RU2241508C2 - Способ тушения пожара в резервуарах - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано для тушения пожаров при помощи (газоаэрозольной, газопорошковой, газопылевой, газожидкостной и т.п.) смеси в открытых и закрытых резервуарах с легковоспламеняющими жидкостями (ПК). Сущность изобретения заключается в том, что тушение пожара в резервуарах с ЛВЖ и ГЖ осуществляется путем подачи в зону горения жидкости снизу вверх огнетушащей газодисперсной смеси (ГДС), образующейся путем подачи под давлением не менее 2 МПа газообразного и/или сжиженного газового флегматизатора и/или газообразного, и/или сжиженного гомогенного ингибитора горения, и/или углеводородофобного поверхностно-активного вещества (ПАВ) в емкость с порошкообразным или жидким гетерогенным ингибитором горения, имеющей клапан, обеспечивающий выпуск ГДС при достижении давления в емкости не ниже 0.42 КПа 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 жидкости с интенсивностью, обеспечивающей создание концентрации ГДС в центре объема пламени над зеркалом горящей поверхности, не менее 0.09кг/м³, при соотношении масс между газовой и дисперсной фазами огнетушащей смеси от 0.2:1 до 15:1. При этом в качестве газовой составляющей ГДС используют инертный газ (CO₂, N₂, А₂ или их смесь) и/или озононеразрушающий галогеноводород, а в качестве гетерогенного ингибитора горения используют огнетушащий порошковый состав на основе карбонатов и/или хлоридов или фосфатов щелочного, и/или щелочноземельного металла, и/или аммония или туманообразующий раствор ортофосфорной кислоты или термореагирующий огнетушащий порошковый состав (ТРОПС). При этом подачу ГДС ведут одновременно из плавающих на поверхности ЛВЖ или ГЖ генераторов этой смеси, расположенных по периметру резервуара и в его центре, причем результирующий вектор горизонтального распыла периферийных генераторов направлен к центру, а центральных - к периферии. Для предупреждения загорания ЛВЖ и ГЖ в резервуаре на поверхность жидкости наносят слой ТРОПСа с плотностью, меньшей плотности жидкости, и/или лиофобного по отношению к ней в количестве, обеспечивающем сплошное покрытие поверхности жидкости в резервуаре. Изобретение обеспечивает повышение безопасности тушения пожара при снижении удельного расхода огнетушащего вещества. 4 з.п.ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к противопожарной технике и предназначено для тушения пожаров при помощи газодисперсной (газоаэрозольной, газопорошковой, газопылевой, газожидкостной и т.п.) смеси в открытых и закрытых резервуарах с легковоспламеняющимися (ЛВЖ) и горючими жидкостями (ГЖ).

Известен способ тушения горящих жидкостей, заключающийся в подаче в очаг пожара твердой двуокиси углерода в раздробленном виде с диаметром гранул 3-4 см. 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 сливоналивным технологическим трубопроводам, большой расход на тушение очага (не менее 0.7 кг/м³) 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 со взрывчатым зарядом и пиропатроном, систему автоматического управления и контроля. Данный огнетушитель описан в рекомендациях ВНИИПО МВД РФ СССР, 1978 г., стр.12, 16, 30, рис.5 и 4 (2). К недостаткам данного способа следует отнести:

1. Повышенный удельный вес устройства к весу его огнетушащего заряда.

2. Высокое давление (100 МПа) и высокую температуру (1500-2000°С) в газогенерирующей камере.

3. Высокое давление (10 МПа) в корпусе огнетушителя.

4. Сложность использования данного способа тушения из-за высокой скорости истечения (до 250 м/с) огнетушащего состава и его повышенной опасности для обслуживающего персонала.

Известен способ тушения пожара по патенту РФ №2129031 от 18.08.92 г., заключающийся в подаче на горящую поверхность твердотопливного аэрозолеобразующего вещества в виде пеногранул или пеношашек с удельным весом 800 кг/м³, 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 375 м². Диаметр резервуара РВС-3000 составляет 21.8 м, а площадь горения - 375 м². Высота пламени при пожаре составляет 1-2 диаметра. Так, если высота пламени равна диаметру, т.е. 21.8 м, то объем пламени составит 8000 м³. Согласно описанию 24 кг пеногранул диаметром 8-10 мм и плотностью 600 кг/м³ закроют всего 1% площади горящей поверхности, а создаваемая концентрация аэрозоля (при условии коэффициента использования состава равным единице) составит 24000 г: 8000 м³ = 3 г/м³, в то время как авторы приводят С_туш=63 г/м³. Если учесть, как пишут авторы, что объем выделившихся газов в 1600 раз больше объема пеношашек, то объем продуктов сгорания составит 64 м, что составит 0.8% от объема пламени. Таких огнетушащих веществ с огнетушащей концентрацией 3 г/м³ или 0.8% по объему, или 24 кг:375 м² = 0.064 кг/м² до настоящего времени не найдено, поэтому этот способ тушения физически не реализуем.

