Для подслойного тушения пожаров резервуаров вертикальных стальных применяют

Обновлено: 27.04.2024

Кокорин В.В., Романова И.Н.
Уральский институт Государственной противопожарной службы МЧС России, г. Екатеринбург

Хафизов Ф.Ш.
Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа

На сегодняшний день в России насчитывается парк резервуаров для нефтепродуктов общей емкостью около 100 млн. тонн. Но в связи с экономическими преобразованиями в стране строительство резервуаров практически прекратилось. К тому же, из имеющихся на балансе предприятий нефтяной промышленности Российской Федерации резервуарных парков 80 % находится в состоянии, требующем ремонта и технологического обслуживания различного уровня. Постепенно возрастает процент резервуаров непригодных к эксплуатации. Ежегодно увеличивается количество резервуаров отработавших свой нормативный срок. Поэтому при сложившейся ситуации ежегодно будет выбывать из технологического режима работ почти 10% резервуаров.

Несмотря на определенный прогресс, достигнутый в обеспечении пожарной безопасности, резервуары для нефти и нефтепродуктов остаются одними из наиболее опасных объектов. Это связано с целым рядом причин, которые до сих пор остаются нерешенными. Впоследствии происходят пожары, наносящие огромный ущерб действующим предприятиям. Вот некоторые из них. В мае 2001 года произошел крупный пожар на нефтяной компании «ЛУКОЙЛ» нефтеперерабатывающего завода «Петротел-ЛУКОЙЛ» возле города Плоешти (Румыния). Огонь охватил один из резервуаров с бензином, в непосредственной близости от очага возгорания находились еще пять стационарных емкостей с горючим, технологические установки, поселок работников предприятия. Пожар был ликвидирован спустя 10 часов после его начала. В августе 2003 г. в г. Пуэртольяно (провинция Сьюдад-Реаль, Испания) на нефтеперерабатывающем заводе компании «Repsol YPF SA» произошел взрыв с последующим возгоранием емкостей с нефтепродуктами. Начавшийся пожар продолжался около трех суток. В декабре 2005 года произошло три взрыва с последующим горением на нефтехранилище Bansfield, расположенном к северу от Лондона. Bansfield – 5-е по величине нефтехранилище Великобритании, в котором содержится до 5% всех нефтепродуктов страны. Оно расположено в 40 км от Лондона и обеспечивает нефтепродуктами юго-восток Англии, в том числе аэропорт Хитроу. Более 60 часов продолжалась борьба с огнем в 20 основных резервуарах с топливом. В марте 2009 года в Мозыре (Беларусь) на территории парка светлых нефтепродуктов ОАО «Мозырский нефтеперерабатывающий завод» концерна «Белнефтехим» произошел пожар в стальном резервуаре объемом 10 тыс. куб. метров для хранения бензина. В резервуаре находилось 3 тыс. литров бензина марки АИ-92. Тушение продолжалось более суток. В августе 2009 года в Ханты-Мансийском автономном округе на нефтебазе «Конда», принадлежащей предприятию ОАО «Сибнефтепровод», произошел крупный пожар: сгорели несколько резервуаров с нефтью площадью около 23 гектаров. В резервуарном парке станции находятся восемь резервуаров РВС-20000. На момент возникновения пожара общий объем находящейся на базе нефти равнялся 160 тысячам кубических метров. Тушение продолжалось двое суток. В октябре 2009 года на нефтеперерабатывающем заводе Caribbean Petroleum близ города Катано (Пуэрто-Рико) взорвались несколько емкостей для хранения нефти, что привело к беспрецедентному по силе пожару. Первоначальный взрыв уничтожил 11 резервуаров, возникший пожар быстро распространился на близлежащие резервуары с бензином, авиационным топливом и дизельным топливом. Из 40 резервуаров нефтеперерабатывающего завода 21 были полностью разрушены. Пожар продолжался несколько суток. В сентябре 2010 года на территории ОАО «Ново-Уфимский нефтеперерабатывающий завод» в Уфе (один из крупнейших в России по мощности первичной переработки нефти) произошел взрыв и возник пожар. В феврале 2011 года на нефтеперерабатывающем заводе в городе Байджи в 200 км от Багдада прогремел взрыв, который привел к прекращению работы крупнейшего иракского НПЗ. Нефтеперерабатывающий завод города Байджи (примерно 180 км севернее Багдада) ежедневно производит 11 млн литров бензина, 7 млн литров бензола и 4,5 млн литров керосина. На заводе начался сильнейший пожар.

Подслойное тушение пожара – способ тушения пожара нефти и нефтепродукта в резервуаре подачей низкократной пленкообразующей пены в основание резервуара непосредственно в слой горючего. Впервые был применен в Швеции, в США данный способ стали применять с 1972 г. Очевидно, что подслойный способ подачи пены наиболее безопасный способ тушения пожаров для личного состава подразделений и пожарной техники.

