КОМБИНИРОВАННАЯ УСТАНОВКА ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ НЕФТИ В ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРАХ БОЛЬШОЙ ВМЕСТИМОСТИ И ИХ ОБВАЛОВАНИЯХ

3
Предлагаемая полезная модель относится к средствам тушения нефти и нефтепродуктов, и может быть применена в нефтяной промышленности для тушения пожаров нефти в вертикальных стальных резервуарах (РВС) большой вместимости объемом от 5000 до 50000 м.
Нефть в своем составе содержит определенное количество воды. По статистическим данным 80% пожаров с нефтью сопровождались вскипанием, а 25% таких пожаров сопровождались выбросами [Теребнев В.В., Подгрушный А.В. Пожарная тактика. Основы тушения пожаров. Екатеринбург: Издательство «Калан», 2010 - 512 с.]. При вскипании резко увеличивается температура в резервуаре. Выбросы нефти из горящего резервуара происходят в тот момент, когда все горючее прогреется, и температура его на разделе фаз нефть-вода достигнет 200°C. При этом продолжительность выбросов нефти из резервуара может составить от 3 секунд до 7 минут [Теребнев В.В., Подгрушный А.В. Пожарная тактика. Основы тушения пожаров. Екатеринбург: Издательство «Калан», 2010 - 512 с.]. Выбросы нефти могут привести к разрушению крыши резервуара.
Известен вертикальный цилиндрический стальной резервуар для нефти и нефтепродуктов [Зайченко В.Н. Эксплуатация военных складов и баз горючего. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2004 - 420 с.]. 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 и прибор для обнаружения пожара (температурный датчик).
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) 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 [Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках. - М. ГУГПС , 1999.]. Тушение пожаров в резервуарах пеной может производиться двумя способами:
1. Подача пены средней кратности сверху резервуара на слой горящего нефтепродукта (нефти).
2. Подача пены низкой кратности под слой нефти и нефтепродукта.
Также пожар может возникнуть внутри обвалования. Данный пожар может привести к следующим видам чрезвычайных ситуаций:
1. Нагрев нефти и нефтепродукта с последующим взрывом горючего в резервуаре.
2. Нагрев нефти и нефтепродукта с последующим горением горючего в резервуаре и выбросом нефти на крышу резервуара и в обвалование.
3. Объемный взрыв паровоздушного облака, вышедшего из резервуара, в атмосфере.
4. Дрейф по ветру паровоздушного облака из резервуара в атмосфере с возможным последующим взрывом или без него.
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.
Также известна установка для послойного тушения нефти и нефтепродуктов в резервуарах, содержащих воду [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.].
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 оборудуется 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. Отсутствие возможности тушения нефти и нефтепродуктов при возгорании внутри обвалования резервуара.
Также известна установка подслойного тушения нефтепродуктов с плавающей тарелкой и дозирующим блоком для повышения стойкости пены [Матвеев Ю.А., Кузнецов В.А., Рогаткина Н.А. Патент на полезную модель № 138387 от 10.03.2014 г. Установка подслойного тушения нефтепродуктов с плавающей тарелкой и дозирующим блоком для повышения стойкости пены.].
Данная установка состоит из плавающей тарелки, которая перемещается вертикально по опорной трубе, за счет изменения уровня горючего. К плавающей тарелке жестко монтируется трубопроводная разводка с пенными насадками. С трубопроводной разводкой связан металлический гибкий рукав, который соединен с пенопроводом внутри резервуара. Пенопровод оборудуется пеногенератором, задвижками и обратным клапаном. К пенопроводу подсоединен дозирующий блок, включающий трубопровод с насосом и емкость с жидкостью для повышения стойкости пены при высоких температурах.
Установка работает следующим образом. При возгорании горючего раствор пенообразователя смешанный с дозировочной жидкостью 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.
Недостатками установки подслойного тушения нефтепродуктов с плавающей тарелкой, перемещающейся вертикально по опорной трубе, являются:
1. Отсутствие возможности тушения нефти и нефтепродуктов при возгорании внутри обвалования резервуара.
2. Отсутствие возможности тушения с одновременной подачей пены снизу и сверху резервуара.
3. Отсутствие клапана повышенной производительности выброса паровоздушной смеси при нагреве нефти и нефтепродукта в резервуаре от пожара в обваловании или в соседнем РВС.
Также известно изобретение «Способ тушения пожара в резервуарах» [Селиверстов В.И. и др. Патент на изобретение №2241508. Способ тушения пожара в резервуарах. М.: ФИПС. 10.12.2004 г.].
