УСТАНОВКА ТУШЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ В РЕЗЕРВУАРАХ БОЛЬШОЙ ВМЕСТИМОСТИ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМБИНИРОВАННОЙ ОГНЕТУШАЩЕЙ СМЕСИ

Предлагаемая полезная модель относится к средствам тушения нефтепродуктов, и может быть применена в нефтяной промышленности для тушения пожаров нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах (РВС) большой вместимости от 5000 кубических метров. Предлагаемая полезная модель наиболее применима при тушении нефтепродуктов на нефтебазах и складах горючего.
Известен вертикальный цилиндрический стальной резервуар для нефтепродуктов [Зайченко В.Н. Эксплуатация военных складов и баз горючего. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2004 - 420 с.]. Данный резервуар имеет днище, стенку и стационарную крышу. Для приема и выдачи нефтепродуктов у резервуаров данного типа имеются приемо-раздаточные патрубки. С внешней стороны к ним присоединяются задвижки. С целью обеспечения «малых» и «больших» дыханий резервуара имеется дыхательный клапан. На крыше резервуара устанавливается замерной люк, который служит для замера уровня и отбора проб нефтепродуктов. С целью предохранения резервуара от вспышки или взрыва паров, выходящих из него нефтепродуктов под дыхательным клапаном устанавливается огневой предохранитель.
3
3
Также на резервуаре имеются приборы контроля и сигнализации (уровнемеры, пробоотборники, сигнализаторы уровня, противопожарные приборы) и другое оборудование (люк-лаз, вентиляционные патрубки, предохранительные клапаны). В соответствии с требованиями наземные резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов объемом 5000 м и более оборудуются системами автоматического пожаротушения. На складах третьей категории при наличии не более двух наземных резервуаров объемом 5000 мдопускается тушение этих резервуаров передвижной пожарной техникой при условии оборудования резервуаров стационарно установленными генераторами пены (пенокамерами, пенными насадками) и специальными трубопроводами, выведенными за обвалование [Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках. - М. ГУГПС , 1999.]. Тушение пожаров с помощью применения пены может производиться двумя способами:
1. Подача пены средней кратности сверху резервуара на слой горящего нефтепродукта.
2. Подача пены низкой кратности под слой нефтепродукта.
Установки тушения пожаров пены средней кратности сверху резервуара на слой нефтепродукта в большинстве случаев не обеспечивают тушение пожаров в начальной стадии из-за повреждения узлов ввода пены от первичного взрыва.
Также известна установка подслойного тушения нефтепродуктов с плавающей тарелкой, перемещающейся вертикально по опорной трубе [Матвеев Ю.А., Бутузов А.А., Мулгачев А.Ю. Патент на полезную модель № 120696. Установка подслойного тушения нефтепродуктов с плавающей тарелкой, перемещающейся вертикально по опорной трубе. М.: ФИПС. 27.09. 2012 г.].
В данной установке резервуар имеет стандартное оборудование. К резервуару подводится пенопровод, оборудованный задвижками, обратным клапаном, электромагнитным клапаном, с устройством ручного открытия и закрытия, линией связи  и пусковым устройством, а также  пеногенератором.
При этом пенопровод жестко связывается металлическим гибким рукавом с трубопроводом  разводки с обратным клапаном и пенными насадками. Разводка соединена с плавающей тарелкой, которая  насаживается за счет внутреннего отверстия на опорную стационарную трубу, соединенную с крышей и днищем резервуара. Обратные клапана предназначены для предотвращения попадания нефтепродукта в разводку, гибкий металлический рукав и пенопровод.
Плавающая тарелка вертикально перемещается в верхнем слое горючего по трубе за счет изменения уровня нефтепродукта в резервуаре.
С целью упрочения конструкции резервуара опорная труба жестко связывается фермами  с боковыми стенками резервуара.
Установка работает следующим образом. Через приемный патрубок, трубопровод  и соответствующую задвижку нефтепродукт поступает в резервуар. В резервуаре образуется слой нефтепродукта. При возгорании горючего раствор пенообразователя с помощью стационарного источника, или подвижной автоцистерны подается в резервуар. При этом открываются задвижки, обратный клапан, электромагнитный клапан пенопровода. Раствор пенообразователя проходит пеногенератор и поступает в металлический гибкий рукав, трубопровод и разводку. После этого открывается обратный клапан, и пенная струя через пенные насадки  поступает в верхний слой нефтепродукта. Затем за счет меньший плотности пенная струя выходит на поверхность горюче-смазочного материала и образует слой пены  выше уровня горящего нефтепродукта. В результате образования слоя пены и прекращения доступа кислорода воздуха пожар прекращается.
