Устройство для пожаротушения горючей жидкости в резервуаре

 

Изобретение относится к стационарному оборудованию для тушения пожаров, в частности к устройствам, используемым в комбинированных автоматических системах пенного пожаротушения нефти и нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах с понтоном, с плавающей крышей или без них, а также в железобетонных резервуарах, и может быть использовано в нефтяной промышленности. Устройство содержит генератор низкократной пены и пенную емкость. Генератор низкократной пены выполнен в виде корпуса с соплом для подачи в корпус раствора пенообразователя и с отверстием для подвода в корпус воздуха. Сопло выполнено многоструйным. В корпусе генератора низкократной пены находится камера смешения, вход которой установлен напротив сопла, а выход соединен с пенной емкостью, имеющей выход для пены в резервуар в виде, по меньшей мере, двух щелеобразных отверстий с возможностью подачи плоской веерообразной струи одним из них на горючую жидкость в резервуаре, а другим – на внутреннюю стенку резервуара. Между выходом для пены из пенной емкости в резервуар и камерой смешения имеется герметизирующая мембрана, разрывная под действием давления пены. Для испытания устройства оно содержит заглушку, выполненную с возможностью установки между разрывной мембраной и генератором низкократной пены, и отверстие с крышкой, расположенное на пенной емкости до заглушки. Изобретение обеспечивает повышение эффективности пожаротушения за счет стабильного достижения кратности пены не ниже 8. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к стационарному оборудованию для тушения пожаров, в частности к устройствам, используемым в комбинированных автоматических системах пенного пожаротушения нефти и нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах с понтоном, с плавающей крышей или без них, а также в железобетонных резервуарах, и может быть использовано в нефтяной промышленности.

Известны устройства для пожаротушения горючей жидкости в резервуаре, аналогичные заявляемому и описанные в литературе (1) и (2). Устройство (1), также как и устройство (2), содержит генератор низкократной пены и пенную емкость. Генератор низкократной пены устройства (1) или (2) включает корпус в виде трубы, в одном конце которого установлена форсунка (сопло), а в стенке корпуса имеется перфорированная пластина для забора воздуха в корпус (1) или же несколько отдельно выполненных в корпусе отверстий для подвода к генератору низкократной пены воздуха, как описано в литературе (2).

Внутри корпуса находится камера смешения, один конец которой расположен напротив форсунки (сопла), а другой конец соединен с пенной емкостью. Пенная емкость выполнена в виде бака цилиндрической формы и имеет выход для пены, установленный по верху боковой стенки резервуара таким образом, чтобы он находился на определенной (не менее 50 см) высоте над горючей жидкостью. Выход для пены, являющийся пенным насадком, выполнен в виде трубы, один конец которой соединен с пенной емкостью, а другой выполнен закругленным по направлению к стенке внутри резервуара. Предполагается, что исполнение выхода для пены позволит равномерно направить поток пены вдоль стенки резервуара на поверхность горючей жидкости внутри резервуара без разбрызгивания. Между выходом для пены из пенной емкости в резервуар и камерой смешения, соединенной с пенной емкостью, установлена герметизирующая перегородка в виде стеклянной диафрагмы для предотвращения выхода легко воспламеняющихся испарений горючей жидкости из резервуара через пенную емкость в генератор низкократной пены и связанную с ним систему подачи пенообразователя и в окружающую среду в то время, когда генератор низкократной пены находится в исходном нерабочем состоянии. В случае возникновения пожара в резервуаре и срабатывании автоматической системы тушения пожара, водный раствор пенообразователя проходит через сопло (форсунку) генератора низкократной пены в камеру смешения, увлекая воздух, поступающий через перфорированную пластину на стенке корпуса генератора низкократной пены (1). У устройства (2) воздух поступает через несколько отдельных отверстий в стенке корпуса генератора низкократной пены. В камере смешения происходит ценообразование. Образовавшаяся пена заполняет полость пенной емкости. Стеклянная диафрагма ломается в условиях горения, и давление пены позволяет ее сломанным частям выходить в резервуар с горючей жидкостью. Пена поступает в резервуар через пенный насадок, имеющий направленность на стенку резервуара (1, 2).

