Введение к работе
Актуальность работы. - Перспективным направлением в обеспечении противопожарной защиты резервуаров является применение системы подслойного тушения (СПТ), в которой низкократная пена подается в основание резервуара. Очевидные преимущества этого способа пожаротушения связаны с обеспечением пожаровзрывобезопасности паро-воздушного пространства внутри резервуара, а также с увеличением полезного объема резервуара и использованием прогрессивной технологии улавливания лёгких фракций нефти. Эффективность действия системы подслойного тушения сохраняется независимо от времени протекания пожара, поскольку пена поднимается на поверхность с "холодной" нефтью.
Проблема применения системы подслойного тушения - СПТ для защиты нефтяных резервуаров с многометровым слоем воды, заключается в растворимости пены в воде. Пена пена в этом случае поднимется через водный раствор без разрушения только при его насыщении пенообразователем, до определенной концентрации. Предварительная оценка необходимых, для насыщения, затрат пенообразователя составляет 1...2 кг на 1м3воды. Следовательно, для тушения резервуара РВС-5000 с высотой водного слоя 8...9 м необходимо 4...5 тонн концентрированного пенообразователя или более 100-150 м3 водного рабочего раствора.
Реальность осуществления подслойного способа тушения возникла после освоения производства особого типа пенообразователей, которые формируют пены не смешивающиеся с углеводородами и образуют водные пленки самопроизвольно растекающиеся по поверхности нефти.
Применение подслойного способа для защиты нефтяных резервуаров, содержащих многометровый слой воды является актуальной проблемой. Кроме того, водный раствор содержит значительное количество неорганических солей, которые могут привести к потере огнетушащей способности и устойчивости пены.
Технологический процесс отделения нефти от воды происходит, как правило, в резервуарах РВС - 5000. Поскольку нефть в резервуаре непрерывно обновляется, а соде-
ржание воды в ней достигает 70%, то даже регулярный дренаж, не позволяет ликвидировать значительный донный слой воды, составляющий 5...9 метров.
Для успешного применения системы подслойного тушения в резервуарах с водно-солевым слоем необходимо выявить особенности процесса тушения.
Поэтому, является актуальной задача исследовать механизм тушения пожаров в резервуарах - отстойниках с применением системы подслойного тушения.
Цель диссертационной работы состоит в определении влияния водно - солевого слоя на процесс тушения пламени нефти в резервуарах при подслойной подаче пены.
Для достижения поставленной цели необходимо в комплексе решить следующие задачи:
исследовать процесс тушения пламени нефти и нефтепродуктов в условиях изменения концентрации солей жесткости водного раствора и его высоты, природы пенообразователей и способа подачи пены;
исследовать изолирующую эффективность, поверхностную активность, пенообразующую способность растворов пенообразователей и пены, полученной на их основе после прохождения через водный раствор;
выявить основные стадии процесса тушения и предложить эмпирические соотношения для оценки времени тушения и минимального удельного расхода огнетушащего вещества;
разработать стендовую установку для проведения экспериментов и методику испытаний, позволяющую учитывать влияние водно - солевого слоя на процесс тушения пламени различных нефтепродуктов;
разработать рекомендации по тушению резервуаров РВС-5000 с водно-солевым слоем.
Научная новизна работы : Показано, что определяющими стадиями процесса тушения пламени при подаче пены через водно-солевой раствор являются: растворение и поглощение части пены водным раствором; изменение состава стабилизаторов пены в процессе подъема к поверхности горения; образование на
поверхности нефти пенного слоя и водной пленки. Доказано, что пена, прошедшая через слой воды обладает повышенной термоустойчивостью и пониженной растекае-мостью по поверхности горения.
Установлено, что начало формирования тушащего слоя пены происходит после растворения части пены, обеспечивающей достижение плотного адсорбционного монослоя на границе раздела фаз. Эта концентрация в 50-100 раз ниже значения критической концентрации мицеллообразо-вания (ККМ) пенообразователя.
Показано, что скорость разрушения пены при подъеме через водный слой резко снижается после формирования поверхностного монослоя из молекул поверхностно-активного вещества (ПАВ).
Установлено, что скорость контактного разрушения пены снижается при использовании более концентрированных растворов пенообразователей.
Показано, что интенсивность контактного разрушения пены возрастает с повышением удельного расхода пены через фиксированное количество пенных насадков.
Предложен механизм и эмпирические соотношения для оценки времени тушения и минимального удельного расхода огнетушащего вещества, критической интенсивности подачи пены и удельной скорости тушения пожаров в резервуарах, содержащих водно-солевой слой.
Разработана оригинальная методика и экспериментальная установка, позволяющая исследовать механизм тушения пожаров в резервуарах подачей пены через водно-солевой слой.
Практическая ценность работы. На основе результатов исследований разработаны и внедрены "Рекомендации по проектированию системы подслойного тушения пожаров нефтепродуктов в резервуарах объединения АО "ТАТНЕФТЬ".
Опробирование материалов диссертации проведено на пятой и шестой Международных конференциях по проблемам информатизации систем безопасности (Москва, ВИПТШ 1995, МИПБ 1996 г.г.), на Международной конфе-
ренции по проблемам безопасности крупных городов (Москва, 1996г.), на научно-технической конференции "Научно-технические решения и разработки по предотвращению и ликвидации пожаров" (Москва, ВИПТШ, 1995г.), на XIII Всероссийской научно-практической конференции по пожарной безопасности (Москва, ВНИИПО, 1995г.), на научно-практической конференции "Актуальные проблемы предупреждения и тушения пожаров на объектах и в населенных пунктах" (Москва, МИПБ, 1996г.), на итоговой конференции по результатам научно-исследовательских работ слушателей ВИПТШ МВД РФ (Москва, 1996), на кафедральных заседаниях МИПБ МВД РФ (1994-1996, гг.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано шесть работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений. Общий объем диссертации составляет 215 страниц, в том числе 60 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 157 наименований и 2 приложения.