2
2
2
Сущность изобретения заключается в том, что тушение пожара в резервуарах с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями (ЛВЖ, ГЖ) осуществляется путем подачи в зону горения жидкости снизу вверх огнетушащей газодисперсной смеси (ГДС), образующейся путем подачи под давлением не менее 2 МПа газообразного и/или сжиженного газового флегматизатора и/или газообразного, и/или сжиженного гомогенного ингибитора горения в емкость с порошкообразным или жидким гетерогенным ингибитором горения, имеющей клапан, обеспечивающий выпуск ГДС при достижении давления в емкости не ниже 0,42 КПа. Выпуск газодисперсной смеси осуществляется через перфорированный распылитель или через несколько распылителей, обеспечивающих распыление ГДС на 180° в направлении, параллельном поверхности горящей жидкости и в верхнюю полусферу над поверхностью жидкости. Соотношение масс между газовой и дисперсной фазами огнетушащей смеси составляет от 0.2:1 до 15:1. При этом в качестве газовой составляющей ГДС используют инертный газ (CO, N, A или их смесь) и/или озононеразрушающий галогеноводород, а в качестве гетерогенного ингибитора горения используют огнетушащий порошковый состав на основе карбонатов и/или хлоридов или фосфатов щелочного, и/или щелочноземельного металла, и/или аммония или туманообразующий раствор ортофосфорной кислоты. При этом подачу ГДС ведут одновременно из плавающих на поверхности ЛВЖ или ГЖ генераторов этой смеси, расположенных по периметру резервуара и в его центре, причем результирующий вектор горизонтального распыла периферийных генераторов направлен к центру, а центральных - к периферии. Изобретение обеспечивает повышение безопасности тушения при снижении удельного расхода огнетушащего вещества.
Недостатками изобретения «Способ тушения пожара в резервуарах» являются:
1. Сложность устройства установки, большое количество генераторов газодисперсной смеси, плавающих на поверхности нефтепродукта.
2. Сложность и дороговизна устройств устанавливающих генераторы газодисперсной смеси на поверхности нефтепродукта.
3. Отсутствие подачи газодисперсной смеси сверху резервуара.
4. Отсутствие возможности тушения пожара в обваловании.
Наиболее близким по технической сущности предполагаемой полезной модели является установка тушения пожаров в вертикальных стальных резервуарах и их обвалованиях с устройством для предотвращения взрыва при нагреве нефтепродукта [Матвеев Ю.А., Антонова А.И, Лавриненко Д.Ф., Яхонт В.В. Патент на полезную модель №134057 от 10.11.2013 г. Установка тушения пожаров в вертикальных стальных резервуарах и их обвалованиях с устройством для предотвращения взрыва при нагреве нефтепродукта].
В данной установке вертикальный стальной резервуар имеет обвалование и пенопровод, оборудованный задвижками, обратным клапаном, электромагнитным клапаном, с устройством ручного открытия и закрытия, а также пеногенератором.
Пенопровод жестко связывается металлическим гибким рукавом с трубопроводом разводки с обратным клапаном и пенными насадками. Разводка соединена с плавающей тарелкой, которая насаживается на опорную стационарную трубу, соединенную с крышей и днищем резервуара.
Плавающая тарелка вертикально перемещается в верхнем слое нефтепродукта по трубе за счет изменения уровня горючего в резервуаре.
К пенопроводу подсоединяются участки пенопроводов. Первый участок пенопровода жестко связан с кольцевым внутренним пенопроводом с верхними пенными насадками. Данный участок пенопровода оборудуется электромагнитным клапаном. Второй участок пенопровода связан с кольцевым внешним пенопроводом с нижними пенными насадками. Данный участок пенопровода также оснащается электромагнитным клапаном. С целью предотвращения взрыва горючего в резервуаре и уменьшения давления паровоздушной смеси от нагрева огнем пламени в обваловании или соседнего РВС резервуар оборудуется дополнительным дыхательным клапаном повышенной производительности.
Полезная модель работает следующим образом. 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.
Одновременно через участок пенопровода, электромагнитный клапан пена подается в кольцевой внутренний пенопровод и через верхние пенные насадки поступает в резервуар.
В результате образования слоя пены и прекращения доступа кислорода воздуха пожар прекращается.
Также одновременно через участок пенопровода, электромагнитный клапан пена подается в кольцевой внешний пенопровод и через нижние пенные насадки поступает в обвалование.
При возникновении пожара в обваловании или в соседнем РВС и нагреве горючего в резервуаре давление паровоздушной смеси будет значительно повышаться. При этом паровоздушная смесь будет выходить через дыхательный клапан и дыхательный клапан повышенной производительности, тем самым, предотвращая взрыв нагретого нефтепродукта в резервуаре и разрушение РВС.
Недостатками установки тушения пожаров в вертикальных стальных резервуарах и их обвалованиях с устройством для предотвращения взрыва при нагреве нефтепродукта являются:
1. Низкая эффективность тушения пожара горящей нефти на отдельных участках с недостаточным поступлением пены.
2. Большое время ликвидации пожара по сравнению с установками газового тушения.
3. Отсутствие клапана повышенной производительности для выбросов нефти при ее вскипании в резервуаре.
Предлагаемая полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности тушения пожаров нефти внутри вертикальных стальных резервуарах большой вместимости, а также в обваловании вокруг данных резервуаров.
