Пожарная безопасность
Мифы и реальность подслойного тушения
У наших специалистов есть одно прекрасное качество — на лету схватывать новые идеи и технические решения. Поэтому настоящая статья не имеет целью пропаганду нового способа пожаротушения, а, наоборот, является попыткой трезвой оценки реальной области его возможного применения. Для этого определим несколько основополагающих процессов, характеризующих подслойный способ подачи пены.
Общие положения
1. Нижние слои горючего в резервуаре имеют существенно более низкую температуру, чем прогретый в результате горения верхний слой. Для ряда горючих жидкостей возможно образование гомотермическо-го слоя, имеющего температуру, близкую к температуре кипения го-
рючего. Толщина этого слоя постоянно увеличивается в процессе горения.
2. При подслойном способе подачи происходит интенсивное перемешивание всех слоев горючего в резервуаре, своего рода «барботирование» содержимого, причем в этот процесс вовлекаются абсолютно все горючее, донные отложения, подтоварная вода и, естественно, раствор пенообразователя, поступающий в резервуар в виде пены.
3. Раствор пенообразователя имеет, как правило, более низкую температуру по сравнению с горючим, особенно по сравнению с самым верхним его слоем.
4. Пенная струя, попадая в горючее, разбивается на некие локализованные объемы, самостоятельно всплывающие на горящую поверхность.
5. Для пожаротушения используется пена низкой кратности на основе раствора пленкообразующего пенообразователя. Пленка раствора такого пенообразователя покрывает поверхность горючего и изолирует его от окружающей среды. Но пленка разрушается при контакте с нагретыми элементами конструкции резервуара (в частности, со стенками).
6. Типовой цепочкой оборудования для подачи пены в слой горючего является следующая последовательность (рис. 1): насос — растворопровод — задвижка — высоконапорный пеногенера-тор (ВПГ) — предохранительная мембрана — «задвижка» — обратный клапан (хлопушка) — разводка пенопровода в нижней части резервуара или ввод в технологический трубопровод.
Несколько особенностей практического использования
Теперь, имея основные представления о процессах, протекающих при горении и тушении, рассмотрим особенности практического использования рассматриваемого способа пожаротушения и определим границы области его применения:
1. Подслойный способ не может быть использован как основной и единственный для тушения резервуаров с понтоном или плавающей крышей. Пожар на таком резервуаре обьино сопровождается нарушением движения понтона или крыши, повреждением, частичным или полным затоплением этих элементов конструкции резервуара (рис. 2). Как видно из рисунка, подслой-ная подача пены не может обеспечить покрытие огаетушащим веществом значительной части свободной поверхности горючего. Во всем мире для тушения пожара в таких резервуарах применяются генераторы пены низкой кратности с пеносливом (ГПНПС), устанавливаемые на стенке резервуара.
2. Возможность тушения резервуара с мазутом методом подслойной подачи вызывает серьезное сомнение из-за высокой вязкости хранящегося продукта. При прохождении пены (раствора пенообразователя) через слой мазута, который для уменьшения вязкости обычно нагрет до температуры порядка 50-80 °С, раствор будет охлаждать мазут, что приведет к локальному увеличению вязкости. Следствием будет образование пено-мазутных объемов, имеющих довольно высокую плотность и, как следствие, низкую скорость вертикального подъема. При определенных, достаточно жестких условиях пена вообще не сможет подняться на поверхность мазута. Такого можно ожидать, например, при тушении пожара в зимнее время. Хотя, с другой стороны, температура вспышки мазута настолько высока, что потушить его возможно просто перемешиванием (барботированием воздухом). Столь же успешно можно подавить горение, используя просто распыленную воду, подаваемую сверху, т. е. снизить температуру свободной поверхности мазута ниже температуры вспышки. Возможно, по этой причине нам не известны случаи использования подслойного пенного пожаротушения на резервуарах с мазутом за рубежом.
3. В первых рекомендациях и технических решениях по применению подслойного способа подачи не предусматривалась установка предохранительных мембран (рис. 1). Поведение мембраны при низких температурах никем не анализировалось. Существенную роль здесь может сыграть, например, ориентация мембраны в вертикальной плоскости.
