Способ локализации и тушения пожаров на площадках приема и хранения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в горизонтальных резервуарах

Способ локализации и тушения пожаров на площадках приема и хранения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в горизонтальных резервуарах

Реферат

Изобретение относится к области противопожарной техники, а именно к способу локализации и тушения пожаров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей (ЛВЖ и ГЖ) на площадках приема и хранения газового конденсата в горизонтальных резервуарах.

Наиболее эффективно применение данного способа в районах, где в наличии дефицит воды, либо в районах, где применение для тушения пожара воды, пены затруднительно из-за отрицательных температур, например в районах Крайнего Севера или Сибири.

Известно, что при тушении пожаров на нефтяных терминалах в резервуаре обязательным является охлаждение соседних негорящих резервуаров для предотвращения их нагрева до температуры воспламенения продукта или его вскипания.

Известно множество способов тушения нефти, нефтепродуктов и других ЛВЖ и ГЖ в резервуарах [1]. Все способы непременно требуют применения пенообразующих водных растворов и охлаждение водой стоящих рядом резервуаров.

Наиболее близким аналогом является патент РФ №2318563, А62С 3/06, опубл. 10.03.2008 г. «Способ противопожарной защиты резервуаров с нефтепродуктами», который выбран нами за прототип.

Сущность изобретения по способу-прототипу, патент РФ 2318563, заключается в том, что в способе защиты резервуаров с нефтепродуктами, заключающимся 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 сетки охлаждающим агентом с интенсивностью от 0.05 до 0.15 кг/с на 1 м² горизонтальной проекции очага пожара, а размеры ячейки металлической сетки определяют по формуле:

где m - ширина ячейки, м;

V_кр - критическая скорость пламени, м/с (для ЛВЖ - 0.2 м/с). Толщину проволоки металлической сетки определяют по формуле:

Отсюда размер ячейки

В прототипе приведены данные m=0.02÷0.07 м=20÷70 мм,

d_пров=0.5÷1 мм.

Это параметры для сетки с охлаждением. Для сетки без охлаждения гасящий размер сетки составляет 0.6 см или 6 мм.

Недостатками способа прототипа являются:

1. Наличие воды или более дорогого охлаждающего агента для охлаждения сетки, что весьма нерентабельно и технически сложно выполнимо в зимних условиях.

2. Устанавливать на определенную высоту сетку над РВС 5000÷20000, высотой 12÷14 м, где диаметр резервуара d≈21÷46 м, весьма затруднительно в техническом плане, особенно во время пожара.

3. Данный способ затруднителен в применении для локализации и тушения пожаров ЛВЖ и ГЖ на площадках приема и хранения газового конденсата в горизонтальных резервуарах.

4. Охлаждение соседних резервуаров и/или уменьшение нагрева за счет излучения пламени пожара в данном способе не предусматривается.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа локализации и тушения пожаров ЛВЖ и ГЖ на площадках приема и хранения газового конденсата в горизонтальных резервуарах 20-60 м³, установленных компактно на открытых площадках под навесом.

Поставленная задача решается предлагаемым способом, заключающимся в том, что способ локализации и тушения пожаров на площадках приема и хранения ЛВЖ и ГЖ в горизонтальных резервуарах, включающий установку металлической сетки в зоне пожара с последующей подачей на нее огнетушащего охлаждающего агента, отличается тем, что огнепреградительную металлическую сетку с размером ячеек, определяемых по формуле:

где d_яч - критический диаметр ячейки металлической сетки, при котором достигается тушение, м;

32,5 - значение критерия Пекле ,

где W - скорость потока, м/с;

l - линейный размер, м;

а - температуропроводность, м²/с;

R - газовая постоянная;

Т₀ - температура исходной смеси; K

λ₀ - теплопроводность исходной смеси, Вт/м·K

U - предельная скорость распространения углеводородных пламен, м/с;

