Система пожаротушения в вертикальных резервуарах

Изобретение относится к противопожарному оборудованию для автоматического тушения нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах (РВС) с любыми типами крыши. Технический результат - повышение надежности тушения пожара нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах с любым типом крыши без участия человека. Это достигается тем, что на телескопическом подъемнике снаружи резервуара неподвижно установлен пеногенератор и подведен рукав, который соединен с подводящим трубопроводом и резервуарами с пенообразователем и водой. В нижней части телескопический подъемник, установленный на опоре, соединен с поршнем, который находится в цилиндре. На фундаменте установлен ограничитель перемещения телескопического подъемника. В верхней части звеньев телескопического подъемника имеются уплотнители и стопоры. К цилиндру с поршнем и телескопическому подъемнику подведен воздухопровод для подачи воздуха, который соединен с баллонами, заполненными сжатым воздухом. Снаружи РВС ниже уровня промерзания грунта установлены два горизонтальных резервуара соответствующей вместимости, один из которых заполнен водой, а другой пенообразователем. Резервуары герметизированы и соединены между собой воздухопроводом. Причем трубопровод, соединяющий резервуар с пенообразователем с подводящим трубопроводом, имеет дозатор. Баллон со сжатым воздухом соединен с воздухопроводом и резервуаром для воды и пенообразователем. Баллон со сжатым воздухом оборудован регулятором давления и краном - пиропатроном. В верхней части РВС установлены датчики давления и температуры, которые соединены с краном-пиропатроном и имеют автономную систему питания (например, батарейки). 5 ил.

 

Изобретение относится к противопожарному оборудованию для автоматического тушения нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах (РВС) с любыми типами крыши.

Известно устройство для тушения пожара в РВС, состоящее из корпуса с монтажным фланцем, сетки, распылителя, трубопровода для подачи раствора пенообразователя, защитного зонта, крышки герметичного затвора, тяги с натяжным устройством, фиксатора положения крышки, троса-ограничителя ее сброса и троса ручного дублирующего привода (SU 978878, кл. А62С 3/00, опубл. 07.12.1982).

Эта конструкция устанавливается непосредственно на крышу или стену резервуара. При взрыве паровоздушной смеси нефтепродуктов устройство может быть разрушено. Кроме того, использование устройства при тушении пожара требует участия пожарной команды, что связано с большим риском для человеческой жизни, а также значительно увеличивает время начала тушения пожара от момента возгорания, что приводит к разогреву верхнего слоя нефтепродуктов и значительно усложняет тушение пожара.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предложенной системы тушения пожара является устройство для подачи огнегасительной пены в резервуары с горящими нефтепродуктами по патенту РФ №2359723. Устройство выполнено с телескопически раздвигающейся трубой, что осуществляется с помощью цепной передачи. В верхней части внутренней трубы крепится крюкообразный пенослив, через который огнегасительная пена сливается на горящую поверхность.

Эта конструкция при тушении пожара в резервуаре требует не только прямого участия пожарной команды в тушении пожара, но и ее использование подвергает прямой опасности жизнь людей, развертывающих устройство возле горящего резервуара с нефтепродуктами. Кроме того, территория вблизи резервуара может быть захламлена элементами конструкций резервуара, разлетевшимися в результате взрыва паровоздушной смеси, или вблизи резервуара может находиться горящий нефтепродукт, разлившийся в результате разрушения элементов конструкции резервуара, что сделает невозможным развертывание устройства.

Технический результат - повышение надежности тушения пожара нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах с любым типом крыши без участия человека.

Это достигается тем, что на телескопическом подъемнике снаружи резервуара неподвижно установлен пеногенератор и подведен рукав, который соединен с подводящим трубопроводом и резервуарами с пенообразователем и водой. В нижней части телескопический подъемник, установленный на опоре, соединен с поршнем, который находится в цилиндре. На фундаменте установлен ограничитель перемещения телескопического подъемника. В верхней части звеньев телескопического подъемника имеются уплотнители и стопоры. К цилиндру с поршнем и телескопическому подъемнику подведен воздухопровод для подачи воздуха, который соединен с баллонами, заполненными сжатым воздухом. Снаружи РВС ниже уровня промерзания грунта установлены два горизонтальных резервуара соответствующей вместимости, один из которых заполнен водой, а другой пенообразователем. Резервуары герметизированы и соединены между собой воздухопроводом. Причем трубопровод, соединяющий резервуар с пенообразователем с подводящим трубопроводом, имеет дозатор. Баллон со сжатым воздухом соединен с воздухопроводом и резервуаром для воды и пенообразователем. Баллон со сжатым воздухом оборудован регулятором давления и краном-пиропатроном. В верхней части РВС установлены датчики давления и температуры, которые соединены с краном-пиропатроном и имеют автономную систему питания (например, батарейки).

