Защитное противопожарное устройство магистрального нефтепровода или склада нефти
PROTECTIVE FIRE-FIGHTING APPARATUS OF MAIN PETROLEUM PIPELINE OR PETROLEUM WAREHOUSE

Изобретение относится к области противопожарной защиты и может использоваться при эксплуатации действующих магистральных нефтепроводов в качестве сооружения противопожарной защиты.
Известно устройство (п.3.6. СНиП 2.11.03-93 Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы) предусматриваемое по периметру каждой группы наземных резервуаров с нефтью, выполняемое в виде замкнутого земляного обвалования шириной поверху не менее 0,5 м или ограждающую стену из негорючих материалов, рассчитанные на гидростатическое давление разлившейся горючей жидкости, причем свободный от застройки объем обвалованной территории, образуемый между внутренними откосами обвалования или ограждающими стенами, следует определять по расчетному объему разлившейся жидкости, равному номинальному объему наибольшего резервуара в группе или отдельно стоящего резервуара, высота обвалования или ограждающей стены каждой группы резервуаров должна быть на 0,2 м выше уровня расчетного объема разлившейся жидкости, но не менее 1 м для резервуаров номинальным объемом до 10 000 куб.м и 1,5 м для резервуаров объемом 10 000 куб.м и более, расстояние от стенок резервуаров до подошвы внутренних откосов обвалования или до ограждающих стен следует принимать не менее 3 м от резервуаров объемом до 10 000 куб.м и 6 м - от резервуаров объемом 10 000 куб.м и более.
Недостатком устройства является то, что наличие обвалований усложняет процессы выявления недостатков и техническое обслуживание стенок и наружной поверхности днища резервуаров, а также производство ремонта при появлении дефектов.
Известно боновое заграждение (патент РФ на полезную модель №120973, Е02В 15/04, Е02В 15/10 от 10.10.2012), состоящее из последовательно соединенных секций, каждая секция содержит нижнюю, среднюю и верхнюю части, включающие в себя надувные цилиндрические оболочки, и электропневматическую систему автоматического управления с возможностью регулирования относительного положения нижней и верхней частей, при этом электропневматическая система автоматического управления состоит из порохового пневмоаккумулятора с редукционным клапаном и распределителем, электромагниты которых связаны с блоком управления, и пневматических цилиндров, соединенных с распределителем посредством трубопроводов.
Недостатком аналога является применение в устройстве порохового пневмоаккумулятора, срабатывание которого может вызвать воспламенение аварийного розлива нефтепродукта.
Известно устройство для сбора нефти или нефтепродукта из-под ледяного покрова водоема (патент РФ на изобретение №2604931, Е02В 15/04, В63В 35/34, В63Н 1/26 от 10.12.2016), включающее надувное боновое ограждение, транспортное устройство, грузоподъемное устройство, емкость для сбора нефти или нефтепродукта, шланги для откачки нефти или нефтепродуктов, компрессор и шланги для подачи воздуха, в качестве грузоподъемного устройства используется расположенный под ледяным покровом понтон объемом, достаточным для локальной деформации ледяного покрова с образованием участка куполообразной формы при закачке в понтон воздуха.
Недостатком аналога является ограниченность применения - разработка применима исключительно на водной поверхности и не применима на поверхности суши.
Также известен способ сбора нефтепродуктов с поверхности воды (патент РФ на изобретение №2546223, Е02В 15/04, Е02В 15/06 от 27.10.2014), включающий обвод места загрязнения боновым заграждением для образования постоянного контура, вытяжку бонового заграждения и утолщение нефтяного слоя на поверхности воды при изменении в горизонтальной плоскости формы нефтяного пятна, ограниченного боновым заграждением, и сохранении при этом постоянной общей длины контура бонового заграждения, причем обвод нефтяного пятна петлей из боновых заграждений осуществляют с помощью не менее двух судов с образованием кармана из боновых заграждений для захвата нефтяного пятна путем маневрирования судов с последующим сплавлением нефтяного пятна по течению реки до места сбора.
Недостатком аналога является не применимость на поверхности суши.
Известен также способ сбора нефти и нефтепродуктов в холодное время года (патент РФ на изобретение №2111311, Е02В 15/04 от 20.051998), заключающийся в механическом сборе нефтяного пятна с твердых поверхностей при помощи заборного приспособления и последующую утилизацию собранного нефтяного загрязнения, по которому загрязненный участок накрывают пологом, имеющим каркас, в образованное пологом замкнутое пространство помещают заборное приспособление и подают теплоноситель, который после нагрева нефтяного загрязнения направляют в систему подогрева для повторного использования.
Недостатком аналога является то, что он не сможет выполнить функции ограничения воздействия опасных факторов пожара при возгорании нефтепродукта.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному является устройство (п.7.22 Свода правил СП 36.13330.2012 «Магистральные трубопроводы». Актуализированная редакция СНиП 2.05.06-85*, утв. приказом Федерального агентства по строительству и жилищно-коммунальному хозяйству от 25 декабря 2012 г. N 108/ГС), предусматриваемое при прокладке магистральных нефтепродуктопроводов вблизи населенных пунктов и промышленных предприятий, расположенных на отметках ниже этих трубопроводов с низовой стороны трубопровода защитного вала или канавы, обеспечивающих отвод разлившегося продукта при аварии. Сбор разлившегося продукта должен осуществляться в защитные амбары, расположение которых должно исключать попадание продукта в водотоки и на территорию населенных пунктов.
Недостатком ближайшего аналога являются ограниченные функциональные возможности, так как он не предназначен для равнинных участков местности, а также то, что не обеспечивает защиту от опасных факторов пожара при возгорании разлившейся нефти.
Задача изобретения - снижение пожарного риска магистральных нефтепроводов.
Технический результат - снижение воздействия опасных факторов пожара, таких как тепловой поток и повышенная температура окружающей среды, воздействующих на соседние объекты, при горении аварийно разлившегося нефтепродукта на линейном участке магистрального нефтепровода.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в защитном устройстве, выполненном в виде узкой траншеи с насыпью, расположенной вдоль опасного участка линейной части магистрального нефтепровода, при этом объем траншеи должен быть больше объема нефтепродукта, который может вытечь из отверстия аварийного участка магистрального нефтепровода, причем глубина траншеи должна быть ниже глубины залегания магистрального нефтепровода, ширина траншеи обеспечивает растекание нефтепродукта по всей длине траншеи с образованием узкой полосы нефтепродукта, а уклон исполнен в сторону траншеи и в противоположную от магистрального нефтепровода.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема защитного устройства магистрального нефтепровода, расположенного на равнинной местности с устойчивым грунтом и имеющего высокую степень пожарного риска.
Защитное устройство, расположенное вблизи магистрального нефтепровода 1 на поверхности грунта 2, содержит защитную решетку 3, уклон 4, траншею 5, насыпь 6.
Принцип работы защитного устройства следующий: при аварии на магистральном нефтепроводе (складе нефти, нефтехранилище, резервуаре с нефтью) 1, нефть, находящаяся под давлением вытекает на поверхность грунта 2 и через защитную решетку 3, по уклону 4 попадает в траншею 5. Дальнейшему растеканию за пределы охранной зоны препятствует насыпь 6. Фактический уровень залегания нижней части магистрального нефтепровода (склада нефти) 7 выше уровня дна траншеи 8. Нефтепродукт растекается по всей длине траншеи, образуя узкую полосу и, в случае возгорания, горение будет происходить только в этих пределах, что снизит воздействие теплового излучения на близко расположенные объекты.
В целях обоснования предлагаемого технического решения проведен эксперимент, цель которого показать, что изменением геометрической формы поверхности пожара пролива нефти, даже при одинаковой площади пролива нефти, можно снизить воздействие опасных факторов пожара.
Эксперимент состоял из двух основных опытов:
1. Горение нефтепродукта в металлических противнях, расставленных в линию (модель узкой траншеи).
2. Горение нефтепродукта в противнях, расставленных в форме прямоугольника (модель хаотично разлитой нефти на местности).
Средства измерения: устройства фото- и видео-фиксации, термометр многоканальный ТМ 5100, тепловизор марки Testo 875i. Эксперимент проводился 4 июля 2019 года, на открытом учебно-тренировочном полигоне пожарно-спасательной части №35 г. Уфы. Температура воздуха 23°С, атмосферное давление 740 мм рт. ст., ветер слабый (0-4 м/с) переменного направления, относительная влажность воздуха 56%. В каждый противень наливалось 30 л холодной воды и доливалось 3 литра смеси бензина и дизельного топлива. В зафиксированных в вертикальном положении металлических листах, установленных на расстоянии 2 и 4 метров, закреплялись термопары. Снятие показаний температуры с термопар производилось непрерывно каждые 20 секунд. Тепловизор и приборы фотовидеофиксации были установлены на расстоянии 10 метров от противней. Результаты измерений температуры представлены в таблице 1.
Ниже, в таблице 2, приведены показания тепловизора Testo 875i на 120 секунде горения, обработанные с помощью программного обеспечения IRSofttesto. Показания снимались с четырех точек каждого металлического листа. Диапазон измерения от 0 до 100°С.
Эксперимент показал:
1. Высота пламени во втором опыте (модель горения хаотично разлившейся по местности нефти) значительно превышает высоту пламени первого опыта (модель горения нефти в узкой траншее).
2. Металлические листы во втором опыте нагреваются быстрее и сильнее, чем в первом опыте.
3. Во втором опыте воздух возле противней прогревался быстрее и сильнее, чем в первом опыте.
4. Время горения во втором опыте дольше, чем в первом опыте. Эксперимент доказал, что сужением формы пролива можно снизить
воздействие опасных факторов пожара на воздействие объектов, расположенных вблизи магистрального трубопровода.
Преимуществом технического решения является направление растекания нефти в узкую траншею, что позволяет при возгорании разлитой нефти снизить воздействие таких опасных факторов, как тепловой поток и повышенная температура окружающей среды, и как следствие снизить пожарную опасность участка линейной части магистрального нефтепровода, расположенного рядом с населенным пунктом.