Рис. 1. Стационарная установка пожаротушения для подачи пены в основание резервуара через эластичный рукав на поверхность горючего

Тушение пожара в вертикальных стальных резервуарах подачей пены в слой осуществляется двумя способами. Первый заключается в подаче низкократной пены снизу через эластичный рукав. Рукав защищает пену от взаимодействия с горючей жидкостью. По статистике этот способ очень ненадежный, т.к. устройство по раскатке рукава в 90% случаев выходит из строя. Второй способ – подача низкократной пены в слой горючей жидкости через смонтированный трубопровод на дне резервуара. Второй способ стал наиболее надежным и простым в исполнении.

Чтобы использовать подслойный способ тушения необходимо оборудовать вертикальный стальной резервуар системой труб. Эта система имеет свои сложности и требует специальных навыков в ее оснащении. Такая система монтируется на дне резервуара, тем самым является надежной и не выходит из строя в начальный момент аварии при взрыве паровоздушной среды. Это подтверждается многочисленными огневыми испытаниями на существующих вертикальных стальных резервуарах в Альметьевске, Перми, Астрахани и т.д..

Для тушения пожаров подслойным способом применяют специальную пену из пленкообразующих пенообразователей. Такие виды пенообразователей изготовляют на фторированной основе типа «Легкая вода», которые позволяют образовывать водную пленку и самопроизвольно растекающиеся по зеркалу горючей жидкости. К тому же они имеют длительный гарантийный срок хранения. США полностью перешло на использование фторсодержащих пен при подаче подслойным способом. К тому же, исследования показали, что пена на такой основе имеет более высокую устойчивость к нагреванию. Это подтверждается результатами испытаний пенообразователей различных видов, использованных в системе подслойного тушения пожаров.

Данная система тушения пожаров высокоэффективна при тушении пожаров в вертикальных стальных резервуарах со стационарной крышей. В резервуарах с плавающей крышей (понтоном) система тушения пожаров подслойным способом имеет ряд существенных проблем.

Если возгорание произошло из-за взрыва паровоздушной смеси, то плавающая крыша (понтон) может быть полностью или частично затоплена в горючей жидкости. При полностью затопленной плавающей крыше (понтоне) система накрывается сверху и может потерять свою работоспособность. Частично затопленная плавающая крыша (понтон) приводит к образованию «карманов». «Карман» – объем, в котором горение и прогрев жидкости, а также тепломассообмен при подаче воздушно-механической пены происходит независимо от остальной массы горючего в резервуаре. В этом случае стационарная система противопожарной защиты резервуаров и передвижная пожарная техника малоэффективны в тушении такого рода пожаров.

Еще одной проблемой является значительное загрязнение пены нефтепродуктом, что сильно сказывается на эффективности тушения. Это происходит из-за того, что на систему подслойного тушения на дне резервуара действует давление. Чтобы осуществить выход пены необходимо создать противодавление на обратный клапан. При его срабатывание произойдет резкое введение пены в слой горючей жидкости, что побуждает интенсивное перемешивание и тем самым уменьшает огнетушащую способность.

Рис. 2. Загрязнение пены нефтью

Ко всему прочему при тушении пожаров подслойным способом нам неизвестно количество воды, прошедшее с пеной через слой горючей жидкости на горящую поверхность. Также следует помнить о том, что поднятие пены на поверхность очень длительный процесс.

Подслойный способ подачи пены неэффективен при тушении вязких нефтепродуктов, имеющих относительно высокую температуру застывания, так как в этом случае очень сложно продавить слой загустевшей горючей жидкости. К тому же малоэффективен при тушении полярных жидкостей и нефтепродуктов с примесью спиртов.

В завершении данной статьи хотелось бы сказать, что обеспечение пожарной безопасности вертикальных стальных резервуаров на нефтеперерабатывающих предприятиях является главной задачей на сегодняшний день. Только доработка и усовершенствование уже существующей системы подслойного тушения пожаров сможет решить все перечисленные выше проблемы и сделать производственные объекты немного безопаснее.

Как устроена система подслойного тушения РВС

Подслойное тушение используется, как один из вариантов ликвидации аварийной ситуации при возгорании резервуаров с нефтепродуктами или непосредственно нефтью. В основе метода лежит образование изоляционной пленки, обладающей самозатягиванием. Она плотным слоем покрывает поверхность горящей жидкости и не допускает попадание кислорода. За счет этого добиваются затухания и полной ликвидации огня.

Обустройство площадей, где установлены резервуары с нефтью и ГСМ

Вещества, хранящиеся в РВС очень огнеопасны, поэтому требуются особые правила ПБ

Объекты, на территории которых располагается резервуарный парк (единичные емкости) априори считаются местами повышенной пожарной опасности. Аварийные планы продумываются еще до того, как туда доставляются нефтепродукты. Спасательные мероприятия разрабатываются для ограждения от распространения огня за пределы парка.

