Поверхностный способ тушения резервуаров

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:

1. подслойный;
2. поверхностный.

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:

1. закачкой воды в скважину;
2. подачей газоводяных струй;
3. 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

Поверхностный способ тушения резервуаров

РУКОВОДСТВО
ПО ТУШЕНИЮ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ
В РЕЗЕРВУАРАХ И РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКАХ

Дата введения 2000-01-01

РАЗРАБОТАНО авторским коллективом в составе: канд. техн. наук И.Ф.Безродного, канд. техн. наук В.А.Меркулова, канд. техн. наук А.В.Шарикова (ВНИИПО МВД России); канд. техн. наук Е.Е.Кирюханцева, д-ра техн. наук А.Ф.Шароварникова, д-ра техн. наук В.П.Сучкова, канд. техн. наук С.С.Воеводы, канд. техн. наук Ю.М.Сверчкова (МИПБ МВД России); канд. техн. наук В.П.Молчанова, Ю.И.Панкова, канд. техн. наук А.Н.Гилетича, Ю.И.Дешевых, В.А.Колганова (ГУГПС МВД России)

ВНЕСЕНО И ПОДГОТОВЛЕНО К УТВЕРЖДЕНИЮ отделом пожарной охраны объектов ГУГПС МВД России

СОГЛАСОВАНО начальником ВНИИПО МВД России генерал-майором внутренней службы Н.П.Копыловым 03.11.99, начальником МИПБ МВД России генерал-майором внутренней службы Е.Е.Кирюханцевым 19.11.99

УТВЕРЖДЕНО начальником ГУГПС МВД России генерал-лейтенантом внутренней службы Е.А.Серебренниковым 12.12.99

Руководство содержит сведения, отражающие современные представления о процессах развития пожара и тушения нефти и нефтепродуктов в резервуарных парках, об организации работ при различных способах подачи пенных средств и обеспечении безопасности личного состава пожарной охраны.

С выходом настоящего Руководства утрачивают силу следующие документы:

Указания по тушению пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах. — М.: ГУПО-ВНИИПО, 1973. — 59 с.;

Рекомендации по тушению пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах. — М.: ВНИИПО, 1991. — 48 с.;

Рекомендации по предупреждению и тушению пожаров в резервуарах с понтоном и плавающей крышей. — М., 1982. — 28 с. (в части тушения пожара);

Наставление по использованию передвижной пожарной техники для тушения пожаров горючих жидкостей в резервуарах подслойным способом. — М.: ВНИИПО-ВИПТШ, 1995. — 25 с.;

Рекомендации по обеспечению пожарной безопасности и тактике тушения пожаров в резервуарах на свайных основаниях для условий Западной Сибири и Крайнего Севера. — Тюмень, 1987. — 33 с.

ВВЕДЕНИЕ

Организация тушения нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках основана на оценке возможных вариантов возникновения и развития пожара. Пожары в резервуарах характеризуются сложными процессами развития, как правило, носят затяжной характер и требуют привлечения большого количества сил и средств для их ликвидации.

В Руководстве рассмотрены особенности развития пожаров в резервуарах, огнетушащее действие пены средней и низкой кратности при подаче ее сверху и под слой горючего, приведены нормативные интенсивности подачи пены из отечественных и известных зарубежных пенообразователей, а также рекомендации по организации работы оперативного штаба на пожаре.

Основным средством тушения пожаров в резервуарах является пена средней и низкой кратности, подаваемая на поверхность горючей жидкости. Вместе с тем СНиП 2.11.03-93 «Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы» [1] допускает применение подслойного способа подачи пены, а также других способов и средств тушения пожаров в резервуарах, обоснованных результатами научно-исследовательских работ и согласованных в установленном порядке. Для тушения нефти и нефтепродуктов применяются отечественные и зарубежные пеногенераторы и пенообразователи, прошедшие сертификацию и имеющие рекомендации по их применению и хранению.

Настоящее Руководство представляет собой обобщенный и переработанный вариант документов 5, дополненный новыми требованиями к организации тушения пожаров в резервуарах пеной низкой кратности, подаваемой в слой горючей жидкости или на ее поверхность. Рассмотрены факторы, усложняющие процесс тушения, а также особенности тушения пожара в резервуарах в условиях низких температур, даны практические рекомендации. Определены меры безопасности личного состава.