Недостатками устройств (1) и (2) являются следующие. Во-первых, требуемая кратность пены не ниже 8 по нормам пожарной безопасности достигается нестабильно. Во-вторых, выходящая из пенного насадка струя является беспорядочной и сильно раздробленной и не имеет четкого направления на стенку внутри резервуара с горючей жидкостью или на зеркало нефти около стенки внутри резервуара, или же в зону кольцевого зазора между стенкой резервуара и понтоном или плавающей крышей, которыми снабжены некоторые виды резервуаров для уменьшения испарения хранящейся в них горючей жидкости. То есть значительная часть пены не доходит до места назначения, что снижает эффективность пожаротушения. В-третьих, части разрушенной стеклянной диафрагмы засоряют пенную камеру и выход для пены из пенной камеры в резервуар, что снижает надежность работы устройства. Кроме того, осколки стеклянной диафрагмы могут попасть в затвор понтона или плавающей крыши, выполненный из эластичного материала, и повредить его.

За прототип принято устройство (2).

Задачей изобретения является повышение эффективности пожаротушения устройством за счет стабильного достижения кратности пены не ниже 8 согласно нормам пожарной безопасности и создания четко направленных веерных струй в нужную зону горючей жидкости и на стенку резервуара, а также повышение надежности работы устройства.

Данная задача достигается путем усовершенствования конструкции сопла генератора низкократной пены и видоизменения выхода для пены пенной емкости, а также путем изменения материала герметизирующей перегородки, и следовательно, принципа ее разрушения.

Как и прототип, устройство для пожаротушения горючей жидкости в резервуаре содержит генератор низкократной пены и пенную емкость, при этом генератор низкократной пены выполнен в виде корпуса с соплом для подачи в корпус раствора пенообразователя и с отверстием для подвода в корпус воздуха, камеры смешения, вход которой установлен в корпусе напротив сопла, а выход соединен с пенной емкостью, имеющей выход для пены в резервуар и герметизирующую перегородку между выходом для пены из пенной емкости в резервуар и камерой смешения, выполненную с возможностью разрушения при пожаротушении.

В отличие от прототипа сопло выполнено многоструйным, а выход для пены из пенной емкости в резервуар - в виде, по меньшей мере, двух щелеобразных отверстий с возможностью подачи плоских веерных струй одним из них на горючую жидкость, а другим – на внутреннюю стенку резервуара, при этом герметизирующая перегородка выполнена в виде мембраны, разрывной под действием давления пены.

Для испытания устройства пенная емкость может содержать заглушку, установленную между разрывной мембраной и генератором низкократной пены, и отверстие с крышкой, расположенное на пенной емкости до заглушки.

Устройство изображено на фигурах 1 и 2 со следующими обозначениями: 1 – резервуар с горючей жидкостью, 2 – генератор низкократной пены, 3 – пенная емкость, 4 – корпус генератора низкократной пены, 5 - сопло для подачи в корпус 4 водного раствора пенообразователя, 6 – отверстие для подвода в корпус 4 воздуха, 7 – камера смешения, 8 – вход камеры смешения, 9 - выход камеры смешения, 10 - отверстие для выхода пены из пенной емкости 3 в резервуар 1 на горючую жидкость, 11 – отверстие для выхода пены из пенной емкости 3 на внутреннюю стенку резервуара 1, 12 - разрывная под действием давления пены мембрана, 13 – прокладка для мембраны 12, 14 - нож, 15 – отверстие, 16 - крышка.

Устройство для пожаротушения горючей жидкости в резервуаре 1 содержит генератор низкократной пены 2 и пенную емкость 3. Генератор низкократной пены 2 включает корпус 4. Сопло 5, предназначенное для подачи в корпус раствора пенообразователя, выполнено многоструйным, то есть позволяющим получить при прохождении через него раствора пенообразователя две и более струи этого раствора. Многоструйность достигается, в частности, выполнением сопла в виде двух и более находящихся рядом друг с другом сопел, размеры которых позволяют в совокупности создаваемых ими струй получить нужный расход по водному раствору пенообразователя в генераторе низкократной пены 2. Многоструйный поток водного раствора пенообразователя, выходящий из такого сопла, лучше захватывает воздух и смешивается с ним, так как совокупная наружная поверхность полученных струй больше, чем поверхность одной струи, как у прототипа (2), что способствует стабильному получению кратности пены не ниже 8 согласно требований норм пожарной безопасности.

Для подвода воздуха в корпус 4 генератора низкократной пены 2 в заявляемом устройстве предусмотрено отверстие 6.

В конкретном исполнении устройства выполнено несколько отверстий 6, расположенных в два ряда, опоясывающих корпус 4.

