RU2582473C1 - Method for total flooding of burning oil inside furnace for heating thereof with fire extinguishing agent and apparatus therefor - Google Patents
Method for total flooding of burning oil inside furnace for heating thereof with fire extinguishing agent and apparatus therefor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2582473C1 RU2582473C1 RU2015120385/12A RU2015120385A RU2582473C1 RU 2582473 C1 RU2582473 C1 RU 2582473C1 RU 2015120385/12 A RU2015120385/12 A RU 2015120385/12A RU 2015120385 A RU2015120385 A RU 2015120385A RU 2582473 C1 RU2582473 C1 RU 2582473C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- furnace
- oil
- gas
- extinguishing agent
- fuel
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к противопожарной технике и может быть применено для тушения легковоспламеняющихся нефтяных продуктов в ограниченных пространствах, либо в особо ответственных агрегатах, в частности для тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева.The invention relates to fire fighting equipment and can be used to extinguish flammable oil products in confined spaces, or in particularly critical units, in particular for extinguishing burning oil inside a furnace to heat it.
Технологический регламент предусматривает сырую нефть перед пуском в ректификационную колонну для перегонки подогревать до температуры 200-250°C в печах для ее подогрева, т.е. в агрегатах ограниченного пространства.The technological regulation provides for crude oil to be heated to a temperature of 200-250 ° C in furnaces for its heating before being launched into a distillation column for distillation, i.e. in aggregates of limited space.
В условиях эксплуатации возможны утечки перегоняемой нефти внутри печи вследствие прогара и образования трещин или свищей на поверхности труб теплообменника. Наиболее опасной аварией может быть полная разгерметизация труб теплообменника, в результате которой во внутреннее пространство печи может попасть значительное количество нефти. Опасность взрыва, хлопка и разгерметизации трубопровода и пролива нефти связана с наличием внутри печи нагретых выше значения температуры самовоспламенения паров нефти поверхности труб теплообменника и внутренних поверхностей конструкции печи.Under operating conditions, leaked oil may leak inside the furnace due to burnout and the formation of cracks or fistulas on the surface of the heat exchanger tubes. The most dangerous accident may be a complete depressurization of the heat exchanger tubes, as a result of which a significant amount of oil can enter the interior of the furnace. The danger of explosion, cotton, and depressurization of the pipeline and oil spill is associated with the presence inside the furnace of the surface of the heat exchanger tubes and internal surfaces of the furnace structure heated above the temperature of auto-ignition of oil vapor.
В соответствии с нормативными документами и технологическим регламентом должен быть предусмотрен процесс тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева огнетушащим веществом. Ввиду того, что нормативные документы лишь определяют необходимость защиты объекта системой пожаротушения, а выбор применяемого оборудования осуществляется организацией-проектировщиком с учетом пожеланий заказчика, то, как правило, в техническое решение закладывается не оборудование, обеспечивающее оптимальную защиту объекта, а оборудование, имеющее наименьшую стоимость и соответствующее качество. Оптимальное соотношение цена/качество оборудования.In accordance with regulatory documents and technological regulations, the process of extinguishing burning oil inside the furnace to be heated with a fire extinguishing agent should be provided. Due to the fact that regulatory documents only determine the need to protect the facility with a fire extinguishing system, and the choice of equipment is carried out by the design organization taking into account the wishes of the customer, as a rule, the technical solution does not include equipment that provides optimal protection of the facility, but the equipment that has the lowest cost and appropriate quality. The optimal price / quality ratio of equipment.
По конструкции печи данного типа представляют собой узкокамерные печи с верхним отводом дымовых газов, центральным горизонтальным экраном и излучающими стенами из беспламенных панельных горелок. В печи размещают теплообменник, в который поступает нефть для подогрева. Топливный газ поступает в панельные горелки, собранные в две стены, находящиеся напротив друг друга, что обеспечивает двухстороннее облучение теплообменника, исключая ее перегрев. Печь включает в себя устройства подачи огнетушащего вещества.By design, furnaces of this type are narrow-chamber furnaces with an upper flue gas outlet, a central horizontal screen and radiating walls from flameless panel burners. A heat exchanger is placed in the furnace, into which oil is supplied for heating. Fuel gas enters the panel burners, assembled in two walls located opposite each other, which provides two-sided irradiation of the heat exchanger, eliminating its overheating. The furnace includes a fire extinguishing agent supply device.
Известен способ тушения пожара легковоспламеняющихся жидкостей, включающий подачу и распыливание жидкого хладона, т.е. вещества, тормозящего химические реакции процесса горения и создающего негорючую среду в защищаемом объеме, препятствующую повторному воспламенению легковоспламеняющихся жидкостей [Баратов А.Н. и др. Пожаротушение на предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. - М.: Химия, 1971, с. 363].A known method of extinguishing a fire of flammable liquids, including the supply and atomization of a liquid freon, i.e. substances inhibiting chemical reactions of the combustion process and creating a non-combustible medium in a protected volume, preventing the re-ignition of flammable liquids [Baratov AN etc. Fire fighting at the enterprises of the chemical, petrochemical and oil refining industries. - M .: Chemistry, 1971, p. 363].