Недостатками установки подслойного тушения нефтепродуктов с плавающей тарелкой, перемещающейся вертикально по опорной трубе:
1. Отсутствие возможности использования сжиженного газа для тушения пожара.
2. Недостаточная стойкость пены при повышенных температурах.
0
3
0
3
Для тушения пожаров в закрытом пространстве применяется углекислый газ.  Он тяжелее воздуха. Его плотность составляет при 20С 1,839 кг/м. Температура его сжижения равна минус 78 С. При этом газ сразу кристаллизуется  в твердое тело. В жидком состоянии углекислый газ  находится только при высоких давлениях. При этом плотность жидкости в зависимости от давления и температуры может составить 771-925 кг/м.
Описана система подавления углекислым газом крупных, сложных пожаров в ограниченном пространстве [Масленников В.В. Свидетельство на полезную модель № 34385. Система подавления углекислым газом крупных, сложных пожаров в ограниченном пространстве. М.: ФИПС. 10.12. 2003 г.].
В данной системе имеется изотермическая емкость с жидкой углекислотой, средство для перемещения изотермической емкости, газификатор, устройство для подвода теплоносителя к теплообменнику газификатора, средства подвода газа к очагу пожара. В качестве теплоносителя используют пар или горячую воду.
Система работает следующим образом. Емкость с углекислотой подвозится к месту пожара. Жидкая углекислота поступает в газификатор, где происходит электрический нагрев теплоносителя. В связи с подогревом жидкая углекислота превращается в углекислый газ. Из газификатора углекислый газ по средствам подвода поступает в очаг пожара.
Недостатками системы подавления углекислым газом крупных, сложных пожаров в ограниченном пространстве являются:
1. Малая эффективность при тушении пожаров нефтепродуктов в резервуарах. Высокая пожароопасность системы.
2. Использование электрического нагрева и необходимость доставки к месту пожара.
3. Недостаточная эффективность тушения при применении углекислого газа.
Также известна установка газового пожаротушения на базе изотермического модуля для жидкого диоксида углерода [Меркулов В.А., Кузьменко К.П., Кирсанов А.И. Тушение диоксидом углерода пожаров в вертикальных стальных резервуарах с нефтью и нефтепродуктами. НТЖ Пожаровзрывобезопасность №3. 2013].
В данной установке резервуар имеет стандартное оборудование. К резервуару подводится магистральный трубопровод, оборудованный  запорно-пусковым устройством.
При этом магистральный трубопровод соединяется с внутренним кольцевым трубопроводом, который располагается в верхнем поясе резервуара. На кольцевом трубопроводе внутри резервуара, установлены  насадки для выпуска газа. Магистральный трубопровод также соединен с изотермическим модулем для жидкого диоксида углерода (МИЖУ).
Установка работает следующим образом. Через приемный патрубок, трубопровод  и соответствующую задвижку нефтепродукт поступает в резервуар. В резервуаре образуется слой  нефтепродукта. При возгорании горючего жидкий диоксид углерода  с помощью открытия запорно-пускового устройства из изотермического модуля подается в резервуар. Диоксид углерода поступает в магистральный трубопровод, затем кольцевой трубопровод и насадки. За счет снижения давления в трубопроводах жидкий диоксид углерода превращается в газообразное состояние. После прохождения насадок газообразный диоксид углерода поступает в верхнюю часть резервуара. Затем за счет большей плотности, чем у паровоздушной смеси нефтепродукта, диоксид углерода опускается на поверхность горюче-смазочного материала и образует слой газа  выше уровня горящего нефтепродукта. В результате образования слоя газа и прекращения доступа кислорода воздуха пожар прекращается.
Недостатками установки газового пожаротушения на базе изотермического модуля для жидкого диоксида углерода являются:
1. Установка  в большинстве случаев не обеспечивает тушение пожаров в начальной стадии из-за повреждения узлов ввода газа от первичного взрыва паровоздушной смеси.
2. Большой расход диоксида углерода для тушения и заполнения кольцевого трубопровода.
3. Недостаточная эффективность тушения при применении углекислого газа.
Наиболее близким по технической сущности предполагаемой  полезной модели является изобретение «Способ тушения пожара в резервуарах» [Селиверстов В.И. и др. Патент на изобретение № 2241508. Способ тушения пожара в резервуарах. М.: ФИПС. 10.12. 2004 г].
