Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Противопожарная защита складов хранения нефти и нефтепродуктов

Противопожарная защита складов хранения нефти и нефтепродуктов

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

Противопожарная защита складов хранения нефти и нефтепродуктов

Топливно-энергетическая отрасль промышленности является для нашей страны одной из важнейших, и обеспечение ее безопасности и безаварийного функционирования – приоритетная задача государственного уровня. Склады нефти и нефтепродуктов – объекты повышенной опасности и, как показывает опыт современных региональных войн и Второй мировой войны, являются целью военных и террористических атак
Николай
Копылов
Главный научный сотрудник ФГБУ ВНИИПО МЧС России, главный ученый секретарь Национальной академии наук пожарной безопасности, д.т.н., профессор
Дмитрий
Федоткин
Заместитель начальника отдела ФГБУ ВНИИПО МЧС России, к.т.н.

Пожары на складах хранения нефти и нефтепродуктов носят затяжной характер, ведут к огромному экономическому и экологическому ущербу, часто сопровождаются гибелью людей, имеют колоссальный отрицательный общественный резонанс не только на национальном уровне, но и в мире.

Примеры тому – крупнейшие пожары на складах нефтепродуктов в Ханты-Мансийском национальном округе в 2009 г., в Украине в 2015 г., в Нижегородской области в 2017 г., и этот список можно продолжить.

Пожаротушение на практике

Обычно используются две технологии тушения пожаров в резервуарах:

  1. подача воздушно-механической пены сверху на очаг горения с использованием пеногенераторов и пеноподъемников;
  2. подача пленкообразующего пенообразователя через слой горючего на поверхность горящей жидкости [1].

Резервуары емкостью более 10 тыс. куб. м на практике практически не тушатся. Да и резервуары емкостью 5 тыс. куб. м тушатся, что называется, через раз, особенно с нефтепродуктами, содержащими спирты (современное топливо).

Почему используемые методы неэффективны? Основные причины неэффективности применяемых на складах нефти и нефтепродуктов способов тушения пожаров следующие:

  1. Неустойчивость систем автоматики, установленной на резервуарах, к давлению взрыва газовоздушных смесей, образующихся под крышей резервуара. Кривая давления взрыва в зависимости от уровня взлива нефтепродукта приведена на рис. 1. Более 90% пожаров в резервуаре начинаются со взрыва.


     
  1. При развившемся пожаре нагреваются стенки резервуара и нефтепродукт до высокой температуры, как показано на рис. 2. Вследствие этого у борта резервуара горение продолжается длительное время [2].


     
  1. Пожар в резервуаре существенно трансформирует направление и скорости воздушных потоков (рис. 3, 4). В результате подающаяся от пеногенераторов пена вовлекается в конвективную колонку и большая ее часть не попадает на горящее зеркало [3].


  1. Температура продуктов горения в конвективной колонке имеет высокие значения (рис. 5). При таких температурах пена интенсивно разрушается [4].


     
  1. При подслойном тушении развившегося пожара в резервуаре в верхнем слое горящего нефтепродукта образуется значительный прогретый слой (так называемый инверсионный слой, рис. 6). Поднимающаяся через слой горючего пена упирается в этот слой, не пробивает его и не попадает в зону горения.


  1. Если нефтепродукт содержит спирты, то при подслойном тушении происходит растворение пены в нефтепродукте.

Заложенные в [4] интенсивности подачи пены определены без учета факторов, изложенных в пп. 1–6. Это определяет в значительной степени неуспех тушения.

Что делать?

Для успешного тушения предлагается обеспечить:

  1. устойчивость оборудования к взрыву;
  2. большие расходы подачи огнетушащего вещества;
  3. высокую скорость подачи огнетушащего вещества;
  4. высокую эффективность огнетушащего вещества.

Все это позволяет сделать новая технология тушения пожаров в резервуарах с подачей огнетушащего вещества сверху или под слой горящей жидкости, а именно газоаэрозоленаполненной пены как средства комбинированного тушения пожаров в резервуарах. В этом составе сочетаются пена, газ, аэрозоль и пленкообразующее вещество.

Алгоритм получения газоаэрозоленаполненной пены

Газоаэрозоленаполненная пена готовится без применения традиционных пеногенераторов и пенных стволов, компрессоров и газовых баллонов для наполнения пены воздухом или каким-либо газом, что обеспечивает устойчивость к взрыву.

Технология ее получения заключается в следующем:

  1. В емкость (стальную или пластиковую) заливается вода, к ней добавляется 3% пленкообразующего пенообразователя.
  2. Емкость должна выдерживать давление не менее 7 атм.
  3. В емкость вставляются специальные пеналы, наполненные спрессованными твердотопливными круглыми шашками, которые представляют собой газоаэрозольные генераторы (твердотопливные элементы).
  4. При запуске генераторов происходит их воспламенение внутри емкости. При горении шашек выделяются углекислый газ (СО2), азот (N2), мелкий (микронных размеров) аэрозоль, в основном состоящий из карбоната и бикарбоната калия (К2СО3, КНСО3).
  5. При работе генераторов происходит барботаж смеси воды с пенообразователем, давление в емкости поднимается до 7 атм.
  6. Газы и аэрозоль растворяются (сорбируются) в растворе воды с пенообразователем.
  7. При достижении давления 7 атм прорывается мембрана, и смесь по трубе поступает на тушение пожара.
  8. При выходе из трубы без пеногенератора из-за перепада давления (между давлением в смеси и атмосферным давлением) происходит десорбция газов в смеси (аналогично открыванию бутылки с газированной водой), образуется пена низкой кратности (кратность равна 10:18). Пузырьки пены наполнены не воздухом, содержащим кислород, а газами СО2 и N2, на поверхности пузырьков оседает мелкий аэрозоль.
  9. При разрушении пены (стойкость примерно 2 часа) пленкообразующий пенообразователь выпадает в осадок и покрывает пленкой очаг пожара.
  10. . При тушении пожара реализуются:
    • пенное пожаротушение;
    • газовое пожаротушение;
    • газоаэрозольное тушение.

Доказанная эффективность

При высоком расходе огнетушащего вещества (до 700 л/с и скорости выхода до 35 м/с) тушение пожара происходит за 30–90 с.

Во всех проведенных натурных экспериментах на резервуарах 5 тыс. куб. м, 10 тыс. куб. м и 20 тыс.куб. м достигнут 100%-ный результат тушения пожаров [5]. Надежность срабатывания данной системы пожаротушения составляет не менее 99% (число выполненных экспериментов – 21).


В настоящее время предлагаемая технология тушения реализована в установке "Ураган", характеристики которой представлены на рис. 7.

Экономический эффект

Установка "Ураган" успешно прошла опытную эксплуатацию в 2017 г., апробирована при тушении пожара на реальном резервуаре на полигоне Оренбургского филиала ФГБУ ВНИИПО МЧС России.

Этот способ тушения обеспечен нормативной базой, в которую в марте 2017 г. внесены изменения [4]. Ожидаемый экономический эффект от внедрения новой технологии пожаротушения, например, на один резервуар объемом 20 тыс. куб. м может составить 1 млрд рублей (стоимость строительства резервуара – 350 млн рублей, хранимого в нем топлива – 600–700 млн рублей, установки "Ураган" с новой технологией – 10–15 млн рублей, или 4% суммы строительства резервуара). А те, кто исповедует старые неэффективные методы тушения пожаров в резервуарах, обрекает нефтяные компании на многомиллиардные затраты и убытки.

Список литературы

  1. Безродный И.Ф., Гилетич А.Н., Меркулов В.А., Молчанов В.П., Швырков А.Н. Тушение нефти и нефтепродуктов (пособие). – М., ВНИИПО, 1996. – 214 с.
  2. Копылов Н.П., Горшков В.И., Копылов С.Н., Федоткин Д.В. Исследование температурных режимов тушения пожара в резервуарах пеной // Пожаровзрывобезопасность. – 2017. – № 3, т. 26. – С. 70–76. DOI: 10.18322/PVB.2017.26.03. 70-76.
  3. Копылов Н.П., Карпов А.В., Федоткин Д.В. Аэродинамические и температурные характеристики пожаров в резервуарах с нефтепродуктами // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2018. – № 1. – С. 31–34.
  4. СП 155.13130.2014 "Склады хранения нефти и нефтепродуктов. Требования пожарной безопасности".
  5. Копылов Н.П., Кузнецов А.Е., Родионов Е.С., Федоткин Д.В., Орлов Л.А., Плаксина Д.С., Сенчишак Т.И., Кононов Б.В. Испытания импульсных установок пожаротушения для тушения нефтепродуктов самовспенивающейся газоаэрозоленаполненной пеной // Пожарная безопасность. – 2016. – № 3. – С. 85–88.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #4, 2018
Посещений: 657


  Автор
Копылов Н. П.

Копылов Н. П.

Начальник ФГУ ВНИИПО МЧС России, д.т.н., профессор

Всего статей:  2


  Автор
Дмитрий Федоткин

Дмитрий Федоткин

Заместитель начальника отдела ФГБУ ВНИИПО МЧС России, к.т.н.

Всего статей:  1

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