Анализ способов тушения газовых фонтанов, реализующих струйную непрерывную доставку огнетушащего вещества

Анализ способов тушения газовых фонтанов,

реализующих струйную непрерывную доставку огнетушащего вещества

Виноградов С. А., Подгорецкий К. В.,

Национальный университет гражданской защиты Украины,

г. Харьков

Тушение с помощью доставки в факел струйного непрерывного потока ог-нетушащего вещества — пожалуй, самый распространенный подход к тушению газовых фонтанов.

Наиболее простой способ, реализующий этот подход - тушение непрерывными струями воды из лафетных стволов [1-9]. В большинстве случаев [1-5] этот способ заключается в том, что струи воды, подаваемые из лафетных стволов со скоростью до 50 м/с, направляются на устье скважины в основании струи фонтана. Затем синхронно поднимают водяные струи вверх по столбу пламени до полного его отрыва (рис. 1). Лафетные стволы применяются при тушении газовых, газоконденсатных и нефтяных фонтанов небольшой мощности, поскольку стволы должны устанавливаться на расстоянии 15 м [3, 4], что в условиях сильного теплового излучения фонтана с большим дебитом не допустимо. Кроме этого, этот способ требует хорошей квалификации ствольщиков и синхронности их действия.

Рис. 1. Тушение пожара фонтана водяными струями: I — горящий фонтан; II — на фонтан направлены струи воды, ниже которых горение прекратилось; III — поднимая одновременно (синхронно) струи вверх, отрывают пламя

Известны способы [6, 7], при которых на устьевое оборудование устанавливаются стационарные стволы, направленные соосно с нефтегазовым потоком или под некоторым углом к нему (рис. 2). В этом случае вода подается непосредственно в зону образования горючей смеси и увеличивается эффективность тушения. Недостатком этого способа является необходимость установки ство-

лов на каждой скважине и прокладывания к ним защищенных рукавных линий, что с экономической точки зрения неэффективно. Известны способы совмещения водяных струй с порошковыми огнетушителями [10], что дополнительно позволяет вводить ингибиторы горения в факел.

В ряде стран изготовлены и используются для тушения различных пожаров пожарные машины на гусеничном или колесном бронированном шасси с установленным стационарным лафетным стволом разной мощности: ГПМ-54, ГПМ-54м, ГПМ-64 (СССР, Украина), SPOT-55 (Чехия, Словакия), пожарная машина на базе Нона-СВК (Россия), китайский пожарный танк [5, 8, 11-13]. Их рисунки представлены на рис. 2. Их главным преимуществом является защищенность личного состава броней, что позволяет осуществлять тушение лесных пожаров, складов боеприпасов и т. п. Недостаток таких машин - ограниченный запас огнетушащего вещества, поэтому они практически не могут использоваться для тушения таких мощных возгораний, как пожары нефтегазовых фонтанов.

Эффективным и распространенным способом тушения газовых фонтанов является использование специальной техники, которая позволяет непрерывно доставлять в зону горения газоводяной поток высокой скорости. В зависимости от исполнения, базой для этих машин может служить грузовой автомобиль, как в АГВТ-100 и АГВТ-150 (СССР, страны СНГ), танк, как машинах «The Big Wind» (Венгрия) и JFR-250 (Украина), либо гусенечный самоходный паром, как в ПСУГВТ-200 (Украина) [4, 5, 8, 15-19]. Газоводяные струи, создаваемые этими установками, представляют собой смесь отработанных газов турбореактивного двигателя и распыленной воды. В газоводяной струе автомобиля содержится около 60 % воды и 40 % газа, на выходе из сопла концентрация кислорода не более 14 %, по мере удаления от сопла содержание кислорода увеличивается и в рабочем сечении, т. е. на расстоянии 12-15 м составляет 17-18 %.

Рис. 2. Некоторые образцы пожарных танков со стационарными лафетными стволами

Рис. 3. Машины газоводяного тушения Вода частично испаряется, попадая в струю раскаленного газа, а в зону горения вода попадает в распыленном состоянии. Экспериментально установлено, что газоводяная струя обладает высоким охлаждающим эффектом, напри-

мер: при подаче 60 л/с воды (АГВТ-100) в течение 5 мин температура фонтанной арматуры снижается с 950 до 100-150°С.

Главными недостатками использования машин газоводяного тушения является малая дальность эффективного тушения (не более 1 5 м) и большие расходы огнетушащего вещества.

Еще одним вариантом непрерывной струйной доставки огнетушащего вещества в зону горения является использование автомобилей порошкового тушения, способных подавать огнетушащий порошок с производительностью 50 кг/с на дистанцию до 50 м [5, 20, 21]. Однако этот способ не получил распространения в силу его высокой стоимости и большого загрязнения окружающей среды (рис. 4).

Рис. 4. Тушение газового фонтана порошковой струей

Известны разработки [22, 23], основанные на струйной доставке в зону горения инертных газов с определенными параметрами (скорость доставки, количество инертнго газа). Однако реально для тушения нефтегазовых фонтанов эти способы никогда не применяются.

Библиографический список

1. Coots Matthews, L. Flak. Firefighting. The mechanics of oil/gas fires, meltdown and secondary damage, water/chemical/explosive extinguishing methods and considerations for voluntary ignition // http://www.jwco.com/technical-litterature/p09. htm.

2. Ю. Горбань. Новое поколение ствольной пожарной техники // Алгоритм безопасности. — № 1. - 2010. - Режим доступа: http://www.algoritm.org/arch/ arch.php?id=44&a=799

3. Куцын П. В. Тушение горящих газовых фонтанов большой мощности / Куцын П. В. // Безопасность труда в промышленности. — 1985. — № 4 - С. 5659.

4. Мамиконянц Г. М. Тушение пожаров мощных газовых и нефтяных фонтанов / Мамиконянц Г. М. - М.: Недра, 1971. - 95 с.

5. Виноградов С. А. Шдвищення ефективност гасшня газових фонташв: дис. ... канд. техн. наук: 21.06.02 / Виноградов Сташстав Андршович. - Х., 2012. - 168 с.

6. Dwight Pfenning, David Evans. Suppression of Gas Well Blowout Fires Using Water Sprays; Large and Small Scale Studies / Presented at Amarican Petroleum Institute, Committee on Fire and Safety Protection, Production Session, Hyatt Regency, San Antonio, Texas, September 11-13, 1984.

7. David Evans, Dwight Pfenning. Water Sprays Suppress Gas-well Blowout Fires // Oil and Gas Journal. Technology, Apr 29, 1985. - P. 80-86.

8. Oil well fire http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_well_fire.

9. Muthana A M Jamel. Oil and Gas Well's Fires http://www.docstoc. com/docs/26581997/Modeling-the-Oil-Well-Fire-and-Extinguish.

10. А. с. 856464 СССР, МКИ3 А 62 С 3/00, Е 21 В 35/00. Установка для тушения пожаров фонтанов на газовых и газонефтяных скважинах / Абдураги-мов И. М., Макаров В. Е., Куцын П. В.

11. Fire Fighting Tanks of the USSR http://englishrussia.com/2010/08/06/fire-fighting-tanks-of-the-ussr.

12. Chinese firefighting tank http://en.wikipedia.org/wiki/Chinese_firefighting _tank.

13. Fire Fighting Vehicle SPOT-55 http://www.army.cz/scripts/detail.php? id=6084.

14. SPOT-55 Fire Fighting Vehicle Slovakia http://www.fire-engine-photos. com/picture/number6260.asp.

15. Автомобиль газового тушения АГВТ-150 КамАЗ-43114 http://www. ru01. ru/spec_agvt-150-kamaz. php.

16. The Big Wind http://www. kritzberg. com/thebig.htm.

17. Equipment — Jet gas and water extinguishing instal http://www.impulse-storm.com/storm/j fr250.

18. Louis Ramirez. Jet-powered Fire Extinguisher Douses Fires in Seconds // http://gizmodo.com/215604/jet+powered-fire-extinguisher-douses-fires-in-seconds.

19. Передвижная самоходная установка газо-водяного тушения ПСУГВТ-200 http://www.pozhspetsmash-tov.com.ua/ru/production/special-equipment/psugvt 200.html.

20. Автомобиль порошкового тушения АП-5000 КамАЗ-53215 http://www. pozhtechnika. ru/spec_ap-5000-kamaz.php.

21. Пат. 2050865 Российская Федерация, МПК6 A62C2/00. Способ тушения горящих фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах / Чемоданов Б. К.; Чебуркин Н. В.; Белокопытов О. К. и др.; заявительи патентообладатель Специальное конструкторское бюро «Штурм». — № 5054578/12; заявл. 14.07.1992; опубл. 27.12.1995.

22. Пат. 2130113 Российская Федерация, МПК6 E21B35/00. Способ тушения пожара газового и нефтяного фонтана и устройство для его осуществления / Алексеев Ю. С., Брилев Ю. П., Дорошкевич В. К. и др.; заявитель и патентообладатель Нода А. А. и Свириденко Н. Ф. — № 97116327/03; заявл. 24.09.1997; опубл. 10.05.1999.