способ локализации и тушения пожаров на площадках приема и хранения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в горизонтальных резервуарах
Классы МПК: | A62C3/06 при возгораниях легковоспламеняющихся материалов, например легких металлов, нефтяных продуктов |
Автор(ы): | Баратов Анатолий Николаевич (RU), Былинкин Владимир Александрович (RU), Веретинский Павел Геннадьевич (RU), Копылов Сергей Николаевич (RU), Постолов Владимир Борисович (RU), Попов Максим Прокопьевич (RU), Селиверстов Владимир Иванович (RU), Стенковой Владимир Ильич (RU) |
Патентообладатель(и): | Баратов Анатолий Николаевич (RU), Былинкин Владимир Александрович (RU), Веретинский Павел Геннадьевич (RU), Копылов Сергей Николаевич (RU), Постолов Владимир Борисович (RU), Попов Максим Прокопьевич (RU), Селиверстов Владимир Иванович (RU), Стенковой Владимир Ильич (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2008-07-18 публикация патента:
10.09.2011 |
Изобретение относится к области противопожарной техники. Способ включает установку металлической сетки в зоне пожара с последующей подачей на нее огнетушащего охлаждающего агента и отличается тем, что огнепреградительную металлическую сетку с размером ячеек, определяемым по предлагаемой формуле, и толщиной проволоки сетки, связанной с диаметром ячейки соотношением d пров 0,25dяч, устанавливают вертикально на стойках по контуру площадки до высоты нижней кромки навеса, установленного над площадкой с резервуарами, при этом подачу огнетушащего охлаждающего агента ведут из размещенных по периметру газопорошковых модулей в зону пожара и по всему огражденному пространству с интенсивностью не менее 0,01 кг/м3·с, причем в качестве огнетушащего и охлаждающего агента используют смесь газового ингибитора и/или газового флегматизатора с гетерогенным ингибитором горения, содержащим не менее 5% фракции вышеуказанной дисперсии с размерами частиц, соизмеримыми с максимальной длиной волны излучения пламени горящей жидкости или газа. Газопорошковые модули размещают внутри или вне огражденной зоны попарно напротив друг друга с учетом встречного погашения скоростей потоков внутри огражденной зоны. 2 з.п. ф-лы.
Формула изобретения
1. Способ локализации и тушения пожаров на площадках приема и хранения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в горизонтальных резервуарах, включающий установку металлической сетки в зоне пожара с последующей подачей на нее огнетушащего охлаждающего агента, отличающийся тем, что огнепреградительную металлическую сетку с размером ячеек, определяемых по формуле:
где dяч - критический диаметр ячейки металлической сетки, при котором достигается тушение, м;
32,5 - значение критерия Пекле
где W - скорость потока, м/с;
l - линейный размер, м;
а - температуропроводность, м2/с;
R - газовая постоянная;
Т0 - температура исходной смеси, К; 0 - теплопроводность исходной смеси, Вт/м·К;
U - предельная скорость распространения углеводородных пламен, м/с;
Ср - теплоемкость горючей смеси, кДж/кг·К;
Ркр - критическое давление, Па;
и толщиной проволоки сетки, связанной с диаметром ячейки соотношением d пров 0,25dяч, устанавливают вертикально на стойках по контуру площадки до высоты нижней кромки навеса, установленного над площадкой с резервуарами, при этом подачу огнетушащего охлаждающего агента ведут из размещенных по периметру газопорошковых модулей в зону пожара и по всему огражденному пространству с интенсивностью не менее 0,01 кг/м3·с, причем в качестве огнетушащего и охлаждающего агента используют смесь газового ингибитора и/или газового флегматизатора с гетерогенным ингибитором горения, содержащим не менее 5% фракции вышеуказанной дисперсии с размерами частиц, соизмеримыми с максимальной длиной волны излучения пламени горящей жидкости или газа.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве огнетушащего и охлаждающего агента используют смесь сжиженного диоксида углерода и азота с порошком на основе фосфата аммония, и/или карбоната, и/или хлорида щелочного металла или с раствором ортофосфорной кислоты при соотношении дисперсной фазы и дисперсионной среды в образованном аэрозоле от 1:2 до 7:1.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что газопорошковые модули размещают внутри или вне огражденной зоны попарно напротив друг друга с учетом встречного погашения скоростей потоков внутри огражденной зоны.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области противопожарной техники, а именно к способу локализации и тушения пожаров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей (ЛВЖ и ГЖ) на площадках приема и хранения газового конденсата в горизонтальных резервуарах.
Наиболее эффективно применение данного способа в районах, где в наличии дефицит воды, либо в районах, где применение для тушения пожара воды, пены затруднительно из-за отрицательных температур, например в районах Крайнего Севера или Сибири.
Известно, что при тушении пожаров на нефтяных терминалах в резервуаре обязательным является охлаждение соседних негорящих резервуаров для предотвращения их нагрева до температуры воспламенения продукта или его вскипания.
Известно множество способов тушения нефти, нефтепродуктов и других ЛВЖ и ГЖ в резервуарах [1]. Все способы непременно требуют применения пенообразующих водных растворов и охлаждение водой стоящих рядом резервуаров.
Наиболее близким аналогом является патент РФ № 2318563, А62С 3/06, опубл. 10.03.2008 г. «Способ противопожарной защиты резервуаров с нефтепродуктами», который выбран нами за прототип.
Сущность изобретения по способу-прототипу, патент РФ 2318563, заключается в том, что в способе защиты резервуаров с нефтепродуктами, заключающимся в установке металлической сетки над очагом пожара на определенной высоте и подаче на нее охлаждающего агента, сетку после обнаружения загорания перемещают в факел пламени, после чего осуществляют орошение сетки охлаждающим агентом с интенсивностью от 0.05 до 0.15 кг/с на 1 м2 горизонтальной проекции очага пожара, а размеры ячейки металлической сетки определяют по формуле:
где m - ширина ячейки, м;
Vкр - критическая скорость пламени, м/с (для ЛВЖ - 0.2 м/с). Толщину проволоки металлической сетки определяют по формуле:
Отсюда размер ячейки
В прототипе приведены данные m=0.02÷0.07 м=20÷70 мм,
dпров=0.5÷1 мм.
Это параметры для сетки с охлаждением. Для сетки без охлаждения гасящий размер сетки составляет 0.6 см или 6 мм.
Недостатками способа прототипа являются:
1. Наличие воды или более дорогого охлаждающего агента для охлаждения сетки, что весьма нерентабельно и технически сложно выполнимо в зимних условиях.
2. Устанавливать на определенную высоту сетку над РВС 5000÷20000, высотой 12÷14 м, где диаметр резервуара d 21÷46 м, весьма затруднительно в техническом плане, особенно во время пожара.
3. Данный способ затруднителен в применении для локализации и тушения пожаров ЛВЖ и ГЖ на площадках приема и хранения газового конденсата в горизонтальных резервуарах.
4. Охлаждение соседних резервуаров и/или уменьшение нагрева за счет излучения пламени пожара в данном способе не предусматривается.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа локализации и тушения пожаров ЛВЖ и ГЖ на площадках приема и хранения газового конденсата в горизонтальных резервуарах 20-60 м3, установленных компактно на открытых площадках под навесом.
Поставленная задача решается предлагаемым способом, заключающимся в том, что способ локализации и тушения пожаров на площадках приема и хранения ЛВЖ и ГЖ в горизонтальных резервуарах, включающий установку металлической сетки в зоне пожара с последующей подачей на нее огнетушащего охлаждающего агента, отличается тем, что огнепреградительную металлическую сетку с размером ячеек, определяемых по формуле:
где dяч - критический диаметр ячейки металлической сетки, при котором достигается тушение, м;
32,5 - значение критерия Пекле ,
где W - скорость потока, м/с;
l - линейный размер, м;
а - температуропроводность, м2/с;
R - газовая постоянная;
Т0 - температура исходной смеси; K
0 - теплопроводность исходной смеси, Вт/м·K
U - предельная скорость распространения углеводородных пламен, м/с;
Ср - теплоемкость горючей смеси, кДж/кг·K;
Ркр - критическое давление, Па,
и толщиной проволоки сетки, связанной с диаметром ячейки соотношением dпров 0,25dяч, устанавливают вертикально на стойках по контуру площадки до высоты нижней кромки навеса, установленного над площадкой с резервуарами, при этом подачу огнетушащего охлаждающего агента ведут из размещенных по периметру газопорошковых модулей в зону пожара и по всему огражденному пространству с интенсивностью не менее 0,01 кг/м3·с, причем в качестве огнетушащего и охлаждающего агента используют смесь газового ингибитора и/или газового флегматизатора с гетерогенным ингибитором горения, содержащим не менее 5% фракции вышеуказанной дисперсии с размерами частиц, соизмеримыми с максимальной длиной волны излучения пламени горящей жидкости или газа.
В качестве огнетушащего и охлаждающего агента используют смесь сжиженного диоксида углерода и азота с порошком на основе фосфата аммония и/или карбоната и/или хлорида щелочного металла или с раствором ортофосфорной кислоты при соотношении дисперсной фазы и дисперсионной среды в образованном аэрозоле от
1:2 до 7:1.
Газопорошковые модули размещают внутри или вне огражденной зоны попарно напротив друг друга с учетом встречного погашения скоростей потоков внутри огражденной зоны.
Рассмотрим физическую сущность способа и его преимущества. Во-первых, способ-прототип ограничен в применении, так как не может применяться при резко отрицательных температурах, например в районах Крайнего Севера или в районах, где вода - дефицит. Наиболее опасными из легковоспламеняющихся жидкостей являются газовые конденсаты, имеющие низкую температуру кипения, вспышки и воспламенения. Поэтому так называемые модули приема и хранения газового конденсата устраивают на бетонированной площадке площадью 200-300 м2 с четырьмя-десятью горизонтальными резервуарами объемом 20-60 м3.
Применение пены также затруднительно из-за воды. Применение порошковых установок пожаротушения затруднительно на продуваемых ветром площадях из-за отсутствия боковых заграждений (стен), которые нежелательны ввиду большой загазованности помещений с хранящимся газовым конденсатом. Отсюда вытекает создание условно-временных и герметичных объемов, обеспечивающих в течение нескольких секунд создание и сохранение огнетушащей концентрации, необходимой для подавления горения в условно-герметичном объеме, образованном металлической сеткой.
При этом следует отметить, что в данном случае металлическая сетка играет тройную роль:
1. Условно-непродуваемая стенка из-за образования так называемых вихревых дорожек Кармана при скорости ветра 1-10 м/с при прохождении через сетку при числах Рейнольдса 40-1000;
2. Огнепреградительная и охлаждающая сетка согласно формуле (1);
3. Взрывоподавляющая сетка. Так, например, для газового конденсата пропана диаметр огнепреградителя или размер ячейки сетки составит 2.6 мм [2].
Важным фактором предлагаемого способа является наличие 10% частиц огнетушащего порошка с размерами, соизмеримыми с длиной волны максимума излучения горящей легковоспламеняющейся жидкости. Так, например, температура горения нефтепродуктов лежит в пределах 1200-1500°С. Максимум теплового излучения будет определяться по закону Вина:
или
max
2мкм.
Огнетушащая концентрация порошка Феникс АВС-70 составляет величину 130 г/м3. При нахождении в них 10% частиц с размером d
2 мкм ослабление излучения по закону Буге-Ламберта-Бера будет:
где I - интенсивность прошедшего через аэрозоль излучения;
I0 - интенсивность падающего на аэрозоль излучения;
е - основание натурального логарифма;
- показатель ослабления излучения в заданной области спектра, м2/г;
с - концентрация ослабляющих частиц на трассе визирования, г/м3;
l - трасса визирования, м.
Концентрация частиц с размером 2 мкм с=130·0.05=6.5 г/м3,
=2мкм
0.5 м2/г, расстояние между резервуарами l составляет 2.6 м.
Отсюда кратность ослабления излучения:
Другими словами, излучение от горящей цистерны до следующей, находящейся на расстоянии 2.6 м, ослабится ориентировочно в 5000 раз. Учитывая, что более грубодисперсный аэрозоль тоже ослабляет излучение, то кратность ослабления излучения между цистернами-резервуарами уменьшится на 104, т.е. на четыре порядка или 0.3·104 на 1 метр огнетушащего аэрозоля (порошка).
Испытание проводили на испытательном полигоне ФГУП ФНЦ «НИИПХ». На испытательной площадке под навесом размером 6×6 метров установили очаг 233 В с двумястами тридцатью литрами бензина АИ-80, налитого на 470 л воды, находящейся в вышеуказанном очаге диаметром 3.05 м. Площадку огородили металлической сеткой с ячейкой ГОСТ 3826-82. Высота сетки 3.3 м, длина по периметру 24 м. Снаружи ограждения установили 2 модуля МПП(Н)-8 «BiZone» с 7.6 кг порошка в каждом и углекислотой массой 3.5 кг в каждом модуле. Таким образом, масса огнетушащего вещества была 22.2 кг. После поджига очага 233 В через 30 с включали в работу модули. Время работы модуля 7-8 с. Время тушения 5-6 с. Количество положительных опытов три из трех.
Источники информации
1. A.Ф.Шароварников, В.П.Молчанов, С.С.Воевода, С.А.Шароварников. Тушение пожаров нефти и нефтепродуктов. М., Издательский дом «Калан», 2002.
2. А.Н.Баратов. Горение-пожар-Взрыв-Безопасность / М., 2003, с.175.
Класс A62C3/06 при возгораниях легковоспламеняющихся материалов, например легких металлов, нефтяных продуктов