Известный способ по эффективности уступает другим способам с огнетушащими веществами, т.к. термическому разложению подвергается примерно 5% массы хладона, поданного на тушение пожара. Эффективность определяется проектом и технической эксплуатации установки по времени, а также затраченными ресурсами на тушения пожара. Недостатком известного способа является также то, что при высоких температурах хладоны способны разлагаться с выделением токсичных веществ, что небезопасно при наличии людей.The known method is inferior in effectiveness to other methods with extinguishing agents, because About 5% of the mass of freon supplied to extinguish a fire undergoes thermal decomposition. Efficiency is determined by the design and technical operation of the installation in time, as well as the expended resources to extinguish the fire. The disadvantage of this method is that at high temperatures, the freons can decompose with the release of toxic substances, which is unsafe in the presence of people.
Известен способ объемного тушения пожара легковоспламеняющихся жидкостей путем ввода в очаг пожара огнетушащего вещества, включающий одновременно две стадии тушения пожара - разбавления и охлаждения; в качестве огнетушащего вещества применяют газированную воду. Разложение газированной воды в очаге пожара приводит к выделению CO2 из воды, при этом CO2 проявляет огнетушащие свойства, а H2O усиливает эффект охлаждения нагретых поверхностей [Авт. св. СССР №1806795, МПК A62C 3/06, опубл. 07.04.1993].A known method of volumetric fire extinguishing of flammable liquids by introducing a fire extinguishing substance into the fire, including two stages of extinguishing a fire at the same time - dilution and cooling; soda water is used as a fire extinguishing agent. The decomposition of sparkling water in the fire leads to the release of CO 2 from the water, while CO 2 exhibits fire extinguishing properties, and H 2 O enhances the cooling effect of heated surfaces [Auth. St. USSR No. 1806795, IPC
По эффективности данный способ уступает другому способу с огнетушащим веществом, т.к. требует создания необходимого запаса CO2 и средств доставки к месту тушения необходимого количества CO2 с учетом ожидаемого нормативного расхода воды. Однако при использовании известного способа для объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева необходимо учитывать сложность и дороговизну обслуживания оборудования.The effectiveness of this method is inferior to another method with a fire extinguishing agent, because requires the creation of the necessary supply of CO 2 and means of delivery to the extinguishing site of the required amount of CO 2 , taking into account the expected standard water consumption. However, when using the known method for volumetric extinguishing of burning oil inside the furnace for its heating, it is necessary to take into account the complexity and high cost of servicing the equipment.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и взятому в качестве прототипа является известный способ объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева огнетушащим веществом, в качестве которого применяют жидкую двуокись углерода, подачу ее в печь для подогрева нефти осуществляют поэтапно, вначале на первой стадии - стадии разбавления - подают до прекращения горения нефти, затем с задержкой по времени на второй стадии - стадии охлаждения - подают вторую порцию жидкой двуокиси углерода до понижения температуры в печи для подогрева ниже температуры вспышки нефти (Патент России №2225731, МПК А62С 3/06, опубл. 20.03.2004).The closest in technical essence to the claimed technical solution and taken as a prototype is a known method of volumetric extinguishing of burning oil inside the furnace for heating it with a fire extinguishing agent, which is used liquid carbon dioxide, it is fed into the furnace for heating oil in stages, first at first stage - dilution stage - served until the oil is stopped burning, then with a time delay in the second stage - cooling stage - serves a second portion of liquid carbon dioxide to a reduced the temperature in the furnace for heating below the flash point of oil (Russian Patent No. 2225731, IPC
Недостатком известного технического решения является низкая эффективность пожаротушения, необеспечивающая оптимальную защиту объекта, т.к. механизм прекращения горения заключается в ее способности разбавлять концентрации реагирующих веществ до пределов, при которых горение становится невозможным. Предел, при котором реализуется огнетушащий эффект, достигается в том случае, если концентрация двуокиси углерода будет не менее 30% по объему, что ведет к значительным эксплуатационным и топливно-энергетическим ресурсам, учитывая и сложность обслуживания оборудования, снижающую надежность способа и эффективность в целом.A disadvantage of the known technical solution is the low fire extinguishing efficiency, which does not provide optimal protection of the object, because the cessation of combustion mechanism lies in its ability to dilute the concentration of reacting substances to the extent that combustion becomes impossible. The limit at which the fire extinguishing effect is realized is achieved if the concentration of carbon dioxide is at least 30% by volume, which leads to significant operational and fuel and energy resources, taking into account the complexity of equipment maintenance, which reduces the reliability of the method and overall efficiency.
