Комбинированная установка тушения пожаров нефти в вертикальных стальных резервуарах большой вместимости и их обвалованиях

Авторы патента:


 

Комбинированная установка тушения пожаров нефти в вертикальных стальных резервуарах (РВС) большой вместимости и их обвалованиях относится к средствам тушения нефти нефтепродуктов, и может быть применена в нефтяной промышленности. РВС оборудован дополнительным клапаном выброса нефти, газопроводом с изотермическим модулем с углекислым газом и емкостью с огнетушащим порошковым составом. Газопровод внутри резервуара связан с кольцевым газопроводом, имеющим насадки для выпуска газодисперсной смеси. Резервуар с внешней стороны оборудован внешним кольцевым пенопроводом с пенными насадками, который связан с пенопроводом, соединенным с дозирующим блоком, предназначенным для повышения стойкости пены. Пенопровод внутри резервуара жестко связан с трубопроводом разводки, закрепленной на плавающей тарелке, и пенными насадками. При этом пенопроводы и газопроводы имеют отдельные электромагнитные клапаны. Технический результат достигается одновременным тушением пожара нефти как с подачей пены снизу резервуара и в обвалование, так и газодисперсной смеси сверху резервуара. В результате образования слоев пены и газодисперсной смеси и прекращения доступа кислорода воздуха пожар прекращается.

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

Нефть в своем составе содержит определенное количество воды. По статистическим данным 80% пожаров с нефтью сопровождались вскипанием, а 25% таких пожаров сопровождались выбросами [Теребнев В.В., Подгрушный А.В. Пожарная тактика. Основы тушения пожаров. Екатеринбург: Издательство «Калан», 2010 - 512 с.]. При вскипании резко увеличивается температура в резервуаре. Выбросы нефти из горящего резервуара происходят в тот момент, когда все горючее прогреется, и температура его на разделе фаз нефть-вода достигнет 200°C. При этом продолжительность выбросов нефти из резервуара может составить от 3 секунд до 7 минут [Теребнев В.В., Подгрушный А.В. Пожарная тактика. Основы тушения пожаров. Екатеринбург: Издательство «Калан», 2010 - 512 с.]. Выбросы нефти могут привести к разрушению крыши резервуара.

Известен вертикальный цилиндрический стальной резервуар для нефти и нефтепродуктов [Зайченко В.Н. Эксплуатация военных складов и баз горючего. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2004 - 420 с.]. 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 [Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках. - М. ГУГПС , 1999.]. Тушение пожаров в резервуарах пеной может производиться двумя способами:

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

2. Подача пены низкой кратности под слой нефти и 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 и выбросом нефти на крышу резервуара и в обвалование.

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

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 оборудуется 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 нефтепродуктов с плавающей тарелкой и дозирующим блоком для повышения стойкости пены [Матвеев Ю.А., Кузнецов В.А., Рогаткина Н.А. Патент на полезную модель 138387 от 10.03.2014 г. Установка подслойного тушения нефтепродуктов с плавающей тарелкой и дозирующим блоком для повышения стойкости пены.].

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. Пенопровод оборудуется пеногенератором, задвижками и обратным клапаном. К пенопроводу подсоединен дозирующий блок, включающий трубопровод с насосом и емкость с жидкостью для повышения стойкости пены при высоких температурах.

Установка работает следующим образом. При возгорании горючего раствор пенообразователя смешанный с дозировочной жидкостью 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 одновременной 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.

Также известно изобретение «Способ тушения пожара в резервуарах» [Селиверстов В.И. и др. Патент на изобретение 2241508. Способ тушения пожара в резервуарах. М.: ФИПС. 10.12.2004 г.].

Сущность изобретения заключается в том, что тушение пожара в резервуарах с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями (ЛВЖ, 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 в емкость с порошкообразным или жидким гетерогенным ингибитором горения, имеющей клапан, обеспечивающий выпуск ГДС при достижении давления в емкости не ниже 0,42 КПа. Выпуск газодисперсной смеси осуществляется через перфорированный распылитель или через несколько распылителей, обеспечивающих распыление ГДС на 180° в направлении, параллельном поверхности горящей жидкости и в верхнюю полусферу над поверхностью жидкости. Соотношение масс между газовой и дисперсной фазами огнетушащей смеси составляет от 0.2:1 до 15:1. При этом в качестве газовой составляющей ГДС используют инертный газ (CO 2, N2, A2 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. 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. Изобретение обеспечивает повышение безопасности тушения при снижении удельного расхода огнетушащего вещества.

