СИСТЕМА ПОЖАРОТУШЕНИЯ В ВЕРТИКАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРАХ

Полезная модель относится к области противопожарного оборудования 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 сброса крышки 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 жизни и здоровья людей, 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 пены, предназначенной для тушения пожара, в резервуары с горящими нефтепродуктами в соответствии с Патентом РФ №2359723. Устройство выполнено с телескопически раздвигающейся трубой, что осуществляется с помощью цепной передачи. В верхней части внутренней трубы крепится крюкообразный пенослив, через который пена, предназначенная для тушения пожара, сливается на горящую поверхность.
Эта конструкция при тушении пожара в резервуаре требует прямого участия пожарной команды в тушении пожара, причем использование подвергает прямой опасности жизнь и здоровье людей, эксплуатирующих данное устройство возле горящего резервуара с нефтепродуктами. Кроме того, территория вблизи резервуара может быть замусорена элементами конструкций резервуара, разбросанными 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, который может быть достигнут в результате использования предложенного технического решения - 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 находится телескопический подъемник, установленный на опоре. Он 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, от батареек).
На рис. 1 изображена система пожаротушения в режиме ожидания, на рис. 2 - система пожаротушения в режиме развертывания, на рис. 3 - система пожаротушения в действии, на рис. 4 - схема пеногенератора, на рис. 5 - схема форсунки пеногенератора.
Система пожаротушения в вертикальных резервуарах состоит из фундамента 1, на котором жестко закреплен ограничитель движения телескопического подъемника 2, опоры 3 с осью и цилиндра 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 установлены с заглублением 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, батареи и т.д.).
Генератор 6 полидисперсной пены состоит из корпуса 22 (рис. 4 и 5). выполненного в виде призматической обечайки (например, прямоугольной призмы, в сечении которой лежит 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, 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 корпуса 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 в сторону распределителя пенораствора. Крепление корпуса 22 к распределителю пенораствора осуществляется посредством крепежных элементов 37.
Каждая из форсунок 29 (рис. 5) состоит из корпуса 38 и, соосно расположенного и жестко связанного с ним в верхней части, штуцера 39 с входным цилиндрическим отверстием 40, соединенным с диффузором 41, выполненным осесимметрично в корпусе 38. В нижней части корпуса расположено осесимметрично корпусу 38 сопло 42 с конфузором 48 и выходным цилиндрическим дроссельным отверстием 49. Диффузор 41 и конфузор 48 соосно соединены с цилиндрической полостью 45 корпуса 38, в которой установлена цилиндрическая вставка-завихритель 43, имеющая внешние периферийные винтообразные нарезные каналы 50. Внутри полости 45 выполнен расширяющийся конический канал 44 для подвода жидкости из цилиндрического отверстия 40, выполненного в штуцере 39. Вставка-завихритель 43 фиксируется в нижней части корпуса 38 посредством простановочной втулки 46 с, по крайней мере, тремя пазами, расположенными вдоль цилиндрической полости 45 корпуса 38. Простановочная втулка 46 расположена между нижним срезом вставки-завихрителя 43 и верхним срезом конфузора 48 в сопле 42, и образует таким образом цилиндрическую камеру смешения 47, соосную с корпусом 38.
Пеногенератор устанавливается непосредственно над зоной возможного возгорания, а 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 рис. 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 рис. 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, а подача пены происходит непосредственно в зону горения. Образовавшаяся пена эффективно тушит возникший пожар.
Генератор полидисперсной 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.
Форсунка для распыления жидкости работает следующим образом. Жидкость в корпус 38 поступает через канал 40 подвода жидкости в штуцере 39, а затем в центральное цилиндрическое отверстие 45. Жидкость двигается по закручивающейся траектории в периферийных каналах вставки-завихрителя 43 и одновременно движется в осевом направлении по расширяющимуся коническому каналу 44. В камере смешения 47 происходит взаимодействие этих потоков с их дополнительной турбулизацией и дроблением с образованием мелкодисперсной фазы. Такой поток жидкости на выходе из сопла 42 хорошо раскрывается за счет центробежных сил, возникающих от вращения жидкости, и мелкодисперсно распределяется внутри конусообразного факела за счет турбулентного течения по оси сопла 42. Шнек форсунки может быть выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.
В начальной стадии распространения факела распыленная струя раствора пенообразователя имеет наибольшую скорость. При ее попадании на генерирующую сетку формируется пена с пузырьками малого размера (2÷3 мм в поперечнике), а 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 (распределенную по размерам пузырьков) 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