Наиболее близкой по технической сущности и взятой в качестве прототипа к заявляемой установке, является установка для реализации способа объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева огнетушащим веществом, содержащая емкости хранения огнетушащего вещества, трубопроводы для подачи огнетушащего вещества в печь для подогрева нефти, тепловой пункт подготовки огнетушащего вещества, который выполнен в виде стационарной котельной, систему подачи огнетушащего вещества, шкаф управления, запорную арматуру (Инструкция по проектированию паровой защиты технологических печей на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Инструкция утверждена Министерством нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и согласована с ГУ ГПС МВД СССР, 1976).The closest in technical essence and taken as a prototype to the claimed installation is an installation for implementing the method of volume quenching of burning oil inside the furnace for heating it with a fire extinguishing substance, containing storage tanks for fire extinguishing substance, pipelines for supplying a fire extinguishing substance to the furnace for heating oil, a heat point preparation of a fire extinguishing agent, which is made in the form of a stationary boiler room, a fire extinguishing agent supply system, a control cabinet, shutoff valves (Project Guide steam protection of technological furnaces at the enterprises of the oil refining and petrochemical industries. The instruction was approved by the Ministry of the oil refining and petrochemical industry and agreed with the Main Directorate of the State Fire Service of the USSR Ministry of Internal Affairs, 1976).
Недостатком известной установки объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева являются большие затраты энергии и высокая стоимость технического обслуживания котельной для нужд пожаротушения, связанная с необходимостью содержания котельной в режиме постоянной круглогодичной готовности, что снижает надежность и эффективность в целом.A disadvantage of the known installation of volumetric extinguishing of burning oil inside the furnace for its heating is the high energy costs and high cost of maintenance of the boiler room for fire fighting, associated with the need to keep the boiler in constant year-round availability, which reduces reliability and efficiency in general.
Решаемой задачей изобретения является создание эффективного способа и установки для тушения горящей нефти внутри печи для подогрева нефти с одновременным снижением эксплуатационных затрат и топливно-энергетических ресурсов.The object of the invention is the creation of an effective method and installation for extinguishing burning oil inside a furnace for heating oil while reducing operating costs and fuel and energy resources.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое решение, заключается в создании высокоэффективного, простого и надежного способа объемного тушения пожара огнетушащим веществом в виде смеси парогаза и установки для его осуществления с малым интервалом смешивания газа и пара.The technical result, the proposed solution is aimed at, is to create a highly effective, simple and reliable method of volumetric fire extinguishing with a fire extinguishing agent in the form of a mixture of steam and gas and a unit for its implementation with a small mixing interval of gas and steam.
Технический результат достигается тем, что в способе объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева огнетушащим веществом, включающем последовательные стадии тушения - первую стадию разбавления, прекращения горения нефти и вторую стадию охлаждения, предотвращения повторного воспламенения нефти, на первой стадии разбавления ведут подготовку огнетушащего вещества и в качестве огнетушащего вещества вводят парогаз - смесь пара и газа, который получают из продуктов сгорания горючего, окислителя, вводят воду, которую нагревают этими продуктами сгорания и перегревают ее, при этом смешивают поток перегретой воды со сверхзвуковым потоком продуктов сгорания горючего и окислителя, получив при этом высокотемпературный газ, а затем на второй стадии продолжают подавать только воду для охлаждения печи до заданной температуры несамовоспламенения нефти в ней.The technical result is achieved by the fact that in the method of volume quenching of burning oil inside the furnace for heating it with a fire extinguishing agent, including successive stages of extinguishing - the first stage of dilution, stopping the burning of oil and the second stage of cooling, preventing re-ignition of oil, the preparation of extinguishing agent is carried out at the first stage of dilution and steam gas is introduced as a fire extinguishing agent - a mixture of steam and gas, which is obtained from the products of combustion of a fuel, an oxidizing agent, water is introduced, which I heat t with these products of combustion and overheat it, while the stream of superheated water is mixed with the supersonic stream of products of combustion of fuel and oxidizer, thus obtaining a high-temperature gas, and then in the second stage they continue to supply only water to cool the furnace to a predetermined temperature of non-self-ignition of oil in it.
В качестве горючего используют попутный нефтяной газ, а в качестве окислителя используют воздух, в количествах, по меньшей мере, в стехиометрическом соотношении.Associated petroleum gas is used as fuel, and air is used as an oxidizing agent in amounts of at least a stoichiometric ratio.
Воду подают в печь в виде тумана для увеличении скорости отвода тепла.Water is fed into the furnace in the form of fog to increase the rate of heat dissipation.
