16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/teploenergetika/19/1620906.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 04 (19) август 2015 года

Предотвращение пожаров в топливных резервуарах

Оборудование и технологии К. т.  н. Игорь ДУБРОВИН, к. т. н. Евгений ДУБРОВИН
Предотвращение пожаров в топливных резервуарах

В течение только одного месяца 2015 года произошло два крупных пожара на объектах нефтепереработки.

Первый – 8 июня на нефтебазе в Глевахе под Киевом, а второй – 23 июня на Саратовском нефтеперерабатывающем заводе.

Систематическое возникновение пожаров на нефтебазах и нефтеперерабатывающих заводах России и других стран показывает, что топливные резервуары практически беззащитны перед огнем, а систем, обеспечивающих в них взрывопожаробезопасность, явно недостаточно.



Особенности пожара в резервуарах

Резервуар – герметичный сосуд для хранения жидких или газообразных веществ. В современном понимании это специально приспособленное хранилище жидких наливных продуктов. Топливные и нефтяные резервуары, используемые в настоящее время, представляют собой цилиндрические емкости, которые классифицируются: по размещению – на наземные, заглубленные и подземные, по материалу изготовления – на металлические и железобетонные, по конструкции – с плавающими и стационарными крышками. Вместимость их составляет от 100 кубометров до 100 тысяч кубометров.

Любой пожар, в том числе и проходящий во внутренней полости резервуара, представляет собой неорганизованный физико-химический процесс горения антропогенного (техногенного) или природного происхождения. Горение, как известно, это сложная неуправляемая цепная реакция окисления, характеризуемая наличием трех обязательных факторов: химическим превращением, выделением тепла и излучением света. Основными компонентами в данной реакции окисления выступают смеси горючих углеводородных газов (паров) и кислород воздуха.

В замкнутом и ограниченном пространстве внутреннего объема резервуара горение топлива начинается в виде химического объемного взрыва, а затем, после поступления в атмосферу через отверстия, образовавшиеся в результате разрушения конструкции резервуара, горение углеводородных газов и нагретого топлива стабилизируется и пламя становится устойчивым.

Развитие пожара в топливном резервуаре последовательно вызывает следующие изменения продукта, находящегося на хранении:

1) нагрев жидкой и газообразной фаз нефтепродукта, приводящий, в конечном итоге, к взрыву в замкнутом, ограниченном пространстве;

2) увеличение объема нефтепродукта, вызванное вскипанием его жидкой фазы, образование во всем объеме паровых пузырей за счет интенсивного испарения взвешенных в топливе капель воды и массовый выход из жидкой фазы нагретых газов;

3) выброс горящего жидкого нефтепродукта из поврежденного резервуара на расстояние до 100‑150 метров, обусловленный разностью давлений и температур в атмосфере и во внутренней полости резервуара.

Пожары в топливных и нефтяных резервуарах отличаются большой скоростью развития и распространения, особенно при наличии ветра. При определенных условиях пожар, возникший в одном из резервуаров, может достаточно быстро перекинуться на другой.

Принято считать, что протекание пожара в топливном резервуаре условно проходит следующие периоды:

• период развития пожара – с момента начала возгорания до момента, когда большая часть резервуара охвачена пламенем (так называемая общая вспышка). Продолжительность этого периода составляет не более 10‑20 минут;

• период активного горения – сгорание более 70 процентов запаса нефтепродуктов и достижение максимальной температуры сгорания. Она для горючих газов достигает в среднем 1200‑1350° С, а для жидких нефтепродуктов – 1100‑1300° С;

• период затухания пожара – с начала быстрого снижения температуры в резервуаре до полного выгорания всего запаса нефтепродукта или прекращения процесса горения принудительно.

Распространение пожара на нефтебазе или нефтеперерабатывающем заводе проходит в две стадии. На первой пожар происходит в пределах одного резервуара, а на второй – распространяется на соседние. Распространение пожара может быть линейным, когда перемещение огня происходит по поверхности разлившихся нефтепродуктов, и объемным, когда пламя распространяется в радиальных направлениях.