Известен также способ тушения пожаров в резервуарах по патенту РФ №2096053 А 62 С 2/00 от 05.08.94 г., сущность которого заключается в сжигании твердотопливной композиции (ТТК) и подаче газоаэрозольной смеси к горящей поверхности снизу вверх в охлажденном состоянии, причем охлаждение ведут в два этапа. На первом этапе продукты сгорания твердотопливной композиции охлаждаются в трубопроводе, куда поступает вода или водный раствор солей. На втором этапе оставшаяся (не растворившаяся, не осевшая и не сконденсировавшаяся в трубопроводе) часть газоаэрозольной смеси (ГАС) барботируется через слой горючей или легковоспламеняющейся жидкости к поверхности горения. Удельный расход относительно горящей поверхности составил 0.2 кг/м² при площади горения 1 м², объеме ЛВЖ 0.75 м³ и высоте столба ЛВЖ 0.75 м. Данный способ был выбран нами за прототип.

Основным недостатком данного способа-прототипа 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 5000 м³ имеют диаметр зеркала 22.8 м и высоту столба хранящейся жидкости 11.92 м. Поверхность зеркала составляет 408 м. Отсюда для равномерного распределения ГАС по зеркалу РВС-5000 в натурных условиях к дополнительно описанным в патенте мероприятиям необходимо использовать трубную развертку для барботирования ГАС, причем диаметр d₀ отверстий барботера определяется по формуле

где σ _ж - коэффициент поверхностного натяжения горючей жидкости;

ρ _г - плотность газообразных продуктов сгорания;

Н - высота столба жидкости над барботером;

р_а - атмосферное давление;

g - ускорение земного тяготения,

а расстояние L, м, между центрами отверстий барботера находится из соотношения

(см. Я.Е.Гегузин. Пузыри. - М., 1985 г.).

По экспериментальным данным (И.В.Белов, Е.В.Проколов. Скорость движения и формы воздушных пузырей в воде // ПМТФ, 1968, №3) скорость всплытия пузырей составляет в среднем U_пуз≈ 0.23 м/с при d_пуз≥ 2 мм. Расчеты показывают, что оптимальный диаметр отверстий барботера равен d₀=3 мм, а расстояние между отверстиями L=9 мм (см. патент РФ №2126702 А 62 С 3/06). Таким образом, для эффекта тушения пожара в РВС-5000 необходим барботер с 50000 отверстиями.

Потери огнетушащего аэрозоля в трубопроводах и на охладителях составляют до 50% соответственно (В.В.Агафонов, Н.П.Копылов. Установки аэрозольного пожаротушения. - М., 1999, 302 с.). В результате в натурных условиях реальный расход составляет 0.8 кг/м², причем время подачи ГАС на поверхность горящей жидкости с учетом времени работы генератора огнетушащего аэрозоля (ГОА) составит не менее 2 минут.

При этом следует отметить, что практически все известные ГОА генерируют либо К₂СО₃, либо КСl, либо их смесь, которые не являются углеводородофобными и практически моментально тонут после всплытия в газовом пузыре на поверхность нефти или нефтепродуктов, имеющих плотность не более 0.8 кг/дм³, в то время как истинная плотность дисперсной фазы аэрозоля более 2 кг/дм³.

Для повышения безопасности тушения пожара при снижении удельного расхода огнетушащего вещества в предлагаемом способе тушения пожара в резервуарах с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями осуществляют подачу огнетушащей газодисперсной смеси в зону горения, при этом огнетушащую газодисперсную смесь 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 в емкость с порошкообразным или жидким гетерогенным ингибитором горения, имеющую клапан, обеспечивающий выпуск газодисперсной смеси при достижении давления в емкости не ниже 0.42 КПа через перфорированный распылитель или через несколько распылителей, обеспечивающих распыление газодисперсной смеси 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 газодисперсной смеси в центре объема пламени над зеркалом горящей поверхности не менее 0,09 кг/м³, 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, CO₂, N₂, Ar или их смесь) и/или озононеразрушающий галогеноуглеводород, а в качестве гетерогенного ингибитора горения используют огнетушащий порошковый состав на основе карбонатов и/или хлоридов или фосфатов щелочного и/или щелочноземельного металла, и/или аммония или туманообразующий раствор ортофосфорной кислоты.

В качестве гетерогенного ингибитора также может быть использован термореагирующий огнетушащий порошковый состав (ТРОПС), включающий калийную и/или натриевую, и/или аммиачную селитру, фосфат и/или сульфат, и/или хлорид аммония, технологическую и целевую добавку для текучести и плавучести термореагирующего огнетушашего порошкового состава в углеводородных жидкостях при соотношении селитра:аммонийная соль:технологическая добавка:целевая добавка, как (5-20):(15-40):(2-8):(1-9). Подачу огнетушащей газодисперсной смеси ведут одновременно из генераторов, плавающих на поверхности легковоспламеняющейся или горючей 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 результирующему вектору распыла периферийных генераторов, направленных в верхнюю полусферу (см. фиг.1 и 2).

