Установка тушения пожаров в вертикальных стальных резервуарах и их обвалованиях с устройством для предотвращения взрыва при нагреве нефтепродукта

Полезная модель относится к средствам тушения нефтепродуктов, и может быть применена в нефтяной промышленности для тушения пожаров нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах (РВС) большой вместимости.

Установка тушения пожаров в вертикальных стальных резервуарах и их обвалованиях с устройством для предотвращения взрыва при нагреве нефтепродукта, отличающаяся тем, что резервуар оборудуется дополнительным дыхательным клапаном повышенной производительности, кольцевым внутренним пенопроводом с верхними пенными насадками, кольцевым внешним пенопроводом с нижними пенными насадками, внутренним пенопроводом жестко связанным металлическим гибким рукавом с трубопроводом разводки, закрепленной на плавающей тарелке, с обратным клапаном и пенными насадками, при этом участки пенопроводов оснащаются отдельными электромагнитными клапанами, позволяющими производить как одновременное тушение с подачей пены снизу и сверху резервуара и в обвалование, так тушение с раздельной подачей пены в обвалование, снизу резервуара и сверху резервуара.

Полезная модель работает следующим образом. Через приемный патрубок, трубопровод и соответствующую задвижку нефтепродукт поступает в резервуар. В резервуаре образуется слой нефтепродукта. При возгорании горючего раствор пенообразователя с помощью стационарного источника, или подвижной автоцистерны подается в резервуар. При этом открываются задвижки, обратный клапан, электромагнитный клапан пенопровода. Раствор пенообразователя проходит пеногенератор и поступает в металлический гибкий рукав, трубопровод и разводку. После этого открывается обратный клапан, и пенная струя через пенные насадки поступает в верхний слой нефтепродукта. Затем за счет меньший плотности пенная струя выходит на поверхность горюче-смазочного материала и образует слой пены выше уровня горящего нефтепродукта.

Одновременно через участок пенопровода, электромагнитный клапан пена подается в кольцевой внутренний пенопровод и через верхние пенные насадки поступает в резервуар. В результате образования слоя пены и прекращения доступа кислорода воздуха пожар прекращается.

Также одновременно через участок пенопровода, электромагнитный клапан пена подается в кольцевой внешний пенопровод и через пенные насадки поступает в обвалование.

При возникновении пожара в обваловании или в РВС и нагреве горючего в резервуаре паровоздушная смесь будет выходить через дыхательный клапан и дыхательный клапан повышенной производительности, тем самым предотвращая взрыв нагретого нефтепродукта в резервуаре.

При пожаре в обваловании оператор может открыть только электромагнитный клапан участка трубопровода, связанного с внешним пенопроводом.

Необходимо отметить, что предложенная полезная модель является надежной в эксплуатации и позволяет в более короткие сроки потушить пожар, как в резервуаре, так и в обваловании свести к минимуму вероятность возникновения взрыва горючего в резервуаре, связанного с повышением температуры нефтепродукта от пожара в обваловании или от теплового потока горящего соседнего резервуара.

Полезная модель относится к средствам тушения нефтепродуктов, и может быть применена в нефтяной промышленности для тушения пожаров нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах (РВС) большой вместимости объемом от 5000 до 50000 м³.

Полезная модель наиболее применима при тушении пожаров нефтепродуктов на нефтебазах и складах горючего.

Известен вертикальный цилиндрический стальной резервуар для нефтепродуктов [1]. Данный резервуар имеет днище, стенку и стационарную крышу. Для приема и выдачи нефтепродуктов у резервуаров данного типа имеются приемо-раздаточные патрубки. С внешней стороны к ним присоединяются задвижки. С целью обеспечения «малых» и «больших» дыханий резервуара имеется дыхательный клапан. На крыше резервуара устанавливается замерной люк, который служит для замера уровня и отбора проб нефтепродуктов и прибор для обнаружения пожара (температурный датчик).

С целью предохранения резервуара от вспышки или взрыва при наличии огня под дыхательным клапаном устанавливается огневой предохранитель. Также на резервуаре имеются приборы контроля и сигнализации (уровнемеры, пробоотборники, сигнализаторы уровня) и другое оборудование (люк-лаз, вентиляционные патрубки, предохранительные клапаны). В соответствии с требованиями наземные резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов объемом 5000 м³ и более оборудуются системами автоматического пожаротушения. На складах третьей категории при наличии не более двух наземных резервуаров объемом 5000 м³ допускается тушение этих резервуаров передвижной пожарной техникой при условии оборудования резервуаров стационарно установленными генераторами пены (пенокамерами, пенными насадками) и специальными трубопроводами, выведенными за обвалование [2]. Тушение пожаров в резервуарах может производиться двумя способами:

1. Подача пены средней кратности сверху резервуара на слой горящего нефтепродукта.

