотруб 9 с запорно-пусковым клапаном 10.
Средство обнаружения загорания выполнено в виде пожарного извещателя 11. Извещатель 11 связан с помощью линии 12 с блоком управления 13 средства перемещения каркаса 1 с ячеистой металлической сеткой.
Устройство работает следующим образом. При пожаре в резервуаре 2 на поверхности нефтепродуктов возникает интенсивное горение (фиг.2). После обнаружения загорания сигнал от пожарного извещателя 11 поступает в блок управления 13, который по линиям управления 14 и 15 подает команды в следующей последовательности.
Сначала производится перемещение каркаса 1 с ячеистой металлической сеткой до границы технологической зоны. Причем эта граница попадает непосредственно в факел пламени над поверхностью горящей жидкости, вследствие чего осуществляется частично отвод тепла пламени в сетку, а также дроблением пламени в ячейках сетки. Затем подается команда на запуск клапана 10, в результате чего происходит орошение каждой ячейки металлической сетки охлаждающим агентом с интенсивностью орошения от 0,05 до 0,15 кг/с на 1 м2 горизонтальной проекции очага пожара. Причем процесс тушения сводится, в конечном счете, к подавлению процесса горения в каждой ячейке сетки, что значительно облегчает процесс тушения основного очага пожара.
При этом размеры каждой ячейки металлической сетки определяются по формуле
,
где m - ширина ячейки;
Vкр - критическая скорость пламени,
а толщина проволоки металлической сетки определяются по формуле
,
где d - толщина проволоки, m - ширина ячейки.
Согласно [Palmer K.N., 7 Symposium on Combustion, 1968, p.497] предельная скорость пламени для свободных углеводородных пламен составляет около 20 см/с. Для указанной критической скорости пламени гасящий размер ячейки без охлаждения составляет около 0,6 см.
С учетом изложенного при тушении нефтепродуктов оптимальными размерами металлической сетки являются для стальной сетки с шириной ячейки 0,02-0,07 м и диаметр проволоки - 0,0005 до 0,001 м.
При площади единичной сетки с такими характеристиками 20×20=400 м2 ее масса составит около 50 кг.
Сеткой с такой площадью можно защитить резервуар емкостью до 10 тыс. м3 при интенсивности орошения сетки водой от 0,05 до 0,15 кг/с на 1 м2 горизонтальной проекции очага пожара.
Способ и устройство противопожарной защиты резервуаров с нефтепродуктами могут быть реализованы на действующих резервуарах с нефтепродуктами.
Способ противопожарной защиты резервуаров с нефтепродуктами, заключающийся в установке металлической сетки над очагом пожара на определенной высоте и подаче на нее охлаждающего агента, отличающийся тем, что сетку после обнаружения загорания перемещают в факел пламени, после чего осуществляют орошение последней охлаждающим агентом с интенсивностью орошения от 0,05 до 0,15 кг/с на 1 м2 горизонтальной проекции очага пожара, при этом размеры каждой ячейки металлической сетки определяют по формуле
,
где m - ширина ячейки;
Vкр - критическая скорость пламени,
а толщина проволоки металлической сетки определяется по формуле
,
где d - толщина проволоки;
m - ширина ячейки.
