СИСТЕМА ПОЖАРОТУШЕНИЯ В ВЕРТИКАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРАХ
SYSTEM OF FIRE FIGHTING IN VERTICAL RESERVOIRS

Изобретение относится к противопожарному оборудованию для автоматического тушения нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах (РВС) с любыми типами крыши.
Известно устройство для тушения пожара в РВС, состоящее из корпуса с монтажным фланцем, сетки, распылителя, трубопровода для подачи раствора пенообразователя, защитного зонта, крышки герметичного затвора, тяги с натяжным устройством, фиксатора положения крышки, троса-ограничителя ее сброса и троса ручного дублирующего привода (SU 978878, кл. A62C 3/00, опубл. 07.12.1982).
Эта конструкция устанавливается непосредственно на крышу или стену резервуара. При взрыве паровоздушной смеси нефтепродуктов устройство может быть разрушено. Кроме того, использование устройства при тушении пожара требует участия пожарной команды, что связано с большим риском для человеческой жизни, а также значительно увеличивает время начала тушения пожара от момента возгорания, что приводит к разогреву верхнего слоя нефтепродуктов и значительно усложняет тушение пожара.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предложенной системы тушения пожара является устройство для подачи огнегасительной пены в резервуары с горящими нефтепродуктами по патенту РФ №2359723. Устройство выполнено с телескопически раздвигающейся трубой, что осуществляется с помощью цепной передачи. В верхней части внутренней трубы крепится крюкообразный пенослив, через который огнегасительная пена сливается на горящую поверхность.
Эта конструкция при тушении пожара в резервуаре требует не только прямого участия пожарной команды в тушении пожара, но и ее использование подвергает прямой опасности жизнь людей, развертывающих устройство возле горящего резервуара с нефтепродуктами. Кроме того, территория вблизи резервуара может быть захламлена элементами конструкций резервуара, разлетевшимися в результате взрыва паровоздушной смеси, или вблизи резервуара может находиться горящий нефтепродукт, разлившийся в результате разрушения элементов конструкции резервуара, что сделает невозможным развертывание устройства.
Технический результат - повышение надежности тушения пожара нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах с любым типом крыши без участия человека.
Это достигается тем, что на телескопическом подъемнике снаружи резервуара неподвижно установлен пеногенератор и подведен рукав, который соединен с подводящим трубопроводом и резервуарами с пенообразователем и водой. В нижней части телескопический подъемник, установленный на опоре, соединен с поршнем, который находится в цилиндре. На фундаменте установлен ограничитель перемещения телескопического подъемника. В верхней части звеньев телескопического подъемника имеются уплотнители и стопоры. К цилиндру с поршнем и телескопическому подъемнику подведен воздухопровод для подачи воздуха, который соединен с баллонами, заполненными сжатым воздухом. Снаружи РВС ниже уровня промерзания грунта установлены два горизонтальных резервуара соответствующей вместимости, один из которых заполнен водой, а другой пенообразователем. Резервуары герметизированы и соединены между собой воздухопроводом. Причем трубопровод, соединяющий резервуар с пенообразователем с подводящим трубопроводом, имеет дозатор. Баллон со сжатым воздухом соединен с воздухопроводом и резервуаром для воды и пенообразователем. Баллон со сжатым воздухом оборудован регулятором давления и краном-пиропатроном. В верхней части РВС установлены датчики давления и температуры, которые соединены с краном-пиропатроном и имеют автономную систему питания (например, батарейки).
На фиг.1 изображена система пожаротушения в режиме ожидания, на фиг.2 - система пожаротушения в режиме развертывания, на фиг.3 - система пожаротушения в действии, на фиг.4 - схема пеногенератора, на фиг.5 - схема форсунки пеногенератора.