Для смешивания раствора пенообразователя, подаваемого через многоструйное сопло 5, и воздуха, подводимого через отверстие 6 в корпусе 4 генератора низкократной пены 2, заявляемое устройство содержит камеру смешения 7. Вход 8 камеры смешения 7, предусмотренный для поступления в камеру смешения 7 раствора пенообразователя и воздуха, установлен в корпусе 4 напротив многоструйного сопла 9. А выход 8, из которого выходит полученная в камере смешения 7 пена, соединен с пенной емкостью 2. Пенная емкость 2, в свою очередь, имеет выход для пены в резервуар 1, выполненный в виде, по меньшей мере, двух щелеобразных отверстий 10 и 11, позволяющих создавать плоскую веерообразную струю. Кроме того, отверстие 10 выполнено с возможностью подачи плоской веерной струи на горючую жидкость в резервуаре 1, например в кольцевой зазор между стенкой резервуара 1 и понтоном (плавающей крышей), на горючую жидкость, оказавшуюся на понтоне (плавающей крыше), на зеркало горючей жидкости около стенки внутри резервуара 1, не имеющего понтон (плавающую крышу). А отверстие 11 выполнено с возможностью подачи плоской веерной струи на внутреннюю стенку резервуара 1. Отверстия 10 и 11 могут быть выполнены, например в виде узких длинных прорезей в стенке пенной емкости 3, прямых по длине или закругленных, или любого другого предусмотренного направления, с краями, выступающими из пенной емкости таким образом, чтобы придать необходимое направление струе, выходящей из отверстия 10 или 11 пены. Или же отверстия 10 и 11 могут быть выполнены, например круглыми, квадратными, прямоугольными или любой другой формы, при этом на них с зазором наложена крышка так, чтобы между краем крышки и краем отверстия образуется такая щель, которая создает плоскую веерообразную струю и направляет эту струю на горючую жидкость в резервуаре 1 (отверстие 10) или на стенку резервуара 1 (отверстие 11). Щелеообразные отверстия 10 и 11 заявляемого устройства, по сравнению с круглым отверстием насадка у прототипа (2), позволяют увеличить длину охвата пенной струей периметра резервуара 1. Например, при расположении щелеобразных отверстий в конкретном исполнении устройства на высоте 6 м над понтоном длина охвата пенной струей периметра резервуара составила 15 м. Подобное преимущество щелеобразных отверстий позволяет сократить количество устройств для пожаротушения, устанавливаемых на резервуаре 1.

Разрывная мембрана 12 служит для исключения выхода взрывоопасных и легковоспламеняющихся паров горючей жидкости через пенную емкость в генератор низкократной пены 2, а затем в окружающую среду и в растворопровод пенообразователя. Поэтому разрывная мембрана герметично установлена в пенной емкости между выходом для пены из пенной емкости в резервуар 1, то есть отверстиями 10, 11, и камерой смешения 7 генератора низкократной пены 2. Разрывная мембрана 12 может быть выполнена, например в виде пленки из фторопласта, которая герметично установлена поперек пенной емкости 3 между отверстиями 10, 11 и камерой смешения 7 (фиг.2). В конкретном исполнении разрывная мембрана 12 снабжена с обеих сторон прокладками 13 и ножом 14, расположенным так, что фторопластовая пленка разрывной мембраны 12 натягивается на нож 14 под действием поступающей в пенную емкость 3 пены при пожаротушении и разрывается. Прокладки 13 защищают разрывную мембрану 12 от случайного повреждения и прорезания установленным рядом с ней ножом 14 до начала пожаротушения.

Устройство может содержать заглушку (не показана), установленную между разрывной мембраной 12 и генератором низкократной пены 2, и отверстие 15 с крышкой 16 для испытания устройства. Отверстие 15 с крышкой 16 расположены на пенной емкости 3 до заглушки. Заглушка, герметизируя внутреннюю полость емкости 3, предотвращает выход пены через разрывную мембрану 12 во время испытаний устройства. Отверстие 15 со снятой крышкой 16 служит для выхода пены во время испытаний устройства.

Устройство работает следующим образом.

