СИСТЕМА ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ НА МОРСКИХ СУДАХ, МОРСКИХ ПЛАТФОРМАХ И ОБЪЕКТАХ МОРСКОГО БЕРЕГОВОГО БАЗИРОВАНИЯ

Область техники
Полезная модель относится к противопожарной технике, к оборудованию для тушения быстроразвивающихся пожаров углеводородов на морских судах и морских платформах для добычи углеводородов и объектах морского берегового базирования с высокой степенью пожаровзрывоопасности.
Уровень техники
В последнее время, в ряде ведущих нефтедобывающих стран мира, в том числе в России, возросла активность по освоению месторождений континентального шельфа.
Известно, что Россия обладает самым протяженным шельфом на планете, 85% которого приходится на арктический сектор. Около 100 млрд. тонн условного топлива, из которых более 30% нефть, являются суммарными ресурсами углеводородов континентального шельфа России.
Известно также, что около 70% основных ресурсов углеводородов в Рсосредоточено в недрах арктических морей (Баренцева, Печерского, Карского).
Для освоения месторождений только континентального шельфа в период до 2020 года и только «Газпрому» потребуется более 10 буровых и технологических платформ, более 50 судов и плавтехсредств различного типа, а также до 23 танкеров для перевозки углеводородов.
Освоение шельфа, разведка и разработка нефтяных и газовых месторождений относится к сфере производственной деятельности повышенной опасности.
Отличительными особенностями аварий и катастроф на морских площадочных объектах, является чрезвычайная скоротечность развития аварийных процессов, связанных с выбросом углеводородов и их горением в условиях плотного размещения технологического оборудования.
В мировой истории освоения континентального шельфа известен целый ряд аварий с катастрофическими последствиями, которые возникли в следствие ошибок при проектировании и принятии на вооружение недостаточно эффективных концепций и оборудования противоаварийной, противовзрывной и противопожарной опасности.
Так из-за несвоевременного принятия мер по ликвидации аварии и несвоевременного тушения пожара на платформе Рон-Таппмейер, 02.10.80 (Красное море) во время бурения произошел неконтролируемый нефтяной выброс, с последующим взрывом и пожаром. Погибло 19 человек. Экологический ущерб составил несколько млн. долларов США.
27.03.83 в Северном море, когда из-за разрушения опор нефтяной платформы «Александр Киелланд» произошла серия взрывов с последующим пожаром. Погибло 123 человека. Платформа была полностью уничтожена.
В Северном море 06.07.1988 г. на палубе платформы Piper Alfa произошло несколько взрывов, в результате которых возник пожар. При пожаре погибло 164 человека. Платформа была полностью уничтожена.
В Атлантическом океане 15.03.2001 в результате мощных взрывов на нефтедобывающей платформе компании «Петробрасс» возник пожар, при котором погибло 10 человек. Платформа затонула полностью. В океан попало более 125 тыс.тонн нефти.
В ноябре 2009 г. в Индийском океане на платформе компании Oil and Natural Gas Corp.Ltd, произошел пожар, в результате которого полностью уничтожена главная платформа северного нефтяного поля, эксплуатация которого давала до 17% всей нефтедобычи Индии. Отсюда выкачивалось около 100 тыс. бареллей нефти в день. Данная платформа представляла собой основной производственный актив корпорации, общая стоимость активов которой оценивается в 32 млрд. долларов США. Из 385 человек, находившихся на платформе, спасено только 336 чел., остальные числятся пропавшими без вести.
С февраля по сентябрь 2010 продолжалась только ликвидация утечки нефти после разрушения в результате взрыва и пожара морской платформы в Мексиканском заливе около границ США, в результате чего в воды залива попало большое количество нефти и нанесен непоправимый ущерб экологии этого района.
За последние 30 лет, на морских платформах произошло более 60 инцидентов, в результате которых погибло более 600 человек и многие человек получили тяжелые ожоги и травмы. При этом почти каждый инцидент, связанный со взрывом или пожаром, заканчивался тем, что платформа уничтожалась или становилась непригодной для восстановления.
Именно по этой причине основной концепцией систем подавления пожаров и взрывов на морских платформах является необходимость обеспечения мгновенной ответной реакции на загорание любого масштаба.
Наиболее важным фактором локализации тушения пожаров на морских судах и морских платформах для добычи углеводородов и объектах морского берегового базирования с высокой степенью пожаровзрывоопасности является предотвращение пламенного горения в любой форме. Физическая сущность этого условия заключается в том, что под понятием «тушение пожара» подразумевается создание таких физических условий, которые исключили бы возможность продолжения процессов горения в любой форме и любого материала.
Таким образом, с началом освоения шельфа северных и южных морей, а также с освоением Арктики и Антарктики, появилась актуальная необходимость в создании эффективных средств тушения пожаров углеводородов на морских судах и морских платформах для добычи углеводородов и объектах морского берегового базирования с высокой степенью пожаровзрывоопасности в виде устройств и оборудования компактного исполнения размещенных на палубах и в контейнерах различных объемов с комплектными насосными станциями пожаротушения.
Известны морские комплектные насосные станции фирм Nijhuis Fire Fighting Protection (Нидерланды), SPP-Pumps Ltd. (Англия), МТТ (США), Flughafenfeuerwehr Baden-Airpark (Германия), позволяющие генерировать или только струи воды или струи низкократной пены требуемой дальнобойности, но неудовлетворительной эффективности при тушении пожаров углеводородов из-за низкой эффективностью тушения водой пожаров углеводородов по причине их более низкой плотности по сравнению с водой. Поэтому интенсивно разрабатываются системы и способы водопенного пожаротушения.
Пены низкой кратности обладают хорошей охлаждающей способностью и высокой скоростью растекания по поверхности горючего, повышенной дальностью подачи. Однако, они недостаточно эффективны из-за низкой изолирующей способности, кроме пен низкой кратности на основе дорогих и экологически вредных фторсодержащих пенообразователей.
Пены средней кратности обладают повышенными теплоизолирующими свойствами, однако их использование при крупномасштабных пожарах ограничено из-за малой дальнобойности, низкой скорости растекания на поверхности горючего, высоким коэффициентом разрушения от воздействия лучистых тепловых и конвективных потоков пламени, а также от нагретых металлических и других конструкций горящего объекта.
Известны лафетные и ручные стволы, формирующие струи пены низкой кратности с дальностью подачи 20-60 м. Однако они не позволяют обеспечить большую площадь покрытия и требуют использования дорогих пленкообразующих фторированных пенообразователей, что не позволяет получать требуемый огнетушащий эффект, приводит к затягиванию времени тушения и высокой стоимости расходуемых при тушении пожара пенообразователей.
Известно применение пены средней кратности, обладающей повышенной (по сравнению с пенами низкой кратности) огнетушащей эффективностью при тушении нефти и нефтепродуктов и генераторы пены в переносном и стационарном варианте. Однако большинство известных ранее генераторов пены средней кратности обеспечивали получение пенных струй от 3 до 8 м, что затрудняло процесс их использования из-за высокого риска работающего в зоне пожара личного состава пожарных подразделений. Подобные способы и устройства формирования струи пены средней кратности, описанные в а.с. СССР N 1789239, кл. А62С 31/12, опубл. 23.01.93, и а.с.CCCP N 1614813, кл. А62С 5/02, опубл. 23.12.90.
Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому при использовании результату для полезной модели (прототипом) является устройство формирования комбинированной струи пены средней и низкой кратности с дальнобойностью струи пены средней кратности до 20-50 м [Патент РФ 2170123, А62С 5/02, Опубл. 10.07.2001 (прототип)].
Задача и технический результат
Основная техническая проблема (не разрешенная до настоящего времени задача), сдерживающая увеличение производительности и эффективности современных способов и оборудования тушения пожара быстроразвивающихся пожаров углеводородов на морских судах и морских платформах для добычи углеводородов и объектах морского берегового базирования с высокой степенью пожаровзрывоопасности, заключается в том, что известные генераторы пены низкой кратности обеспечивают дальность подачи струи от 20 до 60 м, но они не позволяют использовать доступные дешевые водорастворимые пенообразующие вещества и не обеспечивают требуемую эффективность и площадь покрытия струей пены, а известные способы и генераторы пены средней кратности обладают требуемой эффективностью пожаротушения и позволяют использовать водорастворимые пенообразующие вещества, но они способны подавать пену низкой кратности лишь до 50 м, что явно недостаточно для тушения крупных морских пожаров углеводородов.
Требуемым техническим результатом, достигаемым при использовании полезной модели, является повышение производительности и повышение эффективности тушения быстроразвивающихся пожаров углеводородов на морских судах и морских платформах для добычи углеводородов и объектах морского берегового базирования с высокой степенью пожаровзрывоопасности за счет создания комбинированной струи пены средней и низкой кратности и повышения дальнобойности комбинированной струи пены низкой и средней кратности до 100 и более метров.
Раскрытие полезной модели
Поставленная цель и требуемый технический результат при использовании полезной модели достигаются тем, что система для тушения пожаров на морских судах, морских платформах и объектах морского берегового базирования с высокой степенью пожаровзрывоопасности содержит размещенные в контейнере и соединенные трубопроводами насосную станцию со средством подачи воды, емкость для пенообразователя и установку тушения пожара, выполненные с возможностью создания и подачи под напором комбинированной водовоздушной струи пены с кратностью от 7 до 20 и пены средней кратности с кратностью от 20 до 100.
При этом система для тушения пожаров выполнена с возможностью создания и подачи под напором комбинированной водовоздушной струи посредством центробежного насоса.
При этом система для тушения пожаров выполнена с возможность размещения в стандартных контейнерах класса ISO, устанавливаемых и используемых на палубах морских судов, морских платформ и на транспортных средствах объектов морского берегового базирования, а для создания и подачи под напором комбинированной водовоздушной струи пены с кратностью от 7 до 20 и пены средней кратности с кратностью от 20 до 100 используют установки комбинированного тушения пожаров «Пурга» производства ЗАО «НПО СОПОТ».
При этом средство подачи воды на насосную станцию выполнено в виде размещенной в контейнере или у контейнера емкости для воды, или в виде присоединенного к насосной станции трубопровода подачи воды из-за борта морского судна или морской платформы, или в виде присоединенного к насосной станции трубопровода подачи воды из системы водоснабжения морского судна, морской платформы или объекта морского берегового базирования.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан общий вид варианта конструктивного исполнения системы для тушения пожаров по полезной модели.
Осуществление полезной модели
Пены кратностью от 7 до 20, то есть низкократные пены, обладают хорошей охлаждающей способностью, а пены кратностью более 20 до 100 (пены средней кратности) - хорошей изолирующей способностью.
Для получения пен низкой кратности в системе по полезной модели используются стволы и насадки обеспечивающие вспенивание водопенного раствора путем соударения струй. При этом пузырьки пены образуются за счет эжектирования воздуха непосредственно во внутрь струи.
Для получения пен средней кратности используют сеточные генераторы (эжекционные пеногенераторы). Здесь пена образуется на сетке путем подачи (налипания) раствора непосредственно на ней. Эжектирование воздуха также происходит извне, за счет энергии струй подаваемых на сетку. При этом для улучшения формирования струи пены за пределами сетки, воздушный поток формируют, как правило, в цилиндрическом корпусе генератора.
При этом согласно полезной модели обеспечивается одновременное использование пен низкой и средней кратности путем генерации пен средней кратности на сеточных генераторах и передача кинетической энергии струй пены низкой кратности струе пены средней кратности, что обеспечивает повышенную дальнобойность комбинированной струи пены. За счет этого обеспечивается увеличение дальности подачи пены средней кратности более чем в 10 раз по сравнению с известными мировыми аналогами. При этом увеличивается также скорость растекания пены по поверхностям горючих жидкостей, уменьшается степень разрушения пены от воздействия опасных факторов пожара, что обеспечивает повышение эффективности пожаротушения.
Конструктивно система тушения пожаров по полезной модели может выполняться в мобильном варианте - в стандартных контейнерах класса ISO, которые также могут быть установлены и использоваться на палубах платформ или судов, а также на транспортных средствах (автомобили или железнодорожные платформы) для объектов берегового базирования.
Система тушения пожаров по полезной модели комплектуется производимы ЗАО «НПО СОПОТ» установками комбинированного тушения пожаров «Пурга» (далее по тексту - УКТП «Пурга») предназначенными для обеспечения пожарной защиты пожаровзрывоопасных объектов при проведении на них строительно-ремонтных и ремонтно-восстановительных работ, а также для водопенного пожаротушения на объектах различного назначения.
Отличительной особенностью системы тушения пожаров по полезной модели является применение в ее составе новых разработанных заявителем технических средств, а именно производимых заявителем установок комплексного пожаротушения УКТП «Пурга» с помощью которых осуществляется получение и транспортировка комбинированных струй огнетушащих пен низкой и средней кратности на повышенное расстояние (более, чем в 5-6 раз по сравнению с аналогами-пеногенераторами) с высокой скоростью проникновения пены в замкнутые объемы, а также растеканием по поверхности горючей жидкости.
Конструктивное исполнение системы для тушения пожаров на морских судах и морских платформах для добычи углеводородов и объектах морского берегового базирования с высокой степенью пожаровзрывоопасности по полезной модели обеспечивает выполнение следующих функций:
- подачу комбинированной струи пены низкой и средней кратности подаваемой под напором, создаваемым механическим центробежным насосом;
- забор воды непосредственно из-за борта судна или из промежуточной емкости воды;
- подачу комбинированной струи огнетушащей пены с помощью системы пеносмешения и УКТП «Пурга» к месту пожара;
В состав оборудования преимущественного, но не обязательного конструктивного исполнения системы тушения пожаров по полезной модели входят:
- контейнер для размещения оборудования типа 1СС ГОСТ 18477-79;
- электронасосный агрегат с насосами типа К 100-65-250 (2 шт - основной и резервный.);
- бак для воды объемом 5000 л;
- бак для пенообразователя 1000 л;
- переносная установка УКТП «Пурга-5»;
- переносная установка УКТП «Пурга-7»;
- мобильная установка УКТП «Пурга-30»;
- водопенные трубопроводные коммуникации с устройствами для подключения установок «Пурга» и устройствами заполнения емкостей, а также подключения к объектовым водопенным системам;
- шкаф управления системой;
- ручной насос для перекачки пенообразователя;
- комплект пожарных рукавов;
- комплект электрообогревателей.
Общий вид конструктивного исполнения системы тушения пожаров по полезной модели показан на фиг.1
Оборудование может быть размещено внутри стандартного контейнера 1 типа 1СС или иного аналогичного контейнера (фиг.1).
Изнутри контейнер может быть теплоизолирован слоем минеральной ваты толщиной 50 мм и может быть обшит фанерой 2.
Объем контейнера может быть разделен утепленной перегородкой с дверью на два отсека - насосное отделение и рабочий тамбур.
В насосном отделении размещается основное оборудование: емкости для воды 4 и пенообразователя 5, насосная станция 3, водопенные трубопроводные коммуникации 6.
Здесь же могут храниться ручные установки пожаротушения «Пурга», пожарные рукава и прочее оборудование, не имеющее постоянного места установки. В рабочем тамбуре размещают шкаф управления 7.
Перегородка может быть оборудована подъемной шторкой для доступа к кранам и задвижкам водопенных трубопроводных коммуникаций.
2
Данная технология по полезной модели практически проверена при тушении крупных пожаров авиационной техники, где было показано, что с помощью указанного метода можно обеспечить тушение пожаров на площадях 1000 м и более за время 1-2 мин.
Использование огнетушащих веществ в виде комбинированных водопенных струй обусловлена необходимостью обеспечения быстрого пожаротушения на особо взрывопожароопасных объектах, связанных со скоротечностью развития пожара и с переходом пожара с начальной стадии развития в считанные минуты в катастрофические пожары с трудно предсказуемыми последствиями.
Для обеспечения быстродействия системы тушения пожаров на морских судах и морских платформах для добычи углеводородов и объектах морского берегового базирования с высокой степенью пожаровзрывоопасности наиболее эффективным способом является импульсный (предельно быстротечный) способ подачи огнетушащего вещества.
Подача огнетушащих веществ в системе по полезной модели базируется на кинетической энергии воды подавляемой центробежными пожарными насосами.
Основные преимущества системы пожаротушения по полезной модели
- постоянная готовность к действию,
- простота конструкции и эксплуатации,
- высокая надежность (за счет более простой конструкции оборудования).
За счет более высоких кинетических энергетических характеристик комбинированной водовоздушной струи пены низкой кратности и пены средней кратности при использовании системы и способа импульсного тушения пожаров по полезной модели обеспечивается:
- быстрое тушение пожаров на больших площадях;
- тушение пожара с большой энергетикой (морские суда, морские платформы, береговые склады, хранилища и т.п.);
- тушение пожаров с большого расстояния (до 150-200 м), что особенно значимо в случае невозможности приближения к очагу возгорания по транспортным, высокотемпературным, взрывоопасным и другим ограничениям.
Подробное описание конструкции и особенностей функционирования системы доказывают промышленную применимость полезной модели.
Отдельные детали и узлы оборудования заявляемой системы по полезной модели могут быть изготовлены и обычно используемых в противопожарной технике материалов, на обычном оборудовании по обычным технологиям.