На фиг.1 изображена система пожаротушения в режиме ожидания, на фиг. 2 - система пожаротушения в режиме развертывания, на фиг. 3 - система пожаротушения в действии, на фиг. 4 - схема пеногенератора, на фиг. 5 - схема форсунки пеногенератора.

Система пожаротушения в вертикальных резервуарах состоит из фундамента 1, на котором жестко закреплен ограничитель движения телескопического подъемника 2, опора 3 с осью и цилиндр с поршнем 4. На оси опоры закреплен телескопический подъемник 5 с установленным на нем неподвижно пеногенератором 6, к подъемнику присоединен шток поршня 7 цилиндра. Между звеньями телескопического подъемника имеются уплотнители 8 и стопоры 9. К пеногенератору подведен рукав для подачи пеносмеси 10, который соединен с подводящим трубопроводом 11. К цилиндру и телескопическому подъемнику подведен воздухопровод 12.

Снаружи РВС ниже уровня промерзания грунта заглублено, установлены два горизонтальных резервуара соответствующей вместимости, один из которых заполнен водой 13, а другой пенообразователем 14. Резервуары герметизированы и соединены между собой подводящим трубопроводом 11, причем трубопровод, соединяющий резервуар с пенообразователем и подводящим трубопроводом, имеет дозатор 15. Баллон со сжатым воздухом 16 соединен трубопроводом 17 с воздухопроводом, резервуаром для воды и пенообразователем. Баллон со сжатым воздухом оборудован регулятором давления 18 и краном-пиропатроном 19. В верхней части РВС 20 установлены датчики давления и температуры 21, которые соединены с краном-пиропатроном и имеют автономную систему питания (например, аккумуляторы).

Генератор 6 полидисперсной высокократной пены состоит из корпуса 22 (фиг. 4 и 5), выполненного в виде призматической обечайки (например прямоугольной призмы, в сечении которой - квадрат). С одной стороны к корпусу 22 присоединен распределитель пенораствора, который выполнен в виде вертикально расположенного, по крайней мере, одного входного трубопровода 24 с опорными 23 и сетевыми фланцами (на чертеже не показано) для подсоединения к системе огнетушащего жидкостного раствора пенообразователя. Перпендикулярно входному трубопроводу 24 горизонтально размещены жестко связанные с ним, по крайней мере, два дополнительных трубопровода 26 с заглушками на обоих концах, причем распределитель пенораствора вписывается во внутренний контур корпуса 22, а диаметры внутренних полостей входного 24 и дополнительных 26 трубопроводов равны между собой, а сами полости соединены между собой. К внутренним полостям входного 24 и дополнительных 26 трубопроводов подсоединены со стороны обечайки корпуса 22 и параллельно ее оси отводы: укороченные 25, средние 27 и длинные 28, заканчивающиеся форсунками 29, ориентированными к направляющему сетчатому устройству 31.

Направляющее устройство 31 состоит из трех соосных, коаксиально расположенных пирамидальных обечаек в виде генерирующих сеток: внешней 36, промежуточной 33 и внутренней 35. Каждая из обечаек содержит проволочный каркас из двух оснований в виде квадрата и боковых ребер усеченной пирамидальной поверхности. Внешняя обечайка 36 большим основанием крепится к корпусу 22, а ее второе меньшее основание 30 является одновременно большим основанием промежуточной 33 обечайки с боковыми ребрами, а ее меньшее основание 32 является одновременно большим основанием внутренней 35 обечайки с меньшим основанием 34. Генерирующие сетки в виде усеченных пирамидальных поверхностей расположены таким образом, что все вершины их лежат на оси, совпадающей с осью корпуса, причем направление вершин внешней 36 и внутренней 35 генерирующих сеток совпадает, а вершина промежуточной 33 генерирующей сетки направлена противоположно вершинам внешней 36 и внутренней 35 генерирующих сеток, причем в сторону распределителя пенораствора. Крепление корпуса 22 к распределителю пенораствора осуществляется посредством крепежных элементов 37.

Каждая из форсунок 29 (фиг. 5) состоит из корпуса 38 со впускным патрубком 41, имеющим отверстие 40, соосной с ним входной цилиндрической камеры 46, камеры завихрения 48, расположенной коаксиально по отношению к входной камеры 46 и выполненной в виде цилиндрического стакана 39, имеющего на боковой поверхности, по крайней мере, три тангенциально расположенных отверстия 47, оси которых расположены касательно по отношению к камере завихрения 39, т.е. имеет место мгогоканальный тангенциальный ввод.

Соосно камере завихрения 48 расположен сопловый вкладыш 42 с внешним диаметром D₁, выполненный из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира. Внутри вкладыша выполнены последовательно расположенные и соосные друг другу и цилиндрической поверхности камеры завихрения 48 три калиброванных отверстия: коническое отверстие 43 с диаметром D нижнего основания усеченного конуса, центральное цилиндрическое отверстие 44 диаметром d₂ и выходное коническое отверстие 45 с диаметром d₃ нижнего основания усеченного конуса. При этом диаметр d₂ центрального цилиндрического отверстия 44 соплового вкладыша 42 равен диаметру верхнего основания усеченного конуса конического отверстия 43, а также при этом диаметр d₂ центрального цилиндрического отверстия соплового вкладыша равен диаметру верхнего основания усеченного конуса конического отверстия 43 и диаметру верхнего основания усеченного конуса выходного конического отверстия 45.

Внутри вкладыша 42 выполнены последовательно расположенные и соосные друг другу и цилиндрической поверхности камеры завихрения три калиброванных отверстия: коническое отверстие с диаметром D нижнего основания усеченного конуса, центральное цилиндрическое отверстие 44 диаметром d₂ и выходное коническое отверстие 45 с диаметром d₃ нижнего основания усеченного конуса, при этом диаметр d₂ центрального цилиндрического отверстия соплового вкладыша равен диаметру верхнего основания усеченного конуса конического отверстия 43 и диаметру верхнего основания усеченного конуса выходного конического отверстия 45.

Для работы форсунки в оптимальном режиме предусмотрены следующие соотношения ее параметров:

отношение диаметра d₃ выходного конического отверстия 45 соплового вкладыша 42 к диаметру d₂ центрального цилиндрического отверстия 44 лежит в оптимальном интервале величин: d₃/d₂=1,5÷2,5;

отношение внешнего диаметра D₁ соплового вкладыша 42 к диаметру D нижнего основания усеченного конуса конического отверстия 43 вкладыша 42 лежит в оптимальном интервале величин: D₁/D=1,2÷1,8;

Пеногенератор устанавливается непосредственно над зоной возможного возгорания, длина создаваемой струи в горизонтальном или вертикальном положении генератора не превышает 1,8 м.

Система пожаротушения в вертикальных резервуарах работает следующим образом.

При возгорании нефтепродукта или взрыве паровоздушной смеси срабатывают датчики, которые подают электрический сигнал на кран-пиропатрон. Кран-пиропатрон срабатывает и открывает подачу воздуха из баллонов через регуляторы давления одновременно в телескопический подъемник, цилиндр с поршнем и в резервуары с водой и пенообразователем. Воздух, поступая в цилиндр, толкает поршень, который, в свою очередь, перемещает телескопический подъемник в рабочее положение, как показано на фиг. 2, то есть телескопический подъемник перемещается до тех пор, пока не упрется в ограничитель движения. Кроме того, воздух, поступая в телескопический подъемник, раздвигает его, при этом звенья подъемника, достигая крайнего положения, становятся на стопор, как показано на фиг. 3. Выходу воздуха из подъемника препятствуют уплотнители. Одновременно сжатый воздух поступает в резервуар с водой и пенообразователем, создает в них избыточное давление, которое вытесняет воду и пенообразователь в подводящий трубопровод. Вода и пенообразователь, смешанные в соответствующей пропорции, поступают по рукаву на пеногенератор. Пеногенератор находится над верхним поясом резервуара, подача пены происходит непосредственно в зону горения. Образовавшаяся пена эффективно тушит возникший пожар.

Генератор полидисперсной высокократной пены работает следующим образом.

При возникновении пожара насосная установка (на чертеже не показано) подает раствор пенообразователя из бака-дозатора во входной трубопровод 24 пеногенератора, откуда он через распределитель пенораствора под давлением подается на отводы 25, 27, 28, форсунки 29 которых формируют распыленные струи.

Форсунка работает так. Жидкость подается по впускному отверстию 40, затем проходит во входную цилиндрическую камеру 46 и поступает по многоканальному тангенциальному вводу через отверстия 47 в камеру завихрения 48, выполненную в виде цилиндрического стакана 39. Вращающийся поток жидкости из камеры завихрения 48 проходит через калиброванное коническое отверстие 43 соплового вкладыша 42, центральное цилиндрическое отверстие 44 и выходное коническое отверстия 45 соплового вкладыша 42, в результате чего образуется факел распыленной жидкости, корневой угол которого определяется величиной угла при вершине конуса выходного конического отверстия 45 соплового вкладыша 42.

Предложенная конструкция широкофакельной форсунки с диаметром центрального цилиндрического отверстия 44, равным 9 мм, при рабочих давлениях жидкости 150…250 кПа обеспечивает угол раскрытия водяного факела до 150° и сохраняет устойчивость факела при давлении жидкости перед форсунками от 40 кПа и выше, при этом производительность форсунки зависит от давления жидкости на входе впускного отверстия.

Испытания показали, что даже в условиях интенсивного задымления пена образуется в заданных объемах и имеет хорошую устойчивость к распаданию. В качестве пенообразователя в таких системах пожаротушения применяется фторсинтетический пенообразователь типа "Мультипена". Работает также на 6%-водном растворе фторсодержащего пенообразователя "Подслойный" в условиях задымления помещения.

Пеногенератор также предназначен для автоматических систем пожаротушения закрытых технологических помещений (подача пены на место возгорания), где возможно образование паро- и газовоздушных смесей, например в насосных залах насосных нефтеперекачивающих станций, камерах регулирования давления и т.п.

Пеногенератор работает эффективно при следующих оптимальных параметрах технических характеристик:

Рабочее давление раствора пенообразователя, МПа	0,9±0,1
Расход по раствору пенообразователя, л/с, не менее	7
Производительность по пене, м3/с, не менее	2,8
Кратность пены, не менее	400

Система пожаротушения в вертикальных резервуарах, содержащая установленный на опоре телескопический подъемник и пеногенератор, пеногенератор установлен на подвижном телескопическом подъемнике снаружи резервуара и соединен рукавом с резервуарами, содержащими воду и пенообразователь и связанными с баллонами со сжатым воздухом, при этом телескопический подъемник раздвигается и перемещается в рабочее положение при помощи сжатого воздуха из указанных баллонов, а пеногенератор выполнен в виде генератора полидисперсной высокократной пены, содержащего корпус, распределительное и направляющее устройства, причем корпус выполнен в виде призматической обечайки, причем с одной стороны к корпусу присоединен распределитель пенораствора, который выполнен в виде вертикально расположенного, по крайней мере, одного входного трубопровода с опорными и сетевыми фланцами для подсоединения к системе огнетушащего жидкостного раствора пенообразователя, а перпендикулярно входному трубопроводу горизонтально размещены жестко связанные с ним, по крайней мере, два дополнительных трубопровода с заглушками на обоих концах, причем распределитель пенораствора вписывается во внутренний контур корпуса, а диаметры внутренних полостей входного и дополнительных трубопроводов равны между собой, при этом сами полости соединены между собой, а к внутренним полостям входного и дополнительных трубопроводов подсоединены со стороны обечайки корпуса и параллельно ее оси отводы: укороченные, средние и длинные, заканчивающиеся форсунками, ориентированными к направляющему сетчатому устройству, которое состоит из трех соосных, коаксиально расположенных пирамидальных обечаек в виде генерирующих сеток: внешней, промежуточной и внутренней, причем каждая из обечаек содержит проволочный каркас из двух оснований в виде квадрата и боковых ребер усеченной пирамидальной поверхности, при этом внешняя обечайка большим основанием крепится к корпусу, а ее второе меньшее основание является одновременно большим основанием промежуточной обечайки с боковыми ребрами, а ее меньшее основание является одновременно большим основанием внутренней обечайки с меньшим основанием, причем генерирующие сетки в виде усеченных пирамидальных поверхностей расположены таким образом, что все вершины их лежат на оси, совпадающей с осью корпуса, причем направление вершин внешней и внутренней генерирующих сеток совпадает, а вершина промежуточной генерирующей сетки направлена противоположно вершинам внешней и внутренней генерирующих сеток, причем в сторону распределителя пенораствора, отличающаяся тем, что каждая из форсунок содержит корпус с камерой завихрения и сопловый вкладыш, при этом корпус выполнен со впускным патрубком, имеющим отверстие, соосной с ним входной цилиндрической камеры, камеры завихрения, расположенной коаксиально по отношению к входной камере и выполненной в виде цилиндрического стакана, имеющего на боковой поверхности, по крайней мере, три тангенциально расположенных отверстия, оси которых расположены касательно по отношению к камере завихрения, т.е. имеет место многоканальный тангенциальный ввод, а соосно камере завихрения расположен сопловый вкладыш с внешним диаметром D₁, а внутри вкладыша выполнены последовательно расположенные и соосные друг другу и цилиндрической поверхности камеры завихрения три калиброванных отверстия: коническое отверстие с диаметром D нижнего основания усеченного конуса, центральное цилиндрическое отверстие диаметром d₂ и выходное коническое отверстие с диаметром d₃ нижнего основания усеченного конуса, при этом диаметр d₂ центрального цилиндрического отверстия соплового вкладыша равен диаметру верхнего основания усеченного конуса конического отверстия и диаметру верхнего основания усеченного конуса выходного конического отверстия.