Система подслойного тушения пожаров резервуаров РВС (СППР), установленная на территории парка заблаговременно, настраивается на работу в одном из двух режимов: автоматическом или от передвижной техники.

Эффективность СППР зависит от нескольких факторов:

кратности пены (не менее 3);
давления, создаваемого пеногенератором (выше, чем создаваемое воспламенившейся жидкостью);
производительности пеногенартора;
качества пенообразователей и жесткости воды.

Для хранилища, где используется не более двух резервуаров вместительностью до 5000м3, чаще используется передвижная техника (один-два автомобиля), оборудованные источниками огнетушащего вещества.

Пример схемы системы подслойного пожаротушения от компании ПНХ «НЕФТЕХИМ»

Если же применяется стационарная СППР, дополнительно применяют систему охлаждения. Вода под высоким давлением распыляется над резервуаром.

При организации пожарной безопасности объекта резервуары обматываются термочувствительным кабелем, по которому в случае излишнего нагрева подается сигнал тревоги. Цистерны с водой, пожарные машины, другое оборудование, используемое при тушении, располагается в стороне от объекта. Это делается в целях обеспечения пожарной безопасности.

Количество термочувствительных кабелей определятся размерами резервуаров, а их качество – финансовыми возможностями владельца. Число пожарных бригад, выезжающих к месту ЧП, определяется исходя из планировки СППР.

Схема системы подслойного тушения пожара в РВС 20000

Основы метода: причины применения

Подслойное пожаротушение стало возможным после обнаружения инертности пены, образующееся из фторсодержащих пленкообразующих пенообразователей. Раствор подается в глубинные слои нефти или нефтепродуктов. Это выполняется посредством специальных трубопроводов, внедренных внутрь емкости вместе со специальными Т-образными насадками.

Фторсинтетический пенообразователь обладает меньшим удельным весом, чем нефть. Пена не поглощается и не растворяется, медленно поднимается на поверхность, образуя изолирующую пленку, склонную к самовосстановлению в случае разрыва. Благодаря этому огонь локализуется, возникают благоприятные условия для ликвидации пожара. Использование обычной пены исключается, поскольку она насыщается парами углеводородов и теряет огнетушащую способность. Кроме того, важным считается толщина слоя нефти в резервуаре, если она меньше 3 м, подслойное тушение необходимо начинать, как можно раньше. Желательно подключить хотя бы одну ветку из всех установленных трубопроводов.

Схема генератора пены

Основные плюсы и подробности реализации

Преимущества применения подслойного способа пожаротушения по сравнению с традиционным методом подачи пены на поверхность воспламеняющейся жидкости, таковы:

надежность и простота исполнения;
возможность предварительной подготовки, автоматического начала тушения, подсоединение к системе в стороне от резервуаров;
защищенность от взрыва паровоздушной смеси основных узлов СППР;
снижение степени риска для личного состава, который располагается за пределами обвалования;
устранение необходимости подрыва стационарной крыши.

Ликвидация пожара выполняется посредством специальных трубопроводов, внедренных внутрь резервуара (его нижнюю часть). Автоматический запуск системы происходит при получении сигнала от термоустойчивого кабеля. Подключение передвижной техники происходит через пенопроводы, установленные заранее и с помощью пожарных рукавов, которыми оснащены машины специальных бригад.

Вблизи со стенками емкостей устанавливается сеть растворопровода. Она оснащается задвижками с электроприводами, управление происходит дистанционно. Поскольку таких точек несколько, личный состав распределяется к местам нахождения каждого пульта ДУ. Расчеты обеспечивают обслуживание и своевременное раскрытие задвижек.

Более дорогие СППР улучшают за счет конструктивного добавления систем дозирования. Благодаря этому, независимо от выбранного способа тушения (автоматического или «передвижного»), происходит оптимизация скорости срабатывания в случае возгорания. В зависимости и от рода горящего вещества требуется пенобразователь разной концентрации: 3 или 6 %. Дозатор позволяет облегчить задачу по введению раствора нужного типа.

Последствия пожара на нефтебазе

В баке, где находится эластичная емкость с пенообразователем и на гидранте одновременно нагнетается давление. В результате вода и раствора подаются в смеситель, оборудованный нормирующей диафрагмой. Именно благодаря этой детали конструкции происходит смешивание воды и пенообразователя в нужных пропорциях.

Как уже упоминалось пена, попадающая в нижние слои резервуара, распределяется вдоль него и начинает всплывать. Инертность позволяет не взаимодействовать с испарениями, одновременно с этим, поднимаясь из «холодного» дна, происходит медленное снижение температуры окружающей жидкости. Окончательно поднявшись на поверхность, пузырьки пены образуют воздухонепроницаемую пленку, склонную к самовосстановлению. Это не только локализует огонь, но также препятствует новому возгоранию.