Технический результат достигается тем, что в установке для объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева огнетушащим веществом, содержащей емкости хранения огнетушащего вещества, соединенные трубопроводами с печью для подогрева нефти, систему подачи огнетушащего вещества, шкаф управления, запорную арматуру, тепловой пункт подготовки огнетушащего вещества, тепловой пункт подготовки огнетушащего вещества, состоящий из смеси пара и газа, выполнен в виде парогазогенератора, соединенного с системой подачи окислителя, горючего и воды, при этом парогазогенератор выполнен в виде форсуночной головки, внутренняя полость которой сообщена с системой подачи окислителя и горючего, камеры сгорания с наружной и внутренней рубашками, между которыми образован обогреваемый канал, полость которого сообщена с системой подачи воды и с полостью выходного устройства парогазогенератора, выполненного в виде сопла Лаваля, выходное сечение которого сообщено с внутренней полостью печи для подогрева нефти, через смешивающее устройство, на выходе которого расположен коллектор и которое снабжено форсуночным устройством в виде кольцевой щели для подачи перегретой воды и расположено в расширяющейся части сопла Лаваля, в наименьшем его сечении, за ним, для подачи высокотемпературного газа из камеры сгорания в виде продуктов сгорания окислителя, горючего и смешения потоков перегретой воды со сверхзвуковым потоком высокотемпературного газа с возможностью получения огнетушащего вещества.The technical result is achieved by the fact that in the installation for volumetric extinguishing of burning oil inside the furnace for heating it with a fire extinguishing agent, containing storage tanks for the fire extinguishing agent, connected by pipelines to the furnace for heating the oil, the fire extinguisher supply system, a control cabinet, shutoff valves, a fire extinguisher preparation center substances, the heat extinguishing agent preparation point, consisting of a mixture of steam and gas, is made in the form of a gas generator connected to the oxidizer supply system, combustible water and steam, while the steam and gas generator is made in the form of a nozzle head, the internal cavity of which is in communication with the oxidizer and fuel supply system, a combustion chamber with external and internal jackets, between which a heated channel is formed, the cavity of which is in communication with the water supply system and with the cavity of the output device a steam-gas generator made in the form of a Laval nozzle, the outlet cross section of which is communicated with the internal cavity of the furnace for heating oil, through a mixing device at the outlet of which a collector is located which is equipped with a nozzle device in the form of an annular gap for supplying superheated water and is located in the expanding part of the Laval nozzle, in its smallest section, behind it, for supplying high-temperature gas from the combustion chamber in the form of oxidant combustion products, fuel and mixing of superheated water flows with a supersonic flow high-temperature gas with the possibility of obtaining a fire extinguishing agent.
Установка снабжена дополнительным контуром с системой подачи холодной воды, который выполнен на наружной рубашке расширяющего участка сопла Лаваля, внутренняя полость которого сообщена с системой подачи воды через трубопровод с запорной арматурой, при этом на выходе коллектора расположены тангенциальные отверстия, которыми он сообщен с внутренней полостью форсуночного устройства кольцевого типа для механического распыливания.The installation is equipped with an additional circuit with a cold water supply system, which is made on the outer jacket of the expanding section of the Laval nozzle, the inner cavity of which is connected to the water supply system through a pipeline with shut-off valves, while at the outlet of the collector there are tangential openings by which it communicates with the internal cavity of the nozzle ring type devices for mechanical spraying.
Охлаждающая способность характеризуется удельной теплоемкостью жидкой двуокиси углерода, которая составляет величину C=846 Дж/кг·K. Из 1 л жидкой двуокиси углерода получают 509 л газа. По физико-техническим характеристикам жидкая двуокись углерода уступает и по техническим характеристикам огнетушащему веществу, в качестве которого можно использовать водяной пар, у которого удельная теплоемкость воды составляет величину C=4187 Дж/кг·K, а при испарении 1 л воды образуется 1700 л пара, что также повышает эффективность способа объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева.The cooling ability is characterized by the specific heat of liquid carbon dioxide, which is C = 846 J / kg · K. 509 liters of gas are obtained from 1 liter of liquid carbon dioxide. Liquid carbon dioxide is inferior in terms of physical and technical characteristics to a fire extinguishing agent, in which water vapor can be used, in which the specific heat of water is C = 4187 J / kg · K, and when 1 l of water is evaporated, 1700 l of steam is formed , which also increases the efficiency of the method of volume quenching of burning oil inside the furnace for heating it.
Для пояснения технической сущности рассмотрим чертежи.To clarify the technical nature, consider the drawings.
На фиг. 1 изображена установка для реализации способа объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева огнетушащим веществом, которая осуществляет подготовку на первой стадии разбавления в качестве огнетушащего вещества высокотемпературного потока парогаза для подачи в печь.In FIG. 1 shows a plant for implementing the method of volume quenching of burning oil inside the furnace for heating it with a fire extinguishing agent, which prepares in the first stage of dilution as a fire extinguishing agent a high-temperature vapor-gas stream for feeding into the furnace.
На фиг. 2 изображена установка для реализации способа объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева огнетушащим веществом, которая осуществляет завершение тушения второй стадией - стадией охлаждения, где:In FIG. 2 shows the installation for implementing the method of volume quenching of burning oil inside the furnace for heating it with a fire extinguishing agent, which completes the quenching by the second stage - the cooling stage, where:
1 - печь; 2 - теплообменник; 3 - беспламенные горелки; 4 - вытяжная дымовая труба; 5 - емкость горючего; 6 - емкость окислителя; 7 - емкость воды; 8, 9, 10 - запорная арматура; 11 - трубопровод подвода горючего; 12 - компрессор системы подачи горючего; 13 - тепловой пункт в виде парогазогенератора; 14 - трубопровод подвода окислителя; 15 - компрессор системы подачи окислителя; 16 - трубопровод подвода воды; 17 - насос системы подачи воды; 18 - камера сгорания; 19 - форсуночная головка; 20 - выходное сопло в виде сопла Лаваля; 21 - внутренняя рубашка; 22 - наружная рубашка; 23 - запальное устройство; 24 - отсечной клапан; 25 - смешивающее устройство, 26 - элементы автоматики; 27 - дополнительный контур; 28 - трубопровод дополнительного контура; 29 - запорная арматура дополнительного контура; 30 - коллектор; 31 - тангенциальные отверстия; 32 - регулирующий орган.1 - oven; 2 - heat exchanger; 3 - flameless burners; 4 - exhaust chimney; 5 - fuel capacity; 6 - oxidizer capacity; 7 - water capacity; 8, 9, 10 - shutoff valves; 11 - fuel supply pipe; 12 - compressor of the fuel supply system; 13 - heat point in the form of a steam and gas generator; 14 - oxidizer supply pipe; 15 - oxidizer feed system compressor; 16 - water supply pipeline; 17 - pump water supply system; 18 - combustion chamber; 19 - nozzle head; 20 - output nozzle in the form of a Laval nozzle; 21 - inner shirt; 22 - outer shirt; 23 - ignition device; 24 - shut-off valve; 25 - mixing device, 26 - automation elements; 27 - an additional circuit; 28 - pipeline additional circuit; 29 - shutoff valves of the additional circuit; 30 - collector; 31 - tangential holes; 32 - regulatory authority.