4. Особый вопрос — обоснование нормативов подслойной подачи пены: интенсивности и времени тушения. Для подслойного тушения расчетное время снижено до 10 минут, по сравнению с 15 минутами для подачи сверху. Это правильно, т. к. время тушения определяется временем выравнивания температуры по всему объему горючего, находящегося в резервуаре. Интенсивное перемешивание, которым сопровождается подача пены в слой горючего, приводит, как правило, к очень быстрому выравниванию температуры. Но этого недостаточно. Необходимо, чтобы свободная поверхность покрылась пеной (пленкой раствора пенообразователя).
На самом деле, зависимость групповой скорости от параметров, стоящих под корнем четвертой степени, довольно слабая, что делает возможным использование формулы для оценочного расчета. Подстановка конкретных значений позволяет получить численное значение групповой скорости около 15 см/с. Это значит, что при высоте слоя горючего в полностью залитом резервуаре 10 метров первые порции пены поступят на поверхность не ранее чем через одну минуту после начала тушения. Учитывая, что на поверхности горючего должно накопиться некоторое количество пены, из которой образуется пленка, непосредственно осуществляющая тушение (а пенный слой и пленка размываются конвективными потоками горючего, могут разрушаться от нагретых конструкций резервуара), реальное время тушения должно составить 3-4 минуты, что соответствует результатам наиболее грамотно подготовленных экспериментов.
Нормативное обеспечение действий по ликвидации аварий и пожаров всегда предусматривает наличие определенного запаса по тем или иным параметрам, который необходим на случай возникновения нештатной ситуации, усложняющей выполнение работ (тушение), а также учитывающий возможные сбои в
работе техники и человеческий фактор. По этой причине становится очевидным, что расчетное время, равное 10 минутам, не является завышенным. С учетом выше- и нижеизложенного, не вызывают возражений и величины нормативных интенсивностей подачи раствора пенообразователя.
5. Существует определенная опасность изменения ситуации на пожаре в худшую сторону при частичном отрыве крыши резервуара и горении паров горючего в месте отрыва крыши. При подаче пены в горящий таким образом резервуар мы изменяем соотношение концентраций воздуха и паров горючего в пространстве над горящей жидкостью, поскольку пена в данном случае работает как транспортер окислителя. Такие изменения могут привести к проскоку пламени в резервуар и последующему разрушению резервуара в результате быстрого сгорания («взрыва») паровоздушной смеси. Это особенно опасно при подаче пены средней кратности на основе пенообразователей общего назначения. Однако при определенных условиях и при подслойной подаче может сложиться аналогичная ситуация, хотя в последнем случае вероятность проскока пламени существенно меньше.
К сожалению, нельзя дать однозначных рекомендаций, гарантирующих безопасность при подаче пены во всех случаях. Видимо, в каждом конкретном случае руководитель тушения пожара должен принимать решение самостоятельно и знать о возможной опасности. Собственно, предупредить его и других специалистов и является нашей задачей.
6. В некоторых документах (в частности, в нормах ЫРРА) рекомендуется или допускается использование для подачи пены подслойным способом имеющихся технологических трубопроводов. Это возможно далеко не всегда. Использование технологического трубопровода будет затруднительно, если окажется невозможным прокачать по нему необходимое количество пены. Существуют ограничения и по геометрическим параметрам защищаемого объекта. Например, при большой емкости резервуара и малой его высоте, т. е. когда отношение толщины слоя горючего к диаметру или характерному горизонтальному размеру резервуара значительно меньше единицы (рис. 3). В этом случае, чтобы пена или пленка раствора добралась до противоположного борта, нам придется раскрутить весь объем горючего (как показано на рисунке). Причем продвижению пены будет препятствовать несколько вихрей, на преодоление которых может понадобиться значительно больше времени, чем расчетное время тушения. При таком соотношении размеров обязательным условием применения подслойной подачи является использование разводки пенопровода в нижней части резервуара. Без дополнительной разводки технологический трубопровод используется в России и за рубежом для тушения резервуаров емкостью менее 5000 м3.