Для повышения эффективности тушения пожара и снижения испарения ЛВЖ и ГЖ при хранении на поверхность хранящейся в резервуаре жидкости наносят слой термореагирующего огнетушащего порошкового состава с плотностью, меньшей плотности этой жидкости, и/или лиофобного по отношению к ней в количестве, обеспечивающем сплошное покрытие поверхности жидкости в резервуаре.

Оценку эффективности тушения легковоспламеняющейся и горючей жидкости проводили по методу оценки эффективности тушения, рекомендованному в книге (И.Ф.Безродный, А.Н.Гинетич, В.А.Меркулов и др. Тушение нефти и нефтепродуктов. - М., 1996, с.194-195). Для более жестких условий проверки в качестве очага пожара использовали четыре очага пожара 233В диаметром 3.05 м при расстановке на площади 40 м² согласно рекомендациям при тестировании модулей пожаротушения (НПБ 67-98). Количество бензина, наливаемого на водяную подушку каждого очага, составляло 233 л. В качестве генераторов ГДС использовали модули газопорошкового тушения “Бизон”, выполненные согласно патенту РФ №2193427 от 25.12.2000 г. и заявки на ПМ №2001131771/20 от 28.11.01 г.

Изобретение осуществляется посредством операций и действий с ними, приведенными в формуле изобретения, а также с помощью конструкции, приведенной на фиг.1 и 2. При этом на фиг.1 изображено размещение газодисперсных генераторов в резервуаре (вид сверху), а на фиг. 2 - размещение генераторов газодисперсной смеси в резервуаре (вид сбоку).

В корпусе резервуара 1 размещены генераторы газодисперсной смеси 2, плавающие на поверхности легковоспламеняющейся жидкости 3 и имеющие векторы распыла газодисперсной смеси 4, часть из которых направлена в точку С - условный центр объема пламени 5. Площади распыла периферийного и центральнорасположенного генераторов обозначены соответственно S₁ и S $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{1}}{\text{1}}$ .

Результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из приведенных в таблице данных, предлагаемый способ тушения имеет новое качество - пожаровзрывобезопасность и при этом на один-два порядка выгодно превосходит способ-прототип по времени тушения при снижении реальных расходов огнетушащих веществ.

Claims (5)

1. Способ тушения пожара в резервуарах с легковоспламеняющимися жидкостями и горючими жидкостями путем подачи огнетушащей газодисперсной смеси в зону горения жидкости, находящейся в резервуаре, отличающийся тем, что огнетушащую газодисперсную смесь 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 в емкость с порошкообразным или жидким гетерогенным ингибитором горения, имеющую клапан, обеспечивающий выпуск газодисперсной смеси при достижении давления в емкости не ниже 0,42 кПа через перфорированный распылитель или через несколько распылителей, обеспечивающих распыление газодисперсной смеси на 180° с расходом не менее 1кг/с в направлении, параллельном поверхности горящей жидкости и в верхнюю полусферу над поверхностью вышеуказанной жидкости с интенсивностью, обеспечивающей создание концентрации газодисперсной смеси в центре объема пламени над зеркалом горящей поверхности не менее 0,09 кг/м³, причем соотношение масс между газовой и дисперсной фазами огнетушащей смеси находится в пределах от 0,2:1 до 15:1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газовой составляющей газодисперсной смеси используют инертный газ (CO₂, N₂, Ar или их смесь) и/или озононеразрушающий галогеноуглеводород, а в качестве гетерогенного ингибитора горения используют огнетушащий порошковый состав на основе карбонатов и/или хлоридов или фосфатов щелочного и/или щелочноземельного металла и/или аммония или туманообразующий раствор ортофосфорной кислоты.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве гетерогенного ингибитора используют термореагирующий огнетушащий порошковый состав, включающий калийную и/или натриевую и/или аммиачную селитру, фосфат и/или сульфат и/или хлорид аммония, технологическую и целевую добавку для текучести и плавучести термореагирующего огнетушащего порошкового состава в углеводородных жидкостях при соотношении: селитра: аммонийная соль: технологическая добавка: целевая добавка, как (5-20):(15-40):(2-8):(1-9).

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что подачу огнетушащей газодисперсной смеси ведут одновременно из плавающих на поверхности легковоспламеняющейся или горючей жидкости генераторов этой смеси, расположенных по периметру резервуара и в его центре, причем результирующий вектор горизонтального распыла периферийных генераторов направлен к центру, а центральных - к периферии, результирующий вектор распыла периферийных генераторов, направленных в верхнюю полусферу, направлен к центру пламени, центральнорасположенных генераторов - от центра к периферии под углом 90° к вышеуказанному результирующему вектору распыла периферийных генераторов, направленных в верхнюю полусферу.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что до загорания легковоспламеняющейся и горючей жидкости в резервуаре на поверхность жидкости наносят слой термореагирующего огнетушащего порошкового состава с плотностью, меньшей плотности этой жидкости, и/или лиофобного по отношению к ней в количестве, обеспечивающем сплошное покрытие поверхности жидкости в резервуаре.

Images