CC BY
31
В. В. КОКОРИН, аспирант Уфимского государственного нефтяного технического университета, г. Уфа, Россия
Ф. Ш. ХАФИЗОВ, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой Уфимского государственного нефтяного технического университета, г. Уфа, Россия Н. М. БАРБИН, д-р техн. наук, канд. хим. наук, заведующий кафедрой Уральского института ГПС МЧС России, г. Екатеринбург, Россия Р. С. САТЮКОВ, аспирант Уфимского государственного нефтяного технического университета, г. Уфа, Россия
УДК 614.841
ВЛИЯНИЕ ПЕНЫ НА ВРЕМЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ В ЕМКОСТИ ПРИ ПОДАЧЕ ЕЕ В СЛОЙ ГОРЮЧЕЙ ЖИДКОСТИ
Описан способ тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах подачей низкократной пленкообразующей пены в основание резервуара непосредственно в слой горючей жидкости. Приведены результаты исследований по определению времени свободного подъема пены на поверхность.
Ключевые слова: резервуар; тушение пожаров; горючая жидкость; пена; система труб; рукав.
Несмотря на определенный прогресс, достигнутый в обеспечении пожарной безопасности на нефтеперерабатывающих предприятиях, резервуары для нефти и нефтепродуктов остаются одними из наиболее опасных объектов [1]. Это связано с целым рядом причин и проблем, которые до сих пор остаются нерешенными. Россия занимает одно из лидирующих мест в мире по хранению нефти и нефтепродуктов, поэтому соблюдение всех норм в области пожарной безопасности резервуарных парков для нашей страны тоже играет важную роль. Еще свежи в памяти следующие аварии [2]:
2011 г.: на крупнейшем нефтеперерабатывающем заводе в г. Байджи в 200 км от Багдада (Ирак) прогремел взрыв, который привел к прекращению работы завода, ежедневно производившего 11 млн. л бензина, 7 млн. л бензола и 4,5 млн. л керосина. На заводе начался сильнейший пожар;
2010 г.: на территории ОАО "Ново-Уфимский нефтеперерабатывающий завод" (г. Уфа) — одного из крупнейших в России по мощности первичной переработки нефти предприятий произошел взрыв с последующим пожаром;
2009 г.: на нефтеперерабатывающем заводе Caribbean Petroleum близ г. Катано (Пуэрто-Рико) взорвались несколько емкостей для хранения нефти, что привело к беспрецедентному по силе пожару. Первоначальный взрыв уничтожил 11 резервуаров, возникший пожар быстро распространился на близлежащие резервуары с бензином, авиационным и дизельным топливом. Из 40 резервуаров нефтеперерабатывающего завода 21 был полностью разрушен. Пожар продолжался несколько суток;
2009 г.: в г. Мозыре (Беларусь) на территории парка светлых нефтепродуктов ОАО "Мозырский нефтеперерабатывающий завод" концерна "Белнеф-техим" произошел пожар в стальном резервуаре вместимостью 10 тыс. м3, в котором находилось 3 тыс. л бензина марки АИ-92. Тушение пожара продолжалось более суток;
2009 г.: в Ханты-Мансийском автономном округе на нефтебазе "Конда", принадлежащей предприятию ОАО "Сибнефтепровод", произошел крупный пожар: сгорели несколько резервуаров с нефтью площадью около 23 га. В резервуарном парке станции находятся восемь резервуаров типа РВС-20000. На момент возникновения пожара общий объем находящейся на базе нефти составлял 160 тыс. м3. Тушение пожара продолжалось двое суток.
Как видно из примеров, пожары на нефтеперерабатывающих объектах продолжались длительное время и нанесли серьезный ущерб как их владельцам, так и государству. Поэтому соблюдение требований пожарной безопасности на нефтеперерабатывающих предприятиях является актуальной темой и требует более тщательного изучения. Все это способствует разработке более новых технологий тушения пожаров, наиболее перспективной из которых является тушение пожаров подачей огнетуша-щей пены в слой горючей жидкости (подслойное тушение).