7. И, уж конечно, не выдерживают никакой критики встречающиеся предложения об использовании по схеме подслойной подачи пенообразователей общего назначения, да к тому же подаваемых в технологический трубопровод. Пенообразователи общего назначения и современные технологии, за редким исключением, просто несовместимы.
«Вредные советы»
В заключение хотелось бы дать несколько «вредных советов» тем, кто проводит показательное тушение резервуаров или доказывает эффективность того или иного огаетушащего средства перед потенциальным заказчиком. Советы простые и основаны на личном многократном участии в показательных экспериментах, организованных различными фирмами. Основной задачей любого показа является стремление доказать, что наш способ тушения (огнетушащее вещество) ликвидирует горение:
а) за короткий промежуток времени (малое время тушения);
б) для тушения требуется небольшое, по сравнению с другими, количество огаетушащего вещества.
Для того чтобы добиться желаемого эффекта, можно воспользоваться приемами, которые будут незаметны наблюдателю, не являющемуся специалистом в данной области деятельности:
1. Тушим, когда все уже сгорело. Проведение достаточно крупного показательного тушения требует больших затрат, связанных, в том числе, с расходованием горючего. Поэтому, используя небольшое количество горючей жидкости, наливаемой, как правило, на водяную подушку, вы не только экономите деньги, но и гарантируете успешное «тушение», если начинаете подавать огнетушащее вещество на заключительном этапе полного выгорания. Совет наблюдателю: сопоставьте количество горючего, скорость его выгорания и время свободного горения до подачи огнетушащего вещества.
2. Температура вспышки горючего настолько высока, что достаточно снизить температуру поверхностного слоя всего лишь на несколько градусов, чтобы все потухло. Это очень распространенный и эффектный прием. Обычно в этом случае для разжигания очага используется какая-либо легковоспламеняющаяся жидкость. В качестве основного горючего подойдут ловушечный нефтепродукт, дизельное топливо и даже керосин. При подслойной подаче холодные нижние слои быстро охладят верхний до температуры ниже температуры вспышки. Никакая пена или пленка на свободной поверхности горючего будет не нужна, а время тушения сократится в несколько раз. Вряд ли кто-то сможет разглядеть и различить, есть на поверхности пленка раствора пенообразователя или нет. Особенно успешно этот прием может быть использован при проведении показа в зимнее время при низкой температуре самого горючего и огнетушащего вещества. Совет наблюдателю: поинтересуйтесь, не использовалась ли на начальной стадии горения ЛВЖ, какова температура вспышки основного продукта, а также температура окружающей среды.
3. В каждом из последующих экспериментов на одном и том же очаге пожара потушить его все труднее и труднее из-за накапливающегося в зоне пожара тепла. Эту особенность можно использовать при сравнительных испытаниях вашей продукции и продукции конкурента. Очевидно, что при прочих равных условиях охлаждающее воздействие на очаг пожара со стороны огнетушащего вещества приобретает все более и более важное значение. В результате, увеличивается время тушения — важнейший параметр, наблюдаемый и фиксируемый каждым из присутствующих на испытаниях. Совет наблюдателю: не принимайте всерьез различие по времени тушения, если оно не составляет несколько раз.
4. Для сокращения времени тушения, на которое, как сказано выше, наблюдатели обращают внимание в первую очередь, можно просто увеличить интенсивность подачи по сравнению с нормативной или заявленной. Зависимость времени тушения от интенсивности хорошо известна специалистам, но далеко не каждый наблюдатель способен в полевых условиях быстро выполнить расчет и сравнить результат с другими известными данными. Совет наблюдателю: попробуйте все же оценить величину интенсивности и сопоставить ее с известными нормативами.
5. Очень часто в испытаниях оборудования для подслойного тушения со ссылкой на необходимость экономить горючее используется схема, приведенная на рис. 4. Такой способ подачи можно назвать скорее «псевдоподслой-ным». Прокачка пены по вертикальной трубе не имеет ничего общего с реальными процессами тепло-массообмена, протекающими при всплытии пены, как показано выше. Однако в этом случае, даже если не использованы «советы» 1,2 и 4, можно добиться некоторого сокращения времени тушения (по сравнению с реальностью), просто уменьшив путь пены в горючем на величину, равную длине вертикального трубопровода.
В настоящей статье перечислены наверняка не все сложности и особенности подслойного пожаротушения резервуаров, но даже если что-то из изложенного окажется полезным специалистам — наша цель достигнута.
Источник
Пожаротушение резервуаров с нефтепродуктами
Резервуары или резервуарный парк – объекты повышенной пожарной опасности. Для них разрабатываются планы ликвидации аварийных ситуаций, мероприятий, в которых предполагается задействовать пожарную охрану, службы обеспечения населенного пункта, персонал парков. Возникший пожар может перейти за пределы обвалования резервуара и территории парков.
Общие принципы пожаротушения
Общий принцип для пожаротушения резервуаров и резервуарных парков с хранением различных веществами одинаков. Все резервуарные парки оснащают системами пожарной безопасности.
Они сигнализируют о возгорании, утечке продукта, аварийных ситуациях. Есть также системы пожаротушения. После подачи сигнала в диспетчерский пункт, пожарная охрана выезжает к резервуарному парку происшествия для тушения пожара.
Всеми действиями управляет руководитель тушения пожара. Расчет должен прибыть к резервуарному парку в течение 1 часа с момента фиксирования сигнала о возгорании.
Местонахождение, вид резервуаров, вещества в них и тип системы пожаротушения определяет тактику и методы дальнейшего тушения пожара. Огнетушащее вещество выбирают, отталкиваясь от характеристик содержимого емкости. Например, нефтепродукты нельзя заливать водой, за исключением вязких или легкозастывающих веществ. К таким относится мазут, нефть и масло.
При пожаре в резервуарных парках также учитывают направление ветра, температуру внешней среды, близость остальных резервуаров. В обязательном порядке производится охлаждение внешних стенок емкостей как подземного, так надземного типа. Руководитель учитывает особенности резервуарного парка, которые можно рассмотреть на плане, для результативного тушения пожара.
Снижения теплового излучения от стенок и внутренней температуры вещества в резервуарах добиваются с помощью воды, так как она дает максимальный эффект. Вокруг резервуаров по правилам обустраивают обвалование.
Допускается использование воды из него для охлаждения емкостей. Если произошла утечка продукта с повышенной горючестью или взрывоопасностью, то действуют согласно нормам и правилам.
Вся техника во время ликвидации возгораний в резервуарных парках и снижения температуры хранимых веществ должна быть за обвалованием емкостей. В большинстве случаев резервуарные парки оборудуют стационарными устройствами для подачи воды, пеногенераторами.
Это позволяет сохранить пожарную технику и уменьшить потерю времени на поставку огнетушащих веществ. Дополнительно к резервуарному парку собирают строительную технику, если пожар распространится дальше.
Способы и правила тушения
Есть два способа тушения таких резервуаров с нефтепродуктами:
подслойный;- поверхностный.
подслойный;В каждом случае используют пенные огнетушащие вещества, которые снижают температуру и не дают распространяться пламени дальше очагов возгораний. Допустимая кратность огнетушащих веществ – средняя либо же низкая. Запас огнетушащего вещества должен превышать объем, который рассчитан на тушение пожара в течение 15 минут.
Пена обладает изолирующим свойством: она образует пленку на поверхности нефтепродуктов, уменьшая выход горючих паров во время пожара. Температура содержимого резервуара выравнивается во всех слоях.
Это огнетушащее вещество эффективно и без пожара, когда нефтепродукты нагреваются. Порошковые огнетушащие вещества применяют для тушения в межсвайном пространстве, очагов на фланцах, задвижках, при условии, что они локальны.
Если ликвидация пожара прошла успешно, то пенную атаку продолжают еще 5 минут. В противном случае делают перерыв и выясняют причину длительного пожара. Для резервуаров из стали, расположенных вертикально, чей объем более 5000 м3, необходимо использовать лафетные стволы. Параллельно с тушением происходит охлаждение резервуаров.
Чтобы уменьшить вероятность выхода пожара за пределы, водой орошают соседние емкости. Для этого по направлению ветра вычисляют, какой из них в опасной зоне и охлаждают ту часть, которая ближе к очагу. Охлаждение водой также требуется пожарному оборудованию (стволы, рукава, пеногенераторы).