Недостатками изобретения «Способ тушения пожара в резервуарах» являются:

1. Сложность устройства установки, большое количество генераторов газодисперсной смеси, плавающих на поверхности нефтепродукта.

2. Сложность и дороговизна устройств устанавливающих генераторы газодисперсной смеси на поверхности нефтепродукта.

3. Отсутствие подачи газодисперсной смеси сверху резервуара.

4. Отсутствие возможности тушения пожара в обваловании.

Наиболее близким по технической сущности предполагаемой полезной модели является установка тушения пожаров в вертикальных стальных резервуарах и их обвалованиях с устройством для предотвращения взрыва при нагреве нефтепродукта [Матвеев Ю.А., Антонова А.И, Лавриненко Д.Ф., Яхонт В.В. Патент на полезную модель 134057 от 10.11.2013 г. Установка тушения пожаров в вертикальных стальных резервуарах и их обвалованиях с устройством для предотвращения взрыва при нагреве нефтепродукта].

В данной установке вертикальный стальной резервуар имеет обвалование и пенопровод, оборудованный задвижками, обратным клапаном, электромагнитным клапаном, с устройством ручного открытия и закрытия, а также пеногенератором.

Пенопровод жестко связывается металлическим гибким рукавом с трубопроводом разводки с обратным клапаном и пенными насадками. Разводка соединена с плавающей тарелкой, которая насаживается на опорную стационарную трубу, соединенную с крышей и днищем резервуара.

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

К пенопроводу подсоединяются участки пенопроводов. Первый участок пенопровода жестко связан с кольцевым внутренним пенопроводом с верхними пенными насадками. Данный участок пенопровода оборудуется электромагнитным клапаном. Второй участок пенопровода связан с кольцевым внешним пенопроводом с нижними пенными насадками. 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.

Полезная модель работает следующим образом. 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 нижние пенные насадки поступает в обвалование.

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

Недостатками установки тушения пожаров в вертикальных стальных резервуарах и их обвалованиях с устройством для предотвращения взрыва при нагреве нефтепродукта являются:

1. Низкая эффективность тушения пожара горящей нефти на отдельных участках с недостаточным поступлением пены.

2. Большое время ликвидации пожара по сравнению с установками газового тушения.

3. Отсутствие клапана повышенной производительности для выбросов нефти при ее вскипании в резервуаре.

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

Решение указанной задачи достигается тем, что резервуар оснащен дополнительным клапаном выброса нефти, газопроводом, оборудованным изотермическим модулем с углекислым газом, емкостью с огнетушащим порошковым составом, кольцевым газопроводом с насадками для выпуска газодисперсной смеси, кольцевым внешним пенопроводом с пенными насадками, пенопроводом, соединенным с дозирующим блоком и жестко связанным с трубопроводом разводки, закрепленной на плавающей тарелке, и пенными насадками, при этом пенопроводы и газопроводы имеют отдельные электромагнитные клапаны, позволяющие производить как одновременное тушение с подачей пены снизу резервуара и в обвалование, так и газодисперсной смесью сверху резервуара.

Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как повышается эффективность тушения нефти в РВС большой вместимости, а также в обваловании, значительно уменьшается время тушения, снижается количество выбросов нефти при ее вскипании и вероятность разрушения резервуара.

Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3), на которых изображены: разрез резервуара с комбинированной установкой тушения и с обвалованием 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, световой и замерной люки 6, 7, вентиляционный патрубок 8, люк-лаз 9, пенопровод 10, оборудованный задвижками 11, 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 21 и пенными насадками 22. Разводка соединена с плавающей тарелкой 23, которая насаживается за счет 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 пенопровод.

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

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

С целью недопущения розливов нефти резервуар 1 оборудован обвалованием 28.

К пенопроводу 10 подсоединяется дозирующий блок, включающий трубопровод 29, обратный клапан 12, насос 30 и емкость 31, в которую заливается дозировочная жидкость 32. В качестве дозировочной жидкости используется фторсодержащий йодид четвертичной аммонийной соли, представляющий собой воскообразный продукт светло-коричневого цвета, гидроскопичен, растворим в спиртах. Данное фторорганическое соединение в летнее время растворяется в воде, а в зимнее время в спирте. Дозирующая жидкость предназначена для повышения стойкости пены при высоких температурах.

К пенопроводу 10 подсоединяется участок пенопровода 33, который связан с внешним кольцевым пенопроводом 34. Внешний кольцевой пенопровод оснащается пенными насадками 22. Участок пенопровода 33 оборудуется электромагнитным клапаном 13 и предназначается для тушения пожара нефти в обваловании 28.

Также к резервуару 1 подсоединяется газопровод 35, предназначенный для подачи в РВС газодисперсной смеси (ГДС), образующейся путем подачи под давлением не менее 2 МПа из изотермического модуля 36 с помощью запорно-пускового устройства 37 сжиженного углекислого газа в емкость 38 с огнетушащим порошковым составом, имеющей клапан 39, обеспечивающий выпуск ГДС при достижении давления в емкости не ниже 0,42 КПа. Выпуск газодисперсной смеси осуществляется через насадки 40, обеспечивающие распыление ГДС 41 в резервуаре над поверхностью нефти. Соотношение масс между газовой и дисперсной фазами огнетушащей смеси составляет от 0.2:1 до 15:1. Газопровод 35 жестко связан с кольцевым внутренним газопроводом 42 на котором, закреплены насадки 40 для выпуска ГДС. Газопровод 35 оборудуется электромагнитным клапаном 13.

С целью предотвращения разрушения резервуара при вскипании и выбросе нефти РВС оборудуется дополнительным клапаном выброса нефти 43.

Полезная модель работает следующим образом.

При возгорании горючего раствор пенообразователя смешанный с дозирующей жидкостью с помощью стационарного источника, или подвижной автоцистерны подается в резервуар. При этом открываются задвижки 11, обратный клапан 12, электромагнитный клапан 13 пенопровода 10. Раствор пенообразователя проходит пеногенератор 17 и поступает в металлический гибкий рукав 18, трубопровод 19 и разводку 20. После этого открывается обратный клапан 21 и пенная струя через пенные насадки 22 поступает в верхний слой нефти 26. Затем за счет меньший плотности пенная струя выходит на поверхность горюче-смазочного материала и образует слой пены 44 выше уровня горящей нефти.

Одновременно через участок пенопровода 33, электромагнитный клапан 13, внешний кольцевой пенопровод 34 пена подается в пенные насадки 22 для тушения пожара в обваловании 28. В результате образования слоя пены и прекращения доступа кислорода воздуха пожар прекращается.

Также одновременно через газопровод 35 из изотермического модуля 36 с помощью запорно-пускового устройства 37 подается углекислый газ через емкость 38 с огнетушащим порошковым составом. Затем открывается клапан 39, который обеспечивает подачу ГДС 41 во внутренний кольцевой газопровод 42 и насадки 40 для выпуска ГДС. После этого газодисперсная смесь поступает в резервуар. Смесь углекислого газа и огнетушащего порошкового состава по плотности тяжелее воздуха и паровоздушной смеси в резервуаре.

В результате образования слоев пены и газодисперсной смеси и прекращения доступа кислорода воздуха пожар прекращается.

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 вскипания и выбросов нефти горючая жидкость будет выходить через дополнительный клапан выброса нефти 43, тем самым, предотвращая разрушение РВС.

С возникновением пожара в обваловании оператор может открыть только электромагнитный клапан 13 участка пенопровода 33, который связан с пенопроводом 10.

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.

Комбинированная установка тушения пожаров нефти в вертикальных стальных резервуарах большой вместимости и их обвалованиях, отличающаяся тем, что резервуар оснащен клапаном выброса нефти, газопроводом, оборудованным изотермическим модулем с углекислым газом, емкостью с огнетушащим порошковым составом, кольцевым газопроводом с насадками для выпуска газодисперсной смеси, кольцевым внешним пенопроводом с пенными насадками, пенопроводом, соединенным с дозирующим блоком и жестко связанным с трубопроводом разводки, закрепленной на плавающей тарелке, и пенными насадками, при этом пенопроводы и газопроводы имеют отдельные электромагнитные клапаны, позволяющие производить как одновременное тушение с подачей пены снизу резервуара и в обвалование, так и газодисперсной смесью сверху резервуара.



 

Похожие патенты:
Наверх