2. Подача пены низкой кратности под слой нефтепродукта.

Также пожар может возникнуть внутри обвалования. Данный пожар может привести к следующим видам чрезвычайных ситуаций:

1. Нагрев нефти и нефтепродукта с последующим взрывом горючего в резервуаре.

2. Нагрев нефти и нефтепродукта с последующим горением горючего в резервуаре.

3. Объемный взрыв паровоздушного облака, вышедшего из резервуара, в атмосфере.

4. Дрейф по ветру паровоздушного облака из резервуара в атмосфере с возможным последующим взрывом или без него.

Установки тушения пожаров пены средней кратности сверху резервуара на слой нефтепродукта в большинстве случаев не обеспечивают тушение пожаров в начальной стадии из-за повреждения узлов ввода пены от первичного взрыва.

Также известен вертикальный стальной резервуар для нефти и нефтепродуктов объемом 5000 м³, оборудованный установкой подслойного тушения [3]. Установка подслойного тушения резервуаров содержит пенопровод с разводкой, задвижки, пеногенератор, предохранительную мембрану, обратный клапан. Пенная струя, попадая в нефтепродукт, за счет меньшей плотности всплывает на горящую поверхность. При этом время подъема пены зависит от высоты уровня нефти и нефтепродукта. Высота резервуара вместимостью 5000 м³ в зависимости от диаметра составляет от 12 до 15 метров.

Недостатками установки подслойного тушения нефтепродуктов в резервуарах являются:

1. Ухудшение качества нефтепродуктов при прохождении через их слой пенной струи.

2. Наличие определенного временного периода подъема пены на поверхность нефтепродукта, который приводит к увеличению площади пожара и возрастанию материального ущерба.

3. Отсутствие возможности тушения нефти и нефтепродуктов при возгорании внутри обвалования резервуара.

Также известна установка для послойного тушения нефти и нефтепродуктов в резервуарах, содержащих воду [4].

Установка включает пенопровод, оборудованный задвижками, обратным клапаном, предохранительной мембраной и пеногенератором.

На конец пенопровода вертикально устанавливаются комплект телескопических выдвижных труб, различного диаметра, закрепленный на плавающей тарелке. Верхняя труба комплекта, оборудуется разводкой и пенными насадками. С целью фиксации и герметичности труб при выдвижении комплект оснащается держателями и уплотнительными кольцами, а для предотвращения попадания нефтепродукта в трубы на разводке устанавливается обратный клапан. Установка оборудуются на вертикальный стальной резервуар, включающий внутренние секционные подогреватели.

Установка работает следующим образом. Через приемный патрубок, трубопровод и соответствующую задвижку нефть поступает в резервуар. При помощи внутренних подогревателей в РВС подается горячий пар. В резервуаре образуется слой воды и слой нефти. При возгорании нефти или нефтепродукта раствор пенообразователя с помощью стационарного источника, или подвижной автоцистерны подается в резервуар. При этом открываются задвижки, обратный клапан пенопровода, срабатывает под давлением мембрана. Раствор пенообразователя проходит пеногенератор и поступает в комплект выдвижных труб и разводку. После этого открывается обратный клапан, и пенная струя через пенные насадки поступает в верхний слой нефти (нефтепродукта). Затем за счет меньший плотности пенная струя выходит на поверхность нефти (нефтепродукта) и образует слой пены. В результате образования слоя пены и прекращения доступа кислорода воздуха пожар прекращается.

Недостатками установки для послойного тушения нефти и нефтепродуктов в резервуарах, содержащих воду, являются:

1. Большое количество телескопических труб, которые могут потерять подвижность в процессе эксплуатации.

2. Наличие предохранительной мембраны, которая может потерять свои свойства в процессе эксплуатации и требует замены после тушения или проведения испытания установки.

3. Возможность попадания нефти (нефтепродукта) в телескопические трубы через уплотнительные кольца между трубами.

4. Отсутствие возможности тушения нефти и нефтепродуктов при возгорании внутри обвалования резервуара.

Также известна установка подслойного тушения для нефти и высоковязких нефтепродуктов [5].

Установка включает пенопровод, оборудованный задвижками, обратным клапаном, электромагнитным клапаном с пусковым устройством и пеногенератором.