Решение указанной задачи достигается тем, что резервуар оснащен дополнительным клапаном выброса нефти, газопроводом, оборудованным изотермическим модулем с углекислым газом, емкостью с огнетушащим порошковым составом, кольцевым газопроводом с насадками для выпуска газодисперсной смеси, кольцевым внешним пенопроводом с пенными насадками, пенопроводом, соединенным с дозирующим блоком и жестко связанным с трубопроводом разводки, закрепленной на плавающей тарелке, и пенными насадками, при этом пенопроводы и газопроводы имеют отдельные электромагнитные клапаны, позволяющие производить как одновременное тушение с подачей пены снизу резервуара и в обвалование, так и газодисперсной смесью сверху резервуара.
Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как повышается эффективность тушения нефти в РВС большой вместимости, а также в обваловании, значительно уменьшается время тушения, снижается количество выбросов нефти при ее вскипании и вероятность разрушения резервуара.
Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3), на которых изображены: разрез резервуара с комбинированной установкой тушения и с обвалованием 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, световой и замерной 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 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 нефти 26 по трубе за счет изменения уровня горючего в резервуаре.
С целью упрочения конструкции резервуара опорная труба жестко связывается фермами 27 с боковыми стенками резервуара.
С целью недопущения розливов нефти резервуар 1 оборудован обвалованием 28.
К пенопроводу 10 подсоединяется дозирующий блок, включающий трубопровод 29, обратный клапан 12, насос 30 и емкость 31, в которую заливается дозировочная жидкость 32. 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. Дозирующая жидкость предназначена для повышения стойкости пены при высоких температурах.
К пенопроводу 10 подсоединяется участок пенопровода 33, который связан с внешним кольцевым пенопроводом 34. Внешний кольцевой пенопровод оснащается пенными насадками 22. Участок пенопровода 33 оборудуется электромагнитным клапаном 13 и предназначается для тушения пожара нефти в обваловании 28.
Также к резервуару 1 подсоединяется газопровод 35, предназначенный для подачи в РВС газодисперсной смеси (ГДС), образующейся путем подачи под давлением не менее 2 МПа из изотермического модуля 36 с помощью запорно-пускового устройства 37 сжиженного углекислого газа в емкость 38 с огнетушащим порошковым составом, имеющей клапан 39, обеспечивающий выпуск ГДС при достижении давления в емкости не ниже 0,42 КПа. Выпуск газодисперсной смеси осуществляется через насадки 40, обеспечивающие распыление ГДС 41 в резервуаре над поверхностью нефти. Соотношение масс между газовой и дисперсной фазами огнетушащей смеси составляет от 0.2:1 до 15:1. Газопровод 35 жестко связан с кольцевым внутренним газопроводом 42 на котором, закреплены насадки 40 для выпуска ГДС. Газопровод 35 оборудуется электромагнитным клапаном 13.
С целью предотвращения разрушения резервуара при вскипании и выбросе нефти РВС оборудуется дополнительным клапаном выброса нефти 43.
Полезная модель работает следующим образом.
При возгорании горючего раствор пенообразователя смешанный с дозирующей жидкостью с помощью стационарного источника, или подвижной автоцистерны подается в резервуар. При этом открываются задвижки 11, обратный клапан 12, электромагнитный клапан 13 пенопровода 10. Раствор пенообразователя 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 нефти 26. Затем за счет меньший плотности пенная струя выходит на поверхность горюче-смазочного материала и образует слой пены 44 выше уровня горящей нефти.
Одновременно через участок пенопровода 33, электромагнитный клапан 13, внешний кольцевой пенопровод 34 пена подается в пенные насадки 22 для тушения пожара в обваловании 28. В результате образования слоя пены и прекращения доступа кислорода воздуха пожар прекращается.
Также одновременно через газопровод 35 из изотермического модуля 36 с помощью запорно-пускового устройства 37 подается углекислый газ через емкость 38 с огнетушащим порошковым составом. Затем открывается клапан 39, который обеспечивает подачу ГДС 41 во внутренний кольцевой газопровод 42 и насадки 40 для выпуска ГДС. После этого газодисперсная смесь поступает в резервуар. Смесь углекислого газа и огнетушащего порошкового состава по плотности тяжелее воздуха и паровоздушной смеси в резервуаре.
В результате образования слоев пены и газодисперсной смеси и прекращения доступа кислорода воздуха пожар прекращается.
В случае высокой температуры, задымления и невозможности работы оператора около резервуара электромагнитные клапана открываются с помощью электродвигателя. Для этого оператор включает пусковое устройство 16.
При возникновении вскипания и выбросов нефти горючая жидкость будет выходить через дополнительный клапан выброса нефти 43, тем самым, предотвращая разрушение РВС.
С возникновением пожара в обваловании оператор может открыть только электромагнитный клапан 13 участка пенопровода 33, который связан с пенопроводом 10.
Необходимо отметить, что предложенная полезная модель является надежной в эксплуатации и позволяет в более короткие сроки потушить пожар, как в резервуаре, так и в обваловании.