Система пожаротушения в вертикальных резервуарах состоит из фундамента 1, на котором жестко закреплен ограничитель движения телескопического подъемника 2, опора 3 с осью и цилиндр с поршнем 4. На оси опоры закреплен телескопический подъемник 5 с установленным на нем неподвижно пеногенератором 6, к подъемнику присоединен шток поршня 7 цилиндра. Между звеньями телескопического подъемника имеются уплотнители 8 и стопоры 9. К пеногенератору подведен рукав для подачи пеносмеси 10, который соединен с подводящим трубопроводом 11. К цилиндру и телескопическому подъемнику подведен воздухопровод 12.
Снаружи РВС ниже уровня промерзания грунта заглублено, установлены два горизонтальных резервуара соответствующей вместимости, один из которых заполнен водой 13, а другой пенообразователем 14. Резервуары герметизированы и соединены между собой подводящим трубопроводом 11, причем трубопровод, соединяющий резервуар с пенообразователем и подводящим трубопроводом, имеет дозатор 15. Баллон со сжатым воздухом 16 соединен трубопроводом 17 с воздухопроводом, резервуаром для воды и пенообразователем. Баллон со сжатым воздухом оборудован регулятором давления 18 и краном-пиропатроном 19. В верхней части РВС 20 установлены датчики давления и температуры 21, которые соединены с краном-пиропатроном и имеют автономную систему питания (например, аккумуляторы).
Генератор 6 полидисперсной высокократной пены состоит из корпуса 22 (фиг.4 и 5), выполненного в виде призматической обечайки (например, прямоугольной призмы, в сечении которой - квадрат). С одной стороны к корпусу 22 присоединен распределитель пенораствора, который выполнен в виде вертикально расположенного, по крайней мере, одного входного трубопровода 24 с опорными 23 и сетевыми фланцами (на чертеже не показано) для подсоединения к системе огнетушащего жидкостного раствора пенообразователя. Перпендикулярно входному трубопроводу 24 горизонтально размещены жестко связанные с ним, по крайней мере, два дополнительных трубопровода 26 с заглушками на обоих концах, причем распределитель пенораствора вписывается во внутренний контур корпуса 22, а диаметры внутренних полостей входного 24 и дополнительных 26 трубопроводов равны между собой, а сами полости соединены между собой. К внутренним полостям входного 24 и дополнительных 26 трубопроводов подсоединены со стороны обечайки корпусы 22 и параллельно ее оси отводы: укороченные 25, средние 27 и длинные 28, заканчивающиеся форсунками 29, ориентированными к направляющему сетчатому устройству 31.
Направляющее устройство 31 состоит из трех соосных, коаксиально расположенных пирамидальных обечаек в виде генерирующих сеток: внешней 36, промежуточной 33 и внутренней 35. Каждая из обечаек содержит проволочный каркас из двух оснований в виде квадрата и боковых ребер усеченной пирамидальной поверхности. Внешняя обечайка 36 большим основанием крепится к корпусу 22, а ее второе меньшее основание 30 является одновременно большим основанием промежуточной 33 обечайки с боковыми ребрами, а ее меньшее основание 32 является одновременно большим основанием внутренней 35 обечайки с меньшим основанием 34. Генерирующие сетки в виде усеченных пирамидальных поверхностей расположены таким образом, что все вершины их лежат на оси, совпадающей с осью корпуса, причем направление вершин внешней 36 и внутренней 35 генерирующих сеток совпадает, а вершина промежуточной 33 генерирующей сетки направлена противоположно вершинам внешней 36 и внутренней 35 генерирующих сеток, причем в сторону распределителя пенораствора. Крепление корпуса 22 к распределителю пенораствора осуществляется посредством крепежных элементов 37.
Каждая из форсунок 29 (фиг.5) состоит из корпуса 38, внутри которого расположен шнек 44, запрессованный в корпус 38. Внешняя поверхность шнека 44 представляет собой, по крайней мере, однозаходную винтовую канавку 45 с правой (или левой) нарезкой.
Подача раствора (жидкости) осуществляется через штуцер 39, закрепленный в верхней части корпуса 38 через герметизирующую прокладку 42. Внутри штуцера 39 выполнено цилиндрическое отверстие 40, переходящее в диффузор 41, который соединен с конической камерой 43, выполненной в корпусе 38, в которую запрессован шнек 44.
Пеногенератор устанавливается непосредственно над зоной возможного возгорания, длина создаваемой струи в горизонтальном или вертикальном положении генератора не превышает 1,8 м.
Система пожаротушения в вертикальных резервуарах работает следующим образом.
При возгорании нефтепродукта или взрыве паровоздушной смеси срабатывают датчики, которые подают электрический сигнал на кран-пиропатрон. Кран-пиропатрон срабатывает и открывает подачу воздуха из баллонов, через регуляторы давления, одновременно в телескопический подъемник, цилиндр с поршнем и в резервуары с водой и пенообразователем. Воздух, поступая в цилиндр, толкает поршень, который, в свою очередь, перемещает телескопический подъемник в рабочее положение, как показано на фиг.2, то есть телескопический подъемник перемещается до тех пор, пока не упрется в ограничитель движения. Кроме того, воздух, поступая в телескопический подъемник, раздвигает его, при этом звенья подъемника, достигая крайнего положения, становятся на стопор, как показано на фиг.3. Выходу воздуха из подъемника препятствуют уплотнители. Одновременно сжатый воздух поступает в резервуар с водой и пенообразователем, создает в них избыточное давление, которое вытесняет воду и пенообразователь в подводящий трубопровод. Вода и пенообразователь, смешанные в соответствующей пропорции, поступают по рукаву на пеногенератор. Пеногенератор находится над верхним поясом резервуара, подача пены происходит непосредственно в зону горения. Образовавшаяся пена эффективно тушит возникший пожар.
Генератор полидисперсной высокократной пены работает следующим образом.
При возникновении пожара насосная установка (на чертеже не показано) подает раствор пенообразователя из бака-дозатора во входной трубопровод 24 пеногенератора, откуда он через распределитель пенораствора под давлением подается на отводы 25, 27, 28, форсунки 29 которых формируют распыленные струи.
Каждая из форсунок 29 работает следующим образом. Жидкость подается по цилиндрическому отверстию 40 в диффузор 41, а из него в коническую камеру 43, из которой под давлением поступает в винтовую внешнюю полость шнека 44. Вращающийся поток жидкости во внешней винтовой полости шнека образует вихревое движение, при этом происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет турбулизации потока на выходе и мелкодисперсный вращающийся поток выходит из форсунки с широким вращающимся факелом распыляющейся жидкости (раствора). Шнек 44 форсунки может быть выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.
В начале факела распыленная струя раствора пенообразователя имеет наибольшую скорость, и при попадании на генерирующую сетку формируется пена с пузырьками малого размера (2÷3 мм в поперечнике), с удалением от сопла скорость струи падает и далее на сетке формируется пена с более крупными пузырьками (4÷12 мм в поперечнике). Таким образом пеногенератор вырабатывает полидисперсную (разноразмерную по пузырькам) пену, которая обладает свойством быстрого растекания по поверхности. Получение пены в условиях задымления помещения осуществляется по принципу эжекции воздуха распыленными струями 6% водного раствора фторсодержащего пенообразователя из форсунок 29, последовательно расположенных в распределителе пенораствора.
Испытания показали, что даже в условиях интенсивного задымления пена образуется в заданных объемах и имеет хорошую устойчивость к распаданию. В качестве пенообразователя в таких системах пожаротушения применяется фторсинтетический пенообразователь типа "Мультипена". Работает также на 6%-водном растворе фторсодержащего пенообразователя "Подслойный" в условиях задымления помещения.
Пеногенератор также предназначен для автоматических систем пожаротушения закрытых технологических помещений (подача пены на место возгорания), где возможно образование паро- и газовоздушных смесей, например в насосных залах насосных нефтеперекачивающих станций, камерах регулирования давления и т.п.
Пеногенератор работает эффективно при следующих оптимальных параметрах технических характеристик:
Рабочее давление раствора пенообразователя, МПа
0,9±0,1
Расход по раствору пенообразователя, л/с, не менее
7
Производительность по пене, м<sup>3</sup>/с, не менее
2,8
Кратность пены, не менее
400