Подслойное тушение пожара — способ тушения пожара нефти и нефтепродукта в резервуаре подачей низкократной пленкообразующей пены в основание резервуара непосредственно в слой горючего [3,4]. Впервые этот способ был применен в Швеции.
© Кокорин В. В., Хафизов Ф. Ш., Барбин Н. М., СатюковР. С., 2012
В США его стали применять с 1972 г. [5,6]. Очевидно, что подслойный способ подачи пены является наиболее безопасным при тушении пожаров для личного состава подразделений и пожарной техники.
Тушение пожара в вертикальных стальных резервуарах подачей пены в слой осуществляется двумя способами. Первый заключается в подаче низкократной пены снизу через эластичный рукав, который защищает пену от взаимодействия с горючей жидкостью. По статистике этот способ очень ненадежен, так как устройство по раскатке рукава в 90 % случаев выходит из строя. Второй способ — подача низкократной пены в слой горючей жидкости через смонтированный трубопровод на дне резервуара — наиболее надежен и прост в исполнении [7].
Для тушения пожаров подслойным способом применяют специальную пену из пленкообразующих пенообразователей. Такие пенообразователи, изготовляемые на фторированной основе типа "легкая вода", способствуют образованию водной пленки, самопроизвольно растекающейся по зеркалу горючей жидкости. Кроме того, они имеют длительный гарантийный срок хранения. Исходя из этих свойств пленкообразующих пенообразователей, США полностью перешли на использование фторсодержащих пен при подаче подслойным способом [8]. Пена на такой основе имеет более высокую устойчивость к нагреванию [9], что подтверждается результатами испытаний пенообразователей различных видов, использовавшихся в системе подслойного тушения пожаров [10].
Применение пены, получаемой на основе обычных пенообразователей, для подачи под слой горючей жидкости недопустимо, так как при прохождении через этот слой она насыщается парами углеводородов и теряет огнетушащую способность. Пена же на основе фторсодержащих пенообразователей инертна к воздействию углеводородов. Быстрой изоляции горящей поверхности такой пеной способствует образующаяся из нее саморастекающаяся водная пленка раствора пенообразователя, имеющая более низкое поверхностное натяжение по сравнению с горючей жидкостью, а также конвективные потоки, которые направлены от места выхода пены к стенкам резервуара. В результате конвективного тепломассообмена температура жидкости в прогретом слое снижается до среднеобъемной [7].
На кафедре "Пожарная безопасность технологических процессов" Уральского института ГПС МЧС России провели эксперимент, который позволил изучить влияние некоторых факторов на время тушения горючей жидкости подслойным способом. Для эксперимента была использована установка для подачи пены в слой горючей жидкости, представленная на рис. 1. В качестве горючих жидкостей применяли бензин Аи-92 и нефть.
Рис. 1. Общий вид установки для подачи пены в слой горючей жидкости
Эксперимент проводился следующим образом. Готовили рабочий раствор пенообразователя АРБЕ для подслойного пожаротушения в объеме 6 мл раствора на 100 мл воды. При помощи компрессора создавали давление в емкости с раствором пенообразователя, выставив предварительно на ротаметре необходимый расход воздуха. При открытии вентиля раствор пенообразователя по трубопроводу поступал в пеногенератор, а образовавшаяся пена — в нижнюю часть емкости, в слой жидкости. Время с момента начала подачи пены в нижний слой жидкости и до появления пены на поверхности емкости измеряли секундомером. Полученные данные заносили в таблицу.
Одним из основных исследуемых факторов является время свободного подъема пены на поверхность горючих жидкостей, что напрямую влияет на скорость тушения пожаров в емкости (см. таблицу). Исследованиями тушения пожаров в вертикальных стальных резервуарах подачей пены в слой жидкости занимались А. Ф. Шароварников, В. П. Молчанов, С. С. Воевода, С. А. Шароварников [11]. Результаты экспериментов по определению времени свободного подъема пены с описанием результатов нам не встречались.