При разработке документа использованы результаты экспериментальных и теоретических исследований по обеспечению пожарной безопасности резервуарных парков, проведенных во ВНИИПО МВД России, МИПБ (ВИПТШ) МВД России, на полигонах УГПС республик Башкортостан (г.Октябрьский), Татарстан (г.Альметьевск), Красноярского края (г.Норильск), Рязанской (Рязанский НПЗ), Тюменской (г.Новый Уренгой), Оренбургской, Астраханской, Самарской, Пермской областей, и учтены предложения практических работников УГПС МВД (ГУВД, УВД) России, опыт тушения пожаров в резервуарах и резервуарных парках в России и ряде стран СНГ.

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Резервуарный парк — группа (группы) резервуаров, предназначенных для хранения нефти и нефтепродуктов и размещенных на участке территории, ограниченной по периметру обвалованием или ограждающей стенкой при наземных резервуарах и дорогами или противопожарными проездами при подземных (заглубленных в грунт или обсыпанных грунтом) резервуарах, установленных в котлованах или выемках.

Интенсивность подачи огнетушащего вещества — количество огнетушащего вещества, подаваемого на единицу площади (объема) в единицу времени.

Нормативная интенсивность подачи огнетушащего вещества (пены) — интенсивность подачи огнетушащего вещества (пены), соответствующая требованиям нормативной документации.

Охлаждение резервуара — подача воды на орошение резервуара стационарными системами охлаждения или пожарными стволами от передвижной пожарной техники, водопровода высокого давления.

Линейная скорость выгорания — изменение высоты слоя горючей жидкости в единицу времени в процессе выгорания.

Линейная скорость прогрева — изменение толщины гомотермического слоя в единицу времени.

«Карман» — объем, в котором горение и прогрев жидкости, а также тепломассообмен при подаче воздушно-механической пены происходит независимо от остальной массы горючего в резервуаре.

Инертность пены — способность пены противостоять «загрязнению» горючей жидкостью в процессе прохождения ее через слой нефти или нефтепродукта либо при контакте с ним.

Биологически «мягкие» пенообразователи — пенообразователи, биоразлагаемость которых составляет более 80%.

Биологически «жесткие» пенообразователи — пенообразователи, биоразлагаемость которых составляет не более 40%.

Кратность пены — отношение объема пены к объему раствора пенообразователя, содержащегося в ней. В зависимости от величины кратности пену подразделяют:

на пену низкой кратности (кратность не более 20);

пену средней кратности (кратность от 20 до 200);

пену высокой кратности (кратность более 200).

Время свободного развития пожара — интервал времени от момента возникновения пожара до момента подачи огнетушащих веществ.

Уровень взлива — высота открытой поверхности горючей жидкости в резервуаре относительно его основания.

Вскипание — процесс вспенивания горючей жидкости из-за присутствия в ней либо попадания в нее капель воды, которые испаряются в прогретом слое горючего. При этом возможно увеличение объема прогретого слоя жидкости в 4-5 раз.

Выброс — интенсивный поток горючей жидкости из резервуара в результате механического вытеснения ее паром, образованным при вскипании донной воды.

Гомотермический (прогретый) слой — толщина слоя нефти или нефтепродукта, прогретого в результате горения жидкости в резервуаре до температуры кипения или близкой к ней.

Развитие пожара — увеличение геометрических размеров зоны горения, опасных факторов пожара и усиление вторичных проявлений опасных факторов пожара в соответствии с ГОСТ 12.1.004-91.

Гидродинамическая волна — мощный поток нефти или нефтепродукта, образующийся при разрыве (раскрытии) стенки резервуара.

1. ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ПОЖАРОВ В РЕЗЕРВУАРАХ И РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКАХ

1.1. Возникновение пожара

1.1.1. Возникновение пожара в резервуаре зависит от следующих факторов: наличия источника зажигания, свойств горючей жидкости, конструктивных особенностей резервуара, наличия взрывоопасных концентраций внутри и снаружи резервуара. Краткая характеристика резервуаров и резервуарных парков представлена в прил.1.

Пожар в резервуаре в большинстве случаев начинается со взрыва паровоздушной смеси. На образование взрывоопасных концентраций внутри резервуаров оказывают существенное влияние физико-химические свойства хранимых нефти и нефтепродуктов, конструкция резервуара, технологические режимы эксплуатации, а также климатические и метеорологические условия. Взрыв в резервуаре приводит к подрыву (реже срыву) крыши с последующим горением на всей поверхности горючей жидкости. При этом, даже в начальной стадии, горение нефти и нефтепродуктов в резервуаре может сопровождаться мощным тепловым излучением в окружающую среду, а высота светящейся части пламени составлять 1-2 диаметра горящего резервуара. Отклонение факела пламени от вертикальной оси при скорости ветра около 4 м·с составляет 60-70°.