Внутри печи 1 установлен теплообменник 2, по которому прокачивают нефть. Для подогрева нефти в теплообменнике 2 установлены беспламенные горелки 3, которые размещены в боковых стенках печи 1 для облучения наибольшей поверхности теплообменника 2. Продукты сгорания беспламенных горелок 3 выбрасываются в атмосферу по вытяжной дымовой трубе 4. На чертеже изображен фрагмент печи 1. При возникшей аварийной ситуации срабатывает установленный тепловой пожарный извещатель, который подает сигнал о пожаре в зависимости от изменения электрического сопротивления при увеличении температуры. Органы управления размещены в шкафу управления, который на чертеже не показан. Огнетушащее вещество состоит из горючего, окислителя и воды, которые размещены в емкостях 5, 6, 7 соответственно для горючего, окислителя и воды. Емкости 5, 6, 7 соответственно содержат запорную арматуру 8, 9, 10, которые размещены на трубопроводах. Трубопровод 11 подвода горючего соединяет с печью 1 емкость 5 горючего через систему подачи горючего в виде компрессора 12 и тепловой пункт 13. Тепловой пункт 13 закреплен на корпусе печи 1. Трубопровод 14 подвода окислителя соединяет с печью 1 емкость 6 окислителя через систему подачи окислителя в виде компрессора 15 и тепловой пункт 13. Трубопровод 16 подвода воды в тепловой пункт 13 соединяет с печью 1 емкость 7 воды через систему подачи воды в виде насоса 17 и тепловой пункт 13.A
Тепловой пункт 13 предназначен для подготовки огнетушащего вещества по получению сигнала от пожарного извещателя. Он выполнен в виде парогазогенератора, который состоит из камеры сгорания 18, форсуночной головки 19 и выходного сопла 20 в виде сопла Лаваля. Камера сгорания 18 выполнена из внутренней рубашки 21 и наружной рубашки 22, между которыми образован обогреваемый канал, полость которого сообщена с системой подачи воды в виде насоса 17.
Форсуночная головка 19, внутренняя полость которой сообщена с системой подачи горючего в виде компрессора 12, системой подачи окислителя в виде компрессора 15 и камеры сгорания с наружной 22 и внутренней рубашками 21, между которыми образован обогреваемый канал, полость которого сообщена с системой подачи воды и с полостью выходного устройства, выполненного в виде сопла Лаваля 20, выходное сечение которого сообщено с внутренней полостью печи 1 для подогрева нефти, через смешивающее устройство 25, на выходе которого расположен коллектор 30 и которое снабжено форсуночным устройством в виде кольцевой щели для подачи перегретой воды и расположено в расширяющейся части сопла Лаваля, в наименьшем его сечении, за ним, для подачи высокотемпературного газа из камеры сгорания 18 в виде продуктов сгорания окислителя, горючего и смешения потоков перегретой воды со сверхзвуковым потоком высокотемпературного газа с возможностью получения огнетушащего вещества. В камере сгорания 18 установлено запальное устройство 23 для воспламенения компонентов окислителя и горючего. В системе подачи горючего установлен отсечной клапан 24. При аварийной ситуации элементы автоматики 26 отсекают подачу нефти в печь 1 по теплообменнику 2.The
Установка снабжена дополнительным контуром 27 подачи холодной воды (фиг. 2) в расширяющуюся часть канала сопла Лаваля парогазогенератора 13. Дополнительный контур содержит трубопровод 28 и запорную арматуру 29, соединяющую систему подачи воды с коллектором 30, на внутренней поверхности которого выполнены тангенциальные отверстия 31 для механического распыливания, используя центробежный эффект. Дополнительный контур 27 содержит регулирующий орган 32.The installation is equipped with an additional cold water supply circuit 27 (Fig. 2) to the expanding part of the channel of the Laval nozzle of the steam and
Установка работает следующим образом. Технологический регламент предусматривает сырую нефть перед пуском в ректификационную колонну для перегонки подогревать до температуры 200-250°C в печи 1 путем теплопередачи при прокачке ее по теплообменнику 2. Нагрев осуществляют беспламенными горелками 3. Продукты сгорания беспламенных горелок 3 из печи 1 удаляются по вытяжной дымовой трубе 4 в атмосферу. Технологический регламент предусматривает противопожарные мероприятия. В исходном состоянии заправлены емкости с огнетушащим веществом, которое состоит из компонентов. В состав огнетушащего вещества входят горючее, окислитель и вода. Они размещены в нужном количестве в емкостях 5, 6, 7 соответственно. В качестве горючего может использоваться, например, попутный нефтяной газ, в качестве окислителя - воздух. В исходном положении запорные устройства 5, 6, 7 соответственно горючего, окислителя и воды закрыты. Печь 1 работает, а установка для объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева не работает, находится в режиме ожидания.Installation works as follows. The technological procedure provides for crude oil to be heated to a temperature of 200-250 ° C in the