Для поверхностного способа тушения пожаров пену, кратность которой низкая, подают через эластичный рукав.
Иногда газорезчик делает отверстие в верхней части резервуара. От поверхности нефтепродукта отступают не менее 1 м. При возникновении карманов в веществе целесообразно направить туда пар или инертный газ.
В зависимости от типа крышки выбирают дальнейшую тактику тушения пожаров. Больше рисков с понтонными крышками, так как вероятность взрыва увеличивается в разы. Тогда прорезают отверстие с помощью газосварки и продолжают тушение пожара. Возгорания в обвалованиях ликвидируют пеной, порошком либо комбинируют оба способа.
Из резервуаров при возможности откачивают донную воду. Такое решение минимизирует риски выбросов при продолжительном горении содержимого резервуаров. При распространении огня за пределы обвалования емкостей в первую очередь тушат и охлаждают места, где проходят пенопроводы.
Подслойный способ
Подслойное пожаротушение производят с помощью системы пожаротушения стационарного типа или через эластичный рукав, направляя вещество в слои нефтепродуктов. Первый вариант встречается чаще всего.
Подслойное пожаротушение обладает преимуществом, потому что при этом пеногенераторы не подвергаются опасности. Оборудование для такого способа регулярно проверяют на исправность, испытывая его работу под давлением. Помимо этого, все материалы и устройства проходят проверку согласно регламентирующим документам из сферы пожарной безопасности.
Пенопроводы – сеть трубопроводов, которая проходит через стенки емкостей. Огнетушащее вещество попадает внутрь резервуара через специальные насадки. Оборудование находится в нижней части емкости.
Пена поднимается на поверхность нефтепродуктов, образуя саморастекающуюся пленку. В результате общая температура при пожаре снижается, а интенсивность горения заметно уменьшается уже через 1,5-2 минуты.
После этого процесс останавливается. Еще на протяжении 2-3 часов слой пены толщиной в 10 см предохраняет от повторного возгорания на поверхности нефтепродуктов.
Пена для тушения пожаров резервуаров образуется в специальных баках-дозаторах или в оборудовании пожарной машины. Если хранилище состоит из 1 или 2 резервуаров объемом до 5000м3, то допускается использование пожарной машины в качестве источника огнетушащего вещества.
Вместе со стационарной системой подслойного пожаротушения применяют систему охлаждения. Она представляет собой оросительный трубопровод и устройство, распыляющее воду. Размещается в верхней части резервуара.
Тушение газовых и нефтяных фонтанов
Пожары газовых, нефтяных или газонефтяных фонтанов в подавляющем большинстве случаев появляются из-за несоблюдения мер безопасности при работе на скважинах. Необходимо знать их дебит – количество нефти или газа, которые «выходят» из скважины в определенный промежуток времени, чтобы эффективно тушить пожары.
Ликвидация возгораний производится следующими методами:
- закачкой воды в скважину;
- подачей газоводяных струй;
- закладкой и применением взрывчатых веществ.
Последний метод тушения пожаров фонтанов воплощают в жизнь в исключительных ситуациях, когда остальные не принесли должного результата.
Процесс тушения пожаров газовых и нефтяных фонтанов состоит из 3 этапов. Сначала производятся действия по охлаждению металлоконструкций, прилегающие территории, а также технологического оборудования вблизи скважин. Такие меры направлены на снижение теплового излучения. Территорию вокруг скважины очищают от конструкций из металла.
Далее приступают к непосредственному тушению фонтанирующей нефти или газа. Одновременно продолжают орошение водой участка и оборудования. Заключительный этап – охлаждение устья и фонтана, когда горение ликвидировано.
Ко всем работам допускаются только сотрудники пожарной охраны, работники скважины после соответствующего обучения, которые работают на скважинах. В зависимости от дебита фонтана рассчитывают нормы воды, газоводяных струй и количество пожарной техники для тушения возгораний. Редко прибегают к комбинированному способу тушения пожаров, когда задействуют воду и газоводяные струи.
Источник
