Количество пожаров, возникающих в резервуарах с ЛВЖ – ГЖ сравнительно невелико и составляет менее 15% от пожаров, имеющих место на объектах химии и нефтехимии. Однако это наиболее сложные пожары, предоставляющие опасность для коммуникаций, смежных сооружений, а так же для участников тушения. Опасность этих пожаров обусловлена возможностью жидкостей растекаться на большой площади с большой скоростью распространения пламени.
Пожары в резервуарах характеризуются сложными процессами развития, носят затяжной характер и требуют для их ликвидации большого количества сил и средств.
Основным средством тушения пожаров в резервуарах остается воздушно-механическая пена (ВМП) средней кратности, подаваемая на поверхность горючей жидкости. Проводится работа по замене биологических жестких пенообразователей на биологически мягкие по условиям требований экологии.
Классификация резервуаров и резервуарных парков.Для хранения нефти и нефтепродуктов в отечественной практике применяются резервуары металлические, железобетонные, земляные, из синтетических материалов, льдогрунтовые.
Наиболее распространенные, как у нас в стране, так и за рубежом, стальные резервуары. Применяются следующие типы стальных резервуаров:
v Вертикальные цилиндрические резервуары со стационарной конической или сферической крышей вместимостью до 20000 куб.м. (при хранении ЛВЖ) и до 50000 куб.м. (при хранении ГЖ);
v Вертикальные цилиндрические резервуары со стационарной крышей и плавающим понтоном вместимостью до 50000 куб.м.;
v Вертикальные цилиндрические резервуары с плавающей крышей вместимостью до 120000 куб.м.
Стенки вертикальных стальных резервуаров состоят из металлических листов, как правило, с размерами 1,5 х 4 м. Причем толщина нижнего пояса резервуара колеблется в пределах от 6 мм (РВС-1000) до 25 мм (РВС-120000) в зависимости от вместимости резервуара. Толщина верхнего пояса составляет от 4 до 10мм. Верхний сварной шов с крышей резервуара выполняется ослабленным с целью предотвращения разрушения резервуара при взрыве паро-воздушной смеси внутри замкнутого объема резервуара.
Склады нефти и нефтепродуктов в зависимости от вместимости резервуарных парков и вместимости отдельных резервуаров делятся на следующие категории:
| Категория склада
| Максимальный объем одного резервуара, куб. м.
| Общая вместимость резервуарного парка, куб. м.
| |
| -
| СВ.100000
| |
| -
| св. 20000 до 100000 вкл.
| | 3а
| До 5000
| св. 10000 до 20000 вкл.
| | 3б
| До 2000
| св. 2000 до 10000 вкл.
| | 3в
| До 700
| До 2000 вкл.
|
По назначению резервуарные парки могут быть подразделены на следующие виды
ü Товарно-сырьевые базы для хранения нефти и нефтепродуктов;
ü Резервуарные парки перекачивающих станций нефти и нефтепродуктопроводов;
ü Резервуарные парки хранения нефтепродуктов различных объектов.
Особенности развития пожаров.Пожары в резервуарах обычно начинаются со взрыва паро-воздушной смеси в газовом пространстве резервуара и срыва крыши или вспышки «богатой» смеси без срыва крыши, но с нарушением целостности ее отдельных мест.
Сила взрыва, как правило, большая у тех резервуаров, где имеется большое газовое пространство, заполненное смесью паров нефтепродукта с воздухом (низкий уровень жидкости).
В зависимости от силы взрыва в вертикальном металлическом резервуаре может наблюдаться обстановка:
Ø Крыша срывается полностью, ее отбрасывает в сторону на расстояние 20-30 м. Жидкость горит на всей площади резервуара;
Ø Крыша несколько приподнимается, открывается полностью или частично, затем задерживается в полупогруженном состоянии в горящей жидкости;
Ø Крыша деформируется и образует небольшие щели в местах крепления к стенке резервуара, а так же в сварных швах самой крыши. В этом случае горят пары ЛВЖ над образованными щелями. При пожаре в железобетонных заглубленных (подземных) резервуарах от взрыва происходит разрушение кровли, в которой образуются отверстия больших размеров, затем в процессе пожара может произойти обрушение покрытий по всей площади резервуара из-за высокой температуры и невозможности охлаждения их несущих конструкций.