Видео — Как тушить нефтепродукты в резервуарах

Длительность тушения пожара

Время пенной атаки при подслойном тушении занимает несколько минут. Поскольку попадание пены от пеногенератора на поверхность резервуара происходит за минуту или чуть меньше. 90-120 секунд – время, требующееся для образования пленки. С ее появлением огонь затухает. Еще 2-3 минут продолжается слабое горение, полностью прекращающееся по истечению этого срока.

Только тогда останавливают пенную атаку. По ее завершению на поверхности остается устойчивая пленка толщиной 5-10 см. Такое состояние сохраняется в течение нескольких часов.

Методы тушения ГЖ и ЛВЖ

Тушение пожаров ЛВЖ и ГЖ опирается на анализе всех вариантов их развития. Возгорания, происходящие в резервуарах, более продолжительные, потому требуют большое количество средств и сил для ликвидации.

Резервуары для хранения ЛВЖ и ГЖ

Для целей хранения ЛВЖ и ГЖ используются емкости из металла, железобетона, льдогрунта и синтетического материала. Самыми популярными считаются резервуары из стали. Их классифицируют по конструкции и вместимости на:

вертикальные в форме цилиндра, имеющие коническую или сферическую крышу, объемом в 20 тыс.куб.м для хранения ЛВЖ и 50 тыс.куб.м для хранения ГЖ;
вертикальные в форме цилиндра, имеющие стационарную крышу и плавающий понтон, объемом в 50 тыс.куб.м;
вертикальные в форме цилиндра, имеющие плавающую крышу, объемом в 120 тыс.куб.м.

Процесс развития пожара в резервуаре

Тушение пожаров резервуарных парков хранения ЛВЖ, ГЖ зависит от сложности процесса развития возгорания. Горение начинается по причине взрыва газовоздушной смеси при наличии источника зажигания. Образование загазованной среды происходит из-за свойств ГЖ и ЛВЖ, а также режимов эксплуатации и климатических условий вокруг резервуара. Взрываясь, газовоздушная смесь на высокой скорости устремляется вверх, часто срывая крышу емкости, после чего начинается воспламенение по всей поверхности хранимой горючей жидкости.

Дальнейшая судьба пламени будет зависеть от того участка, где оно началось, его габаритов, огнестойкости конструкции резервуара, погодных условий, действий работников и противопожарных систем.

Пожар ГЖ в резервуарах вертикальных

При хранении ГЖ и ЛВЖ, к примеру, в резервуарах из железобетона при взрыве разрушается его часть, а горение начинается именно на этом участке, что в течение последующих 30 минут приводит к полному разрушению емкости и распространению пожара. Остальные типы емкостей при отсутствии охлаждения со стороны в течение 15 минут деформируются, провоцируя разлив ЛВЖ и распространение огня.

Пенное пожаротушение

Тушение ЛВЖ и ГЖ пеной низкой и средней кратности – самый востребованный способ борьбы с пламенем. Преимущество пены состоит в том, что она изолируется поверхность горючей жидкости от пламени, что приводит к уменьшению ее испарения и, соответственно, объема горючих газов в воздухе. При этом образуется раствор пенообразователя, обладающего охлаждающими свойствами. Таким образом достигается конвективный тепломассобмен, а температурный уровень становится одинаковым по всей глубине емкости за 15 минут от начала применения пены.

Тушение легковоспламеняющихся жидкостей с помощью пенного раствора различной кратности зависит от того, где происходит горение:

низкая кратность для нижней части емкости, используется для «подслойного» метода тушения, в составе огнетушащего вещества содержится фторсодержащий пленкообразующий пенообразователь, благодаря которому при подъеме пены через слой горючего содержимого, она не насыщается парами углеводородов, сохраняет огнегасящие способности; получают при помощи стволов низкократной пены;
средняя кратность для поверхностного тушения, пена также инертна, не взаимодействует с парами ЛВЖ, охлаждает жидкость, способствует уменьшению образования взрывовоздушной смеси; получают с помощью специализированных пеногенераторов по типу ГПС.

После того, как тушение ЛВЖ и ГЖ закончено, на поверхности жидкости образуется толстый пенный слой, защищающий ее возобновления горения.

При подаче огнетушащей пены очаг пламени следует соблюдать интенсивность в 0,15 л/с.

Осуществить пенное пожаротушение допускается тремя методами:

доставка пенообразователя при помощи пеноподъемника и другой подобной техники;
доставка пены к поверхности горящих ЛВЖ и ГЖ при помощи мониторов;
доставка пены посредством подслойного тушения.

Водяное пожаротушение

При отсутствии возможности организовать тушение пожаров ЛВЖ с помощью пены допускается применять распыленную воду, которая способствует охлаждению горючего содержимого до температуры, при которой невозможна его вспыхивание.

При этом интенсивность подачи водяного раствора должна быть не меньше 0,2 л/с.

