УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕЗОПАСНОГО ХРАНЕНИЯ ЖИДКИХ ГРУЗОВ
SAFE STORAGE DEVICE FOR LIQUID CARGOES

Изобретение относится к средствам безопасного хранения жидких грузов типа нефтепродуктов и является эффективным устройством в случае возникновения чрезвычайной ситуации.
Наиболее близким по технической сущности предлагаемой конструкции является стальной цилиндрический резервуар по патенту РФ №2121048, включающий стенку, днище, кровлю и пеногенераторы, расположенные в верхней части стенки резервуара (прототип).
Недостатками известного технического решения является то, что в случае аварийной пожарной ситуации упорный шов между крышей и стенкой не раскрывается полностью, а пеногенераторы, расположенные в верхних поясах стенки резервуара, не обеспечивают распределения пены по всей поверхности продукта, чем снижается эффективность пожаротушения.
Кроме того, расположение пеногенераторов в верхних поясах стенки снижает используемый объем резервуара на 10-12%. При аварийном возгорании продукта внутри резервуара, например в результате заискрения, резко повышается избыточное давление и происходит совместный отрыв окраек со стенкой от земли, а после частичного раскрытия монтажного упорного шва между крышей и стенкой давление внутри резервуара падает, а сам резервуар резко опускается и его нижние пояса с окрайками деформируются вплоть до разрыва, что приводит к разливу нефтепродукта.
Технически достижимый результат - повышение надежности безопасного хранения жидких грузов типа нефтепродуктов путем предотвращения разрушения резервуара за счет эффективного распыления пены по всей поверхности хранимого продукта.
Это достигается тем, что в устройстве для безопасного хранения жидких грузов, например нефтепродуктов, включающем стенку, днище, кровлю и пеногенераторы, кровля резервуара выполнена с применением противопожарных щитов, в каждый из которых вмонтирован пеногенератор, смотровой люк с крышкой, причем каждый щит имеет участок обшивки с ослабленными сварными швами, допускающими раскрытие кровли при сверхизбыточном давлении внутри резервуара. При этом крышки люков могут быть объединены силовой тягой с управлением, расположенным за пределами обвалования резервуара. Кроме того, пеногенераторы снабжены соплами, направленными по отношению к зеркалу продукта под разными углами по высоте и по окружности резервуара с обеспечением перехлеста струй пены над поверхностью хранимого продукта, а каждое из распылительных сопел содержит полый цилиндрический корпус, соединенный с рассекателем, корпус состоит из цилиндрической части с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода для подвода жидкости и внутренней резьбой для соединения с рассекателем посредством диска и жестко связанного с ним кольца через круглую пластину, в которой выполнен паз по спирали Архимеда, имеющий направление крутки, совпадающее с направлением крутки потока жидкости завихрителя, расположенного с зазором относительно внутренней цилиндрической поверхности корпуса и закрепленного в своей нижней части посредством жестко присоединенной к нему круглой пластины нижним винтом, имеющим головку, выполненную в виде конического обтекателя, при этом завихритель выполнен в виде втулки с винтовой внешней нарезкой с крупным шагом трапецеидального профиля и внутренней резьбой, в которую входит резьбовая часть конического обтекателя в верхней части завихрителя, цилиндрическая камера служит для подвода жидкости, а соосно нижнему винту, к его головке с коническим обтекателем присоединен распылитель в виде перфорированного конического раструба, вершина конуса которого обращена в сторону конического обтекателя нижнего винта.
На фиг. 1 изображен общий вид резервуара устройства; на фиг. 2 - вид сверху фиг. 1; на фиг. 3 - схема пеногенератора, на фиг. 4 - схема сопла пеногенератора.
Устройство для безопасного хранения жидких грузов содержит резервуар (фиг. 1 и 2), состоящий из стенки 1, днища 2, кровли 3, противопожарных щитов 4, труб 5 для подачи пены внутрь резервуара, пеногенераторов 6 с соплами 7, направленными под разными углами. На щитах 4 также смонтированы люки 8 с крышками 9, к которым прикреплены тяги 10 для их открывания из зоны за пределами обвалования резервуара. Каждый щит также имеет обшивку с ослабленными сварными швами 11 и площадку обслуживания 12, причем толщина обшивки ослабленного участка составляет от 1 до 0,5 толщины обшивки щита.
Пеногенератор (фиг. 3) состоит из корпуса 13, выполненного в виде цилиндрической обечайки с круговыми ребрами жесткости по краям (на чертеже не показано), продавленными на обечайке в виде окружностей полусферического профиля. Корпус установлен на двух опорных горизонтальных планках 2 с крепежными отверстиями (на чертеже не показано).
С одной стороны к корпусу 13 присоединен распределитель 15 пенораствора посредством, по крайней мере трех, спиц 16, расположенных по образующим усеченной конической поверхности, осесимметричной и соосной цилиндрической обечайке, при этом одним, большим, основанием конической поверхности является основание цилиндрической обечайки корпуса 13, а другим, меньшим, - распределитель 15 пенораствора, который имеет форму соосной цилиндрической обечайке корпуса 13 тороидальной поверхности, соединенной с вертикально расположенным по отношению к горизонтальным планкам 14 входным трубопроводом 17 с фланцем на одном конце и заглушкой на другом (на чертеже не показано). При этом входной трубопровод 17 делит тороидальную поверхность на две симметричные части 19 и 20. Перпендикулярно входному трубопроводу 17 и соосно горизонтальной оси тороидальной поверхности распределителя 15 расположен дополнительный трубопровод 18 с заглушками на обеих концах (на чертеже не показано), вписываемый во внутренний контур тороидальной поверхности распределителя 15, причем диаметры внутренних полостей тороидальной поверхности и входного 17 и дополнительного 18 трубопроводов равны между собой, а сами полости соединены между собой. Причем к внутренним полостям 19 и 20 тороидальной поверхности входного 17 и дополнительного 18 трубопроводов подсоединены со стороны цилиндрической обечайки корпуса 13 и параллельно ее оси отводы: укороченные 23, средние 22 и длинные 21, заканчивающиеся распылительными соплами 24, ориентированными к направляющему устройству 28.
Направляющее устройство 28 состоит из внутренней 27 и внешней 25 генерирующих сеток, которые выполнены в виде соосных усеченных конических поверхностей, имеющих одно общее основание в виде первого жесткого кольца круглого профиля, соединенного посредством, по крайней мере трех, спиц 26, расположенных по образующим внешней 25 усеченной конической поверхности, с одним из оснований цилиндрической обечайки корпуса 13. Внутренняя 27 генерирующая сетка имеет второе жесткое кольцо круглого профиля, соединенное с первым жестким кольцом посредством, по крайней мере трех, спиц (на чертеже не показано), расположенных по образующим внутренней 27 усеченной конической поверхности, и расположенное перед основанием цилиндрической обечайки корпуса 13 со стороны, противоположной распределителю 15.
Каждое из распылительных сопел 24 (фиг. 4) содержит корпус, состоящий из цилиндрической части 29 с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода (на чертеже не показано) для подвода жидкости и внутренней резьбой для соединения с рассекателем 36 посредством диска 34 и жестко связанного с ним кольца 37 через круглую пластину 38, в которой выполнен паз по спирали Архимеда, имеющий направление крутки, совпадающее с направлением крутки потока жидкости завихрителя 31. Завихритель 31 расположен с зазором относительно внутренней цилиндрической поверхности корпуса 29 и закреплен в своей нижней части посредством жестко присоединенной к нему круглой пластины 38 нижним винтом 39, имеющим головку, выполненную в виде конического обтекателя. Завихритель 31 выполнен в виде втулки с винтовой внешней нарезкой с крупным шагом трапецеидального профиля и внутренней резьбой 33, в которую входит резьбовая часть конического обтекателя 30 в верхней части завихрителя 31. Цилиндрическая камера 32 служит для подвода жидкости. Соосно нижнему винту 39, к его головке с коническим обтекателем присоединен распылитель 35 в виде перфорированного конического раструба, вершина конуса которого обращена в сторону конического обтекателя нижнего винта 39.
Устройство для безопасного хранения жидких грузов работает следующим образом.
Пеногенератор устанавливается непосредственно над зоной возможного возгорания, длина создаваемой струи в горизонтальном или вертикальном положении генератора не превышает 1,8 м. При возникновении пожара насосная установка (на чертеже не показано) подает раствор пенообразователя из бака-дозатора или пожарной машины во входной трубопровод 17 пеногенератора, откуда он через распределитель 15 пенораствора под давлением подается на отводы 21, 22, 23, сопла 24 которых формируют распыленные струи. Струи с коротких отводов 23 попадают на внешнюю генерирующую сетку 25, а с длинных 21 и средних 22 отводов - на внутреннюю сетку 27.
Работа сопла осуществляется следующим образом.
При подаче жидкости в корпус 29 под действием перепада давления 0,4…0,8 МПа в камере 32 благодаря завихрителю 31 создаются вихревые потоки жидкости, которые устремляются в рассекатель 36, выполненный в виде паза по спирали Архимеда, где создаются вихревые потоки жидкости, устремляющиеся к распылителю 35, чем и обеспечивается генерация распыленных мелкодисперсных потоков жидкости.
В начале факела распыленная струя раствора пенообразователя имеет наибольшую скорость и при попадании на 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.
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 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
3,5
Производительность по пене, м<sup>3</sup>/с, не менее
1,4
Кратность пены, не менее
400
При возникновении аварийной пожарной ситуации внутри резервуара путем дистанционного управления тягой 10 открываются все сблокированные крышки 9 люков 8, благодаря чему сбрасывается избыточное давление внутри резервуара. В случае недостаточного сброса давления через крышки 9 люков 8 происходит раскрытие ослабленных швов участков 11 противопожарных щитов 4.
При этом сопла 7 пеногенераторов 6, расположенные под разными углами, обеспечивают покрытие пеной всей поверхности и эффективное гашение пожара. Вместе с тем перенос пеногенераторов 6 со стенки 1 резервуара на его кровлю 3 позволяет увеличить используемый объем резервуара на 10-12%.
Преимуществом предлагаемого изобретения являются: предотвращение разрушения конструкций резервуара путем своевременного сброса избыточного давления через крышки и ослабленные участки кровли, более эффективное пожаротушение благодаря рациональной подаче пены на поверхность хранимого продукта, исключение размыва хранимого продукта и увеличение используемого объема резервуара путем переноса пеногенераторов со стенки резервуара на кровлю.