У цилиндрических горизонтальных, сферических резервуаров при взрыве чаще всего разрушается днище, в результате чего жидкость разливается на значительную площадь, создается угроза соседним резервуарам и сооружениям.
Состояние резервуаров и его оборудования после возникновения пожара определяет способ тушения и боевых действий подразделений. Например, значительное влияние на продолжительность тушения в подземных резервуарах оказывают железобетонные сваи, в зоне которых пена разрушается от тепловой радиации, чем объясняется увеличение нормативного времени подачи пены.
Основными параметрами пожаров в резервуарных парках являются: площадь пожара, высота факела пламени, плотность теплового потока, скорость выгорания, скорость прогрева жидкости.
Горение ЛВЖ и ГЖ со свободной поверхности происходит сравнительно спокойно при высоте светящейся части пламени, равной 1,5 диаметров резервуара.
При наличии ветра горение значительно усиливается, масса дыма и пламени отклоняется в сторону, тем самым усложняется обстановка на пожаре за счет увеличения вероятности распространения пожара на соседние резервуары и сооружения, ведет к потере ориентации, сковывает боевые действия подразделений.
Изменяется тепловой режим пожара за счет увеличения теплоотдачи к поверхности жидкости, стенки резервуара, контактируя с пламенем, нагреваются до более высокой температуры.
За счет теплового излучения факела пламени, а также конвективного переноса тепла раскаленными газами часто происходит воспламенение паров нефтепродуктов на соседних резервуарах, выходящих через дыхательную арматуру, замерные устройства и т.п.
Температура пламени зависит от вида нефтепродукта и практически не зависит от размеров факела и колеблется от 1000 до 1300°С.
Линейна скорость выгорания различных нефтепродуктов в зависимости от физико-химических свойств находится в пределах от 6 до 30 см/ч она практически не зависит от размеров резервуара или от площади горения, если эта площадь превышает 5 кв.м.
На поверхности жидкости температура близка к температуре кипения, но у нефти температура поверхности медленно возрастает по мере выгорания легких фракций. Для большинства нефтепродуктов температура поверхности жидкости составляет более 100°С.
Наличие прогретого слоя наблюдается при длительном горении сырых нефтей и мазутов.
Необходимо отметить, что бензин быстрее прогревается, чем нефть и мазут, но температура прогретого слоя ниже температуры кипения воды или близка к ней, поэтому выброс маловероятен.
Основными явлениями, сопровождающими пожар в резервуарных парках, являются вскипание и выброс.
По характеру прогрева у поверхностей все ЛВЖ –ГЖ можно разделить на две группы. Первая группа, у которой температура в слое почти не меняется (спирты, ацетон бензол, керосин, дизельное топливо и др.). А на поверхности горения устанавливается температура, близкая к температуре кипения. Вторая группа (сырая нефть, бензин, мазуты и др.) – при длительном горении у поверхности образуется кипящий слой.
Бывают случаи, когда нет слоя воды, но она имеется в виде эмульсии в самой горючей жидкости. При уменьшении вязкости верхнего слоя нефти капли воды опускаются вглубь и накапливаются там, где вязкость нефти еще велика. Одновременно капли воды нагреваются и закипают. Пары воды вспенивают нефть, которая переливается через борт и происходит вскипание (т.е. вскипание воды, содержащейся в нефти). Вскипание возникает раньше, чем выброс. Сейчас нет точных данных, позволяющих РТП определить время, по истечении которого наступит вскипание.
Выброс можно объяснить следующим образом, температура прогретого слоя нефти может достигать 300°С. Этот слой, соприкасаясь с водой, нагревает ее до температуры значительно большей, чем температура кипения. При этом происходит бурное вскипание воды с выделением большого количества пара, который выбрасывает находящуюся над водой нефть за переделы резервуара.