В случае возникновения пожара и срабатывании комбинированной автоматической системы тушения пожара, раствор пенообразователя подают по растворопроводу в генератор низкократной пены 2, а именно в его корпус через многоструйное сопло 5. Многоструйное сопло 5 формирует две или более струи раствора пенообразователя в зависимости от исполнения. За соплом 5 эти струи раствора пенообразователя подают в зону смешивания с воздухом, поступающим через отверстие 6 в корпус 4. Так как сопло 5 формирует несколько струй, а не одну, как в прототипе, происходит более эффективный захват воздуха одним и тем же, что и в прототипе (2), объемом раствора пенообразователя, что в конечном итоге обуславливает стабильное получение пены требуемой кратности не ниже 8 по нормам пожарной безопасности. После прохождения через многоструйное сопло 5 и смешивания с воздухом, поступающим через отверстие 6 в корпусе 4, поток раствора пенообразователя приобретает вид полузатопленной, полусвободной струи с четко выраженным ядром и расходящейся частью. Основная часть струи попадает в камеру смешения 7, где генерируется в пену требуемой кратности не ниже 8. Из генератора низкократной пены 2 пена поступает на пенную емкость 3 и заполняет ее вплоть до разрывной мембраны 12, герметично перекрывающей пенную емкость 3 от попадания в нее паров взрывоопасных и легковоспламеняющихся паров горючей жидкости. В момент достижения давления пены заданного значения (в конкретном исполнении устройства – от 0,01 до 0,1 МПа) происходит прорыв разрывной мембраны 12, и пена поступает далее по пенной емкости 3 к отверстиям 10 и 11. Через отверстие 10 пена поступает в виде плоской веерной струи на горючую жидкость, например на зеркало горючей жидкости около стенки резервуара 1 или в зону кольцевого зазора между стенкой резервуара 1 и понтоном (плавающей крышей), если резервуар снабжен им (ей), или на горючую жидкость, разлившуюся по потону (плавающей крыше). Через отверстие 11 пена поступает на стенку резервуара 1.

Для испытания устройства в пенную камеру 3 устанавливают заглушку между разрывной мембраной 12 и генератором низкократной пены 2, снимают крышку 16 и открывают отверстие 15. Из генератора низкократной пены 2 пена поступает в пенную емкость 3, а затем в отверстие 15.

Таким образом, заявляемое устройством для пожаротушения горючей жидкости в резервуаре является более эффективным по сравнению с прототипом (2), так как позволяет стабильно получать требуемую кратность пены не ниже 8 и четко направлять струю пены в нужную зону пожаротушения, например, на стенку резервуара или в зону кольцевого зазора между стенкой резервуара и понтоном или плавающей крышей, которыми может быть снабжен резервуар, или на горючую жидкость, разлившуюся по понтону (плавающей крыше), или же на зеркало горючей жидкости у стенки резервуара. При этом длина охвата пенной струей периметра резервуара увеличивается за счет исполнения отверстия, что также повышает эффективность пожаротушения и сокращает количество устанавливаемых на резервуаре устройств для пожаротушения.

Разрывная мембрана, выполненная из разрывного материала, например фторопластовой пленки, не может засорить, в отличие от разрушенной стеклянной диафрагмы прототипа (2), устройство для пожаротушения и препятствовать выходу пены из устройства, что повышает надежность заявляемого устройства для пожаротушения горючей жидкости в резервуаре.

ЛИТЕРАТУРА

1. Рекламный проспект. Генератор низкократной пены, стационарный, интегрированный с пенной камерой, для подачи пены сверху типа STO в комплекте с пенным насадком типа SK, фирмы Сассialanza & С, 1999 г.

2. Рекламный проспект. Камера пенообразования модель SC. Устройство для подачи пены модель VF, фирма К.С. Аnticendendi, 1998 г.

Формула изобретения

1. Устройство для пожаротушения горючей жидкости в резервуаре, содержащее генератор низкократной пены и пенную емкость, при этом генератор низкократной пены выполнен в виде корпуса с соплом для подачи в корпус раствора пенообразователя и с отверстием для подвода в корпус воздуха, камеры смешения, вход которой установлен в корпусе напротив сопла, а выход соединен с пенной емкостью, имеющей выход для пены в резервуар и герметизирующую перегородку между выходом для пены из пенной емкости в резервуар и камерой смешения, выполненную с возможностью разрушения при пожаротушении, отличающееся тем, что сопло выполнено многоструйным, а выход для пены из пенной емкости в резервуар – в виде, по меньшей мере, двух щелеобразых отверстий с возможностью подачи плоской веерной струи одним из них на горючую жидкость в резервуаре, а другим - на внутреннюю стенку резервуара, при этом герметизирующая перегородка выполнена в виде мембраны, разрывной под действием давления пены.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для испытания устройства оно содержит заглушку, выполненную с возможностью установки между разрывной мембраной и генератором низкократной пены, и отверстие с крышкой, расположенное на пенной емкости до заглушки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2