Порошковое тушение

Тушение пожаров в резервуарных парках хранения ЛВЖ с помощью порошка подходит для тех ситуаций, когда горение происходит в районе задвижек, фланцевых соединений или зазорах между крышей и стенкой емкости. Интенсивность подачи должна превышать 0,3 кг/с. Порошок не способен охладить жидкость, потому может потребоваться повторное тушение ЛВЖ.

Тушение порошком — только для незначительных возгораний и быстрого тушения

Во избежание подобных ситуаций порошковое пожаротушение комбинируют с пенным следующими способами:

максимальное тушение пламени пенным раствором, после чего с помощью порошка локализуют отдельные очаги пламени;
ликвидация пламени с помощью порошковой составляющей с последующей подачей пенообразователя для охлаждения поврежденной поверхности и предотвращения возобновления горения.

В этом случае объем подаваемых огнетушащих средств уменьшать запрещено.

План борьбы с огнем в резервуарах

Тушение ЛВЖ и ГЖ в резервуарах целесообразно начинать с оценивания сложившейся обстановки, а также с расчета требуемых средств и сил. На случай подобной аварийной ситуации должна быть организована добровольная пожарная охрана, руководитель которой будет ответственным лицом за управление процессом ликвидации пламени и распределение задач между участниками пожаротушения.

Ответственное лицо должно определить объем территории, на которой будут производиться работы по тушению, организовать устранение посторонних лиц в опасную зону.

По прибытию к месту возгорания руководитель проводит разведку и указывает другим участникам пожаротушения участки, куда должны быть брошены максимальные силы.

На протяжении всей работы в задачи руководителя входит и обеспечение всеми доступными силами и средствами охлаждения ЛВЖ и ГЖ в резервуарах, а также выбор оптимального метода борьбы с огнем.

Когда основные силы брошены на работу с горящей емкостью важно защитить соседние резервуары на случай, если поврежденный разрушится, либо образовавшая газовоздушная смесь взорвется. Именно с этой целью всей пожарные машины устанавливают на безопасном расстоянии, а к месту работ прокладывают рукавные линии.

Тушение резервуарных парков ЛВЖ и ГЖ напрямую зависит от продолжительности горения, характера образовавшихся разрушений резервуаров, объема хранящихся жидкостей в поврежденном и соседних емкостях, вероятность взрыва и последующего аварийного разлива содержимого.

При проектировании и строительстве резервуарных парков должна быть предусмотрена канализация, в которую возможен отвод воды в процесс пожаротушения, а также проектируются устройства для аварийного откачивания содержимого в безопасный резервуар.

Как охлаждают резервуары при пожаротушении

Тушение пожаров ЛВЖ и ГЖ в резервуарах должно в обязательном порядке сопровождаться охлаждением содержимого поврежденной емкости. Последнюю требуется охлаждать на протяжении всей длины ее окружности. В отношении соседних резервуаров также есть требование об обязательном охлаждении, но только вдоль всей длины полуокружности емкости с той стороны, которая обращена в зоне горения. В некоторых случаях допускается не проводить процедуру охлаждения соседних емкостей, если угрозы перебрасывания пламени не наблюдается. Подача воды для целей охлаждения должна быть с интенсивностью не менее 1,2 л/с.

Для тушения резервуаров с ГЖ и ЛВЖ объемом в 5 тыс.куб.м рекомендуется применят лафетные стволы, которые не только обеспечивают требуемую мощность водоотдачи, но и имеют режим орошения горящего объекта.

Очередность работы с соседними неповрежденными емкостями такова, что первыми защищаются и охлаждаются те, которые расположены с подветренной стороны от места пожара.

Продолжительность работы определяется до тех пор, пока пламя не будет полностью ликвидировано, а уровень температуры внутри емкости не нормализуется.

Опасные зоны при горении в резервуарных парках

Тушение пожаров ЛВЖ и ГЖ также должно осуществляться с учетом опасных факторов и зон, которые могут уменьшить эффективность мероприятий по пожаротушению:

Формирование зон, куда невозможно доставить огнетушащее вещество.
Прогрев горючего содержимого резервуара на глубину 1 м и более.
Пониженная температура воздуха вокруг места пожара.
Загорание нескольких емкостей одновременно.

Тушение реального пожара розлива ЛВЖ большой площади Ангарск 2014:

Подслойное пожаротушение в резервуарах

Особенность подслойного пожаротушения заключается в подаче низкократной пленкообразующей пены непосредственно в глубинные слои нефти или нефтепродукта. Для реализации этого способа используются специальные фторсинтетические пленкообразующие пенообразователи и особые высоконапорные пеногенераторы.