Основными мерами борьбы с вскипанием и выбросом могут быть:
q Ликвидация пожара до вскипания или выброса;
q Дренирование (откачка) слоя воды из резервуара.
Для выбора эффективных боевых действий РТП должен иметь данные по параметрам пожара и явлениям, сопровождающим пожар.
Тушение пожара.Для обеспечения условий успешного тушения пожаров в резервуарных парках хранения ЛВЖ и ГЖ в гарнизонах проводятся необходимые мероприятия:
§ создание запасов на объектах и в гарнизонах необходимого количества пенообразующих средств, хранение нормативного запаса средств на нефтебазе (если в городе несколько нефтебаз, то пенообразующие средства могут храниться в другом месте, но доставка их должна быть обеспечена в течение часа);
§ возможность быстрого сосредоточения необходимого количества сил и средств на пожар;
§ совершенствование тактической выучки личного состава пожарных частей и порядка сбора начальствующего состава гарнизона;
§ разработка планов тушения пожаров
Для этих целей на каждой нефтебазе заранее разрабатывается план пожаротушения, расчет сил и средств проводят в двух вариантах. Первый вариант (нормативный) предусматривает тушение наибольшей площади резервуара. Второй – тушение пожаров в усложненных условиях, т.е. в случае распространения пожара на другие резервуары. Для наземных металлических резервуаров этот вариант подразумевает горение всех резервуаров в обваловании (группы), для подземных – не менее одной трети резервуаров.
Для тушения пожаров в резервуарных парках с помощью передвижной пожарной техники и полустационарных систем применяют:
- воду в виде распыленных струй;
- огнетушащие порошки и инертные газы;
- перемешиванием горючей жидкости;
- ВМП средней и низкой кратности.
Для успешного тушения распыленными струями воды в основном темных нефтепродуктов с температурой вспышки больше 60°С должны быть выполнены условия:
- дисперсность воды 0,1 –0,5 м/к;
- одновременное перекрытие струей воды всей площади горения;
- интенсивность подачи не менее 0,2 л/кв.м. *с
Огнетушащие порошки (ПС и ПСБ) применяют для тушения различных ЛВЖ и ГЖ в резервуарах объемом не более 5 тыс. куб.м.
Для подачи порошков в основном применяют схему полустационарной подачи в резервуар, подключая к ней передвижные средства, автомобили порошкового тушения, или подают с помощью стволов через борт резервуара.
Перемещение жидкости используется так же в основном в полустационарных или стационарных системах тушения и может осуществляться с помощью струй воздуха или самого нефтепродукта. Сущность тушения заключается в том, что поверхностный слой горящей жидкости охлаждается за счет смешивания с нижними холодными слоями до температуры ниже температуры самовоспламенения. Способ перемешивания можно применять только для тушения жидкостей, у которых температура вспышки не менее чем на 5°С выше температуры воздуха при вместимости резервуаров от 400 до 5000 тыс. куб.м.
В качестве основного средства тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах применяют огнетушащие пены средней и низкой кратности.
ВМП средней кратности является основным средством тушения ЛВЖ и ГЖ, низкой кратности допускается для тушения пожаров в резервуарах, оборудованных установками УППС (через слой горючего).
Нормативные интенсивности подачи средств для тушения ЛВЖ составляют: 0,08 , а для ГЖ и нефтей 0,05 л/кв.м *с
Нормативную интенсивность раствора пенообразователя при подаче пены на поверхность горючей жидкости следует увеличить в 1,5 раза при свободном развитии пожара от 3 до 6 часов, в 2 раза при продолжительности пожара от 6 до 10 часов и в 2,5 раза при продолжительности пожара более 10 часов.