С_р - теплоемкость горючей смеси, кДж/кг·K;

Р_кр - критическое давление, Па,

и толщиной проволоки сетки, связанной с диаметром ячейки соотношением d_пров≥0,25d_яч, устанавливают вертикально на стойках по контуру площадки до высоты нижней кромки навеса, установленного над площадкой с резервуарами, при этом подачу огнетушащего охлаждающего агента ведут из размещенных по периметру газопорошковых модулей в зону пожара и по всему огражденному пространству с интенсивностью не менее 0,01 кг/м³·с, причем в качестве огнетушащего и охлаждающего агента используют смесь газового ингибитора и/или газового флегматизатора с гетерогенным ингибитором горения, содержащим не менее 5% фракции вышеуказанной дисперсии с размерами частиц, соизмеримыми с максимальной длиной волны излучения пламени горящей жидкости или газа.

В качестве огнетушащего и охлаждающего агента используют смесь сжиженного диоксида углерода и азота с порошком на основе фосфата аммония и/или карбоната и/или хлорида щелочного металла или с раствором ортофосфорной кислоты при соотношении дисперсной фазы и дисперсионной среды в образованном аэрозоле от

1:2 до 7:1.

Газопорошковые модули размещают внутри или вне огражденной зоны попарно напротив друг друга с учетом встречного погашения скоростей потоков внутри огражденной зоны.

Рассмотрим физическую сущность способа и его преимущества. Во-первых, способ-прототип ограничен в применении, так как не может применяться при резко отрицательных температурах, например в районах Крайнего Севера или в районах, где вода - дефицит. Наиболее опасными из легковоспламеняющихся жидкостей являются газовые конденсаты, имеющие низкую температуру кипения, вспышки и воспламенения. Поэтому так называемые модули приема и хранения газового конденсата устраивают на бетонированной площадке площадью 200-300 м² с четырьмя-десятью горизонтальными резервуарами объемом 20-60 м³.

Применение пены также затруднительно из-за воды. Применение порошковых установок пожаротушения затруднительно на продуваемых ветром площадях из-за отсутствия боковых заграждений (стен), которые нежелательны ввиду большой загазованности помещений с хранящимся газовым конденсатом. Отсюда вытекает создание условно-временных и герметичных объемов, обеспечивающих в течение нескольких секунд создание и сохранение огнетушащей концентрации, необходимой для подавления горения в условно-герметичном объеме, образованном металлической сеткой.

При этом следует отметить, что в данном случае металлическая сетка играет тройную роль:

1. Условно-непродуваемая стенка из-за образования так называемых вихревых дорожек Кармана при скорости ветра 1-10 м/с при прохождении через сетку при числах Рейнольдса 40-1000;

2. Огнепреградительная и охлаждающая сетка согласно формуле (1);

3. Взрывоподавляющая сетка. Так, например, для газового конденсата пропана диаметр огнепреградителя или размер ячейки сетки составит 2.6 мм [2].

Важным фактором предлагаемого способа является наличие 10% частиц огнетушащего порошка с размерами, соизмеримыми с длиной волны максимума излучения горящей легковоспламеняющейся жидкости. Так, например, температура горения нефтепродуктов лежит в пределах 1200-1500°С. Максимум теплового излучения будет определяться по закону Вина:

или λ_max≈2мкм.

Огнетушащая концентрация порошка Феникс АВС-70 составляет величину ≈130 г/м³. При нахождении в них 10% частиц с размером d≈2 мкм ослабление излучения по закону Буге-Ламберта-Бера будет:

где I - интенсивность прошедшего через аэрозоль излучения;

I₀ - интенсивность падающего на аэрозоль излучения;

е - основание натурального логарифма;

ε_λ - показатель ослабления излучения в заданной области спектра, м²/г;

с - концентрация ослабляющих частиц на трассе визирования, г/м³;

l - трасса визирования, м.

Концентрация частиц с размером 2 мкм с=130·0.05=6.5 г/м³, ε_λ=2мкм≈0.5 м²/г, расстояние между резервуарами l составляет 2.6 м.

Отсюда кратность ослабления излучения:

Другими словами, излучение от горящей цистерны до следующей, находящейся на расстоянии 2.6 м, ослабится ориентировочно в 5000 раз. Учитывая, что более грубодисперсный аэрозоль тоже ослабляет излучение, то кратность ослабления излучения между цистернами-резервуарами уменьшится на 10⁴, т.е. на четыре порядка или 0.3·10⁴ на 1 метр огнетушащего аэрозоля (порошка).

Испытание проводили на испытательном полигоне ФГУП ФНЦ «НИИПХ». На испытательной площадке под навесом размером 6×6 метров установили очаг 233 В с двумястами тридцатью литрами бензина АИ-80, налитого на 470 л воды, находящейся в вышеуказанном очаге диаметром 3.05 м. Площадку огородили металлической сеткой с ячейкой ГОСТ 3826-82. Высота сетки 3.3 м, длина по периметру 24 м. Снаружи ограждения установили 2 модуля МПП(Н)-8 «BiZone» с 7.6 кг порошка в каждом и углекислотой массой 3.5 кг в каждом модуле. Таким образом, масса огнетушащего вещества была 22.2 кг. После поджига очага 233 В через 30 с включали в работу модули. Время работы модуля 7-8 с. Время тушения 5-6 с. Количество положительных опытов три из трех.

Источники информации

1. A.Ф.Шароварников, В.П.Молчанов, С.С.Воевода, С.А.Шароварников. Тушение пожаров нефти и нефтепродуктов. М., Издательский дом «Калан», 2002.

2. А.Н.Баратов. Горение-пожар-Взрыв-Безопасность / М., 2003, с.175.

1. Способ локализации и тушения пожаров на площадках приема и хранения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в горизонтальных резервуарах, включающий установку металлической сетки в зоне пожара с последующей подачей на нее огнетушащего охлаждающего агента, отличающийся тем, что огнепреградительную металлическую сетку с размером ячеек, определяемых по формуле: где d_яч - критический диаметр ячейки металлической сетки, при котором достигается тушение, м;32,5 - значение критерия Пекле где W - скорость потока, м/с;l - линейный размер, м;а - температуропроводность, м²/с;R - газовая постоянная;Т₀ - температура исходной смеси, К;λ₀ - теплопроводность исходной смеси, Вт/м·К;U - предельная скорость распространения углеводородных пламен, м/с;С_р - теплоемкость горючей смеси, кДж/кг·К;Р_кр - критическое давление, Па;и толщиной проволоки сетки, связанной с диаметром ячейки соотношением d_пров≥0,25d_яч, устанавливают вертикально на стойках по контуру площадки до высоты нижней кромки навеса, установленного над площадкой с резервуарами, при этом подачу огнетушащего охлаждающего агента ведут из размещенных по периметру газопорошковых модулей в зону пожара и по всему огражденному пространству с интенсивностью не менее 0,01 кг/м³·с, причем в качестве огнетушащего и охлаждающего агента используют смесь газового ингибитора и/или газового флегматизатора с гетерогенным ингибитором горения, содержащим не менее 5% фракции вышеуказанной дисперсии с размерами частиц, соизмеримыми с максимальной длиной волны излучения пламени горящей жидкости или газа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве огнетушащего и охлаждающего агента используют смесь сжиженного диоксида углерода и азота с порошком на основе фосфата аммония, и/или карбоната, и/или хлорида щелочного металла или с раствором ортофосфорной кислоты при соотношении дисперсной фазы и дисперсионной среды в образованном аэрозоле от 1:2 до 7:1.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что газопорошковые модули размещают внутри или вне огражденной зоны попарно напротив друг друга с учетом встречного погашения скоростей потоков внутри огражденной зоны.