Пожары в топливных и нефтяных резервуарах сопровождаются загрязнением окружающей среды продуктами горения: газообразными, жидкими и твердыми веществами. Горячие компоненты дымовых газов поднимаются высоко в атмосферу и распространяются на огромные расстояния, в то же время низкотемпературные компоненты зависают на небольшой высоте над землей. После охлаждения продукты сгорания выпадают вниз, рассеиваются и загрязняют значительные территории. Дым поражает не только значительные пространства атмосферы, но и огромные территории.



Влияние на человека

Наличие продуктов сгорания и значительной температуры вызывает повышение агрессивности окружающей среды в районе объекта, именно поэтому во время пожаров возникает реальная угроза жизни и здоровью людей. Очевидно, что пожар прямо или косвенно воздействует на обслуживающий персонал нефтебазы или нефтеперерабатывающего завода, а также жителей близлежащих территорий. В условиях агрессивной окружающей среды человек испытывает комплексное воздействие неблагоприятных факторов: высокой температуры, недостатка кислорода, воздействия компонентов дыма на органы дыхания, зрение и кожный покров. Неблагоприятные факторы рано или поздно превращаются в факторы риска, достигая или превышая предел устойчивости человеческого организма. В этом случае нахождение человека в районе пожара недопустимо.



Вероятные причины и способы борьбы

Очевидно, что при хранении светлых нефтепродуктов (керосинов, бензинов и дизельных топлив) вероятность возникновения пожаров выше, чем при хранении темных (мазутов). Нефть обладает свойствами как светлых, так и темных нефтепродуктов, однако с позиций пожарной опасности ее следует отнести к группе светлых нефтепродуктов.

Как показывает статистика, к наиболее вероятным причинам, вызывающим пожары в топливных и нефтяных резервуарах, относятся: возгорание разлившихся вследствие переполнения светлых нефтепродуктов; короткое замыкание в электрических цепях систем контроля и сигнализации; перегрев резервуаров под воздействием внешней температуры; нарушение правил техники безопасности; нарушение правил эксплуатации и ремонта резервуаров и его систем; техногенные и природные катастрофы; умышленный поджог.

Для предупреждения и недопущения взрывов и пожаров современные топливные и нефтяные резервуары оборудованы специальными системами, в частности: системой пожарной сигнализации; системой контроля и сигнализации предельных уровней налива; системой контроля и сигнализации довзрывных концентраций паров нефтепродуктов; системой пожаровзрывозащиты; системой пенного пожаротушения; системой предотвращения предпожарных и взрывоопасных режимов.

К сожалению, из всех перечисленных систем только одна функционально предназначена для непосредственной борьбы с пожаром – это система пенного пожаротушения. Очевидно, что одной системы пенного пожаротушения для обеспечения безопасности нефтяного резервуара сегодня явно недостаточно.

Топливные и нефтяные резервуары являются объектами повышенной взрывопожароопасности, в связи с чем они должны быть оборудованы целым комплексом, реализующим различные физико-химические принципы принудительного прерывания цепной реакции окисления.



Как еще можно защитить резервуары

В настоящее время существует множество проверенных в реальных условиях судов военного и гражданского флотов способов борьбы с огнем. Один из них – с помощью азотной системы. Реализация данного способа предусматривает оборудование нефтебаз и нефтеперерабатывающих заводов установкой по производству инертных газов. Азот – нейтральный газ, имеет низкую температуру кипения и не является окислителем, при взаимодействии с нефтью и нефтепродуктами не создает взрывоопасных концентраций. Воздействие его на пожар комплексное и многостороннее. Во-первых, он изолирует горящее вещество от кислорода воздуха. Во-вторых, разбавляет действующие концентрации компонентов цепной реакции окисления. И наконец, азот охлаждает зону горения до температур, при которых дальнейшее протекание реакции окисления невозможно.

Азот как огнегасящее вещество обладает целым рядом преимуществ перед другими веществами аналогичного назначения: имеет большое распространение в атмосфере Земли (более 78 процентов) и природное происхождение, а также выделяет минимальное количество ядовитых производных в процессе своего нагревания.

Система включает баллоны с азотом, запорные органы и трубопровод подачи газа с редуктором. Установка из атмосферного воздуха производит азот, одна часть которого поступает во внутреннюю полость резервуара, непосредственно в его газовый (над зеркалом испарения) объем, а другая – набирается в баллоны, которые служат для работы системы в случае обесточивания объекта при пожаре. При этом сама установка и баллоны могут располагаться вдали от резервуаров. Для эффективной работы системы необходима максимально возможная изоляция внутреннего объема резервуара от атмосферы, что обеспечивается полным закрытием дыхательной арматуры.
Использование азотной системы устраняет причину возникновения пожара за счет полного исключения условий образования легких огнеопасных углеводородов, то есть продуктов испарения нефтепродуктов, находящихся на хранении в резервуаре. Одно из достоинств системы – удаленное расположение электрооборудования от резервуаров, поскольку его неисправности также являются причинами пожаров.

Следующий способ – система углекислотного пожаротушения. Для ее работы необходимо иметь на нефтебазе или НПЗ установку по производству углекислоты (Н2CO3). В случае возникновения пожара углекислота подается во внутренний газовый объем резервуара. Состав, работа и обслуживание системы углекислого пожаротушения аналогичны азотной.

Представленные системы предназначены для предотвращения взрыва горючего в резервуарах и, к сожалению, после разрушения целостности конструкции резервуара бесполезны, поскольку при повреждении резервуара и наличии отверстий в нем горячий огнегаситель (N2 и Н2CO3) улетучиваются в атмосферу.

Другой способ – система орошения наружного контура резервуара. Вода подается от противопожарной водяной системы предприятия. Снаружи резервуара над его вертикальными стенками и крышей устанавливается круглый (с диаметром резервуара) раздаточный водяной коллектор с распылителями, направленными на крышу и по стенкам резервуара. При возникновении пожара в резервуаре в распылители системы автоматически подается вода, которая создает по всему контуру резервуара сплошной водяной экран, изолируя защищаемый резервуар.

Достоинство перечисленных систем заключается в том, что они не оказывают существенного влияния на качественные показатели нефтепродукта, хранящегося в резервуаре.

Оборудование топливных резервуаров комплексом противопожарных систем поможет не только снизить их взрывопожароопасность, но и сберечь значительные материальные ценности, а главное – здоровье и жизнь многих людей.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 04 (19) август 2015 года:

  • «Три кита» качества сильфонных компенсаторов
    «Три кита» качества сильфонных компенсаторов

    Сегодня теплоэнергетика России ориентирована на современные, экономичные и эффективные технологии на всех этапах жизненного цикла тепла: производство, транспортировка и учет потребления.

  • Энергоэффективные решения задач теплообмена для энергетических систем
    Энергоэффективные решения задач теплообмена для энергетических систем

    В настоящее время в мировом энергетическом секторе все более актуальны тренды применения максимально эффективных, энергосберегающих, надежных и долговечных решений.
    Каждый год наблюдается значительный прирост потребителей электрической и тепловой энергии (новые дома, предприятия, инфраструктурные объекты), в связи с чем растет и потребность в оборудовании, отвечающем вышеуказанным требованиям. При этом с точки зрения капитальных затрат эффективнее модернизировать действующие мощности за счет внедрения современных технологий, чем строить новые объекты генерации.

  • Согреть «умирающие» города
    Согреть «умирающие» города

    Моногорода – крохотные «государства в государстве», доставшиеся нам в наследство от советской индустриальной эпохи, с переходом на рыночный формат резко сдали свои позиции. Некогда мощные системы теплоснабжения градообразующих предприятий приняли на себя главный удар.

  • В Москве имеется значительный резерв тепловой мощности
    В Москве имеется значительный резерв тепловой мощности

    Подготовка к новому отопительному сезону идет полным ходом по всей стране. Не стала исключением и Москва.

  • Предотвращение пожаров в топливных резервуарах
    Предотвращение пожаров в топливных резервуарах

    В течение только одного месяца 2015 года произошло два крупных пожара на объектах нефтепереработки.

    << | < 1
  • 1
  • 2
  • >>