В настоящее время в практике работы пожарной охраны применяются в основном три приема подачи огнетушащих пен в резервуары.
q Через слой горючего с помощью специального оборудования резервуара;
q Через борт резервуара в виде навесной струи с помощью пенных стволов пеносливов;
q Подслойный способ;
Для эффективной работы схемы подачи ВМП низкой кратности с помощью УППС через слой горючего необходимо соединить автонасосы или насосную станцию, открыть задвижку, закрыть отверстие на воздушно-пенном стволе и создать давление 0,2 МПа когда капсула достигнет упора и рукав выйдет на поверхность, необходимо увеличить давление до 0,7 –0,8 МПа, открыв отверстие на воздушно-пенном стволе, можно подавать огнетушащий состав и снизу в слой горючего без капсулы и рукава.
Пена при способе подачи через слой горючего, попадая на поверхность, меньше разрушается от воздействия высокой температуры, так как не проходит через зону пламени (сверху вниз), что имеет место в способе «через борт резервуара». Но этот способ требует специального оборудования на резервуаре, обеспечивающего следующие параметры: расход раствора 25-40 л/с и соответственно пенообразователя от 1,5 до 3 л/с для объема 5 тыс. куб.м.
Основными недостатками данного способа тушения являются:
- невозможность использования при горении в обваловании;
- разрушение, смятые пены во время движения по рукаву через слой горючего;
- ограничена возможность выбора позиции для подачи пены в зависимости от направления ветра, т.е. практически невозможно использовать оборудование с подветренной стороны.
Подслойный способ подачи пены заключается в том, что пена подается непосредственной в слой горючей жидкости, через пенопроводы, находящиеся в нижней части резервуара, с помощью передвижной пожарной техники. Используя подслойный способ подачи (СПТ) пены личный состав пожарных подразделений и техника находятся за обвалованием, не подвергаются опасности от выброса или вскипания.
Наиболее распространенным приемом подачи пены в резервуар является слив ее на горящую поверхность с помощью переносных пеноподъемнков, автоподъемников и стационарных пенокамер.
Применение подъемников, особенно на гусеничном ходу, значительно повышает эффективность использования этого приема.
На практике чаще всего прибегают к комбинированному приему, например, подачи через пенослив и струями, что позволяет более рационально распределять пену по поверхности жидкости.
Для снижения интенсивности разрушения пены при осуществлении любого из приемов необходимо интенсивное охлаждение стенок резервуаров, особенно в местах подачи пены.
Несмотря на разнообразие приемов подачи пены, в практике все же встречается обстановка, когда ни один из приемов осуществить нельзя. Например, при деформации стенок металлического резервуара или частичном разрушении, обрушении и погружении кровли в жидкость с образованием «глухого» пространства. В таких случаях для ввода пены в стенке резервуара прорезают отверстия на высоте 1 м от поверхности жидкости. Размеры отверстия должны быть несколько больше размеров пенослива, диаметра ствола, генератора. Для подачи пены в железобетонные резервуары, кровля которых сохранилась, используют люки или снимают плиты покрытия с помощью тросов и лебедок. Если поверхность жидкости загромождена обрушившимися конструкциями, то в таких случаях для освобождения поверхности жидкости и обеспечения растекания по ней пены производят подкачку воды или нефтепродукта в резервуар с тем, чтобы поднять уровень жидкости и закрыть ее обрушившиеся конструкции кровли. Данным приемом следует пользоваться с осторожностью, чтобы не переполнять резервуары. Воду для повышения уровня нефтепродукта в резервуарах можно применять лишь для ЛВЖ, т.е. жидкостей, не дающих выбросов.
Наряду с приемами подачи большое значение в тушении имеет правильное определение места ввода пены в зону горения. Обычно пену вводят в местах, где тепловое воздействие на нее наименьшее и откуда она может беспрепятственно растекаться по поверхности горящей жидкости. Целесообразно вводить пену с одного-двух направлений мощными потоками, т.к. при этом она меньше разрушается, быстрее продвигается и лучше преодолевает препятствия. В резервуары пену вводят, как правило, с наветренной стороны.
Для эффективной работы схемы необходимо поддерживать перепады давлений на насосе и вставке. | 