УСТАНОВКА ПОДСЛОЙНОГО ТУШЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ С ПЛАВАЮЩЕЙ ТАРЕЛКОЙ И ДОЗИРУЮЩИМ БЛОКОМ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ПЕНЫ

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.
Полезная модель наиболее применима при тушении нефтепродуктов на нефтебазах и складах горючего.
Известен вертикальный цилиндрический стальной резервуар для нефтепродуктов [1]. 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.
3
3
С целью предохранения резервуара от вспышки или взрыва при наличии огня под дыхательным клапаном устанавливается огневой предохранитель. 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 м допускается тушение этих резервуаров передвижной пожарной техникой при условии оборудования резервуаров стационарно установленными генераторами пены (пенокамерами, пенными насадками) и специальными трубопроводами, выведенными за обвалование [2]. Тушение пожаров 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.
3
3
Также известен вертикальный стальной резервуар для нефти и нефтепродуктов объемом 5000 м, оборудованный установкой подслойного тушения [3]. Установка подслойного тушения резервуаров содержит пенопровод с разводкой, задвижки, пеногенератор, предохранительную мембрану, обратный клапан. Подслойный способ тушения связан с применением специальных типов пенообразователей, которые образуют пену, мало смешиваясь с нефтью и нефтепродуктами, и формируют водные пленки, которые самопроизвольно растекаются на поверхности горючего. Пенная струя, попадая в нефтепродукт, за счет меньшей плотности всплывает на горящую поверхность. При этом время подъема пены зависит от высоты уровня нефти и нефтепродукта. Высота резервуара вместимостью 5000 м в зависимости от диаметра составляет от 12 до 15 метров.
Недостатками установки подслойного тушения нефтепродуктов в резервуарах являются:
1) Ухудшение качества нефтепродуктов при прохождении через их слой пенной струи.
2) Наличие определенного временного периода подъема пены на поверхность нефтепродукта, который приводит к увеличению площади пожара и возрастанию материального ущерба.
Также известна установка для послойного тушения нефти и нефтепродуктов в резервуарах, содержащих воду [4].
Установка включает пенопровод, оборудованный задвижками, обратным клапаном, предохранительной мембраной и пеногенератором.
На конец пенопровода вертикально устанавливаются комплект телескопических выдвижных труб, различного диаметра, закрепленный на плавающей тарелке. Верхняя труба комплекта, оборудуется разводкой и пенными насадками. С целью фиксации и герметичности труб при выдвижении комплект оснащается держателями и уплотнительными кольцами, а для предотвращения попадания нефтепродукта в трубы на разводке устанавливается обратный клапан. Установка оборудуются на вертикальный стальной резервуар, включающий внутренние секционные подогреватели.
Установка работает следующим образом. Через приемный патрубок, трубопровод и соответствующую задвижку нефть поступает в резервуар. При помощи внутренних подогревателей в РВС подается горячий пар. В резервуаре образуется слой воды и слой нефти. При возгорании нефти или нефтепродукта раствор пенообразователя с помощью стационарного источника, или подвижной автоцистерны подается в резервуар. При этом открываются задвижки, обратный клапан пенопровода, срабатывает под давлением мембрана. Раствор пенообразователя проходит пеногенератор и поступает в комплект выдвижных труб и разводку. После этого открывается обратный клапан, и пенная струя через пенные насадки поступает в верхний слой нефти (нефтепродукта). Затем за счет меньший плотности пенная струя выходит на поверхность нефти (нефтепродукта) и образует слой пены. В результате образования слоя пены и прекращения доступа кислорода воздуха пожар прекращается.
Недостатками установки для послойного тушения нефти и нефтепродуктов в резервуарах, содержащих воду, являются:
1) Большое количество телескопических труб, которые могут потерять подвижность в процессе эксплуатации.
2) Наличие предохранительной мембраны, которая может потерять свои свойства в процессе эксплуатации и требует замены после тушения или проведения испытания установки.
3) Возможность попадания нефти (нефтепродукта) в телескопические трубы через уплотнительные кольца между трубами.
4) Сложность ремонта установки.
Также известна установка подслойного тушения для нефти и высоковязких нефтепродуктов [5].
Установка включает пенопровод, оборудованный задвижками, обратным клапаном, электромагнитным клапаном с пусковым устройством и пеногенератором.
На конец пенопровода вертикально устанавливаются опорная труба, выведенная вниз за днище резервуара, в которую герметично вставлена подвижная труба, закрепленная на плавающей тарелке и оборудованная разводкой и пенными насадками. С целью фиксации и герметичности при выдвижении трубы оснащаются держателями и уплотнительными кольцами, а для предотвращения попадания нефтепродукта в трубы на разводке устанавливается обратный клапан.
Установка подслойного тушения для нефти и высоковязких нефтепродуктов работает следующим образом. Через приемный патрубок, трубопровод и соответствующую задвижку нефть или нефтепродукт поступает в резервуар. В резервуаре образуется слой нефти (нефтепродукта). При возгорании горюче-смазочного материала 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 подвижную трубу и разводку. После этого открывается обратный клапан, и пенная струя через пенные насадки поступает в верхний слой нефти (нефтепродукта). Затем за счет меньший плотности пенная струя выходит на поверхность горюче-смазочного материала и образует слой пены на поверхности горящего нефтепродукта. В результате образования слоя пены и прекращения доступа кислорода воздуха пожар прекращается.
В случае высокой температуры, задымления и невозможности работы оператора около резервуара электромагнитный клапан открывается с помощью электродвигателя. Для этого оператор включает пусковое устройство. После тушения пожара и проведения профилактических работ пенопровод не потребует ремонта связанного с заменой мембраны.
Недостатками установки послойного тушения для нефти и высоковязких нефтепродуктов являются:
1) Наличие двух выдвижных труб, которые могут потерять подвижность в процессе эксплуатации.
2) Выход нижней трубы за пределы днища резервуара, что приводит к изменению конструкции днища и дополнительным сварным соединениям.
3) Наличие держателей и уплотнительных колец, которые могут потерять работоспособность и герметичность в результате эксплуатации.
4) Сложность ремонта установки.
Наиболее близким по технической сущности предполагаемой полезной модели является установка подслойного тушения нефтепродуктов с плавающей тарелкой, перемещающейся вертикально по опорной трубе [6].
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 количества 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.
В случае высокой температуры, задымления и невозможности работы оператора около резервуара электромагнитный клапан открывается с помощью электродвигателя. Для этого оператор включает пусковое устройство.
Недостатками установки подслойного тушения нефтепродуктов с плавающей тарелкой, перемещающейся вертикально по опорной трубе:
1) Малая площадь плавающей тарелки, что вызывает повышенное количество испарений нефтепродуктов и высокую пожарную опасность резервуарного парка.
2) Недостаточная стойкость пены при повышенных температурах. Отсутствие устройства, повышающего стойкость пены.
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 пенопроводу, связанному металлическим гибким рукавом, с трубопроводом разводки, подсоединяется дозирующий блок, включающий трубопровод с насосом и емкость с жидкостью для повышения стойкости пены при высоких температурах, а также тем, что для уменьшения испарения нефтепродуктов увеличивается диаметр плавающей тарелки, которая связана с трубопроводом разводки и с пенными насадками, насаживается за счет внутреннего отверстия на опорную стационарную трубу и вертикально перемещается в верхнем слое горючего по трубе за счет изменения уровня нефтепродукта в резервуаре.
Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как повышается эффективность тушения нефтепродуктов в РВС большой вместимости за счет увеличения термической стойкости пены, сводятся к минимуму потери качества горюче-смазочных материалов, уменьшаются потери нефтепродуктов от испарений нефтепродуктов, а также повышается надежность работы установки и упрощается ее ремонт.
Масса паров нефтепродуктов, поступивших с поверхности испарения в паровое пространство резервуара, зависит от интенсивности, площади и времени испарения. С увеличением диаметра плавающей тарелки, уменьшается площадь испарения и тем самым снижаются потери от испарения нефтепродуктов в резервуаре.
Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг.1, фиг.2, фиг.3), на которых изображены: резервуар в разрезе в исходном и рабочем положении, а также разрез опорной трубы с плавающей тарелкой.
