Введение к работе
Актуальность работы. В соответствии с положениями статьи 59 Федерального закона от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» одним из направлений противопожарной защиты промышленных объектов является применение устройств, обеспечивающих ограничение распространения пожара за пределы очага. На технологических системах объектов нефтегазового комплекса наиболее широкое распространение в качестве таких защитных устройств получили кассетные огнепреградители, которые пропускают потоки паро- или газовоздушных горючих смесей через твердую пламегасящую насадку, но в то же время должны препятствовать распространению пламени. Анализ данных об эксплуатируемых в нефтегазовом комплексе кассетных огнепреградителях показал, что наиболее неблагоприятные условия для локализации пламени создаются при стабилизации зоны горения в непосредственной близости от пламегасящего элемента. Абсолютное большинство кассетных огнепреградителей локализует горение в этих условиях непродолжительное время (от 4-х до 30 минут), а потом пламя проникает в защищаемый объем. Как показывает практика, этого времени недостаточно для принятия действенных мер по локализации пожара на объектах нефтегазового комплекса. На промышленных объектах известны многочисленные случаи, когда во время пожара кассетные огнепреградители из-за низкой огнестойкости не выполняли своего назначения (пропускали пламя) и последствия пожаров значительно усугублялись (распространение пламени по газоуравнительным системам на группу технологических аппаратов, проникновение пламени через дыхательные клапана внутрь резервуаров с последующим взрывом и т.п.).
Все указанные факты свидетельствуют о недостаточной надежности применяемых в настоящее время кассетных огнепреградителей и необходимости их усовершенствования с целью снижения риска возникновения крупных пожаров на объектах нефтегазового комплекса, уменьшения материальных потерь и предотвращения экологического ущерба окружающей среде.
Анализ проводившихся ранее исследований в России и за рубежом, связанных с разработкой огнепреградителей повышенной огнестойкости показал, что в настоящее время отсутствуют эффективные способы и конструкции огнепреградителей, позволяющие обеспечить длительную локализацию пожаров на технологических системах объектов нефтегазового комплекса.
На основании изложенного сформулированы цель и задачи диссертационной работы.
Цель диссертационной работы – разработка способа повышения огнестойкости кассетных огнепреградителей путем использования пламегасящих элементов с теплообменным блоком.
Для достижения цели в диссертационной работе поставлены следующие задачи:
разработать модель работы кассетного огнепреградителя в условиях возникновения пламени на его верхней торцевой поверхности;
провести теоретические исследования и компьютерное моделирование огнестойкости кассетных промышленных огнепреградителей и огнепреградителей с теплообменным блоком на основе разработанной программы для ЭВМ;
разработать новую конструкцию кассетного огнепреградителя для длительной локализации пламени на технологических системах объектов нефтегазового комплекса;
разработать экспериментальные стенды и методики испытаний огнепреградителей на пламенепроницаемость и огнестойкость с учетом особенностей эксплуатации данных защитных устройств на технологических системах объектов нефтегазового комплекса;
провести экспериментальные исследования огнестойкости кассетных промышленных огнепреградителей и огнепреградителей с теплообменным блоком.
Объектом исследования являлись кассетные огнепреградители.
Предмет исследования – огнестойкость кассетных огнепреградителей.
Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось с использованием методов моделирования, численного метода конечных разностей и путем проведения натурных экспериментов.
Научная новизна:
разработана модель работы кассетного огнепреградителя в условиях возникновения пламени на его верхней торцевой поверхности, позволяющая определять время, в течение которого огнепреградитель способен сохранять свои защитные функции;
разработан новый способ повышения огнестойкости кассетных огнепреградителей путем использования пламегасящих элементов с теплообменным блоком;
на основе проведенных исследований разработана новая конструкция кассетного огнепреградителя повышенной огнестойкости с теплообменным блоком.
Практическая значимость:
разработаны экспериментальные стенды и методики испытаний, которые предлагается использовать для проведения испытаний огнепреградителей на пламенепроницаемость и огнестойкость в условиях, близких к промышленному использованию данных защитных устройств;
предложен и апробирован способ повышения огнестойкости кассетных огнепреградителей путем использования пламегасящих элементов с теплообменным блоком;
разработана конструкция кассетного огнепреградителя, предназначенная для длительной защиты от распространения пожаров через дыхательную арматуру резервуаров с нефтью и нефтепродуктами.
Достоверность изложенных в диссертации положений и выводов подтверждается использованием апробированных математических методов, значительным объемом экспериментальных исследований, сходимостью результатов модельного и натурного экспериментов.
Основные положения, выносимые на защиту:
способ повышения огнестойкости кассетных огнепреградителей путем использования пламегасящих элементов с теплообменным блоком;
модель работы кассетного огнепреградителя в условиях возникновения пламени на его верхней торцевой поверхности;
результаты компьютерного моделирования, полученные на основе разработанной программы для ЭВМ, позволяющие определить рабочие конструктивные и режимные параметры работы кассетных огнепреградителей;
результаты экспериментальных исследований огнестойкости кассетных промышленных огнепреградителей и усовершенствованной конструкции кассетного огнепреградителя с теплообменным блоком.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на 5 международных и 5 общероссийских научно-практических конференциях, а также на 2 научных семинарах.
Публикации. По теме диссертации опубликована 21 печатная работа:
4 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ;
1 патент Российской Федерации на изобретение;
3 патента Российской Федерации на полезную модель;
13 публикаций в научных журналах и трудах международных, всероссийских, региональных и ведомственных конференций.
Реализация результатов исследования. Результаты диссертационного исследования внедрены в производственную деятельность ООО «Технологии безопасности», ООО «Пожоборонпром Плюс», на Красносельской нефтебазе ООО «КИРИШИАВТОСЕРВИС» и в учебном процесс Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России, Санкт-Петербургского Государственного морского технического университета.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка использованных литературных источников и приложения. Общий объем работы 200 страниц, в том числе 57 рисунков и 11 таблиц.
