Установка газового тушения нефтепродуктов с плавающей тарелкой в вертикальных стальных резервуарах

Предполагаемая полезная модель относится к средствам тушения нефтепродуктов, и может быть применена в нефтяной промышленности для тушения пожаров нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах большой вместимости. Решение указанной задачи достигается тем, что газопровод внутри резервуара жестко связывается металлическим гибким рукавом с трубопроводом разводки с обратным клапаном и насадками для выпуска газа, которая закреплена на плавающей тарелке, при этом плавающая тарелка насаживается за счет внутреннего отверстия на опорную стационарную трубу, соединенную с крышей и днищем резервуара и вертикально перемещается по трубе за счет изменения уровня нефтепродукта в резервуаре, а также тем, что для подачи газа в газопровод применяется изотермический модуль, а в качестве огнетушащего вещества применяется диоксид углерода. Полезная модель работает следующим образом. Через приемный патрубок, трубопровод и соответствующую задвижку нефтепродукт поступает в резервуар. В резервуаре образуется слой нефтепродукта. При возгорании горючего диоксид углерода из изотермического модуля подается в резервуар. При этом открываются задвижка, обратный клапан, запорно-пусковое устройство газопровода. Диоксид углерода поступает в металлический гибкий рукав, трубопровод и разводку. После этого открывается обратный клапан, и диоксид углерода через насадки для выпуска газа поступает в верхний слой нефтепродукта. Затем за счет меньший плотности диоксид углерода в газообразном состоянии выходит на поверхность горюче-смазочного материала и образует слой газа выше уровня горящего нефтепродукта. В результате образования слоя газа и прекращения доступа кислорода воздуха в зону горения пожар прекращается. В случае высокой температуры, задымления и невозможности работы оператора около резервуара запорно-пусковое устройство открывается с помощью электродвигателя. Для этого оператор включает пусковое устройство. Необходимо отметить, что предложенная полезная модель является надежной в эксплуатации и позволяет в более короткие сроки потушить пожар, свести к минимуму, как потери качества нефтепродукта, так и количество сгоревшего горючего, а также снизить расход диоксида углерода.

Предполагаемая 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. Предполагаемая полезная модель наиболее применима при тушении 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.

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, противопожарные приборы) 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 с помощью применения пены может производиться двумя способами:

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

2. Подача пены низкой кратности под слой нефтепродукта.

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 м ³, оборудованный установкой подслойного тушения [3]. Установка подслойного тушения резервуаров содержит пенопровод с разводкой, задвижки, пеногенератор, предохранительную мембрану, обратный клапан. Подслойный способ тушения связан с применением специальных типов пенообразователей, которые образуют пену, мало смешиваясь с нефтью и нефтепродуктами, и формируют водные пленки, которые самопроизвольно растекаются на поверхности горючего. 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 использования для тушения сжиженного газа.

Также известна установка подслойного тушения нефтепродуктов с плавающей тарелкой, перемещающейся вертикально по опорной трубе [4].

В данной установке резервуар имеет стандартное оборудование. К резервуару подводится пенопровод, оборудованный задвижками, обратным клапаном, электромагнитным клапаном, с устройством ручного открытия и закрытия, линией связи и пусковым устройством, а также пеногенератором.

При этом пенопровод жестко связывается металлическим гибким рукавом с трубопроводом разводки с обратным клапаном и пенными насадками. Разводка соединена с плавающей тарелкой, которая насаживается за счет внутреннего отверстия на опорную стационарную трубу, 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 горючего по трубе за счет изменения уровня нефтепродукта в резервуаре.

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

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:

1. Отсутствие возможности использования сжиженного газа для тушения пожара.

2. Недостаточная стойкость пены при повышенных температурах. Для тушения пожаров в закрытом пространстве применяется углекислый газ. Он тяжелее воздуха. Его плотность составляет при 20°C 1,839 кг/м³ . Температура его сжижения равна минус 78°C. При этом газ сразу кристаллизуется в твердое тело. В жидком состоянии углекислый газ находится только при высоких давлениях. При этом плотность жидкости в зависимости от температуры и давления может составить 771-925 кг/м³.

Описана система подавления углекислым газом крупных, сложных пожаров в ограниченном пространстве [5].

В данной системе имеется изотермическая емкость с жидкой углекислотой, средство для перемещения изотермической емкости, газификатор, устройство для подвода теплоносителя к теплообменнику газификатора, средства подвода газа к очагу пожара. В качестве теплоносителя используют пар или горячую воду.

Система работает следующим образом. Емкость с углекислотой подвозится к месту пожара. Жидкая углекислота поступает в газификатор, где происходит электрический нагрев теплоносителя. В связи с подогревом жидкая углекислота превращается в углекислый газ. Из газификатора углекислый газ по средствам подвода поступает в очаг пожара.

Недостатками система подавления углекислым газом крупных, сложных пожаров в ограниченном пространстве являются:

1. Малая эффективность при тушении пожаров нефтепродуктов в резервуарах. Высокая пожароопасность системы.

2. Использование электрического нагрева.

3. Необходимость доставки к месту пожара.

Наиболее близким по технической сущности предполагаемой полезной модели является установка газового пожаротушения на базе изотермического модуля для жидкого диоксида углерода [6].

В данной установке резервуар имеет стандартное оборудование. К резервуару подводится магистральный трубопровод, оборудованный запорно-пусковым устройством.

При этом магистральный трубопровод соединяется с внутренним кольцевым трубопроводом, который располагается в верхнем поясе резервуара. На кольцевом трубопроводе внутри резервуара, установлены насадки для выпуска газа. Магистральный трубопровод также соединен с изотермическим модулем для жидкого диоксида углерода (МИЖУ).

Установка работает следующим образом. Через приемный патрубок, трубопровод и соответствующую задвижку нефтепродукт поступает в резервуар. В резервуаре образуется слой нефтепродукта. При возгорании горючего жидкий диоксид углерода с помощью открытия запорно-пускового устройства из изотермического модуля подается в резервуар. Диоксид углерода поступает в магистральный трубопровод, затем кольцевой трубопровод и насадки. За счет снижения давления в трубопроводах жидкий диоксид углерода превращается в газообразное состояние. После прохождения насадок газообразный диоксид углерода поступает в верхнюю часть резервуара. Затем за счет большей плотности, чем у паровоздушной смеси нефтепродукта, диоксид углерода опускается на поверхность горюче-смазочного материала и образует слой газа выше уровня горящего нефтепродукта. В результате образования слоя газа и прекращения доступа кислорода воздуха пожар прекращается.

Недостатками установки газового пожаротушения на базе изотермического модуля для жидкого диоксида углерода являются:

1. Установка в большинстве случаев не обеспечивает тушение пожаров в начальной стадии из-за повреждения узлов ввода газа от первичного взрыва паровоздушной смеси.

2. Большой расход диоксида углерода для тушения и заполнения кольцевого трубопровода.

Предполагаемая полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности тушения пожаров в вертикальных стальных резервуарах, предназначенных для приема, хранения и выдачи нефтепродуктов.

Решение указанной задачи достигается тем, что газопровод внутри резервуара жестко связывается металлическим гибким рукавом с трубопроводом разводки с обратным клапаном и насадками для выпуска газа, которая закреплена на плавающей тарелке, при этом плавающая тарелка насаживается за счет внутреннего отверстия на опорную стационарную трубу, соединенную с крышей и днищем резервуара и вертикально перемещается по трубе за счет изменения уровня нефтепродукта в резервуаре, а также тем, что для подачи газа в газопровод применяется изотермический модуль, а в качестве огнетушащего вещества применяется диоксид углерода.

Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как повышается эффективность тушения нефтепродуктов в РВС большой вместимости за счет уменьшения времени ликвидации пожара, сводятся к минимуму потери нефтепродуктов от горения и снижения качества горюче-смазочных материалов, а также повышается надежность работы установки.

Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3), на которых изображены: резервуар в разрезе в исходном и рабочем положении, а также разрез опорной трубы с плавающей тарелкой.

На фиг. 1, 2 изображен резервуар 1, имеющий приемный патрубок 2 и трубопровод 3, задвижку 4, дыхательный клапан 5, замерной и световой люки 6, 7, вентиляционный патрубок 8, люк-лаз 9, газопровод 10, оборудованный задвижкой 11, обратным клапаном 12, запорно-пусковым устройством 13, с линией связи 14 и пусковым устройством 15. К газопроводу подсоединяется изотермический модуль 16 с жидким диоксидом углерода 17.

Газопровод 10 жестко связывается металлическим гибким рукавом 18 с трубопроводом 19 разводки 20 с обратным клапаном 21 и насадками для выпуска газа 22. Разводка соединена с плавающей тарелкой 23, которая насаживается за счет внутреннего отверстия 24 на опорную стационарную трубу 25, соединенную с крышей и днищем резервуара. Обратные клапана предназначены для предотвращения попадания нефтепродукта в разводку, гибкий металлический рукав и газопровод.

Плавающая тарелка вертикально перемещается в верхнем слое горючего 26 по трубе за счет изменения уровня нефтепродукта в резервуаре.

С целью упрочения конструкции резервуара опорная труба жестко связывается фермами 27 с боковыми стенками резервуара.

В качестве огнетушащего вещества используется жидкий диоксид углерода, который хранится в изотермическом модуле под давлением. При открытии запорно-пускового устройства диоксид углерода попадает в газопровод. За счет снижения давления в газопроводе и в металлическом гибком рукаве на насадках для выпуска газа диоксид углерода переходит в газообразное состояние. За счет меньшей плотности, чем у нефтепродукта газообразный диоксид углерода выходит на поверхность горючесмазочного материала и поступает в зону горения, вытесняя из нее кислород воздуха и образуя слой газа. В результате чего горение прекращается.

Полезная модель работает следующим образом. Через приемный патрубок 2, трубопровод 3 и соответствующую задвижку 4 нефтепродукт поступает в резервуар. В резервуаре образуется слой нефтепродукта 26. При возгорании горючего диоксид углерода из изотермического модуля 16 подается в резервуар. При этом открываются задвижка 11, обратный клапан 12, запорно-пусковое устройство 13 газопровода 10. Диоксид углерода поступает в металлический гибкий рукав 18, трубопровод 19 и разводку 20. После этого открывается обратный клапан 21 и диоксид углерода через насадки для выпуска газа 22 поступает в верхний слой нефтепродукта 26. Затем за счет меньшей плотности диоксид углерода в газообразном состоянии выходит на поверхность горюче-смазочного материала и образует слой газа 28 выше уровня горящего нефтепродукта. В результате образования слоя газа и прекращения доступа кислорода воздуха в зону горения пожар прекращается.

В случае высокой температуры, задымления и невозможности работы оператора около резервуара запорно-пусковое устройство открывается с помощью электродвигателя. Для этого оператор включает пусковое устройство 15. Необходимо отметить, что предложенная полезная модель является надежной в эксплуатации и позволяет в более короткие сроки потушить пожар, свести к минимуму, как потери качества нефтепродукта, так и количество сгоревшего горючего, а также снизить расход диоксида углерода.

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

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

5. Масленников В.В. Свидетельство на полезную модель 34385. Система подавления углекислым газом крупных, сложных пожаров в ограниченном пространстве. М.: ФИПС. 10.12.2003 г.

6. Меркулов В.А., Кузьменко К.П., Кирсанов А.И. Тушение диоксидом углерода пожаров в вертикальных стальных резервуарах с нефтью и нефтепродуктами. НТЖ Пожаровзрывобезопасность 3. 2013.

Установка газового тушения нефтепродуктов с плавающей тарелкой в вертикальных стальных резервуарах, отличающаяся тем, что газопровод внутри резервуара жестко связывается металлическим гибким рукавом с трубопроводом разводки с обратным клапаном и насадками для выпуска газа, которая закреплена на плавающей тарелке, при этом плавающая тарелка насаживается за счет внутреннего отверстия на опорную стационарную трубу, соединенную с крышей и днищем резервуара и вертикально перемещается по трубе за счет изменения уровня нефтепродукта в резервуаре, а также тем, что для подачи газа в газопровод применяется изотермический модуль, а в качестве огнетушащего вещества применяется диоксид углерода.