На фиг.1, 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, пенопровод 10, оборудованный задвижками 11, обратным клапаном 12, электромагнитным клапаном 13, с устройством ручного открытия и закрытия 14, линией связи 15 и пусковым устройством 16, а также пеногенератором 17.
Пенопровод жестко связывается металлическим гибким рукавом 18 с трубопроводом 19 разводки 20 с обратным клапаном 21 и пенными насадками 22. Разводка соединена с плавающей тарелкой 23, которая насаживается за счет внутреннего отверстия 24 на опорную стационарную трубу 25, 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 26 по трубе за счет изменения уровня нефтепродукта в резервуаре.
С целью упрочения конструкции резервуара опорная труба жестко связывается фермами 27 с боковыми стенками резервуара.
С целью уменьшения количества испарений нефтепродуктов увеличивается диаметр плавающей тарелки. В связи с этим замерной люк 6 переносится на край крыши резервуара 1. Это делается для удобства проведения замеров горючего с помощью замерной рулетки. В противном случае лот замерной рулетки упрется вверх плавающей тарелки и не достигнет дна резервуара.
К пенопроводу 10 подсоединяется дозирующий блок, включающий трубопровод 28, обратный клапан 12, насос 29 и емкость 30, в которую заливается дозировочная жидкость 31. В качестве дозировочной жидкости используется фторсодержащий йодид четвертичной аммонийной соли, представляющий собой воскообразный продукт светло-коричневого цвета, гидроскопичен, растворим в спиртах. Данное фторорганическое соединение в летнее время растворяется в воде, а в зимнее время в спирте.
Полезная модель работает следующим образом. Через приемный патрубок 2, трубопровод 3 и соответствующую задвижку 4 нефтепродукт поступает в резервуар. В резервуаре образуется слой нефтепродукта 26. При возгорании горючего раствор пенообразователя с помощью стационарного источника, или подвижной автоцистерны подается в резервуар. При этом открываются задвижки 11, обратный клапан 12, электромагнитный клапан 13 пенопровода 10. Одновременно в пенопровод 10 из емкости 30 с помощью насоса 29 по трубопроводу 28 подается дозирующая жидкость 31 для повышения стойкости пены при высоких температурах. Раствор пенообразователя с дозирующей жидкостью проходит пеногенератор 17 и поступает в металлический гибкий рукав 18, трубопровод 19 и разводку 20. После этого открывается обратный клапан 21 и пенная струя через пенные насадки 22 поступает в верхний слой нефтепродукта 26. Затем за счет меньший плотности пенная струя выходит на поверхность горюче-смазочного материала и образует слой пены 32 выше уровня горящего нефтепродукта. В результате образования слоя пены высокой стойкости и прекращения доступа кислорода воздуха пожар прекращается.
В случае высокой температуры, задымления и невозможности работы оператора около резервуара электромагнитный клапан открывается с помощью электродвигателя. Для этого оператор включает пусковое устройство 16.
Необходимо отметить, что предложенная полезная модель является надежной в эксплуатации и позволяет в более короткие сроки за счет высокой стойкости пены потушить пожар, свести к минимуму, как потери качества нефтепродукта, так и количество израсходованного пенообразователя, исключить попадание нефтепродуктов в пенопровод, а также уменьшить количество испарившихся нефтепродуктов.
Литература
1) Зайченко В.Н. Эксплуатация военных складов и баз горючего. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2004 - 420 с.
2) Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках. - М. ГУГПС, 1999.
3) Шароварников А.Ф., Молчанов В.П., Воевода С.С., Шароварников С.А. «Тушение пожаров нефти и нефтепродуктов»: второе издание, Пожарная наука 2007 - 379 с.
4) Матвеев Ю.А., Бабич Н.А., Вашарин И.А., Сергеева А.И., Борисова М.А. Патент на полезную модель №84544. Установка подслойного тушения нефти и нефтепродуктов в резервуарах, содержащих воду. М.: ФИПС. 10.07.2009 г.
5) Матвеев Ю.А., Аноприенко СМ., Сергеева А.И., Бабич Н.А. Патент на полезную модель №99716. Установка подслойного тушения для нефти и высоковязких нефтепродуктов. М.: ФИПС. 27.11.2010 г.
6) 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.