1.1.2. Факельное горение может возникнуть на дыхательной арматуре, местах соединения пенных камер со стенками резервуара, других отверстиях или трещинах в крыше или стенке резервуара при концентрации паров нефтепродукта в резервуаре выше верхнего концентрационного предела распространения пламени (ВКПРП).

Если при факельном горении наблюдается черный дым и красное пламя, то это свидетельствует о высокой концентрации паров горючего в объеме резервуара, и опасность взрыва незначительная. Сине-зеленое факельное горение без дымообразования свидетельствует о том, что концентрация паров продукта в резервуаре близка к области воспламенения и существует реальная опасность взрыва.

1.1.3. На резервуаре с плавающей крышей возможно образование локальных очагов горения в зоне уплотняющего затвора, в местах скопления горючей жидкости на плавающей крыше.

1.1.4. При хранении нефти и нефтепродуктов в условиях низких температур возможно зависание понтона или плавающей крыши при откачке продукта из резервуара, что может привести к падению их с последующим возникновением пожара.

1.1.5. Условиями для возникновения пожара в обваловании резервуаров являются: перелив хранимого продукта, нарушение герметичности резервуара, задвижек, фланцевых соединений, наличие пропитанной нефтепродуктом теплоизоляции на трубопроводах и резервуарах.

1.2. Развитие пожара

1.2.1. Дальнейшее развитие пожара зависит от места его возникновения, размеров начального очага горения, устойчивости конструкций резервуара, климатических и метеорологических условий, оперативности действий персонала объекта, работы систем противопожарной защиты, времени прибытия пожарных подразделений.

1.2.2. На основе анализа пожаров и аварий, происшедших как у нас в стране, так и за рубежом, а также материалов научных исследований пожары в резервуарах и резервуарных парках могут развиваться по следующим вариантам (рис.1.2) [9, 10].

Рис.1.2. Схема вероятных сценариев развития пожара в резервуарном парке

Пожары подразделяются на следующие уровни:

первый (А) — возникновение и развитие пожара в одном резервуаре без влияния на соседние;

второй (Б) — распространение пожара в пределах одной группы;

третий (В) — развитие пожара с возможным разрушением горящего и соседних с ним резервуаров, переходом его на соседние группы резервуаров и за пределы резервуарного парка.

1.2.3. На резервуарах с плавающей крышей в результате теплового воздействия локального очага горения происходит разрушение герметизирующего затвора, а полная потеря плавучих свойств и затопление крыши в реальных условиях может произойти через один час.

При низком уровне нефтепродукта, когда горение происходит под понтоном или плавающей крышей, условия тушения пожара усложняются. Проникновению пены на свободную поверхность нефтепродукта препятствуют корпус понтона (плавающей крыши) и элементы герметизирующего затвора.

1.2.4. В железобетонном резервуаре в результате взрыва происходит разрушение части покрытия. Горение на участке образовавшегося проема сопровождается обогревом железобетонных конструкций покрытия. Через 20-30 мин возможно обрушение конструкций и увеличение площади пожара.

1.2.5. Развитие пожара в обваловании характеризуется скоростью распространения пламени по разлитому нефтепродукту, которая составляет для жидкости, имеющей температуру ниже температуры вспышки, — 0,05 м·с , а при температуре жидкости выше температуры вспышки — более 0,5 м·с . После 10-15 мин воздействия пламени происходит потеря несущей способности маршевых лестниц, выход из строя узлов управления коренными задвижками и хлопушами, разгерметизация фланцевых соединений, нарушение целостности конструкции резервуара, возможен взрыв в резервуаре

1.2.6. Одним из наиболее важных параметров, характеризующих развитие пожара в резервуаре, является его тепловой режим. В зависимости от физико-химических свойств горючих жидкостей возможен различный характер распределения температур в объеме жидкости. При горении керосина, дизельного топлива, индивидуальных жидкостей значение температуры экспоненциально снижается от температуры кипения на поверхности до температуры хранения в глубинных слоях. Характер кривой распределения температуры горючей жидкости изменяется с увеличением времени горения [11, 12].

При горении мазута, нефти, некоторых видов газового конденсата и бензина в горючем образуется прогретый до температуры кипения топлива гомотермический слой [11, 12], увеличивающийся с течением времени.

Линейные скорости выгорания и прогрева нефти и нефтепродуктов во многом зависят от скорости ветра, обводненности продукта, характера обрушения крыши, организации охлаждения стенок резервуара. Значения скоростей выгорания и прогрева горючих жидкостей, необходимые для проведения расчетов, приведены в табл.1.1.

Линейная скорость выгорания и прогрева углеводородных жидкостей

Источник