Как видно из таблицы, время свободного подъема пены на поверхность нефти превышает время свободного подъема пены на поверхность бензина. Это объясняется тем, что вязкость и плотность у неф-
Время свободного подъема пены на поверхность горючей жидкости в емкости высотой 0,2 м
Горючая Время Время подъема
жидкость подъема, с (среднее), с
1,7
Бензин 1,2 1,5
1,6
2,5
Нефть 2,4 2,3
2
82
{ББИ 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2012 ТОМ 21 №10
Рис. 2. Загрязнение пены различными жидкостями: а — в чистом виде; б — с бензином; в — с нефтью
ти больше. Результаты проведенных опытов дают основание предположить, что время свободного подъема пены на поверхность резервуаров различных объемов будет значительным и зависит напрямую от высоты столба жидкости. Кроме того, чем выше емкость, тем более существенной будет разница между временем подъема пены на поверхность нефти и бензина.
Уровень загрязнения пены, который также влияет на время тушения горючих жидкостей, можно определить по ее цвету (рис. 2).
На рис. 2, а представлена пена в чистом виде: она имеет белый цвет. При взаимодействии с бензином пена приобретает светло-желтый оттенок (рис. 2, б),
а с нефтью — коричневый (рис. 2, в). Это объясняется тем, что цвет зависит от количества примесей в горючей жидкости. В нефти примесей больше, и они сильнее загрязняют пену. Чем больше загрязнена пена, тем хуже ее качество и тем дольше происходит тушение жидкости.
В завершение отметим, что обеспечение пожарной безопасности вертикальных стальных резервуаров на нефтеперерабатывающих предприятиях является главной задачей на сегодняшний день. Только полное исследование всех факторов поможет усовершенствовать уже существующую систему под-слойного тушения пожаров и сделать производственные объекты намного безопаснее.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кондрашова О. Г., Назарова М.Н. Причинно-следственный анализ аварий вертикальных стальных резервуаров // Нефтегазовое дело. — 2004. — № 2.
2. Сайт МЧС России. URL : http://www.mchs.gov.ru.
3. ГОСТ Р 53280.2-2010*. Установки пожаротушения автоматические. Огнетушащие вещества. Часть 2: Пенообразователи для подслойного тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах. Общие технические требования и методы испытания. —Введ. 01.07.2010 г. —М.: Стан-дартинформ, 2010.
4. НПБ 203-98. Пенообразователи для подслойного тушения нефти и нефтепродуктов в резервуарах. Общие технические требования. Методы испытаний : приказ ГУГПС МВД России от 23.02.98 г. № 20; приказ МЧС России от 18.06.2003 г. № 316; введ. 01.04.98 г. — М., 1998.
5. Application of foam in the petroleum industry // Fire Int. — 1986. — Vol. 10, No. 98. — P. 582.
6. NashP., WhittleJ. Fighting Fires in Oil storage Tanks. Using base injection of foam. Part 2 // FireTechnol.
— 1978. — Vol. 14, No. 2. — P. 147-158.
7. Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках. — М.: ГУГПС; ВНИИПО; МИПБ, 2000. — 79 с.
8. NashP., Whittle /.Fighting Fires in Oil storage tanks. Using Base Injection of foam. Part 1 // FireTechnol.
— 1978.—Vol. 14, No. 1.—P. 15-27.
9. The reason we use light Water AFFF/AIC is because we fight // Hazardous Cargo Bulletin. —1988. — Vol. 4. — P. 67.
10. Молчанов В. П., Шароварников А. Ф., Воевода С. С, Шароварников С. А., КрымовА. М. Закономерности тушения нефтепродуктов в условиях интенсивного движения жидкости при подаче пены в слой горючего // Научно-техническое обеспечение деятельности государственной пожарной службы : сб. науч. тp. — М. : ВНИИПО, 1996. — С. 129-137.
11. Шароварников А. Ф., Молчанов В. П., Воевода С. С., Шароварников С. А. Тушение пожаров нефти и нефтепродуктов. — 2-е изд., испр. и доп. — М. : Изд-во "Пожнаука", 2007. — 380 с.
Материал поступил в редакцию 31 июля 2012 г. Электронный адрес авторов: [email protected].
