Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Проблемы пожаровзрыво-безопасности СУГ и СПГ: тушить нельзя купировать!

Проблемы пожаровзрыво-безопасности СУГ и СПГ: тушить нельзя купировать!

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Проблемы пожаровзрыво-безопасности СУГ и СПГ: тушить нельзя купировать!

Ежегодно в мире в результате аварийных пожаров и катастроф на объектах топливно-энергетического комплекса (ТЭК), и особенно при транспортировке сжиженных углеводородных газов (СУГ) и сжиженных природных газов (СПГ), гибнет от нескольких сотен до нескольких тысяч человек. Число пострадавших исчисляется несколькими десятками тысяч человек. Все это происходит на фоне резкой интенсификации процесса подготовки и осуществления добычи, потребления, хранения и транспортировки СУГ и СПГ, особенно в России и США, в связи с попыткой этих стран ликвидировать отставание в экспорте сжиженного горючего газа среди мировых экспортеров. На вероятность снижения аварий и катастроф с гибелью людей, уничтожения материальных ценностей в будущем надеяться не приходится, так как технология использования СУГ и СПГ осуществляется на основе совершенно недоброкачественной нормативно-технической базы и при полном отсутствии концепций обеспечения пожаровзрывобезопасности указанных выше процессов, а также практически при полном отсутствии научно обоснованных методов и расчетов по ликвидации аварийных ситуаций, особенно при разливах больших объемов СУГ и СПГ (купирование процесса), и тем более при тушении пожаров, возникающих послеаварийных взрывов или простого воспламенения
Иосиф
Абдурагимов
Профессор МГТУ им. Н.Э. Баумана, академик НАНПБ, д.т.н.
Геннадий
Куприн
Генеральный директор ЗАО "НПО "СОПОТ" вице-президент ВАНКБ, к.т.н.

Хранение/транспортировка энергоресурсов и пожаротушение

В конце ХХ – начале ХХI века промышленное освоение технологических достижений криогенной техники позволило наладить крупнотоннажное (сотнями тысяч тонн в год) производство, хранение и транспортировку сжиженных углеводородных горючих газов (метана СН4, пропан/бутановой смеси С3Н8/С4Н10 и др.). Эти огромные технологические успехи криотехнологий позволили, в свою очередь, самым существенным образом изменить пути и способы хранения и транспортировки энергоресурсов, и особенно изменить структуру международного обмена энергоресурсами. Особенно в области международной торговли.

Например, только морские международные внешнеторговые перевозки сжиженного природного газа по тоннажу в последние 8–10 лет почти удваиваются каждые три года, и к концу 2012 г. превысили 100–160 млрд. куб. м в год (по газу). И такая тенденция роста производства, транспортировки и потребления СПГ и СУГ, по мнению ряда специалистов, сохранится и на ближайшие несколько лет.

Рост производства, транспортировки и хранения СУГ и СПГ, в свою очередь, сопровождается существенным увеличением пропускной способности систем их транспортировки и масштабов их хранения. Особенно следует обратить внимание на очень значительное увеличение объемов единичного хранения этих продуктов и единичные объемы транспортных средств (особенно морских судов для перевозки СУГ и СПГ). Для их увеличения есть две главные причины. Первая: чем больше единичный объем резервуара хранения любого вида ЛВЖ – ГЖ, тем меньше удельные расходы на их строительство и эксплуатацию. Поэтому во многих технически развитых странах (США, Япония, Бразилия и др.) давно построены и успешно эксплуатируются резервуары для горючих жидкостей объемом, оптимальным по совокупности экономических соображений: порядка 100–150, 200 тыс. куб. м и более. Только в России увеличение единичных объемов для хранения горючих жидкостей в течение 30–40 лет сдерживалось, ограничивалось по требованиям ГУПО МВД СССР. Эти вынужденные ограничения объяснялись отсутствием эффективных систем и средств тушения пожаров ЛВЖ – ГЖ на резервуарах емкостью более 10–20 тыс. куб. м. Поэтому в России наземные резервуары емкостью более 40– 50 тыс. куб. м стали строить только в последние 15–20 лет, и то в порядке исключения. Самые массовые резервуары в нашей стране до сих пор 5 и 10 тыс. куб. м. Даже несмотря на то, что эффективных, надежных систем и способов тушения пожаров на таких крупных резервуарах в России так и не создано. И успешное тушение подобных пожаров до сих пор остается редчайшим исключением (а не нормой и правилом). Тем не менее изотермические резервуары для хранения СУГ и СПГ в России теперь тоже строятся объемом 100–150 тыс. куб. м и более (а наиболее перспективными считаются резервуары емкостью 200–260 тыс. куб. м и более).