На конец пенопровода вертикально устанавливаются опорная труба, выведенная вниз за днище резервуара, в которую герметично вставлена подвижная труба, закрепленная на плавающей тарелке и оборудованная разводкой и пенными насадками. С целью фиксации и герметичности при выдвижении трубы оснащаются держателями и уплотнительными кольцами, а для предотвращения попадания нефтепродукта в трубы на разводке устанавливается обратный клапан.

Установка подслойного тушения для нефти и высоковязких нефтепродуктов работает следующим образом. Через приемный патрубок, трубопровод и соответствующую задвижку нефть или нефтепродукт поступает в резервуар. В резервуаре образуется слой нефти (нефтепродукта). При возгорании горюче-смазочного материала раствор пенообразователя с помощью стационарного источника, или подвижной автоцистерны подается в резервуар. При этом открываются задвижки, обратный клапан, электромагнитный клапан пенопровода. Раствор пенообразователя проходит пеногенератор и поступает в подвижную трубу и разводку. После этого открывается обратный клапан, и пенная струя через пенные насадки поступает в верхний слой нефти (нефтепродукта). Затем за счет меньший плотности пенная струя выходит на поверхность горюче-смазочного материала и образует слой пены на поверхности горящего нефтепродукта. В результате образования слоя пены и прекращения доступа кислорода воздуха пожар прекращается.

В случае высокой температуры, задымления и невозможности работы оператора около резервуара электромагнитный клапан открывается с помощью электродвигателя. Для этого оператор включает пусковое устройство. После тушения пожара и проведения профилактических работ пенопровод не потребует ремонта связанного с заменой мембраны.

Недостатками установки послойного тушения для нефти и высоковязких нефтепродуктов являются:

1. Наличие двух выдвижных труб, которые могут потерять подвижность в процессе эксплуатации.

2. Выход нижней трубы за пределы днища резервуара, что приводит к изменению конструкции днища и дополнительным сварным соединениям.

3. Отсутствие возможности тушения нефти и нефтепродуктов при возгорании внутри обвалования резервуара.

4. Отсутствие клапана повышенной производительности выброса паровоздушной смеси при нагреве нефти и нефтепродукта в резервуаре от пожара в обваловании или в РВС.

Также известна установка газового пожаротушения в РВС с применением в качестве огнетушащего вещества жидкого диоксида углерода [6].

Установка включает кольцевой трубопровод с шестнадцатью пенными насадками для выпуска диоксида углерода. Причем восемь пенных насадок выведены внутрь резервуара, а восемь направлены вдоль внешней стороны резервуара вниз, в обвалование. Кольцевой трубопровод монтируется в верхнем поясе резервуара и соединяется с магистральным трубопроводом и с изотермическим модулем для жидкого диоксида углерода.

Установка работает следующим образом. Диоксид углерода из изотермического модуля по магистральному трубопроводу и кольцевому трубопроводу через пенные насадки одновременно поступает внутрь резервуара и в обвалование. В результате поступления диоксида углерода горение в резервуаре прекращается, а в обваловании пожар прекращается не во всех случаях. Необходимо отметить, что эффективность тушения в обваловании за счет подачи газа с верхнего пояса резервуара и за счет улетучивания газа в открытом пространстве невелика.

Недостатками установки газового пожаротушения в РВС с применением в качестве огнетушащего вещества диоксида углерода являются:

1. Сложность и дороговизна хранения и применения диоксида углерода.

2. Низкая эффективность тушения в открытых пространствах, в частности в обваловании.

3. Невозможность подачи установкой диоксида углерода отдельно в резервуар и отдельно в обвалование.

4. Отсутствие клапана повышенной производительности выброса паровоздушной смеси при нагреве нефти и нефтепродукта в резервуаре от пожара в обваловании или в соседнем РВС.

Наиболее близким по технической сущности предлагаемой полезной модели является установка подслойного тушения нефтепродуктов с плавающей тарелкой, перемещающейся вертикально по опорной трубе [7].

Данная установка состоит из плавающей тарелки, которая перемещается вертикально по опорной трубе, за счет изменения уровня горючего. К плавающей тарелке жестко монтируется трубопроводная разводка с пенными насадками. С трубопроводной разводкой связан металлический гибкий рукав, который соединен с пенопроводом внутри резервуара. Плавающая тарелка за счет внутреннего отверстия насаживается на опорную стационарную трубу, соединенную с верхом и низом резервуара. Пенопровод оборудуется пеногенератором, задвижками и обратным клапаном.

Установка работает следующим образом. Через приемный патрубок, трубопровод и соответствующую задвижку нефтепродукт поступает в резервуар. В резервуаре образуется слой нефтепродукта. При возгорании горючего раствор пенообразователя с помощью стационарного источника, или подвижной автоцистерны подается в резервуар. При этом открываются задвижки, обратный клапан, электромагнитный клапан пенопровода. Раствор пенообразователя проходит пеногенератор и поступает в металлический гибкий рукав, трубопровод и разводку. После этого открывается обратный клапан, и пенная струя через пенные насадки поступает в верхний слой нефтепродукта. Затем за счет меньший плотности пенная струя выходит на поверхность горюче-смазочного материала и образует слой пены выше уровня горящего нефтепродукта. В результате образования слоя пены и прекращения доступа кислорода воздуха пожар прекращается.

Недостатками установки подслойного тушения нефтепродуктов с плавающей тарелкой, перемещающейся вертикально по опорной трубе, являются:

1. Отсутствие возможности тушения нефти и нефтепродуктов при возгорании внутри обвалования резервуара.

2. Отсутствие возможности тушения с подачей пены снизу и сверху резервуара.

3. Отсутствие клапана повышенной производительности выброса паровоздушной смеси при нагреве нефти и нефтепродукта в резервуаре от пожара в обваловании или в соседнем РВС.

Предлагаемая полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности тушения пожаров внутри вертикальных стальных резервуарах большой вместимости, а также в обваловании вокруг данных резервуаров.

Решение указанной задачи достигается тем, что резервуар оборудуется дополнительным дыхательным клапаном повышенной производительности, кольцевым внутренним пенопроводом с верхними пенными насадками, кольцевым внешним пенопроводом с нижними пенными насадками, внутренним пенопроводом жестко связанным металлическим гибким рукавом с трубопроводом разводки, закрепленной на плавающей тарелке, с обратным клапаном и пенными насадками, при этом участки пенопроводов оснащаются отдельными электромагнитными клапанами, позволяющими производить как одновременное тушение с подачей пены снизу и сверху резервуара и в обвалование, так тушение с раздельной подачей пены в обвалование, снизу резервуара и сверху резервуара.

Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как повышается эффективность тушения нефтепродуктов в РВС большой вместимости, а также в обваловании, снижается вероятность взрыва горючего в резервуаре, нагреваемом огнем пожара в обваловании или пламенем соседнего резервуара.

Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг.1, фиг.2, фиг.3), на которых изображены: разрез резервуара с обвалованием в исходном и рабочем положении, а также вид сверху резервуара.

На фиг.1, 2 изображен резервуар 1, имеющий приемный патрубок 2 и трубопровод 3, задвижку 4, дыхательный клапан 5, световой и замерной люки 6,7, вентиляционный патрубок 8, люк-лаз 9, обвалование 10, пенопровод 11, оборудованный задвижками 4, обратным клапаном 12, электромагнитным клапаном 13, с устройством ручного открытия и закрытия 14, линией связи 15 и пусковым устройством 16, а также пеногенератором 17.

Пенопровод жестко связывается металлическим гибким рукавом 18 с трубопроводом 19 разводки 20 с обратным клапаном 12 и пенными насадками 21. Разводка соединена с плавающей тарелкой 22, которая насаживается на опорную стационарную трубу 23, соединенную с крышей и днищем резервуара. Обратные клапана предназначены для предотвращения попадания нефтепродукта в разводку, гибкий металлический рукав и пенопровод.

Плавающая тарелка вертикально перемещается в верхнем слое нефтепродукта 24 по трубе за счет изменения уровня горючего в резервуаре.

С целью упрочения конструкции резервуара опорная труба жестко связывается фермами 25 с боковыми стенками резервуара.

К пенопроводу 11 подсоединяются участки пенопроводов 26, 27. Участок пенопровода 26 жестко связан с кольцевым внутренним пенопроводом 28 с верхними пенными насадками 21. Данный участок пенопровода 26 оборудуется электромагнитным клапаном 13. Участок пенопровода 27 связан с кольцевым внешним пенопроводом 29 с нижними пенными насадками 21. Данный участок пенопровода также оснащается электромагнитным клапаном. С целью предотвращения взрыва горючего в резервуаре и уменьшения давления паровоздушной смеси от нагрева огнем пламени в обваловании или соседнего РВС резервуар оборудуется дополнительным дыхательным клапаном повышенной производительности 30.

Полезная модель работает следующим образом. Через приемный патрубок 2, трубопровод 3 и соответствующую задвижку 4 нефтепродукт поступает в резервуар. В резервуаре образуется слой нефтепродукта 24. При возгорании горючего раствор пенообразователя с помощью стационарного источника, или подвижной автоцистерны подается в резервуар. При этом открываются задвижки 4, обратный клапан 12, электромагнитный клапан 13 пенопровода 11. Раствор пенообразователя проходит пеногенератор 17 и поступает в металлический гибкий рукав 18, трубопровод 19 и разводку 20. После этого открывается обратный клапан 12 и пенная струя через пенные насадки 21 поступает в верхний слой нефтепродукта 24. Затем за счет меньший плотности пенная струя выходит на поверхность горюче-смазочного материала и образует слой пены 31 выше уровня горящего нефтепродукта.

Одновременно через участок пенопровода 26, электромагнитный клапан пена подается в кольцевой внутренний пенопровод 28 и через верхние пенные насадки поступает в резервуар.

В результате образования слоя пены и прекращения доступа кислорода воздуха пожар прекращается.

Также одновременно через участок пенопровода 27, электромагнитный клапан пена подается в кольцевой внешний пенопровод 29 и через нижние пенные насадки поступает в обвалование.

В случае высокой температуры, задымления и невозможности работы оператора около резервуара электромагнитные клапана открываются с помощью электродвигателя. Для этого оператор включает пусковое устройство 16.

При возникновении пожара в обваловании 10 или в соседнем РВС и нагреве горючего в резервуаре давление паровоздушной смеси 32 будет значительно повышаться. При этом паровоздушная смесь будет выходить через дыхательный клапан 5 и дыхательный клапан повышенной производительности 30, тем самым, предотвращая взрыв нагретого нефтепродукта в резервуаре и разрушение РВС.

При пожаре в обваловании оператор может открыть только электромагнитный клапан участка трубопровода 27, связанного с внешним пенопроводом 29.

Необходимо отметить, что предложенная полезная модель является надежной в эксплуатации и позволяет в более короткие сроки потушить пожар, как в резервуаре, так и в обваловании свести к минимуму вероятность возникновения взрыва горючего в резервуаре, связанного с повышением температуры нефтепродукта от пожара в обваловании или от теплового потока горящего соседнего резервуара.

Литература

1. Зайченко В.Н. Эксплуатация военных складов и баз горючего. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2004 - 420 с.

2. Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках. - М. ГУГПС , 1999.

3. Шароварников А.Ф., Молчанов В.П., Воевода С.С., Шароварников

C. А. «Тушение пожаров нефти и нефтепродуктов»: второе издание, Пожарная наука 2007 - 379 c.

4. Матвеев Ю.А., Бабич Н.А., Вашарин И.А., Сергеева А.И., Борисова М.А. Патент на полезную модель 84544. Установка подслойного тушения нефти и нефтепродуктов в резервуарах, содержащих воду. М.: ФИПС. 10.07. 2009 г.

5. Матвеев Ю.А., Аноприенко С.М., Сергеева А.И., Бабич Н.А. Патент на полезную модель 99716. Установка подслойного тушения для нефти и высоковязких нефтепродуктов. М.: ФИПС. 27.11. 2010 г.

6. Меркулов В.А., Кузьменко К.П., Кирсанов А.И. «Тушение диоксидом углерода пожаров в вертикальных стальных резервуарах с нефтью и нефтепродуктами». Научно-технический журнал. ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ. Издательство Пожнаука. 2013, 3.

7. Матвеев Ю.А., Бутузов А.А., Мулгачев А.Ю. Патент на полезную модель 120696 от 27.09.2012 г. Установка подслойного тушения нефтепродуктов с плавающей тарелкой, перемещающейся вертикально по опорной трубе.

Установка тушения пожаров в вертикальных стальных резервуарах и их обвалованиях с устройством для предотвращения взрыва при нагреве нефтепродукта, отличающаяся тем, что резервуар оборудуется дополнительным дыхательным клапаном повышенной производительности, кольцевым внутренним пенопроводом с верхними пенными насадками, кольцевым внешним пенопроводом с нижними пенными насадками, внутренним пенопроводом, жестко связанным металлическим гибким рукавом с трубопроводом разводки, закрепленной на плавающей тарелке, с обратным клапаном и пенными насадками, при этом участки пенопроводов оснащаются отдельными электромагнитными клапанами, позволяющими производить как одновременное тушение с подачей пены снизу и сверху резервуара и в обвалование, так и тушение с раздельной подачей пены в обвалование, снизу резервуара и сверху резервуара.