В результате длительной эксплуатации печи 1 возникает разгерметизация теплообменника 2 и происходит воспламенение легких фракций нефти. Возникает пожар в ограниченном пространстве, т.е. в печи 1, сопровождаясь увеличением температуры до температуры 1000-1300°C. Элементы автоматики 26 в результате увеличения температуры срабатывают и тепловой пожарный извещатель подает сигнал о пожаре.As a result of long-term operation of the
Элементы автоматики 26 (оператор) подают сигнал на открытие запорных устройств 8, 9, 10. Системы подачи 12, 15, 17 горючего, окислителя и воды соответственно обеспечивают доступ этих компонентов в камеру сгорания 18 парогазогенератора 13. Запальное устройство 23 обеспечивает воспламенение окислителя и горючего в камере сгорания 18. Продукты сгорания содержат при стехиометрическом соотношении окислителя и горючего, ориентировочно, H2O - 15,2%, N2 - 73,8%, CO2 - 8,4%, H2 - 0,24%, O2 - 0,34%, OH - 0,21%, CO - 0,73%, NO - 0,17% и практически следы других компонентов. Лабильные частицы в составе продуктов сгорания в камере сгорания 18 - это результат процесса диссоциации из-за высокой температуры ~2230K при давлении 0,6 МПа. При расширении высокотемпературного газа в сопле Лаваля 20, в потоке продуктов сгорания, в наименьшем сечении его температура уменьшается до величины ~1850K, достигая скорости газового потока, равной величине a=890 м/с, при этом в результате процесса рекомбинации изменяется состав продуктов сгорания, в составе остаются только стабильные частицы H2O, N2, CO2.Automation elements 26 (operator) signal the opening of shut-off
Воду по трубопроводу 16 подают под давлением насосом 17 системы подачи воды в канал обогрева и нагревают. Величину давления подачи воды изменяют в зависимости от условий пожара от 0,2-1,2 МПа. Воду нагревают в камере сгорания до температуры, превышающей точку кипения при нормальном атмосферном давлении, равной величине ~120-180°C. Величину нагрева воды выбирают в зависимости от потребного размера капель при распыле. Диаметр капель получают от 100 мкм до 25 мкм и менее изменением температуры нагрева. Скорость испарения капли зависит от ее размера. В сужающейся части сопла Лаваля уменьшается поверхность охлаждения внутренней стенки, при уменьшении проходного сечения канала поток нагретой воды увеличивает скорость, при этом уменьшается давление воды в потоке, получая воду в перегретом состоянии. В наименьшем сечении сопла Лаваля 20, в зоне сверхкритического перепада давления, высокотемпературный газовый поток продуктов сгорания горючего и окислителя достигает величины скорости звука, изолируя работу камеры сгорания от внешних факторов. Высокотемпературный газовый поток продуктов сгорания при скорости выше скорости звука смешивается с водой в перегретом состоянии, при этом вода переходит мгновенно в перегретое состояние, вскипает по всему объему и образующийся пар разрывает струю, уменьшая интервал смешивания.Water through a
Таким образом, огнетушащее вещество, образованное из парогаза, т.е. смеси пара и газа, состоящего из продуктов сгорания горючего и окислителя и воды, поступает в печь 1.Thus, a fire extinguishing agent formed from steam gas, i.e. a mixture of steam and gas, consisting of products of combustion of fuel and oxidizer and water, enters the
В зависимости от характера пожара в печи (аварийной ситуации) предусмотрена возможность подачи холодной воды по дополнительному контуру 27 в виде коллектора на активной фазе тушения горящей нефти с возможностью перераспределения количества подачи нагретой и холодной воды.Depending on the nature of the fire in the furnace (emergency), it is possible to supply cold water through an
Факел огнетушащего вещества, содержащий пар и высокотемпературный газ, содержащий компоненты стабильных частиц (нейтральных частиц) H2O, Ν2, CO2, из сопла Лаваля 20 поступает в печь 1. Огнетушащее действие парогаза, являющегося идеальным теплоносителем, обеспечивает не только вытеснение воздуха из печи 1 (для прерывания процесса горения в печи), но и огнетушащее действие нейтральными компонентами H2O, N2, CO2 разбавляет продукты сгорания горящей нефти нейтральными стабильными частицами, выполняющими роль третьей частицы в цепном механизме химических превращений горящей нефти, препятствуя реакциям разветвления цепи. Норматив тушения печи объемом 500 м3 только паром составляет 3 мин. Норматив тушения парогазом таких объемов будет меньше.An extinguishing agent flame containing steam and a high-temperature gas containing components of stable particles (neutral particles) of H 2 O, Ν 2 , CO 2 , enters
При завершении первой стадии разбавления огнетушащим веществом продуктов горения нефти прекращается горение нефти, но нагретые до высокой температуры поверхности технологических аппаратов в печи остаются потенциальным источником повторного воспламенения нефти в печи.Upon completion of the first stage of dilution of the products of oil combustion with a fire extinguishing agent, oil combustion ceases, but surfaces of technological apparatuses heated to a high temperature in the furnace remain a potential source of reignition of oil in the furnace.
Для реализации второй стадии тушения охлаждения отключают подачу окислителя и горючего в парогазогенератор 13 путем закрытия запорных устройств 8, 9.To implement the second stage of quenching cooling, the flow of oxidant and fuel to the steam and
Процесс осуществляют охлаждением, в том числе и поступившего огнетушащего вещества в виде пара и газа, путем подачи холодной воды в виде тумана, т.е. мелкодисперсного водяного потока. Мелкодисперсный водяной поток образуют механическим распылением в результате перепада давления воды в проточной части канала парогазогенератора ниже по потоку в зоне наименьшего сечения сопла Лаваля 20. Мелкодисперсным водяным потоком формируют в печи 1 крупномасштабное турбулентное течение поступившего огнетушащего вещества и продуктов сгорания горящей нефти путем смещения потока относительно оси печи для охлаждения элементов конструкции. При достижении температуры в печи, равной T=500-800°C, в объеме парогазовой смеси начинает происходить процесс конденсации благодаря контакту с холодной мелкодисперсной средой, при этом чем меньше диаметр капель на режиме туманообразного ввода воды, тем больше поглащающая способность капель, тем выше охлаждающий эффект при диаметре капель 1-5 мм, тем интенсивнее процесс конденсации влаги в объеме введенной в печь при активной фазе тушения пожара. Реализацию процесса конденсации влаги в объеме введенной в печь осуществляют при активной фазе тушения пожара. Для реализации капельного орошения и охлаждения до температуры ниже температуры вспышки нефти, уменьшая, главным образом, тепловую способность элементов конструкции самой печи, путем испарения капелек влаги на его поверхности, используя высокую теплоемкость воды C=4187 Дж/кг·K, препятствуя процессу повторного воспламенения, завершая общий процесс тушения горящей нефти при минимальном объеме подачи воды.The process is carried out by cooling, including the incoming extinguishing agent in the form of steam and gas, by supplying cold water in the form of fog, i.e. fine water flow. A finely dispersed water stream is formed by mechanical spraying as a result of a water pressure difference in the flow channel of the steam and gas generator channel downstream in the zone of the smallest section of the
Установка может быть использована для тушения пожара в нескольких печах для подогрева нефти. В этом случае установка дополняется распределительными устройствами по количеству печей, установленными между печами для подогрева нефти и запорно-пусковыми устройствами.The installation can be used to extinguish a fire in several furnaces for heating oil. In this case, the installation is supplemented by distribution devices for the number of furnaces installed between the oil heating furnaces and the locking and starting devices.
Таким образом, предлагаемый способ и установка для объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева по сравнению с известными аналогами позволяют получить высокоэффективный, простой и надежный способ объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева огнетушащим веществом и установку для его осуществления благодаря разбавлению на первой стадии, ведя подготовку огнетушащего вещества в виде смеси парогаза, которые получают из продуктов сгорания горючего, окислителя и вводят воду, нагревая ее этими продуктами сгорания и перегревая ее, получая при этом высокотемпературный газ, при скорости выше скорости звука, при этом вода переходит мгновенно в перегретое состояние, вскипает по всему объему и образующийся пар разрывает струю, образуя при этом факел огнетушащего вещества, состоящий из пара и высокотемпературного газа, содержащий компоненты стабильных частиц за счет разбавления концентрации реагирующих веществ до пределов, при которых горение становится невозможным, и из сопла Лаваля поступает в печь, а на второй стадии продолжают подавать только воду для охлаждения печи до заданной температуры невоспламенения нефти в ней.Thus, the proposed method and installation for volumetric extinguishing of burning oil inside the furnace for heating it in comparison with known analogues allows to obtain a highly efficient, simple and reliable method of volumetric extinguishing of burning oil inside the furnace for heating it with a fire extinguishing agent and installation for its implementation due to dilution at the first stages, preparing the extinguishing agent in the form of a gas mixture, which are obtained from the products of combustion of fuel, an oxidizing agent and introduce water, heating it with these products and overheating it, thus obtaining a high-temperature gas, at a speed higher than the speed of sound, while the water instantly passes into an overheated state, boils throughout the volume and the resulting vapor breaks the stream, forming a torch of extinguishing agent, consisting of steam and high-temperature gas, containing components of stable particles by diluting the concentration of the reacting substances to the extent that combustion becomes impossible, and from the Laval nozzle enters the furnace, and in the second stage only ode for cooling the furnace to a predetermined temperature Nonincendive oil therein.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015120385/12A RU2582473C1 (en) | 2015-05-28 | 2015-05-28 | Method for total flooding of burning oil inside furnace for heating thereof with fire extinguishing agent and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015120385/12A RU2582473C1 (en) | 2015-05-28 | 2015-05-28 | Method for total flooding of burning oil inside furnace for heating thereof with fire extinguishing agent and apparatus therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2582473C1 true RU2582473C1 (en) | 2016-04-27 |
Family
ID=55794481
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015120385/12A RU2582473C1 (en) | 2015-05-28 | 2015-05-28 | Method for total flooding of burning oil inside furnace for heating thereof with fire extinguishing agent and apparatus therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2582473C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106669077A (en) * | 2017-01-22 | 2017-05-17 | 润泰救援装备科技河北有限公司 | Instantaneous water heating fire truck |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5163517A (en) * | 1990-10-29 | 1992-11-17 | Nec Corporation | Fire extinguishing systems |
GB2323782A (en) * | 1997-04-01 | 1998-10-07 | Appalachian Controls Environme | Storage tank inert gas blanketing system |
RU23389U1 (en) * | 2002-02-08 | 2002-06-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Системотехника" | INSTALLATION FOR VOLUME EXTINGUISHING OF BURNING OIL INSIDE A FURNACE FOR ITS HEATING |
RU2225731C2 (en) * | 2002-02-05 | 2004-03-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Системотехника" | Method of conflagrant petroleum volumetric extinguishing inside a furnace of petroleum heating and installation for its realization |
US8336637B2 (en) * | 2010-10-04 | 2012-12-25 | Alsaffar Abdulreidha Abdulrasoul | Fire extinguishing system for hydrocarbon storage tanks |
-
2015
- 2015-05-28 RU RU2015120385/12A patent/RU2582473C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5163517A (en) * | 1990-10-29 | 1992-11-17 | Nec Corporation | Fire extinguishing systems |
GB2323782A (en) * | 1997-04-01 | 1998-10-07 | Appalachian Controls Environme | Storage tank inert gas blanketing system |
RU2225731C2 (en) * | 2002-02-05 | 2004-03-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Системотехника" | Method of conflagrant petroleum volumetric extinguishing inside a furnace of petroleum heating and installation for its realization |
RU23389U1 (en) * | 2002-02-08 | 2002-06-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Системотехника" | INSTALLATION FOR VOLUME EXTINGUISHING OF BURNING OIL INSIDE A FURNACE FOR ITS HEATING |
US8336637B2 (en) * | 2010-10-04 | 2012-12-25 | Alsaffar Abdulreidha Abdulrasoul | Fire extinguishing system for hydrocarbon storage tanks |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106669077A (en) * | 2017-01-22 | 2017-05-17 | 润泰救援装备科技河北有限公司 | Instantaneous water heating fire truck |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO156261B (en) | PROCEDURE AND APPARATUS FOR PYROLYTIC WASTE DISPOSAL. | |
CN107398176A (en) | Urea pyrolysis and spraying system for low-temperature smoke air SCR denitration | |
WO2003067151A1 (en) | Method of incinerating waste liquid utilizing industrial combustion equipment, and mixed liquid | |
CA3017491A1 (en) | Non-premixed swirl burner tip and combustion strategy | |
GB2370766A (en) | Fire and explosion suppression system and method generating a fine mist of liquid suppressant entrained in inert gas | |
RU2582473C1 (en) | Method for total flooding of burning oil inside furnace for heating thereof with fire extinguishing agent and apparatus therefor | |
US10837636B2 (en) | Staged steam injection system | |
US4338870A (en) | High temperature oxygen hazardous waste incinerator | |
CN105536173A (en) | Method for restraining oil gas explosion in restricted space through gas-liquid two-phase explosion restraining agent | |
KR101664870B1 (en) | Vaper spray fire extinguishment system | |
CN202937294U (en) | Inert gas antiaircraft gun explosion-resistant device for mine | |
Kuti | Advantages of water fog use as a fire extinguisher | |
RU2670430C1 (en) | Method for providing hydrogen explosion protection of nuclear power plant | |
SU1362484A1 (en) | Method of putting out a fire with a combination means | |
USRE26020E (en) | Fire inhibitor and extinguisher | |
RU2225731C2 (en) | Method of conflagrant petroleum volumetric extinguishing inside a furnace of petroleum heating and installation for its realization | |
SU792645A1 (en) | Method of fire extinguishing and device for effective same | |
PL76696B1 (en) | ||
Zhou et al. | Enhancement and suppression of counterflow diffusion flame by HFC-125 | |
Pavel et al. | Mixture Between Fire and Mist Jets Characteristics for Flame Extinguish | |
Sonkar | Water mist system, acceptance test and guidelines standards | |
KR200258495Y1 (en) | Water mist fire protection for marine ship | |
Totskiy et al. | Research on new generation inhibitors | |
Ahmadu | Flame propagation through different sizes of metal mesh and mitigation using fine water sprays | |
Li et al. | Inerting and dilution–nitrogen foam suppressions of air mixing effect and flame intensification |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180529 |