Потери продукта и образование взрывопожароопасной смеси

По данным компании KOGAS-Tech, для типовых резервуаров промышленного изотермического хранения сжиженного метана объемом 200 тыс. куб. м (которых к 2010 г. было построено уже 36 шт. и в стадии строительства находилось еще 14 шт.) нормативные среднесуточные потери метана за счет теплопритока извне через ограждающие конструкции резервуара составляют 0,05% объема в сутки. Это примерно 100 куб. м СПГ в сутки.

Нормативная удельная массовая среднесуточная скорость испарения жидкого метана m = Mн / F * T (кг/ кв. м·с), где Мн – суточная массовая норма испарения (потерь) метaна, деленная на площадь зеркала свободной поверхности испаряющейся жидкости (кв. м), а Т = 24х3600 (с) – время ее испарения. После подстановки численных значений указанных величин получим m = 0,1 г/кв. м·с. То есть при изотермических условиях, когда сжиженный метан и его газовая фаза (пар) находятся при одинаковой температуре порядка 164 °C и небольшом давлении паров метана порядка 0,1 атм, с его поверхности испаряется всего 0,10 г метана (с 1 квадратного метра в секунду).

Но картина и вся термодинамика процесса газификации и смесеобразования газообразного метана с воздухом и образования взрывопожароопасной смеси резко изменяется при аварийном истечении жидкого метана из изотермического резервуара хранения в окружающее пространство! Скорость его испарения (газификации) возрастает в сотни и даже в тысячи раз! (И соответственно в сотни и тысячи раз возрастает скорость образования пожаровзрывоопасной смеси!) Во-первых, за счет изменения температурного режима и падения окружающего давления (при тепловом потоке более 40—50 кВт/кв. м и наступлении пленочного режима кипения скорость испарения жидкого метана возрастает до m = 0,11 кг/кв. м·с, то есть увеличивается более чем в 1000 раз. А во-вторых, суммарная массовая скорость испарения (и образования объема взрывоопасной метановоздушной смеси) может увеличиваться за счет растекания метана и увеличения площади его испарения. Здесь счет времени может идти на секунды. И площадь испарения (горения) жидкого метана размером 4–5 тыс. кв. м (площадь поверхности жидкости в резервуаре) может возрасти до 10–20 тыс. кв. м за 15–20 с! (при тотальном внезапном разрушении резервуара изотермического хранения сжиженного метана).

Резервуары изотермического хранения СУГ и СПГ, стационарные (наземные и подземные), транспортные и особенно на морском транспорте – особо прочные и высоконадежные сооружения, со многими видами и степенями защиты и обеспечения безопасности их эксплуатации. Но абсолютно безопасных сооружений, особенно таких грандиозных масштабов и опасного целевого назначения, человечеству создать еще никогда не удавалось! И непродолжительный опыт эксплуатации криогенных систем оборудования ТЭК это тоже наглядно подтверждает. Поэтому эффективные и надежные меры ликвидации аварий на этих объектах совершенно необходимы. И тем надежнее и эффективнее, чем выше темпы и шире масштабы внедрения этих чрезвычайно пожаровзрывоопасных систем в практику их повседневного и повсеместного применения. А эти темпы и масштабы дают все больше оснований для тревоги и беспокойства. Главным образом из-за почти полного отсутствия эффективных систем и надежных средств по предупреждению и локализации таких аварий (предотвращению взрыва и тушению пожара при таких крупномасштабных авариях с проливом СУГ и СПГ).

Как отмечалось выше, у кругового цилиндрического резервуара площадь поверхности жидкости, то есть вероятная площадь пожара, порядка 4–5 тыс. кв. м! А площадь пролива даже в обвалование резервуара такого количества горючей жидкости может быть десятки тысяч квадратных метров. И тушение пожаров таких площадей, даже при горении обычных ЛВЖ – ГЖ, современными средствами пожаротушения задача чрезвычайной сложности. А тушение пожаров СУГ и СПГ на таких площадях на сегодня проблема вообще неразрешимая. Тем более что практически никаких нормативных документов и конкретных рекомендаций по тактике и технологии тушения подобных пожаров в российской нормативно-технической документации нет. И ждать их в ближайшее время нет оснований.

Особые сложности пожаровзрывобезопасности

Особые сложности обеспечения пожаровзрывобезопасности при производстве, хранении, переработке и транспортировке СУГ и СПГ можно условно разбить на 3–4 категории различных, но во многом взаимосвязанных и взаимообусловленных проблем.

Сложность 1
Состоит не только в том, что объемы резервуаров хранения и транспортировки СУГ и СПГ в десятки раз больше обычных резервуаров ЛВЖ – ГЖ и что площади их проливов и пожаров тоже соответственно в десятки раз больше, чем при авариях с обычными ЛВЖ – ГЖ, а в самой их физической природе (термодинамических свойствах) и административно-технических (нормативных, документальных) проблемах и отсутствии соответствующих навыков и опыта ликвидации таких аварий, а также нормативно-технической литературы по организации борьбы с ними.

Сложность 2
Вообще, опыт работы со сжиженными газами насчитывает не один десяток лет. Использование сжиженных компонентов в качестве ракетного топлива, особенно жидкого кислорода, а позднее даже жидкого водорода, способствовало созданию в России промышленности производства сжиженных газов. Но технология криогенного сжижения углеводородов, особенно в варианте крупнотоннажного производства, появилась сравнительно недавно – в последние 20–30 лет.

Первый нормативный документ по организации такого рода производства разработан в Газпроме СССР в конце 1980-х гг. в виде ВНТП 51-1–88. В этом документе не один десяток страниц по различным аспектам технологии производства сжиженных углеводородов (более 10 многостраничных разделов!)… и только одна неполная страница раздела 9 – по обеспечению пожаровзрывобезопасности этого опаснейшего вида производства.

И дело даже не в объеме и структуре этого важнейшего раздела, а в его научном, техническом и практическом уровне. Естественно, он написан по опыту работы с обычными ЛВЖ – ГЖ. И если по профилактике пожаров и взрывов при работе с СУГ и СПГ есть хоть какие-то полезные рекомендации, хоть отчасти учитывающие термодинамические особенности и специфику СУГ и СПГ, то по вопросам тушения пожаров этих субстанций либо нет вообще необходимых инструкций и рекомендаций, либо они основаны на опыте тушения обычных горючих жидкостей. И поэтому совершенно непригодны в качестве норм и средств тушения пожаров СУГ и СПГ и технологии ликвидации подобных аварий и их последствий.

Сложность 3
Ни виды и параметры рекомендуемых средств и способов тушения таких пожаров, ни указанные в них интенсивности их подачи в очаг пожара, ни время тушения и требуемые запасы огнетушащих средств на процесс тушения пожара, а тем более на ликвидацию последствий аварий, связанных с истечением, разливом, или других происшествий с СУГ или СПГ не учитывают их специфических теплофизических и термодинамических особенностей как горючих субстанций. И почти полностью отсутствуют рекомендации по локализации или купированию взрывоопасных ситуаций при различных вариантах аварий и наиболее вероятных сценариях их развития. В том числе в вариантах, простирающихся по масштабу проблемы от небольших утечек флюида, которые можно как-то купировать или потушить с помощью ручного огнетушителя практически с любым содержимым за несколько минут, до грандиозных, катастрофических объемных взрывов, эквивалентных по мощности нескольким десяткам и даже сотням килотонн в тротиловом эквиваленте! Чего в принципе нельзя полностью исключить, например, при тотальном аварийном разрушении крупного резервуара современного морского метановоза с вместимостью единичного резервуара в сотни тысяч кубометров сжиженного метана.

Масштабы аварий и катастроф

Как это ни покажется странным на первый взгляд, одной из первых и наиболее сложных проблем обеспечения ПВБ объектов ТЭК представляется почти полное отсутствие правдоподобных, технически обоснованных и количественно описанных проработок возможных ситуаций, наиболее реальных вариантов и конкретных сценариев возникновения и динамики развития аварий.

Специфика и взаимосвязь цепи последовательных событий так обширна и многообразна (а наш опыт эксплуатации так ничтожно мал), что пока не нашлось специалиста, который рискнул бы технически обоснованно описать или хоть примерно спрогнозировать количественно обоснованные масштабы предстоящих аварий и катастроф. И главная причина такой ограниченности наших представлений о масштабах, характере и технических параметрах аварий с проливами СУГ или СПГ не только в большом разбросе и многовариантности самих аварийных ситуаций, от которых очень многое зависит в обстановке и масштабах аварии, а еще в огромном (!) небывало широком разбросе численных значений самих фундаментальных параметров процесса горения и взрыва, когда речь идет о горении и взрыве газовоздушных смесей СУГ и СПГ. Например, даже скорость кинетического, наиболее изученного и освоенного режима их горения колеблется от 4–5 см/с при ламинарном горении на НКПВ или ВКПВ до 150–200 м/с при развитом турбулентном кинетическом горении смесей состава, близкого к стехиометрическому. И до 1,5–2,5 км/с при детонационном (взрывном) горении этих смесей. То есть разница в скорости протекания основного процесса горения 50–60 тыс. раз и более!

Еще сложнее обстоит дело с описанием диффузионных процессов горения газовоздушных смесей СУГ и СПГ. Когда не только скорость распространения процесса горения зависит от концентрационного состава и степени турбулентности горючей смеси, но и сам состав смеси и скорость ее образования зависят от скорости испарения СУГ или СПГ и скорости смесеобразования. Скорость испарения, в свою очередь, зависит от мощности внешних тепловых потоков и состояния окружающей атмосферы. А внешний тепловой поток колеблется от 50 Дж/кв. м·с (50 Вт/ кв. м) при хранении СПГ в изотермическом резервуаре до 250–450 кДж/кв. м·с внешнего лучистого теплового потока при пожаре и взрыве, плюс конвективно-кондуктивный теплоприток от твердых (или жидких) поверхностей при проливе этих жидкостей. (То есть один из основных параметров процесса горения – тепловое воздействие на горючую жидкость – меняется в тысячу раз и более, а его тепловая мощь изменяется в зависимости от внешних условий и обстоятельств аварии в миллионы раз!!!) Так что, если даже отбросить редко случающиеся и маловероятные "крайности", отказаться от "академических" деталей и маловероятных событий и сократить в первом приближении диапазон изменения всех параметров горения в 10 и даже в 100 раз, разброс основных параметров процесса горения и взрыва очень велик (примерно в 100–200 раз в каждую сторону). Поэтому для технического, инженерного описания параметров таких аварий требуется проведение большого объема сложнейших и подчас крупномасштабных испытаний и обстоятельных научных исследований. Ограничиваясь форматом статьи, остановимся только на совершенно специфических теплофизических проблемах пожаров проливов СУГ или СПГ относительно небольших размеров.

Тушение пожаров горючих жидкостей

Совершенно очевидно, если речь идет о тушении пожаров горючих жидкостей площадью более 200–300 кв. м, то наиболее эффективными огнетушащими составами являются пены. Но уже почти 100 лет, со времен Тидемана и Сциборского, со времен написания в России первого специального учебника "Химия горения" для пожарных специалистов в 1920-х гг., встречаются неверные толкования и продолжаются споры о механизме огнетушащего действия пен.

Эти замечательные авторы были неправильно поняты. Они объясняли процесс тушения пожаров ЛВЖ – ГЖ пенами в основном отделением, изоляцией горючих жидкостей от воздуха. При тушении химическими пенами такое толкование механизма тушения более или менее приемлемо. (В учебнике речь шла преимущественно о тушении пожаров ЛВЖ – ГЖ химическими пенами.) А позднее это относительно верное объяснение было совершенно неправомерно перенесено и на процесс тушения пожаров ЛВЖ – ГЖ воздушно-механическими пенами. Поэтому совершенно бессмысленный спор о механизмах тушения пожаров ЛВЖ – ГЖ воздушно-механическими пенами порой продолжается до сих пор.

Ошибочно повторяется тезис, что пены "изолируют ЛВЖ–ГЖ от воздуха и тем самым тушат пожар". И несмотря на прекрасные работы пятидесятилетней давности В.И. Блинова и Г.Н. Худякова, работы И.И. Петрова, В.Ч. Реута и очень оригинальные работы И.Ф. Безродного, а также десятки других убедительных исследований, споры о механизмах огнетушащего действия пен продолжаются по сей день. Особенно если речь заходит о главном, доминирующем механизме тушения пен. (Тем более, когда дело касается пенообразователей различной природы и видов.) Но даже апологеты пен на основе фторсодержащих пленкообразующих ("заграничных"!) пенообразователей (этого в общем-то очень сомнительного направления в пенотушении) почти безоговорочно признают весьма существенное или даже доминантное значение охлаждающего действия пен любого вида на прогретый поверхностный слой горящей жидкости. (Хотя эта фраза по своей природе в принципе неверна!) Потому что горящих жидкостей, строго говоря, не существует! Жидкости не горят! Горят их пары в смеси с воздухом! Поэтому, чтобы поджечь горючие жидкости, их надо подогреть! Легковоспламенимые предварительно подогревать не надо, концентрации паров над зеркалом их поверхности и так хватает для воспламенения, нужен только внешний источник поджигания. Почему и существуют понятия "температура вспышки" и "температура воспламенения". Это чтобы поджечь. А вот чтобы потушить, да еще пенами, поверхностный слой горючих и легковоспламенимых жидкостей всегда надо охладить с помощью пены. Потому что при пожаре (уже через 5–6 мин. свободного горения) поверхностный слой этих жидкостей, ответственный за поставку паров горючего в зону горения, в пламя, уже, как правило, прогрет до температуры кипения! А значит давление паров горючей жидкости над ее поверхностью равно атмосферному! В этом случае прекратить поступление паров в зону пламени почти невозможно! Никакой толщиной слоя пены. Для тушения пожара пеной всегда надо предварительно охладить поверхностный слой горючего ниже температуры кипения! Лучше, до температуры вспышки (или даже чуть ниже). А потом покрыть поверхность горючей жидкости слоем пены и окончательно ограничить проход паров горючего в зону пламени и потушить пожар!

Даже самые ярые апологеты пленкообразующих фторсодержащих пенообразователей в отличительных признаках своих изобретений пишут: "Положительный результат, достигаемый при использовании технического решения, заключается в снижении температуры в поверхностном слое..." И далее: "...в результате происходит… уменьшение температуры поверхностного слоя нефтепродукта. …Снижение температуры в поверхностном слое... достигается за счет расположения пенных насадков… что приводит к перемешиванию холодных слоев и гомотермического слоя горючего и тем самым к снижению температуры в поверхностном слое". И правильно, при тушении пожаров ЛВЖ – ГЖ пенами (даже хвалеными пенами на основе фторсодержащих пленкообразующих пенообразователей, которыми усиленно и совершенно безосновательно пытаются заменить все российские пенообразователи) главное в механизме тушения пожара пенами – охладить поверхностный слой горючего! И тем самым снизить напор потока паров горючего в зону горения – в факел пламени пожара! А уж потом все остальное. Именно в охлаждении поверхностного слоя горючего – доминирующий (главный) механизм тушения пенами!

Тушение пожаров сжиженных газов

Совсем иначе обстоят дела при пожарах сжиженных газов! У них, строго говоря, вообще нет температуры вспышки. Она лежит далеко "в минусах" и для нас практически недостижима (по крайней мере с помощью пены). Они всегда как на раскаленной сковородке и без пожара, готовы кипеть. Потому что вокруг них всегда температура выше температуры их кипения (кроме СУГ на самом Северном полюсе зимой – при - 60 °C и в Антарктиде). А для СПГ – так вообще всегда и везде. И при пожаре их поверхностный слой от пламени тоже не прогревается! Так и остается "при температуре кипения… - 42 или - 164 °C! Так как без внешнего давления никакую жидкость нельзя перегреть выше температуры ее кипения. Она будет только еще интенсивнее испаряться, сохраняя свою температуру почти постоянной, равной температуре кипения! Только еще больше интенсифицируется процесс испарения под действием лучистого теплового потока от пламени пожара… И охладить СУГ или СПГ подачей пены нельзя! Наоборот, более теплая и более теплоемкая пена (по сравнению с окружающим воздухом), попадая на поверхность СУГ и СПГ, только интенсифицирует их испарение (правда, при этом защищая их от теплового излучения факела пламени пожара). Но им это излучение и не нужно для горения! Они и так постоянно готовы кипеть и гореть.

Тушение пожаров в трехслойной системе пена/лед/СПГ

При попадании пены на поверхность СУГ или СПГ возникает совершенно новое явление! Сильно усложняющее и без того сложную картину на границе раздела фаз жидкость/пена – возникает третья фаза, которая окончательно усложняет и запутывает физическую картину тушения пожара. Как показывают результаты исследований, проведенных в ЗАО "НПО "СОПОТ" (г. Санкт-Петербург) в 2013 г., на границе раздела фаз жидкость/пена из стекающего из пены вниз раствора пенообразователя на нижней кромке пены, контактирующей с СПГ (или с СУГ), образуется твердая фаза пористого льда.

Так как стекание пенообразователя вниз по мере старения или разрушения пены продолжается непрерывно, непрерывно растет и толщина ледяной подложки под пенным слоем. Постепенно тепловая картина в трехслойной системе пена/лед/СПГ усложняется еще больше. В ледяной подложке под слоем пены устанавливается градиент температур от 0–1 °C сверху (непосредственно под слоем мокрой пены – температура замерзания воды или пенообразователя) до - 160 °C на нижней кромке льда (температура кипения СПГ). По закону теплопроводности в слое льда устанавливается тепловой поток сверху вниз, от пены к жидкой фазе поверхностного слоя СПГ:

q = - λ·dt/dx,

где q – тепловой поток от "горячей" пены с температурой 10–15 °C к ледяной подложке;
λ – удельная теплопроводность рыхлого, пористого льда раствора пенообразователя;
t – перепад температур на поверхностях ледяной подложки (от 0 до - 160 °C ) на поверхности контакта с СПГ;
dx – переменная толщина ледяной положки переменной пористости (толщиной от 2–3 до 6–8 мм в зависимости от времени тушения, кратности и дисперсности пены, природы и состава пенообразователя, интенсивности подачи пены на тушение и других параметров процесса тушения) (см. рис. 1).


На самом деле, физическая картина теплообмена в трехслойной системе реагентов значительно сложнее. Математическое описание процесса теплообмена и массопереноса стекающей жидкости раствора пенообразователя вниз, а потока массы горючего газа через слой льда и слой пены вверх чрезвычайно сложно.

1. Необходимо решать задачу потока тепла через слой пены вниз, к ледяной подложке.

2. Теплопередачу от слоя пены к ледяной подложке.

3. Передачу тепла по слою ледяной подложки вниз – к нижней поверхности ледяной подложки (по приведенному выше уравнению теплопроводности).

4. И наконец, передачу тепла от нижнего слоя ледяной подложки в жидкую фазу СПГ по закону теплопередачи через поверхность раздела фаз лед/СПГ.

Но в этой системе уравнений с тремя субстанциями, двумя поверхностями раздела фаз и тремя изменениями агрегатного состояния трех сред этой сложной термодинамической системы слишком много неизвестных. Тем более что для написания условий тушения пожара пеной в такой ситуации нам, строго говоря, более необходимо не описание тепловых потоков от пламени, или от пены к горючей жидкости, а уменьшение интенсивности потока паров горючего газа с изотермической поверхности СПГ через двухслойную преграду (корки льда и слоя пены) вверх, в зону пламени.

Вот в этом случае доминирующим механизмом тушения пожара может оказаться как раз газоизолирующая способность двухслойного препятствия на пути прохождения паров газа в зону горения (к пламени). Частично просочившись через пористую ледяную подложку, поток холодного горючего газа по законам молекулярной диффузии продолжает путь наверх, в зону горения. В пенном слое (как и в слое ледяной подложки) устанавливается градиент концентраций газа (по толщине слоя пены). Под действием этого градиента (и возможно, напора парциального давления паров газа) этот поток прорывается в поверхностные слои пены. Пена сама становится горючей за счет насыщения ее ячеек парами горючего газа (см. рис. 1).

Возможны и другие механизмы и каналы проникновения паров горючего газа вверх, в пену и за пределы пенного слоя. Но постепенно, по мере роста толщины слоя пены (более 0,4–0,8 м), концентрация паров горючего газа над ее поверхностью снижается до уровня НКПВ метана (5% объемных) или НКПВ пропан/бутановой смеси (2% объемных), и пламя над слоем пены становится локальным (не сплошным), прерывистым, неустойчивым, менее интенсивным. Вскоре, по мере дальнейшего наращивания толщины слоя огнетушащей пены, горение прекращается. Пожар потушен! Правда, при этом определенными способами и усилиями можно организовать медленное, управляемое горение (выжигание) огнетушащей пены. Но это предмет отдельного рассмотрения (см. рис. 1).

Техническое решение

Результаты исследований и натурных огневых испытаний, проведенных в ЗАО "НПО "СОПОТ" в 2013 г., показали, что при всех сценариях развития аварийной ситуации, обусловленной проливом или истечением СПГ или СУГ (кроме варианта внезапного взрыва газовоздушной смеси в момент истечения флюида) наиболее перспективными и целесообразными представляются попытки управления развитием аварийной ситуации с использованием комбинированных пен низкой или средней кратности, подаваемых в поток или на поверхность СПГ (СУГ) с большой интенсивностью и из пеногенераторов с большим секундным расходом пенообразующего раствора (и соответственно с большим радиусом управляемой подачи пенных струй в зону аварии).


Если соответствующие системы и устройства будут заранее смонтированы на каждом пожаровзрывоопасном объекте и содержаться в состоянии постоянной технической готовности к применению в автоматическом, ручном или дистанционном режиме управления. Сегодня это вполне возможно в любом из вариантов и во всех трех вариантах одновременно (см. рис. 2–4).


Натурные испытания показали, что ситуацию можно взять под контроль за время порядка от 1–2 с и удерживать ее под контролем до 15–20 мин. и даже более 24 ч (в зависимости от масштаба и сложности аварии, количества пролитого горючего, площади его растекания, сложности объекта и других обстоятельств).


Но почти во всех случаях есть возможность избежать или существенно снизить опасность и мощность взрыва, сократить площадь послеаварийного пожара или вообще предотвратить его возникновение, сведя аварию к постепенному, пожаровзрывобезопасному испарению пролитого СПГ или СУГ, либо организовав контролируемое, управляемое, медленное выжигание насыщенной горючим газом пены (см. рис. 5–6).


(Правда, время такого управляемого режима ликвидации подобных аварий может измеряться часами и требовать привлечения огромных сил и средств. Но это уже другой вопрос. Важно, что в принципе такая возможность существует и подтверждена экспериментально.)


Вероятно, возможны и другие оригинальные технологические инновационные решения, приемы и способы купирования, локализации и ликвидации аварий такого рода. Но об этом уже в следующей публикации по результатам наших новых испытаний.

Опубликовано: Каталог "Пожарная безопасность"-2014
Посещений: 14937


  Автор
Иосиф Абдурагимов

Иосиф Абдурагимов

Ведущий специалист ЗАО НПО "СОПОТ", академик НАНПБ, профессор МГТУ им. Н.Э. Баумана, д.т.н.

Всего статей:  4


  Автор
Куприн Г. Н.

Куприн Г. Н.

Вице-президент Всемирной академии наук комплексной безопасности, генеральный директор ЗАО "НПО СОПОТ"

Всего статей:  5

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций