СЕЛИВЕРСТОВ, Владимир Иванович (ул. Кузьминова, д. 8 Сергиев Посад, Московская обл, 0 Sergiev Posad, 141300, RU)
STENKOVOY, Vladimir Ilyich (ul. Zheleznodorozhnaya, 33-37Sergiev Posa, Moskovskaya obl. 0, 141300, RU)
СТЕНКОВОЙ Владимир Ильич (ул. Железнодорожная, д. 33 кв. 37, Сергиев Посад, Московская обл, 0 Sergiev Posad, 141300, RU)
BARATOV, Anatoliy Nikolaevich (mkr. VNIIPO, 2-24Balashikh, Moskovskaya obl. 3, 143903, RU)
БАРАТОВ, Анатолий Николаевич (мкр. ВНИИПО, д. 2 кв. 2, Балашиха, Московская обл, 3 Balashikha, 143903, RU)
BAKHAREV, Valeriy Leonidovich (ul. Oktyabrskaya, 1-63Sergiev Posa, Moskovskaya obl. 0, 141300, RU)
БАХАРЕВ, Валерий Леонидович (ул. Октябрьская, д. 1 кв. 63, Сергиев Посад, Московская обл, 0 Sergiev Posad, 141300, RU)
СЕЛИВЕРСТОВ, Владимир Иванович (ул. Кузьминова, д. 8 Сергиев Посад, Московская обл, 0 Sergiev Posad, 141300, RU)
STENKOVOY, Vladimir Ilyich (ul. Zheleznodorozhnaya, 33-37Sergiev Posa, Moskovskaya obl. 0, 141300, RU)
СТЕНКОВОЙ Владимир Ильич (ул. Железнодорожная, д. 33 кв. 37, Сергиев Посад, Московская обл, 0 Sergiev Posad, 141300, RU)
BARATOV, Anatoliy Nikolaevich (mkr. VNIIPO, 2-24Balashikh, Moskovskaya obl. 3, 143903, RU)
БАРАТОВ, Анатолий Николаевич (мкр. ВНИИПО, д. 2 кв. 2, Балашиха, Московская обл, 3 Balashikha, 143903, RU)
BAKHAREV, Valeriy Leonidovich (ul. Oktyabrskaya, 1-63Sergiev Posa, Moskovskaya obl. 0, 141300, RU)
БАХАРЕВ, Валерий Леонидович (ул. Октябрьская, д. 1 кв. 63, Сергиев Посад, Московская обл, 0 Sergiev Posad, 141300, RU)
| Формула изобретения 1. Способ тушения нефти и нефтепродуктов в резервуаре путем подачи газовой или газодисперсной огнетушащей смеси из пожаротушащего устройства (инжектора), находящегося вне резервуара, через пускозапорное устройство, выпускной трубопровод и распылитель в зону пожара, отличающийся тем, что подачу вышеуказанной огнетушащей смеси ведут из всплывающего над поверхностью горящей жидкости поплавкового распылителя, при этом тушение пожара организуют в три этапа: первый - устанавливают поплавковый распылитель, связанный трубопроводом через пускозапорное устройство с инжектором под слой горючей жидкости на глубину не менее высоты распылителя и/или на поверхности указанной жидкости при длине трубопровода, определяемого соотношением: Lxp - длина трубопровода, м; Rp - радиус резервуара, м; Н™ - максимальная высота налива горючей жидкости резервуаре, м; H•,инж - высота ввода выпускного трубопровода из инжектора в резервуар, м; Нрасп - высота распылителя, м; второй - после подачи сигнала от пожарного извещателя открывают пускозапорное устройство на инжекторе и ведут подачу вышеуказанной огнетушащей смеси через трубопровод и поплавковый распылитель под слой и/или на поверхность горючей жидкости компактными струями от центра к периферии параллельно горизонту с разверткой на 360°, а 0.05-0.2 части вышеуказанной огнетушащей смеси направляют под углом 3-90° к поверхности жидкости; третий - обеспечивают всплытие поплавкового распылителя над поверхностью горящей жидкости на высоту 0.005-0.05 диаметра резервуара, при этом подачу огнетушащей смеси ведут с интенсивностью не менее 0.15кг/с-м с круговой разверткой струй, причем количество последних определяют из выражения 90° 360° < п < а а где п - количество струй, - угол расхождения струи. 2. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что в качестве газодисперсной огнетушащей смеси используют огнетушащий дисперсный состав, включающий высокодисперсную добавку, целевую добавку для текучести, кремнийорганический гидрофобизатор, основной порошкообразный ингибитор горения, и газообразный и/или сжиженный флегматизатор или смесь флегматизатора и жидкого ингибитора, где в качестве газообразного и/или сжиженного флегматизатора используют диоксид углерода или смесь диоксида углерода и азота или воздуха в соотношении от 9:1 до 4: 1 или смесь диоксида углерода с алкилкарбинолом в соотношении от 99: 1 до 90: 10 или смесь диоксида углерода и азота или воздуха с алкилкарбинолом в соотношении: 80-100:5-20:0.5-5, а в качестве жидкого ингибитора горения используют 5% раствор йода или 5-20% раствор смеси йода с йодидом щелочного металла или аммония в алкилкарбиноле, при этом соотношение в смеси флегматизатор:жидкий ингибитор находится в пределах от 100: 1 до 100:30, при этом диоксид углерода модифицирован диметилкетоном от 100: 1 до 10: 1 при следующих соотношениях компонентов, мае. % высокодисперсная добавка - 0.2-2.8; целевая добавка для текучести - 4.6-25; кремнийорганический гидрофобизатор- 0.1-0.7; основной порошкообразный ингибитор горения - 15-85; флегматизатор или смесь флегматизатора и жидкого ингибитора - остальное, а в качестве газовой огнетушащей смеси используют огнетушащий состав, включающий сжатые (азот, аргон, инерген или их смесь с воздухом) газы-пропелленты и сжиженные (диоксид углерода, гексафторид серы, хладоны или их смесь) огнетушащие газы при следующем соотношении сжатых и сжиженных газов, мае. %: сжатые газы - 6.6-60 сжиженные газы - остальное. 3. Устройство для тушения нефти и нефтепродуктов в резервуаре (инжектор), находящееся вне резервуара, содержащее емкость с огнетушащим дисперсным или сжиженным газовым составом и емкость с газообразным флегматизатором-пропеллентом, или емкость с совмещенными огнетушащим дисперсным или газовым составом и газом-пропеллентом, обеспечивающим инжекцию указанных огнетушащих составов через пускозапорное устройство, выпускной трубопровод с распылителем внутрь резервуара в зону пожара, отличающееся тем, что выпускной трубопровод с наружной стороны резервуара через шарнир и пускозапорное устройство соединен с инжектором, а с другой стороны через шарнир, поплавок, выполненный с регулируемой плавучестью, - с распылителем, при этом распылитель имеет не менее одного яруса сопловых отверстий, расположенных в горизонтальной плоскости с разверткой на 360°. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что сопловые отверстия выполнены в виде диффузоров, причем 80-95% из них расположены в горизонтальной плоскости, а 5-20% под углом 3-90° к последней, при этом общее количество диффузорных сопел выбирается из соотношения: 90° 360° < п < й х где п - количество диффузоров, а - угол диффузора. 5. Устройство по п.п. 3, 4, отличающееся тем, что пускозапорное устройство выполнено с электрическим и/или пневматическим и/или ручным запуском в обычном или взрывозащищенном исполнении. |
1
Способ и устройство для тушения нефти и
нефтепродуктов в резервуарах Область техники
Изобретение относится к области противопожарной техники и предлагает способ и устройство для тушения нефти и нефтепродуктов, горючих (ГЖ) и легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) в резервуарах вертикальных стальных (РВС) и резервуарах вертикальных стальных с фиксированной крышей и понтоном (РВСП).
Предшествующий уровень техники
Известен способ тушения горящих жидкостей, заключающийся в подаче в очаг пожара твердой двуокиси углерода в раздробленном виде с диаметром гранул 3-4см. Гранулы подают под слой горящей жидкости компактными порциями (Авторское свидетельство СССР 1687266 от 30.10.91). К недостаткам способа тушения горящих жидкостей твердой двуокисью углерода относится затруднительная ее подача в горящий резервуар по сливо- наливным технологическим трубопроводам, большой расход на тушение очага (не менее 0.7кг/м 3 ) и ее хранение в изотермических резервуарах. Известен также способ газопорошкового тушения из порошкового огнетушителя, предназначенного для локального тушения пожаров, который содержит баллон- пушку с огнетушащим порошком, газогенерирующую камеру с взрывчатым зарядом и пиропатроном, систему автоматического управления и контроля. Данный огнетушитель описан в рекомендациях ВНИИПО МВД РФ СССР, 1978г., стр. 12, 16, 30, рис. 5 и 4. К недостаткам данного способа следует отнести:
-повышенный удельный вес устройства к весу его огнетушащего заряда;
- высокое давление (ЮОМПа) и высокая температура (1500-2000°С) в газогенерирующей камере;
- высокое давление (ЮМПа) в корпусе огнетушителя;
- сложность использования данного способа тушения из-за высокой скорости истечения (до 250м/с) огнетушащего состава и его повышенной опасности для обслуживающего персонала.
Известен способ тушения пожара по патенту РФ 2129031 от 18.08.92г., заключающийся в подаче на горящую поверхность твердотопливного аэрозолеобразующего вещества в виде пеногранул или пеношашек с удельным весом 800 кг/м 3 , покрытых гидроизолирующим составом, причем температура воспламенения состава 120-140 С. Согласно изобретению подачу состава ведут вручную (забрасывают мешочки с пеногранулами на горящую поверхность резервуара с нефтью), либо подают по шлангу из автомобиля. Данный способ, по нашему мнению, практически нереализуем из-за очень . высокой опасности подачи твердотопливной или пиротехнической композиции с вышеуказанными параметрами на поверхность горящего резервуара, тем более с поверхностью горения 375м . Диаметр резервуара РВС- 5000 составляет 21.1м, а площадь горения -356м 2 . Высота пламени при пожаре составляет 1-2 диаметра. Так, если высота пламени равна диаметру, т. е. 21.1м, то объем пламени составит 7 11,6м . Согласно описанию, 24 кг пеногранул диаметром 8-10мм и плотностью бООкг/м закроют всего 1% площади горящей поверхности, а создаваемая концентрация аэрозоля (при условии коэффициента использования состава равным единице) составит 24000г : 7511,6м 3 =3,19г/м 3 , в то время как авторы приводят Сту Ш =63г/м 3 .
Если учесть, как пишут авторы, что объем выделившихся газов в 1600раз больше объема пеношашек, то объем продуктов сгорания составит 64м 3 , что составит 0.85% от объема пламени. Таких огнетушащих веществ с огнетушащей концентрацией 3,19г/м 3 или 0.85% по объему, или 24кг:356м 2 =0.067кг/м 2 до настоящего времени не найдено, поэтому этот способ тушения физически не реализуем.
Известен также способ тушения пожаров в резервуарах по патенту РФ Ν«2096053 А62С 2/00 от 05.08.94г., сущность которого заключается в сжигании твердотопливной композиции (ТТК) и подаче газо- аэрозольной смеси к горящей поверхности снизу вверх в охлажденном состоянии, причем охлаждение ведут в 2 этапа. На первом этапе продукты сгорания твердотопливной композиции охлаждаются в трубопроводе, куда поступает вода или водный раствор солей. На втором этапе оставшаяся (нерастворившаяся, неосевшая и несконденсировавшаяся в трубопроводе) часть газоаэрозольной смеси (ГАС) барботируется через слой горючей или легковоспламеняющейся жидкости к поверхности горения. Удельный расход огнетушащего вещества относительно горящей поверхности составил 0.2 кг/м при площади горения 1м 2 , объеме ЛВЖ 0.75м 3 и высоте столба ЛВЖ 0.75м.
Основным недостатком данного способа является повышенная огнеопасность (применение пирофорных ТТК на объектах повышенной пожароопасности), термический пиролиз нефти и нефтепродуктов продуктами горения, а также относительно высокий расход огнетушащего состава при барботировании ГАС в натурных РВС (резервуарах вертикальных стальных). Так, например, наиболее часто используемые в Российской Федерации РВС-5000 объемом 5000м имеют диаметр зеркала 22.8м и высоту столба хранящейся жидкости 1 1.92м. Поверхность зеркала составляет 408м 2 . Отсюда для равномерного распределения ГАС по зеркалу РВС-5000 в натурных условиях к дополнительно описанным в патенте мероприятиям необходимо использовать трубную развертку для барботировани ГАС, причем диаметр d 0 отверстий барботера определяется по формуле:
4 [ ' < ё 0 < 29х (1) g (Рж - Рг) Рж Рг [ Н р ж g /Р а + I ] 3
где а ж - коэффициент поверхностного натяжения горючей жидкости;
р г - плотность газообразных продуктов сгорания;
Н - высота столба жидкости над барботером;
Р а - атмосферное давление;
g- ускорение земного тяготения; а расстояние L между центрами отверстий барботера находится из соотношения:
6 d 0 а ж Н р ж g
L >[ ] 1/3 * [ + 1] (2) g(p 7K - р г ) Р а
(см. Я. Е. Гегузин). Пузыри.- М. : 1985г.)
По экспериментальным данным (И. В. Белов, Е. В.
Проколов. Скорость движения и формы воздушных пузырей в воде //ПМТФ, N°3, 1968) скорость всплытия пузырей составляет в среднем и Пу3 ~ 0.23м/с при
d ny3 >2мм. Расчеты показывают, что оптимальный диаметр отверстий барботера равен с1о=Змм, а расстояние между отверстиями L=9MM (СМ. патент РФ ? 126702 А62 СЗ/06). Таким образом, для эффекта тушения пожара в РВС-5000 необходим барботер с 50000 отверстий.
Потери огнетушащего аэрозоля в трубопроводах и на охладителях составляют до 50% соответственно (В. В.
Агафонов, Н. П. Копылов. Установки аэрозольного пожаротушения. М.: 1999. 302с). В результате в натурных условиях реальный расход составляет 0.8 кг/м , при этом время подачи ГАС на поверхность горящей жидкости с учетом времени работы генератора огнетушащего аэрозоля
(ГО А) составит не менее 2 минут. Известен способ тушения пожара в резервуарах легковоспламеняющимися
(ЛВЖ) и горючими жидкостями (ГЖ) по патенту РФ 2241508.
Тушение в данном способе осуществляется путем подачи огнетушащей газодисперсной смеси (ГДС) в зону горения снизу вверх, а огнетушащую ГДС образуют путем подачи под давлением не менее 2 МПа газообразного и/или сжиженного газового флегматизатора, и/или газообразного, и/или сжиженного гомогенного ингибитора горения, и/или углеводородофобного поверхностно-активного вещества (ПАВ) в емкость с порошкообразным или жидким гетерогенным ингибитором горения, имеющую клапан, обеспечивающий выпуск ГДС при достижении давления в емкости не ниже 0,42 МПа через перфорированный распылитель или через несколько распылителей, обеспечивающих распыление ГДС на 180° с расходом не менее 1 кг/с в направлении, параллельном поверхности горящей жидкости, и в верхнюю полусферу над поверхностью вышеуказанной жидкости с интенсивностью, обеспечивающей создание концентрации ГДС в центре объема пламени над зеркалом горящей поверхности не менее 0,09 кг/м , причем, соотношение масс между газовой и дисперсной фазами огнетушащей смеси находится в пределах от 0,2:1 до 15: 1. В качестве газовой составляющей используют инертный газ (например, С0 2 , N 2 , Аг или их смесь) и/или озононеразрушающий галогено-углеводород, а в качестве гетерогенного ингибитора горения используют огнетушащий порошковый состав на основе карбонатов и/или хлоридов, и/или фосфатов щелочного, и/или щелочноземельного металла, и/или аммония или туманообразующий раствор ортофосфорной кислоты.
Подачу ГДС ведут одновременно из генераторов, плавающих на поверхности жидкости, находящейся в резервуаре, и расположенных как по периметру резервуара, так и в его центре, причем результирующий вектор горизонтального распыла периферийных генераторов направлен к центру, а центральных - к периферии, результирующий вектор распыла периферийных генераторов в верхнюю полусферу направлен к центру объема пламени, центрально-расположенных генераторов - от центра зеркала горящей поверхности к периферии под углом 90° к вышеуказанному вектору.
Основной недостаток этого способа - взрывонеустойчивость, т.е. при взрыве паров ЛВЖ, ГЖ происходит демонтаж плавающих на поверхности жидкости в РВС устройств и их выброс вне резервуара. Известен способ (патент RU 2355450 С2) тушения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в резервуарах с фиксированной крышей или с фиксированной крышей и понтоном или в резервуарах с плавающей крышей путем подачи огнетушащей газодисперсной смеси из пожаротушащего модульного устройства или блока устройств, установленных вне резервуара или на плавающей крыше, отличающийся тем, что газодисперсную огнетушащую смесь образуют в два этапа:
первый - в емкости в форкамере с дисперсным гетерогенным химическим ингибитором горения путем подачи под давлением не менее 2.5 МПа не менее одной пятой части газообразного и/или сжиженного ингибитора горения или смеси газообразного и/или сжиженного флегматизатора с метил-, этил-, пропилкарбинолом или их смесью и/или 5- 20% раствором йода или йодида щелочного металла или аммония или их смеси в вышеназванных растворителях- карбонолах, причем впуск в форкамеру газообразных и/или сжиженных компонентов смеси производят из баллона или системы баллонов или газогенератора с пускозапорными устройствами по сигналу от извещателя или вручную через трубчатый аэратор, установленный внутри форкамеры, соединенной через выпускной клапан с вторичной разгонно- смесительной камерой и открывающимся при давлении не менее 0.9МПа, где формируют окончательно газодисперсную смесь при соотношении газовой и дисперсной фазы в пределах от 0.35: 1 до 100: 1, причем отношение газовых и сжиженных флегматизаторов берут в соотношении, обеспечивающем давление в газобаллонной системе не менее 4МПа при температуре -50°С,
второй - из разгонно-смесительной камеры через трубопровод газодисперсную смесь подают в сопловой блок, имеющий запорный клапан, вскрывающий сопловой блок, при этом последний выполнен со сверхзвуковым конфузором с соотношением длины сопла к его диаметру, обеспечивающим давление на срезе сопла не менее 0.1 МПа и массовый расход не менее 15кг/с, при этом в качестве газообразного и/или сжиженного флегматизатора используют диоксид углерода и/или фторуглероды или шестифтористую серу, в качестве газообразных и/или сжиженных гомогенных ингибиторов используют бром- и/или йодгалоген-углеводороды, в качестве газовых флегматизаторов используют азот или аргон, а в качестве гетерогенного ингибитора используют огнетушащие порошки на основе хлоридов, сульфатов, фосфатов или карбонатов щелочного, щелочноземельного металла или аммония или их смесь. Известен способ тушения ГЖ в резервуаре по патенту RU 2355450 С2. К недостаткам этого способа - аналога следует отнести затруднения его применения ввиду того, что распылитель находится над поверхностью ГЖ и в момент взрывного горения происходит его демонтаж.
Известен способ тушения пожара в резервуаре путем подачи газодисперсной огнетушащей смеси в зону горения жидкости из плавающего в центре указанного устройства (патент RU 2258549 от 03.02.2004), который выбран нами за прототип.
Недостатком способа-прототипа, также как и способа- аналога является взрывонеустойчивость.
Известно устройство для тушения нефти в резервуарах, содержащее газопорошковый инжектор и/или газожидкостный инжектор (пеногенератор), нагнетающий в систему кольцевых и радиальных трубопроводов через пускозапорное устройство ОТВ. Трубопроводы расположены в нефти горизонтально дну резервуара и соединены с системой вертикальных труб, в верхней части которых, выступающей над поверхностью нефти, расположены сопловые распылители, обеспечивающие при пожаре подачу огнетушащего вещества (ОТВ) над горящей поверхностью ГЖ (Патент США JN°5573068, МКИ А 62 С 3/06 от 12.1 1.1996 г.) Данное устройство выбрано за прототип.
К недостаткам устройства-прототипа можно отнести следующее.
1. Высокая металлоемкость устройства. Возьмем к примеру резервуар РВС--5000, имеющий диаметр "зеркала" нефти 22.8 м и высоту столба 1 1.92 м. Согласно описанию патента- прототипа количество кольцевых трубопроводов определяется как ^ ез , т.е. в нашем случае количество кольцевых трубопроводов будет
т.е. 3 кольцевых трубопровода, причем наибольший по радиусу отстоит от внутренней стенки РВС не менее чем на 1 м, т.е. максимальный диаметр кольца составит -21 м, средний ~14 м, а внутренний диаметр ~7м. Все три кольца соединены как минимум шестью пересекающимися радиальными трубами, т.е. еще 6 труб по 21 м. На пересечениях кольцевых и радиальных труб установлены вертикальные сливные трубы высотой ~1 1 м. Это еще 13 труб длиной по 1 1 м. Таким образом, общая длина трубопроводов составит: Г^тсД) + пДг -ЬгДз + Д] +13 - 11м=66м + 44м + 22м + 126м +143 м = 401м. Внутренний диаметр трубопровода для пенного тушения составляет 200 мм, для порошкового 50 мм. Вес пенного стального трубопровода при толщине стенки 5 мм составит 9.6 т, для порошковой системы тушения при толщине стенки 3 мм вес только трубопровода составит 1.5 т.
2. Сопловые распылители жестко закреплены над самым верхним уровнем жидкости на высоте 0.15-0.3 м. Высота же столба ГЖ может быть 11.5 м в РВС-5000, т.е. по мере расходования ГЖ или ЛВЖ, находящихся в резервуаре, условия тушения будут различными, т.к. подать струю на горящую поверхность с высоты 11.5м гораздо сложнее как из- за потери кинетической энергии струи, так и за счет преодоления встречного потока испаряющейся ГЖ и/или продуктов сгорания этой жидкости.
3. При пожарах в РВС с фиксированной или плавающей крышей практически всегда происходит объемное горение паров, находящихся в РВС и, как правило, демонтаж жесткой крыши и автоматических установок пожаротушения, установленных в верхней части РВС (см. Шароварников И.Ф., Молчанов В.П. и др. Тушение пожаров нефти и нефтепродуктов. - М.: Калан, 2002, с. - 437).
4. К существенным недостаткам устройства-прототипа следует также отнести высокий удельный расход ОТВ, при его подаче в зону пожара сверху (см. А.Н.Баратов, Е.М.Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтехимической промышленности.-М.:Химия, 1979, с-368, а также предыдущий источник: А.Ф.Шароварников, В.П.Молчанов и др. Тушение пожаров нефти и нефтепродуктов. - М.: Калан, 2002, с. - 437). Расход огнетушащего вещества на основе бикарбоната натрия и порошка на основе фосфатов аммония составляет, согласно данным из вышеперечисленных источников, от 1.5 до 4.5 кг/м 2 , а для пены от 1.4 до 2.6 кг/м 2. Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства, устойчивых к взрыву паров нефти и нефтепродуктов в резервуарах и обеспечивающих повышение эффективности тушения пожаров в резервуарах за счет уменьшения времени тушения и снижения металлоемкости конструкции устройства.
Поставленная задача решается при реализации заявляемого способа и устройства для тушения ГЖ в резервуарах с фиксированной крышей, а именно, путем подачи газовой или газодисперсной огнетушащей смеси из пожаротушащего модульного устройства (инжектора), находящегося вне резервуара, через ПЗУ, выпускной трубопровод и распылитель в зону пожара из всплывающего на поверхность горящей жидкости поплавкового распылителя, причем тушение ведут в три этапа:
первый - устанавливают вышеназванный поплавковый распылитель под слой горючей жидкости на глубину не менее высоты распылителя и/или на поверхности указанной жидкости, причем длину трубопровода определяют из соотношения: = R P + (Н гж - Нинж - Нрасп ) 2 , где
L Tp - длина трубопровода, соединяющего инжектор с поплавковым распылителем (длина трубопровода от места ввода в резервуар до места соединения с поплавковым распылителем), м;
R p - радиус резервуара, м;
Нгж ~ максимальная высота налива горючей жидкости в резервуаре, м;
Н инж - высота ввода выпускного трубопровода из инжектора в резервуар, м;
Нрасп - высота распылителя, м;
Второй - после подачи сигнала от пожарного извещателя открывают пускозапорное устройство на инжекторе и ведут подачу вышеуказанной огнетушащей смеси из инжектора в выпускной трубопровод и поплавковый распылитель, причем из последнего подачу огнетушащей смеси ведут под слой и/или на поверхность жидкости компактными струями от центра к периферии параллельно горизонту с разверткой на 360°, а 0.05-0.2 части вышеуказанной огнетушащей смеси распыляют через сопла под углом 3-90° к поверхности горящей в резервуаре жидкости для создания подъемной силы, обеспечивающей положительную плавучесть сборки «выпускной трубопровод - поплавковый распылитель»; Третий - обеспечивают всплытие поплавкового распылителя над горящей поверхностью на высоту 0.005- 0.05 диаметра резервуара, при этом подачу огнетушащей смеси ведут с интенсивностью не менее 0.15кг/с-м с круговой разверткой струй, причем количество струй определяют из выражения:
90° 360°
< п <
а а где п - количество струи,
а - угол расхождения струи.
Допускается предварительная установка распылителя над поверхностью слоя горючей жидкости.
В качестве газодисперсной огнетушащей смеси используют огнетушащий дисперсный состав, включающий высокодисперсную добавку, целевую добавку для текучести, кремнийорганический гидрофобизатор, основной порошкообразный ингибитор горения, и газообразный и/или сжиженный флегматизатор или смесь флегматизатора и жидкого ингибитора, где в качестве газообразного и/или сжиженного флегматизатора используют диоксид углерода или смесь диоксида углерода и азота или воздуха в соотношении от 9: 1 до 4:1 или смесь диоксида углерода с алкилкарбинолом в соотношении от 99: 1 до 90: 10 или смесь диоксида углерода и азота или воздуха с алкилкарбинолом в соотношении: 80-100:5-20:0.5-5, а в качестве жидкого ингибитора горения используют 5% раствор йода или 5-20% раствор смеси йода с йодидом щелочного металла или аммония в алкилкарбиноле, при этом соотношение в смеси флегматизатор: жидкий ингибитор находится в пределах от 100: 1 до 100:30 , при этом диоксид углерода модифицирован диметилкетоном от 100: 1 до 10: 1 при следующих соотношениях компонентов, мае. %
высокодисперсная добавка - 0.2-2.8; целевая добавка для текучести - 4.6-25;
кремнийорганический гидрофобизатор - 0.1-0.7; основной порошкообразный ингибитор горения 15-85;
флегматизатор или смесь флегматизатора и жидкого ингибитора - остальное; а в качестве газовой огнетушащей смеси используют огнетушащий состав, включающий сжатые (азот, аргон, инерген или их смесь с воздухом) газы-пропелленты и сжиженные (диоксид углерода, гексафторид серы, хладоны или их смесь) огнетушащие газы при следующем соотношении сжатых и сжиженных газов, мае. %:
сжатые газы - 6.6-60
сжиженные газы - остальное. Устройство для тушения нефти и нефтепродуктов, горючих и легковоспламеняющихся жидкостей в резервуаре (инжектор), находящееся вне резервуара, содержит емкость с огнетушащим дисперсным или сжиженным газовым составом и емкость с газообразным флегматизатором- пропеллентом или емкость с совмещенными огнетушащим дисперсным или газовым составом и газом-пропеллентом, обеспечивающим инжекцию указанных огнетушащих составов через пускозапорное устройство, выпускной трубопровод с распылителем внутрь резервуара в зону пожара, и отличается тем, что выпускной трубопровод с наружной стороны резервуара через шарнир и пуско- запорное устройство соединен с инжектором, а с другой стороны через шарнир, поплавок, выполненный с регулируемой плавучестью, обеспечивающей всплытие распылителя во время тушения и размещение распылителя над горящей поверхностью на высоте 0.005-0.05 диаметра резервуара, с распылителем, при этом распылитель имеет не менее одного яруса сопловых отверстий, расположенных в горизонтальной плоскости с разверткой на 360°.
Сопловые отверстия распылителя выполнены в виде диффузоров, причем 80-95% из них расположены в горизонтальной плоскости, а 5-20% под углом 3-90° к последней, при этом общее количество диффузорных сопел выбирается из соотношения:
90° 360°
~ < п < "
и а где п - количество диффузоров,
а - угол диффузора. Пускозапорное устройство выполнено с электрическим и/или пневматическим и/или ручным запуском в обычном или взрывозащищенном исполнении.
Физическая суть изобретения
По данным работы авторов В.В.Померанцева, К.М.Арефьева, Д.Б.Ахмедова и др. «Основы практической теории горения». Учебное пособие для студентов ВУЗ. Л., «Энергия», 1973г., С. 262 утверждается нижеследующее:
1. Жидкое топливо всегда сгорает в паровой фазе.
2. Тепло, подводимое от пламени к поверхности жидкости затрачивается на прогрев жидкости в пограничном слое, ее испарение и нагрев паров.
3. Практически можно принять, что температура поверхности горящей жидкости равна температуре кипения этой жидкости.
4. Существует очень сильная зависимость давления насыщенных паров нефти и нефтепродуктов от температуры. Небольшое уменьшение температуры поверхности горючей жидкости приводит к существенному уменьшению давления насыщенных паров.
5. Основное тепловыделение при горении горючей жидкости происходит в светящейся зоне (пламени).
6. Прогрев жидкости происходит за счет радиационного тепла (излучения), приходящего из верхних слоев пламени, причем сила излучения согласно закону Стефана-Больцмана прямо пропорциональна температуре в четвертой степени: 1ф аке ла ~σ Т вт/ср. Из вышеприведенного следует, что для эффективного прекращения горения нефти и нефтепродуктов необходимы следующие действия:
1. Уменьшить температуру поверхности горения жидкости;
2. Понизить давление паров нефти и нефтепродуктов,
3. Изолировать (уменьшить) тепловыделение из зоны горения (пламени) в прогретую зону.
Все эти действия обеспечиваются при применении предлагаемого способа тушения с применением вышеописанного устройства.
А именно: 1) подача охлажденной газо дисперсной смеси (жидкий С0 2 + огнетушащий порошок) в пограничный и/или под слой жидкости значительно уменьшает температуру прогретого слоя,
2) уменьшение теплового излучения от пламени к поверхности нефти и нефтепродуктов за счет создания аэрозольного облака между граничным слоем жидкости и светящейся зоной пламени. Ослабление излучения подчиняется закону Бугера- Ламберта-Бэра:
Ф -ε -с -1
прош = Фо · е (1)
где Фпрош - тепловой поток, прошедший через слой аэрозоля, вт/стер;
Ф 0 - тепловой поток излучения пламени, вт/стер
е-основание натурального логарифма,
ε -показатель ослабления излучения, м /г,
с -концентрация аэрозоля в слое, г/м ,
I- толщина аэрозольного слоя, м.
Для примера посчитаем кратность ослабления теплового излучения в диапазоне 0.8-14мкм электромагнитного спектра излучения при пожаре на РВС-5000, при применении метода аэрозольной защиты (A3). Диаметр РВС-5000 равен 21.1м; площадь «зеркала» нефти равна 356м 2 . Ставим вокруг РВС 6 модулей МПП «BiZone-100» (по 2 штуки на каждый пенослив КНП-5). Общее количество порошка на фосфатной основе составит 480кг. Время выпуска газодисперсной смеси из модулей ~6 секунд. Считаем, что за 1 секунду «покрываем» аэрозолем с толщиной слоя 1м всю площадь РВС (S=356M ) . Тогда концентрация порошка в аэрозольной завесе составит:
Показатель ослабления εο.8-ΐ4 в ИК-диапазоне (0.8-14)мкм для порошка моноаммонийфосфата ориентировочно 0.05-0.1 м 2 /г в зависимости от его дисперсности. Возьмем среднее значение показателя ослабления εο.8- 14 =0.075м /г. Отсюда, преобразуя выражение (1), получим:
К=Ф 0 /Ф=е 8с1 , (2) где εο.8-14 -показатель ослабления электромагнитного излучения (ЭМИ) в диапазоне 0.8-14 мкм, м 2 /г,
с-объемная массовая концентрация аэрозоля, г/м ,
1-толщина аэрозольной завесы на трассе визирования, м. Подставив вышеуказанные значения параметров в выражение (2) получим
К=Ф/Ф 0 =е 0 075 '220 1 = 1.46 - 10 7 ,
т.е. практически экранируем излучение пламени.
Изобретение осуществляют следующим образом.
Смешение порошкообразных компонентов и получение сухого порошкообразного ингибитора горения проводят на оборудовании и по технологии, принятой в производстве огнетушащих порошков. Полученный сухой ингибитор горения с помощью зарядной станции типа PSM снаряжается в порошковую емкость (баллон), а флегматизирующий газ-пропеллент, сжиженный ингибитор и модификатор сжиженного флегматизатора с помощью зарядной станции ЗСА снаряжается в емкость-источник газа предлагаемого устройства. При работе заявляемого устройства происходит смешение дисперсной и газовой составляющих с образованием газодисперсной огнетушащей смеси, инжектируемой в зону горения согласно прилагаемому изобретению.
В табл. 1-3 представлены примеры составов для снаряжения устройств по предлагаемому изобретению и результаты их испытаний по тушению нефти и нефтепродуктов с помощью предлагаемого способа и устройства на модельном очаге 233В.
Способ осуществляют следующим образом. Устанавливают снаружи резервуара РВС или РВСПК или РВСП рядом с входным патрубком резервуара газодисперсный пожаротушащий модуль (типа «BiZone- 100»). «BiZone-ЮО» (инжектор) соединяют через пускозапорное устройство с помощью гибкого (шарнирного или др.) или жесткого трубопровода с поплавковым распылителем, который устанавливают под слой горючей жидкости в резервуаре или на поверхности указанной жидкости согласно п.1 формулы изобретения. Далее, согласно формуле изобретения: после подачи сигнала от извещателя открывают пускозапорное устройство и через выпускной трубопровод и распылитель организуют тушение в два приема, сначала подача ОТВ под слой и/или на поверхность горючей жидкости, а потом над поверхностью ГЖ на высоте 0.005—0.05 диаметра РВС.
Краткое описание фигур чертежей
На чертеже фиг. 1 изображено устройство для тушения нефти и нефтепродуктов в РВС с фиксированной крышей без понтона в дежурном режиме, на фиг. 2 - то же устройство в рабочем режиме (во время тушения пожара); На фиг. 3 представлено устройство для тушения нефти и нефтепродуктов в РВС с фиксированной крышей и понтоном в дежурном режиме; на фиг. 4 - то же устройство в рабочем режиме, фиг. 5 - круговой распылитель с поплавком, фиг.6- внешний вид шарнирного соединения, фиг.7 - схематическое устройство шарнира. На фиг. 1, 2, 3, 4 указаны позиции, где 1 -модуль-инжектор газодисперсной смеси, 2-пуско-запорное устройство, 3-шарниры, 4-корпус РВС, 5-выпускной трубопровод. 6-нефть или нефтепродукты. 7-круговой распылитель, 8-поплавок распылителя, 9-фиксированная крыша, 10-поплавковый понтон, 11 -понтонный поплавок.
Лучший вариант осуществления изобретения
Устройство для тушения нефти и нефтепродуктов 6 в резервуарах вертикальных стальных (РВС) с фиксированной крышей 9 и в РВС с понтоном 10 (РВСП) согласно предлагаемому способу работает следующим образом.
При возникновении пожара сигнал от датчика пожарной сигнализации поступает на контрольно-пусковое устройство системы пожаротушения, откуда в виде электрического или пневматического сигнала поступает на пускозапорное устройство (ПЗУ) 2, находящееся на баллоне с флегматизирующим газом - пропеллентом инжектора 1 , после чего газ-флегматизатор поступает в емкость с дисперсным химическим ингибитором и, проходя через него, образует огнетушащую газодисперсную смесь с рецептурой, представленной в табл. 1-21, которая через выпускной трубопровод 5 и шарнирные соединения 3 поступает в круговой распылитель 7, откуда газодисперсная смесь под слоем 6, распространяясь параллельно ему, охлаждает его и флегматизирует, а часть (5—20%) газодисперсной смеси, истекающей из распылителя с интенсивностью не менее 0.15кг/с-м , создает положительную плавучесть поплавку 8, вследствие чего обеспечивается подъем консоли «круговой распылитель- шарнир-выпускной трубопровод» и, наконец, всплытие кругового распылителя, подающего огнетушащую газодисперсную смесь на горящую поверхность 6 или под понтон 10 с поплавками 1 1. Допускается предварительная установка распылителя над поверхностью слоя горючей жидкости.
Промышленная полезность
Как видно из вышеприведенных данных и результатов испытаний, представленных в табл. 1-21, предлагаемые способ и устройство выгодно отличаются от способа- прототипа и устройства-прототипа:
-по эффективному времени тушения в 1 ,3 - 50 раз;
-по снижению удельного расхода металлоконструкции в 1,1 - 14 раз.
При этом предлагаемый способ и устройство обеспечивают новое положительное качество-устойчивость к взрыву паров нефти и нефтепродуктов горючих и легковоспламеняющихся жидкостей.
Таблица
Продолжение Таблицы 1.
Продолжение Таблицы 1.
Табли а 2.
Продолжение Таблицы 2.
Продолжение Таблицы 2.
Таблица 3.