СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПОЖАРОБЕЗОПАСНОСТИ ЕМКОСТЕЙ С НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ
METHOD OF UPPING FIRE SAFETY OF OIL AND OIL PRODUCT TANKS

Предлагаемый способ предназначен для повышения пожаробезопасности емкостей, используемых для хранения нефти и нефтепродуктов на магистральных нефтепродуктопроводах, нефтебазах, нефтеперерабатывающих предприятиях, в нефтедобывающей промышленности, на автозаправочных терминалах.
Известны случаи удара молнии в дыхательную и предохранительную арматуру емкостей с нефтью и нефтепродуктами с последующим возгоранием самих емкостей.
Предлагаемый способ базируется на достигнутых к настоящему времени познаниях физики образования молний, знаниях конструктивных и технологических особенностей эксплуатации нефтяных емкостей.
В специальной литературе (см. Базелян Э.М. Райзер Ю.П. Искровой разряд, изд. МФТИ, 1997 г., 320 с.; Базелян Э.М. Райзер Ю.П. Физика молнии и молниезащиты. М. Физматлит, 2001 г., 320 с.) приведены научные объяснения возникновения и описаны свойства молний.
В предгрозовой период, когда капельки воды, из которых состоят облака, вследствие трения о воздух заряжаются отрицательно. В облаках накапливается большой избыток электронов, возникает значительный отрицательный потенциал. Поверхность земли имеет потенциал равный нулю. Между землей и облаком возникает разность потенциалов и сильнейшее поле статического электричества. Электрический разряд в газовой среде (воздухе) между облаками и землей - это и есть молния.
Обычно пробой носит необратимый характер, то есть, если молния началась, то прекратиться на пол дороге она уже не может, а сам характер течения пробоя - лавинообразный (чем дольше, тем сильнее) и хаотичный - путь трассы фактически непредсказуем, однако он все равно закончится на земле или на молниеотводе.
По мере продвижения лидера заряда (стримера) молнии к земле напряженность поля на его конце усиливается и под его воздействием из выступающих над поверхностью земли предметов выбрасывается ответный стример (плазма), соединяющийся с лидером молнии, происходит разряд молнии. То есть, изначально молния бьет сверху вниз, а на конечной стадии из земли идет встречный удар и электрический потенциал молнии нейтрализуется.
Это свойство молнии и использовано для создания молниеотводов, головная (приемная для молнии) часть которых устраивается значительно выше защищаемого объекта, и чем выше, тем эффективнее работает молниеотвод.
Внешняя молниезащита (ВМЗ) для нефтяных объектов с помощью молниеприемников проектируется в соответствии с требованиями «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, соружений и промышленных коммуникаций» (СО 153-343.21.122-2003) с расчетной надежностью 0,995. Это означает, что с вероятностью 0,005, молния может ударить и в нефтяные емкости, что неоднократно уже имело место на практике.
2
3
В соответствии с Правилами эксплуатации резервуаров все типы емкостей, предназначенных для хранения нефти и нефтепродуктов, оборудуют дыхательной и предохранительной арматурой - клапанами различной конструкции (например, см. Авторское свидетельство СССР №707855, (51) М. кл., В65D 87/32, 1978 г.; Авторское свидетельство СССР №707855 (доп.), (51) М. кл., В65D 90/22, 1980 г.).
На фиг.1 представлена принципиальная схема вертикального цилиндрического резервуара для нефти и нефтепродуктов, где 1 - дыхательный и предохранительный клапаны, 2 - крыша резервуара, 3 - корпус резервуара, 4 - заземление резервуара, 5 - заземляющий контур резервуарного парка. Корпус, крыша, днище резервуара изготавливают из листовой, а заземление из полосовой стали.
Дыхательная и предохранительная арматура монтируется на фланцах монтажных патрубков, привариваемых к крыше емкостей (см. фиг.2, где 1 - дыхательный клапан, 3 - монтажный патрубок, 4 - воротник для приварки патрубка, 5 - крыша резервуара. В комплект дыхательно-предохранительной арматуры входит обязательно огнепреградитель - 2. Последний предназначен для предотвращения проникновения искр и пламени через дыхательную арматуру в емкость.
Все известные конструкции дыхательных и предохранительных клапанов, в том числе и применяемые на практике по названным выше авторским свидетельствам, имеют следующие недостатки.
Дыхательно-предохранительную арматуру изготавливают из различного рода металлов. Арматура обычно возвышается над уровнем земли на 14 и 20 м в зависимости от вместимости емкости. Арматура находится в заземленном состоянии через крепежные стальные шпильки или болты фланцевых соединений с монтажным патрубком, через монтажный патрубок, крышу и корпус емкостей (см. фиг.3, где 1 - стальная гайка, 2 - стальная шайба, 3 - стальной болт, 4 - фланец огнепреградителя, 5 - кольцевая герметизирующая прокладка, 6 - фланец монтажного патрубка, 7 - стенка монтажного патрубка). Поэтому при несрабатывании комплекса внешней молниезащиты (ВМЗ) емкостей, заземленная и приподнятая над землей дыхательная и предохранительная арматура может сыграть роль дополнительного молниеприемника и проводника для разряда молнии в землю. Если клапан на крыше емкостей рассматривать как конечную точку приземления (удара) молнии, то высокая температура в шнуре молнии или в плазме ответного стримера вызовет возгорание паровоздушной смеси, выходящей в этот момент из клапана, и даже разрушить клапан с последующим возгоранием самой емкости.
Цель способа - повышение пожаробезопасности емкостей с нефтью и нефтепродуктами за счет предотвращения возможного удара молнии в дыхательную и предохранительную арматуру.
Эта цель достигается за счет электрической изоляции дыхательной и предохранительной арматуры от крыши и корпуса емкости («убрать землю») путем вставки электроизолирующей кольцевой прокладки между дыхательно-предохранительной арматурой и монтажным патрубком, на котором она устанавливается, а крепежные стальные болты или шпильки заменить на болты или шпильки с использованием электроизоляционных материалов.