2
2
2
Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано для тушения пожаров  при помощи (газоаэрозольной, газопорошковой, газопылевой, газожидкостной) смеси в закрытых резервуарах с легковоспламеняющими и горючими жидкостями (ЛВЖ, ГЖ). Сущность изобретения заключается в том, что тушение пожара  в резервуарах с ЛВЖ и ГЖ осуществляется путем подачи в зону горения жидкости снизу вверх огнетушащей газодисперсной смеси (ГДС), образующейся путем подачи под давлением не менее 2 МПа газообразного и/или сжиженного газового флегматизатора и/или газообразного, и/или сжиженного гомогенного ингибитора горения в емкость с порошкообразным или жидким гетерогенным ингибитором горения, имеющей клапан, обеспечивающий выпуск ГДС при достижении давления в емкости не ниже 0.42 КПа. Выпуск газодисперсной смеси осуществляется через перфорированный распылитель или через несколько распылителей, обеспечивающих распыление ГДС на 180° в направлении, параллельном поверхности горящей жидкости и в верхнюю полусферу над поверхностью жидкости. Соотношение масс между газовой и дисперсной фазами огнетушащей смеси составляет от 0.2:1 до 15:1. При этом в качестве газовой составляющей ГДС используют инертный газ  (CO, N, А  или их смесь) и/или озононеразрушающий галогеноводород, а в качестве гетерогенного ингибитора  горения используют огнетушащий порошковый состав на основе карбонатов и/или хлоридов или фосфатов щелочного, и/или щелочноземельного металла, и/или аммония или туманообразующий раствор ортофосфорной кислоты. При этом подачу ГДС ведут одновременно из плавающих на поверхности ЛВЖ или ГЖ генераторов этой смеси, расположенных по периметру резервуара и в его центре, причем результирующий вектор горизонтального распыла периферийных генераторов направлен к центру, а центральных - к периферии. Изобретение обеспечивает повышение безопасности тушения при снижении удельного расхода огнетушащего вещества.
Недостатками изобретения «Способ тушения пожара в резервуарах» являются:
1. Сложность устройства установки, большое количество генераторов газодисперсной смеси, плавающих на поверхности нефтепродукта.
2. Сложность и дороговизна устройств устанавливающих генераторы газодисперсной смеси  на поверхности нефтепродукта.
3. Отсутствие подачи газодисперсной смеси сверху резервуара.
4. Значительный расход газодисперсной смеси для тушения пожара.
Предлагаемая полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности тушения пожаров в вертикальных стальных резервуарах, предназначенных для приема, хранения и выдачи  нефтепродуктов.
Решение  указанной  задачи достигается тем, что к газопроводу, связанному металлическим гибким рукавом с трубопроводом разводки, насадками, и наружным участком газопровода с внутренним  кольцевым газопроводом, насадками  подсоединяется дозирующий блок, включающий  участок трубопровода с насосом и емкость с галогеноуглеводородом, при этом трубопровод разводки закреплен на плавающей тарелке, которая вертикально перемещается в верхнем слое горючего, а также  тем, что   подача огнетушащей смеси  одновременно осуществляется в верхний слой нефтепродукта и внутренний кольцевой газопровод, а в качестве огнетушащей смеси применяется  диоксид углерода и бромистый этил.
Данные признаки являются существенными для решения задачи  полезной модели, так как повышается эффективность тушения нефтепродуктов в РВС большой вместимости за счет уменьшения времени ликвидации пожара, сводятся к минимуму потери нефтепродуктов от горения  и снижения качества горюче-смазочных материалов, а также повышается надежность работы установки.
Сущность полезной модели пояснена фиг.1, фиг.2. На данных фигурах  изображены: резервуар в разрезе в исходном и рабочем положении.
На фиг.1, фиг.2 изображен резервуар 1, имеющий приемный патрубок 2 и трубопровод 3, задвижку 4, дыхательный клапан 5, замерной и световой люки 6,7, вентиляционный патрубок 8, люк-лаз 9, газопровод 10, оборудованный  задвижкой 11, обратным клапаном 12, запорно-пусковым устройством 13, с линией связи 14 и пусковым устройством 15. К газопроводу подсоединяется изобарический модуль 16 с жидким диоксидом углерода 17.
Газопровод 10 жестко связывается металлическим гибким рукавом 18 с трубопроводом 19 разводки 20 с обратным клапаном 21 и насадками для выпуска огнетушащей смеси 22.  Разводка соединена с плавающей тарелкой 23, которая насаживается на  опорную стационарную трубу 24,  соединенную с крышей и днищем резервуара. Обратные клапана предназначены для предотвращения попадания нефтепродукта в разводку, гибкий металлический рукав и газопровод.
Плавающая тарелка вертикально перемещается в верхнем слое горючего 25 по трубе за счет изменения уровня нефтепродукта в резервуаре.
С целью упрочения конструкции резервуара опорная труба жестко связывается фермами 26 с боковыми стенками резервуара. Также газопровод 10 жестко связывается с наружным участком газопровода 27, который  поднимается с внешней стороны резервуара 1, соединяется с внутренним кольцевым газопроводом  28. На внутреннем кольцевом газопроводе в верхней части резервуара расположены насадки для выпуска огнетушащей смеси 22.
К газопроводу 10 подсоединяется участок трубопровода 29 с обратным клапаном 12, который  оборудуется дозатором 30 для перекачки жидкости 31. Жидкость находится в отдельном горизонтальном резервуаре 32. В качестве жидкости используется бромистый этил. Бромистый этил относится к галогеноуглеводородам, которые обладают высокой огнетушащей эффективностью. Огнетушащая концентрация бромистого этила составляет 4,5%, а огнетушащая концентрация углекислого газа - 28%. Бромистый этил хорошо смешивается с углекислым газом.
3
Плотность бромистого этила при 20°С составляет 1456 кг/м. Температура кипения - 38°С. В качестве основного огнетушащего вещества используется жидкий диоксид углерода, который хранится в изобарическом модуле под давлением 2000 кПа. При открытии запорно-пускового устройства диоксид углерода попадает в газопровод и за счет снижения давления в газопроводе  на насадках переходит в газообразное состояние. За счет большей плотности, чем у паровоздушной смеси в резервуаре диоксид углерода поступает в зону горения, вытесняя из нее кислород воздуха. В результате чего горение прекращается.
Полезная модель работает следующим образом. Через приемный патрубок 2, трубопровод 3 и соответствующую задвижку 4 нефтепродукт поступает в резервуар. В резервуаре образуется слой  нефтепродукта 25. При возгорании горючего диоксид углерода из изобарического модуля 16  подается в резервуар. При этом открываются задвижка 11, обратный клапан 12, запорно-пусковое устройство 13 газопровода 10.
Одновременно с подачей диоксида углерода с помощью дозатора 30 из отдельного горизонтального резервуара 32 через участок трубопровода 29  подается жидкость 31 в газопровод 10. В газопроводе происходит смешение диоксида углерода и жидкости (бромистого этила). При этом соотношение масс между газовой (диоксида углерода) и жидкой (бромистого этила) фазами огнетушащей смеси составляет от 4:1 до 2,3:1.
Огнетушащая смесь диоксида углерода и бромистого этила поступает в металлический гибкий рукав 18, трубопровод 19  и разводку 20. После этого открывается обратный клапан 21 и смесь диоксида углерода с бромистым этилом через  насадки для выпуска огнетушащей смеси 22 поступает в верхний слой горящего нефтепродукта 25, который имеет повышенную температуру. В верхнем слое горящего нефтепродукта жидкий бромистый этил превращается в газ. Затем за счет меньший плотности  смесь диоксид углерода и бромистого этила в газообразном состоянии выходит на поверхность горюче-смазочного материала и образует слой газа 33 выше уровня горящего нефтепродукта. Одновременно смесь углекислого газа и бромистого этила через наружный участок газопровода 27, внутренний кольцевой газопровод 28 и насадки для выпуска огнетушащей смеси 22 поступает в верхнюю часть резервуара, где в результате горения нефтепродукта устанавливается высокая температура. Под воздействием высокой температуры бромистый этил из жидкого состояния переходит в газ.  В результате образования слоя газа и прекращения доступа кислорода воздуха пожар в резервуаре прекращается.
В случае высокой температуры, задымления и невозможности работы оператора около резервуара запорно-пусковое устройство открывается с помощью электродвигателя. Для этого оператор включает пусковое устройство 15. Необходимо отметить, что предложенная полезная модель является надежной в эксплуатации и  позволяет в более короткие сроки потушить пожар, свести к минимуму, как потери качества нефтепродукта, так и количество сгоревшего горючего, значительно снизить расход диоксида углерода.