Высокоэффективная система подслойного тушения пожаров в резервуарах с нефтью состоит из трубопроводов, введенных в полость резервуара. На них смонтированы: нормально открытая задвижка, предохранительная разрывная мембрана, обратный клапан и высоконапорный пеногенератор, соединенный с пожарной автоцистерной (либо с автоматической системой пожаротушения), имеющей емкости с водой, фторсинтетическим пенообразователем и насос со смесителем.

В качестве тушащего средства применяется пленкообразующий фторсинтетический пенообразователь. Он представляет собой пенное средство пожаротушения по удельному весу легче нефти. Пена не абсорбирует на поверхности своих пузырьков легковоспламеняющуюся жидкость при прохождении через ее слой и образует на поверхности газонепроницаемую пленку, обладает высокой поверхностной активностью и способностью к самовосстановлению в случае разрыва. Такие свойства обеспечивают условия быстрой ликвидации пожара и исключают возможность повторного возгорания.

Принцип и действия системы.

Система подслойного тушения пожара получает сигнал на тушение пожара от термочувствительного кабеля, опоясывающего верхний пояс резервуара. Сигнал от термоизвещателей поступает в пожарное депо. В целях безопасности пожарные машины, напорные узлы (вт. ч. баки-дозаторы) располагаются вне обвалования защищаемого резервуара.

Количесгво термоизвещателей зависит от объема резервуара, выбор марки термоизвещателя - от ценовых возможностей и предпочтений заказчика.

На место пожара выезжают пожарные автомобили (их количество зависит от проекта СПТ). Раствор пенообразователя нужной концентрации (3 или 6 %) вырабатывается пожарной машиной и баком-дозатором (если в системе предусмотрены и те и другие, все зависит от проекта СПТ. Существенное преимущество использования баков-дозаторов -это оперативность срабатывания при возникновении пожара). Пожарные автомобили присоединяются к гидрантам через пожарные рукава.

Дистанционно открываются задвижки с электроприводами, расположенные на сети растворопровода у стенки резервуара.

Пожарные рукава подключаются к напорным узлам с высоконапорными генераторами. Вручную открываются отсекающие задвижки, расположенные за пределами обвалования, и раствор пенообразователя подается к высоконапорным генераторам.

В случае если в СПТ предусмотрены баки-дозаторы, при возникновении пожара система автоматики включает насосную установку, которая подает воду в бак по напорному трубопроводу. Возрастающее давление в баке сдавливает эластичную емкость и вытесняет из нее пенообразователь, который по трубопроводу слива поступает в смеситель-дозатор. Одновременно с этим вода под давлением поступает из бака через трубопровод слива в этот же смеситель-дозатор. Сменная калибровочная диафрагма смесителя-дозатора обеспечивает смешивание воды и пенообразователя в заданной концентрации. Из смесителя-дозатора раствор пенообразователя под давлением подается на пеногенераторы.

Процесс образования пены низкой кратности происходит в высоконапорных пеногенераторах (условное обозначение ВПГ), находящихся за обвалованием резервуара. Высоконапорный генератор имеет обратный клапан, препятствующий выходу легковоспламеняющейся жидкости при внезапном отказе в работе по любым причинам.

После ВПГ низкократная пленкообразующая пена поступает в напорные трубопроводы.

На напорной линии устанавливается предохранительная разрывная мембрана, которая предназначена для герметизации участка трубопровода, соединяющего резервуар с обратным клапаном и высоконапорным пеногенератором. При срабатывании системы подслойного тушения пожара высоконапорный пеногенератор начинает вырабатывать пену и создает на выходе давление пены. Под действием давления шибер мембраны поворачивается в сторону резервуара, и многозубый нож, закрепленный на этом шибере, разрывает фторопластовую пленку и открывает свободный проход для поступления пены в нижний слой жидкости в резервуаре.

Низкократная пленкообразующая пена подается по напорным трубопроводам в нижний пояс резервуара с последующим распределением через ее внутреннюю разводку, образованную пенными Т-образными насадками. Пена всплывает на поверхность, где образует огнестойкую и непроницаемую для воздуха пленку. При работе системы зона горения быстро локализуется от периферии резервуара к центру, и пламя подавляется в течение нескольких минут:

время прохождения пены от пеногенератора до поверхности резервуара, как правило, составляет 40-60 секунд. Быстрому растеканию пены по поверхности горючей жидкости способствуют конвективные потоки, направленные от места выхода пены к стенкам резервуара; через 90-120 секунд после появления пены на поверхности горение значительно снижается; в дальнейшем, в течение 120-180 секунд горение полностью прекращается.

После остановки подачи пены на всей поверхности горючей жидкости образуется устойчивый пенный слой толщиной 50 мм, который в течение нескольких часов защищает поверхность нефти от повторного воспламенения.

Обеспечивает оперативное тушение пожара за счет образования на поверхности горящей жидкости огнестойкой самозатягивающейся пленки из всплывших на поверхность мелких пузырьков пены, перекрывающих доступ кислорода в зону горения.

Позволяет резко снизить температуру нефти независимо от диаметра защищаемого резервуара.

Эффективна при наличии изолированных пространств, которые могут образовываться при заворачивании стен, обрушении крыши, вспучивании понтона.

Активность тушащего действия системы подслойного пожаротушения не зависит от времени развития пожара, поскольку низкократная пена вводится в холодный, нижний слой нефти в резервуаре.

Что такое подслойное тушение

Места резервуарного хранения нефтесодержащих продуктов – это точки повышенной угрозы возгорания. Для исключения вероятности пожаров в таких парках требуется принятие специальных мер безопасности.

Рассмотрим системы, которые применяются для контроля и тушения пожара в емкостях с горючими жидкостями. Какие способы гашения огня существуют. Подробно расскажем о подслойных методах пресечения возгораний.

Общие принципы пожаротушения резервуаров с нефтепродуктами

Для защиты резервуарных парков от огня применяются установки пенного тушения. Используется пена низкой кратности, модули водяного охлаждения и обвалование.

Пена формируется из составов, содержащих фтор, образующих пленку при помощи пенообразователей. При попадании на поверхность воспламенившегося продукта пена затягивает ее пленкой, перекрывает доступ кислорода, снижает температуру жидкости.

В зависимости от размеров территорий, количества емкостей с нефтепродуктами, их объема устанавливаются стационарные системы тушения или используются передвижные. Также такое оборудование оснащается автоматическим или ручным пуском.

Способы и правила тушения

Классификация производится по уровню подачи огнетушащего вещества. Существует два основных механизма доставки пены: через нижние слои горючего состава и через поверхность. Нормативы проектирования защиты резервуарных парков регламентируются Сводом правил СП 21-104-98.

Подслойный

Такая система предполагает подачу пены через нижний пояс резервуара. В этом случае применяются пеногенераторы, подающие фторсодержащие, пленкообразующие составы под высоким давлением.

Поверхностный

Этот тип гашения предполагает доставку огнегасящего вещества сверху на уплотняющий затвор в бочках с плавающей крышкой и на поверхность нефтепродукта, если крыша стационарная.

Наиболее действенным считается комбинированный метод тушения, при котором огнегасящий состав подается и сверху, и через нижние пласты горючей жидкости.

Как устроена система ПТ

Подслойный метод ликвидации пожаров для резервуаров с нефтепродуктами имеет ряд преимуществ перед поверхностным. Во-первых, пеновводы и пеногенераторы защищены от повреждений в случае взрыва паровоздушной смеси.

Во-вторых, при реализации подслойного тушения системы управления техника, люди располагаются за обвалованием. Это снижает угрозу повреждения оборудования или травмирования персонала во время выплесков горящих нефтепродуктов при закипании.

Обустройство площадей

Планирование и размещение территорий под склады или постройки для содержания нефтепродуктов определяются Сводом правил 155.13130.2014. В нем указывается, что:

складские постройки для содержания нефти в бочках, резервуары заглубляются так, чтобы в случае разлива нефти ее уровень не превышал 20 сантиметров от верхней границы площадки вокруг строения (расстояние считается от стены емкости или сооружения, ограничивается тремя метрами);
если размещение цистерн или строений подходит под условия первого пункта, то производится обвал площадки; откос насыпи должен быть отнесен от края резервуара далее, чем на 3 метра.

Важной задачей является установка системы охлаждения емкостей. Во время пожара необходимо снижать температуру горящего резервуара и соседних с ним емкостей. Для уменьшения теплоотдачи на резервуары подается вода через насосные станции из гидрантов.

Сосуд для пенообразователя размещается в непосредственной близости с нефтяными резервуарами. Период от подачи сигнала до начала тушения зависит от длины труб, подводящих состав от точки хранения к месту гашения возгорания.

На заметку. Основной причиной отказа установок пожаротушения является неисправность генераторов пены, использование несоответствующего ГОСТа пенообразователя, состава. При долгом хранении пены в трубах она теряет свойства за пару месяцев.

Основы метода

Что такое подслойное тушение, процессы, происходящие во время горения нефтепродуктов до и после подачи фторсинтетической пены, можно объяснить в трех пунктах:

После воспламенения на поверхности резервуара начинает повышаться температура верхнего слоя. Нижние пласты прогреваются гораздо медленнее. На поверхности образуется постоянно увеличивающийся гомотермический слой с температурой, близкой к кипению.
При подаче пенного состава в нижнюю часть емкости он из-за меньшей массы поднимается наверх, перемешивая пласты, барботируя содержимое сосуда. С учетом того, что раствор огнетушащего вещества имеет температуру ниже, чем верхний слой, происходит уменьшение температуры на поверхности.
Всплывающий состав покрывает поверхность нефтепродукта, перекрывает к нему доступ кислорода и прекращает горение, снижая возможность нового возгорания.

Принцип действия системы

Как любая установка пожаротушения, оборудование подслойного гашения огня начинает работу с получения сигнала от термоизвещателей. Их количество зависит от размера емкости, а цена – от марки.

Исходя из вязкости загоревшейся жидкости производится определение концентрации пены (3–6%). Чем выше показатель вязкости, тем больший процент пенообразователя требуется.

После готовности системы, подсоединения рукавов автомобилей открываются задвижки стен резервуара, начинается подача раствора. Пленкообразующая пена поступает через нижнюю часть в емкость, всплывает на поверхность, образуя огнестойкую, непроницаемую пленку.

Период от подачи огнетушащего состава до его появления на плоскости нефтепродукта составляет от 40 секунд до одной минуты. Еще 120 секунд требуется для образования пленки. В течение трех минут пожар прекращается.

Толщина пленки по нормативам составляет около полусантиметра, предохраняя резервуар от повторного возгорания в течение нескольких часов.

Преимущества применения подслойного способа

Такие системы обеспечивают ликвидацию огня за счет огнестойкой пленки, которая перекрывает доступ кислорода в очаг пожара.

Еще один плюс заключается в возможности быстрого понижения температуры нефтесодержащей жидкости, независимо от объема резервуара.

При наличии установок подслойного тушения не важно время развития пожара, так как огнетушащее вещество поступает в нижний, неразогретый слой нефтепродукта.

Такой способ применяется в закрытых пространствах, например, если вспучился понтон, обрушилась крыша, или завернулась стена.

Все преимущества такого способа тушения возгорания оценили руководители крупнейшей компании страны ПАО «Транснефть». После сильнейшего пожара в 2018 году в Саратовской области, видео которого разошлось по сети, представитель компании рассказал об усилении противопожарной защиты на объектах, в частности, о проведении исследований по:

определению предельных значений вязкости нефтепродуктов, при котором возможно использование подслойного способа;
внесению корректировок в нормативы проектирования по монтажу установок подслойного гашения в бочки с бензинами;
обеспечению большей герметичности мембран в системах гашения огня;
определению требований к пенообразователям для высокооктановых бензинов;
модернизации механизмов дозирования пены для пеноподъемников.

Особенности использования

Подслойное пожаротушение резервуаров не рекомендуется применять в качестве единственного способа для бочек с понтоном или плавающей крышей, т. к. может произойти их повреждение, что приведет к невозможности образования пленки на всей поверхности нефтепродукта.

Во время применения систем подачи огнегасящего состава через нижние пласты в жидкостях высокой вязкости (мазута) происходит охлаждение горючего вещества, увеличивается вязкость, снижается скорость вертикального подъема пены. В некоторых случаях, например, зимой, огнетушащее вещество вообще не сможет выйти на поверхность.

Иногда происходит отрыв крыши резервуара, что приводит к загоранию газов в месте прорыва в результате изменения концентраций нефтяных паров в воздухе, при этом возможно попадание пламени в бочку.

Не рекомендуется использовать для подачи пены технологические трубопроводы, т. к. их геометрия не обеспечивает доставку необходимого количества состава.

Сложно организовать подслойное тушение пожара в резервуаре большого диаметра. В этом случае отношение высоты нефтепродуктов к диаметру поверхности меньше единицы и для охлаждения верхнего слоя требуется трубопровод емкостью более пяти тысяч кубометров.

И, наконец, не стоит подавать в емкость с нефтепродуктами пену общего назначения через нижние пласты. Такой состав либо не поднимется в верхний слой, либо не даст устойчивую пленку. Более того, он может доставить к зоне горения кислород, который только усилит пламя.

Длительность тушения пожара

Существуют нормативы для ликвидации возгорания подслойным методом. Если при поверхностном гашении огонь должен быть уничтожен за 15 минут, то при подслойном – за 10.

При штатной работе всех систем скорость подачи пены составляет 15 метров в секунду. Если высота емкости 10 метров, огнетушащий состав появится на поверхности не ранее, чем через одну минуту. С учетом, что для образования пленки в верхний слой должно поступить достаточное количество вещества и в процессе всплывания холодного пенного состава наверх происходит перемешивание пластов, которое разрушает целостность пленки. Для установления необходимой толщины защитного слоя требуется 3–4 минуты.

Нормативный срок для ликвидации пожара устанавливается с учетом возникновения нештатных ситуаций, сбоев в работе систем, человеческого фактора.

Выводы

Тушение резервуаров с нефтепродуктами. Для борьбы с пожарами на резервуарах с нефтепродуктами и резервуарных парках используются системы поверхностного и подслойного тушения.

Подача пены через нижние слои емкости ускоряет время гашения возгорания по сравнению с поверхностным воздействием.

Оборудование подслойного тушения требует подготовки площадки для его размещения, использования специальных составов. При этом такие установки показали себя надежным средством ликвидации пожаров в хранилищах нефтепродуктов.

Читайте также: