Введение к работе
з
Актуальность работы
Резервуары по праву занимают лидирующее место в мире по хранению нефти и нефтепродуктов и относятся к наиболее пожароопасным объектам, что обусловлено их вместимостью, конструктивными особенностями и большими объемами хранимых в них горючих жидкостей.
В соответствии со сводом правил СП 5.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования» резервуары с горючими жидкостями должны защищаться стационарными автоматическими установками пенного пожаротушения. Но, согласно статистике, большая часть пожаров в резервуарах ими не тушатся. Это связано с тем, что пожар начинается с взрыва паровоздушной смеси, что приводит к повреждению пеногенераторов, установленных на верхних поясах, и подводящих к ним трубопроводов. Тушение производится, как правило, передвижной пожарной техникой. Такие действия носят затяжной характер и обычно приводят к более сложным последствиям. При этом возрастает требуемое количество воды для защиты и охлаждения соседних резервуаров, а также существует большая угроза для всего персонала и техники, задействованной для тушения пожара.
Наиболее эффективным способом тушения пожаров на сегодняшний день является подача огнетушащей пены в слой горючей жидкости. Это способствует быстрому прекращению горения, высокому уровню безопасности пеногенераторов, пеновводов и личного состава пожарных подразделений, разрушению прогретого слоя в резервуаре и снижению температуры на поверхности за счет перемешивания слоев и т.д. Внедрение подслойного способа тушения пожаров в резервуарах связано с использованием пленкообразующих пенообразователей, которые, образуя пену, самопроизвольно растекаются по поверхности горючей жидкости. Пена создает плотную пленку, способствует значительному сокращению скорости испарения и препятствует взаимодействию
4 жидкости с кислородом воздуха. Однако поднятие пены со дна резервуара на поверхность представляет собой длительный процесс, а взаимодействие пены с нефтепродуктом приводит к значительному снижению ее огнетушащих качеств. Поэтому работа, направленная на разработку устройства для подачи огнетушащего вещества в слой горючей жидкости при тушении пожаров в вертикальных стальных резервуарах, является актуальной.
Степень разработанности
Наибольший вклад в исследование и развитие системы тушения пожаров подачей пены в слой горючей жидкости внесли И.Ф. Безродный, С.С. Воевода, В.П. Молчанов, А.Ф. Шароварников. Проведенные ими научно-исследовательские работы направлены на разработку механизмов и моделей тушения нефти и нефтепродуктов подслойным способом. Но вопросы конструктивного совершенствования устройств подачи огнетушащих веществ в резервуары с плавающей крышей или понтоном не в полной мере нашли отражения в этих работах.
Цель работы - повышение эффективности тушения пожаров вертикальных стальных резервуаров на объектах нефтегазовой отрасли при подаче пены в слой горючей жидкости.
Для достижения цели решались следующие задачи:
1. Выявление температуры разрушения конструкции вертикального
стального резервуара и времени нагрева его стенки до температуры
самовоспламенения горючей жидкости.
2. Определение времени тушения нефти и нефтепродуктов в резервуаре при
подаче огнетушащего вещества в слой горючей жидкости.
3. Разработка конструкции устройства для тушения нефти и
нефтепродуктов в резервуарах с плавающей крышей или понтоном, способной
подавать огнетушащее вещество в слой горючей жидкости.
4. Минимизация рисков повреждения личного состава и передвижной
пожарной техники, привлеченной к тушению резервуара.
5 Научная новизна
Выявлена зависимость скорости тушения нефти и нефтепродуктов от интенсивности подачи огнетушащего вещества и расхода высоконапорного пеногенератора при подаче пены в слой горючей жидкости, позволяющая сократить количество израсходованного пенообразователя на 60%.
Установлена зависимость между высотой подачи раствора пенообразователя в слой горючей жидкости и временем тушения резервуара, позволяющая предотвратить потерю несущей способности конструкции за счет снижения температуры нагрева ее стенки ниже температуры самовоспламенения жидкости на 12% и повысить эффективность тушения вертикальных стальных резервуаров с плавающей крышей или понтоном на 30%.
Практическая значимость
Результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе Уральского института Государственной противопожарной службы МЧС России по специальности 280104.65 «Пожарная безопасность».
Полученные результаты могут быть полезными при разработке рекомендаций для обеспечения пожарной безопасности на предприятиях нефтегазовой отрасли, а предложенная конструкция устройства (Патент РФ № 2470686) для подачи огнетушащей пены в слой горючей жидкости может применяться в качестве основной системы противопожарной защиты и устанавливаться в период реконструкции или предусматриваться при проектировании на вновь вводимых в эксплуатацию резервуарах и резервуарных парках.
Методы исследования
В процессе выполнения работы использовались такие методы исследований как: методы моделирования, методы наблюдения и сравнения, экспериментальные методы, статистические и численные методы.
Положения, выносимые на защиту:
- результаты теоретических исследований по определению наиболее эффективного способа тушения пожаров в вертикальных стальных резервуарах;
результаты экспериментальных исследований по определению скорости тушения нефти и нефтепродуктов подачей пены в слой горючей жидкости;
конструкция устройства для тушения горючих жидкостей в резервуаре с плавающей крышей или понтоном.
Степень достоверности
Эксперименты проведены на специальном тщательно подготовленном оборудовании заводского исполнения. В качестве огнетушащего вещества применялся раствор пенообразователя для подслойного тушения пожаров, имеющий сертификат соответствия. Результаты исследования получены и обработаны с учетом допустимой погрешности.
Апробация работы
Основное содержание работы докладывалось на:
Международной научно-практической конференции «Пожарная безопасность: проблемы и перспективы» (г. Воронеж, 2010 г.);
Межвузовских научно-практических конференциях «Совершенствование противопожарной защиты объектов с повышенной пожарной опасностью» (г. Екатеринбург, 2008-2012 гг.);
Межвузовском молодежном научно-практическом семинаре «Система управления экологической безопасностью» (г. Екатеринбург, 2012 г.).
Публикации
Результаты работы представлены в 10 печатных работах, из которых 3 - в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, 1 патент РФ на изобретение.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, списка литературы, приложений. Работа изложена на 119 страницах машинописного текста, содержит 45 рисунков, 20 таблиц, список использованных источников из 117 наименований, 1 приложение.
