Способ подслойного пожаротушения резервуаров с нефтепродуктами, устройство подготовки и подачи пены и система противопожарной защиты резервуаров

Изобретение относится к области пенного пожаротушения, а именно к оперативному тушению пожаров в крупных резервуарах, цехах переработки нефтепродуктов, наливных эстакадах и проливах горючих жидкостей на открытых пространствах. Устройство подготовки и подачи пены включает пенобак с газогенератором, размещенный внутри емкости или рядом с ней, содержащей запас воды. Заряд однокамерного газогенератора обеспечивает изменением поверхности горения малый газоприход на первом режиме горения для вытеснения пенообразователя в емкость с водой, его смешения с образованием пены, а на втором режиме, с большим газоприходом и давлением в газогенераторе - подачу пены в резервуар по двум трубопроводам: подслойного тушения в вертикальную трубу в нижнюю часть резервуара, а также по отдельному трубопроводу в верхнюю часть резервуара. Способ пожаротушения резервуаров заключается в установке за обвалованием резервуара стационарного или мобильного устройства, обеспечивающего раздельное хранение воды и пенообразователя, подготовку и подачу пены с помощью твердотопливного газогенератора по трубопроводу подслойного тушения в резервуар с одновременной подачей пены сверху на зеркало горящего нефтепродукта. Система противопожарной защиты резервуаров на основе предложенных способа и устройства выполнена в виде двух потоков пены - в трубопровод подслойного тушения в нижнюю часть резервуара, а также в питающий трубопровод, подающий пену в верхнюю часть резервуара через струйный плоский распылитель. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к способам тушения легковоспламеняющихся жидкостей, например, нефти или бензина, находящихся на хранении в резервуарных парках.

Известно, что пожары в резервуарах с нефтепродуктами начинаются обычно со взрыва паровоздушной смеси в резервуаре без срыва крыши, но с нарушением целостности ее в отдельных наиболее слабых местах. Сила взрыва оказывает влияние на характер развития пожара.

Кроме того, известно, что при возникновении пожара или взрыва в резервуаре могут образовываться так называемые «карманы», обусловленные деформацией его стен или крыши. В этом случае отсутствие возможности подслойного тушения пожара не позволяет осуществлять тушение горящей жидкости в этих труднодоступных «карманах» («Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках», М: ГУ ГСП ВНИИ ПО, 2000 г.).

Пожары в резервуарах с нефтепродуктами тушат чаще всего способом подачи среднекратной пены в очаг горения сверху резервуара стандартными пенокамерами, которые из-за высоких температур в зоне горения нефтепродуктов - до 1200°С, часто выходят из строя и не обеспечивают тушение пожара, а при наличии взрыва - повреждаются или срываются.

Передвижные пеноподъемники также находятся в зоне высоких температур и не обеспечивают эффективного тушения.

При развитии пожара полное тушение среднекратной пеной легковоспламеняющихся жидкостей в резервуарных парках происходит несколько часов, а иногда и суток, так как огнетушащая способность пены теряется при подаче ее в зону высоких температур, образующихся вблизи пеносливной камеры (А.П. Баратов, Ε.Н. Иванов, Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Издание 2-е переработанное. М., Химия, 1979, с 262).

Известен способ пожаротушения резервуаров с нефтепродуктами низкократной пеной, подаваемой под слой хранимой в резервуаре легковоспламеняющейся жидкости.

Известен способ подслойного пожаротушения в резервуаре с нефтью или нефтепродуктами, использующий эмульгирование пены нефтью при доставке пены с нижнего пояса резервуара до поверхности нефти в зону горения, путем закачки огнетушащей пены в герметичные мешки с последующим самовсплытием и разрывом их при контакте с огнем. При этом пена разливается по горящей поверхности нефти.

Недостатком этого способа является невозможность заполнения мешка количеством пены, достаточным для покрытия всего зеркала горящего нефтепродукта в резервуаре объемом более 5000 м³. При этом площадь резервуара составляет несколько сотен и даже тысяч квадратных метров.

Известен способ противопожарной защиты резервуаров для хранения жидких горючих веществ и система для его осуществления (патент РФ №2616848 от 18.04.2017 г., А62С 3/06 (2006.01).

Сущность способа заключается в том, что часть потока пены, насыщаемой газами - продуктами горения аэрозольобразующего заряда подают путем излива вдоль поверхности горения по периметру стенок резервуара, а другую часть потока подают вдоль поверхности горения от периферийной области к центру емкости. Технический эффект, реализуемый этой системой противопожарной защиты резервуаров, обусловлен тем, что позволяет создать два независимых потока раствора пенообразователя вдоль поверхности горения и осуществить закрутку каждого потока с использованием силы Кориолиса.

Данный способ и реализуемая по нему система пожаротушения не обеспечивает подслойного тушения пожара.

Известны также устройства - генераторы низкократной пены, обеспечивающие реализацию этого способа.

Например, генератор низкократной пены для подслойного пожаротушения в резервуаре (патент РФ №2242260, А62С 61/12 от 20.12.2004) обеспечивает производительность - расход водного раствора пенообразователя 30 л/с. Однако этой производительности недостаточно для тушения пожаров на крупных резервуарах где, как показывают результаты натурных огневых испытаний, необходимо обеспечивать расход более 150 л/с.

Известно устройство для тушения горючих жидкостей в резервуаре с плавающей крышей или понтоном (патент РФ №2258549, А62А 3/06, 20.08.2005) в центре которых размещено огнетушащее устройство с трубопроводом и сопловым распылителем, установленным в верхней части резервуара над поверхностью плавающей крыши или понтона.

Недостаток этого устройства заключается в невозможности осуществления подслойного пожаротушения. К тому же, для резервуаров с понтоном при обрушении стационарной крыши резервуара или при взрыве в резервуаре с понтоном это устройство пожаротушения частично или полностью выходит из строя, что снижает эффективность пожаротушения.

Известно также устройство в вертикальном резервуаре - газопорошковый или газожидкостный инжектор - пеногенератор, подающий в систему кольцевых и радиальных трубопроводов огнетушащее вещество. Трубопроводы расположены внутри резервуара горизонтально и соединены с системой вертикальных труб в верхней части которых, выступающей над поверхностью нефти, расположены сопловые распылители, обеспечивающие при пожаре подачу огнетушащего вещества (ОТВ) над горящей поверхностью жидкости (патент США №5573068, А62С 3/06, 12.11.1996).

Недостатком этого устройства также является отсутствие возможности реализации подслойного пожаротушения и снижение эффективности тушения пожара.

Устройство для получения самовспенивающейся газонаполненной пены (патент РФ №2622815 от 20.06.2017 А62С 5/02 (2006.01) на основе твердотопливного газогенератора принятое за прототип обеспечивает интенсивный барботаж раствора пенообразователя и подачу пены под давлением к распылителям, смонтированным в верхней части резервуара с горящими нефтепродуктами. Образующаяся при выходе из сопловых насадков пена низкой кратности обеспечивает покрытие всей поверхности горения и тушение пожара.

Недостатком этого устройства является необходимость применять газогенератор многокамерной конструкции, что усложняет систему управления запуском камер для обеспечения требуемой интенсивности подачи раствора пенообразователя на очаг горения и не создает повышенного давления в емкости.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности путем реализации способа подслойного пожаротушения резервуаров с нефтепродуктами на основе разработанного устройства подготовки и одновременной подачи пены в виде двух потоков - в трубопровод подслойного тушения в нижнюю часть резервуара, а также в питающий трубопровод, подающий пену в верхнюю часть резервуара на зеркало горящей жидкости через распылитель.

Устройство, реализующее заявляемый способ подслойного пожаротушения, представлено на Фиг. 1

Устройство состоит из емкости 1, закрепленной на подставке 2 и заполненной водой 3. Внутри емкости установлен пенобак 4, заправленный пенообразователем 5. В нижней части пенобака закреплен распылитель пенообразователя 6.

В верхней части пенобака смонтирован газогенератор 7 с устройством запуска 8 и с зарядом, имеющим изменяемую поверхность горения - малую в начальный период горения для обеспечения малого газообразования, требуемого для вытеснения пенообразователя в емкость с водой и перемешивания с получением рабочего раствора пены, а затем большую поверхность горения с большим газоприходом и повышенным давлением на выходе пены из емкости в трубопровод подслойного тушения 9 и через обратный клапан 10 резервуара в вертикальную трубу подачи пены 11. Напорный поток низкократной пены 14 проходит сквозь слой горючего 13 в верхнюю часть резервуара.

Другая часть пены подается по питающему трубопроводу 15 и через трубчатый плоский распылитель 16 в виде веерной струи 17 на зеркало горящей жидкости.

Датчик возгорания 18 обнаруживает пожар и по кабелю 19 передает сигнал на устройство запуска газогенератора 8 для приведения в действие газогенератора 7.

На Фиг. 2 приведен вариант исполнения устройства подготовки и подачи пены с внешним расположением пенобака с газогенератором.

На Фиг. 3 показано на виде сверху размещение плоского распылителя 16 в верхней части резервуара 12, стрелками указаны направления растекания потока пены.

На Фиг. 4 приведена конструкция струйного распылителя 20 из двух плоских труб, соединенных с питающим трубопроводом, стрелками показаны направления движения потоков пены вдоль борта резервуара.

На Фиг. 5 приведена система подачи пены с помощью автомобиля - пеноподъемника.

Устройство подготовки и подачи пены работает следующим образом: При возникновении пожара в резервуаре срабатывает датчик возгорания 18 и по кабелю 19 передает электрический сигнал на устройство запуска газогенератора 8, которое воспламеняет заряд газогенератора 7. При сгорании заряда на первом режиме с малым газоприходом обеспечивается вытеснение из пенобака 4 пенообразователя 5 в емкость 1 с водой 3 и барботаж газами-продуктами горения заряда воды с образованием рабочего раствора пены. Одновременно с увеличением поверхности горения заряда происходит увеличение газообразования и рост давления вытеснения пены из емкости 1 в трубопровод подслойного тушения 9, далее через обратный клапан 10 резервуара - в вертикальный патрубок подачи пены 11, образующий на выходе напорный поток низкократной пены 14. Этот поток при прохождении нефтепродукта 13 обеспечивает его интенсивное перемешивание и охлаждение разогретого слоя горючего. При выходе на поверхность горящего нефтепродукта поток пены растекается от центра к периферии резервуара с образованием вязкой пленки, которая сокращает площадь горящего нефтепродукта и прекращает его пламенное горение. Подача пены одновременно осуществляется в питающий трубопровод 15 и через трубчатый плоский распылитель 16 на зеркало нефтепродукта, образуя веерную струю 17 и закрутку потока пены вдоль борта резервуара. Совместное действие двух потоков пены обеспечивает интенсивное пожаротушение. Обратный клапан 10 после тушения пожара предотвращает переток нефтепродукта 13 в опорожненную емкость 1 устройства подготовки и подачи пены. Подставка 2 обеспечивает установку устройства на грунте или мобильном шасси.

Аналогичный способ пожаротушения реализуется по предлагаемой заявке с использованием автомобиля-пеноподъемника 21 по Фиг. 5. При этом питающий трубопровод 15 по Фиг. 5 пристыковывается к приемному патрубку автомобиля и через стрелу и трубчатый плоский распылитель 16 обеспечивается подача пены на зеркало горящего нефтепродукта резервуара 12.

Натурные огневые испытания устройства подготовки и подачи пены, проведенные в июне 2019 года, показали его высокую эффективность при подслойной подаче пены и подаче ее сверху на зеркало горящего нефтепродукта. При тушении штатного резервуара РВС-5000 м³ площадью 350 м² бензин АИ-95 был потушен в нескольких экспериментах за время, не превышающее 60 секунд. При этом подача рабочего раствора пенообразователя производилась по трубопроводу длиной 162 м.

1. Устройство подготовки и подачи пены для тушения пожаров в резервуарах с нефтепродуктами, включающее емкость с водой, внутри которой расположен пенобак с пенообразователем и генератором, снаряженным зарядом и воспламенителем, отличающееся тем, что заряд однокамерного газогенератора имеет двухрежимную поверхность горения: с малым газоприходом на первом режиме горения для вытеснения пенообразователя в емкость с водой, его смешения с образованием пены, а на втором режиме, с большим газоприходом и давлением в газогенераторе, для подачи пены в резервуар.

2. Способ пожаротушения резервуаров с нефтепродуктами, включающий устройство по п. 1, запускаемое, при срабатывании датчика возгорания, устройством запуска газогенератора с зарядом, обеспечивающим образование пены и ее подачу одновременно в два трубопровода - по трубопроводу подслойного тушения с обратным клапаном в вертикальную трубу в центре донной части резервуара, при этом, поднимаясь под давлением на поверхность, пена растекается по зеркалу нефтепродукта, прекращая горение в центральной части резервуара, а по питающему трубопроводу пена подается в верхнюю часть резервуара через струйный плоский распылитель вдоль стенок, прекращая горение у борта.

3. Система противопожарной защиты резервуаров с нефтепродуктами, включающая устройство подготовки и подачи пены по п. 1, трубопровод подслойного тушения в нижней части резервуара с обратным клапаном, а также питающий трубопровод, подающий пену в верхнюю часть резервуара через струйный плоский распылитель, обеспечивающий вращение потока пены вдоль борта резервуара, его охлаждение и прекращение горения.

4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что наряду с подачей пены в трубопровод подслойного тушения обеспечивают подачу пены в верхнюю часть резервуара автомобилем-пеноподъемником, стыкуемым с питающим трубопроводом устройства подачи пены.