ЛВЖ и ГЖ

За последнее десятилетие возрос резервуарный парк хранения нефти и нефтепродуктов, построено значитель­ное количество подземных железо­бетонных резервуаров объемом 10, 30 и 50 тыс. м³, металлических назем­ных резервуаров объемом 10 и 20 тыс. м³, появились конструкции резервуа­ров с понтонами и плавающими кры­шами объемом 50 тыс. м³, в Тюмен­ской области построены резервуары объемом 50 тыс. м на свайном осно­вании.

Развиваются и совершенствуются средства и тактика тушения пожаров нефти и нефтепродуктов.

Резервуарные парки разделяются на 2 группы.

Первая — сырьевые парки нефте­перерабатывающих и нефтехимичес­ких заводов; базы нефти и нефтепро­дуктов. Эта группа разделяется на 3 категории в зависимости от вмести­мости парка, тыс. м³.

Св. 100............................................ 1

20—100.................................... 2

До 20............................................... 3

Вторая группа — это резервуар­ные парки, которые входят в состав промышленных предприятий, объем которых составляет для подземных резервуаров с ЛВЖ 4000 (2000), для ГЖ 20 000 (10 000) м³. В скобках приведены цифры для наземных резер­вуаров.

Классификация резервуаров. По материалу: металлические, железобе­тонные. По расположению: наземные и подземные. По форме: цилиндри­ческие, вертикальные, цилиндрические горизонтальные, шаровые, прямо­угольные. По давлению в резервуаре: при давлении, равном атмосферному, резервуары оборудуют дыхательной аппаратурой, при давлении, выше ат­мосферного, т. е. 0,5 МПа,— предохра­нительными клапанами.

Резервуары в парках могут раз­мещаться группами или отдельно.

Для ДВЖ общая вместимость

группы резервуаров с плавающей крышей или понтонами составляет не более 120, а со стационарными крышами — до 80 тыс. м³.

Для ГЖ вместимость группы ре­зервуаров не превышает 120 000 м³.

Разрывы между наземными груп­пами — 40 м, подземными — 15 м. Проезды шириной 3,5 м с твердым покрытием.

Противопожарное водоснабжение должно обеспечивать расход воды на охлаждение наземных резервуаров (кроме резервуаров с плавающей крышей) на весь периметр согласно СНиПу.

Запас воды на тушение должен быть на 6 ч для наземных резервуаров и 3 ч для подземных.

Канализация в обваловании рас­считывается на суммарный расход: подтоварной воды, атмосферной воды и 50 % расчетного расхода на охлаж­дение резервуаров.

Особенности развития пожаров. Пожары в резервуарах обычно начи­наются со взрыва паровоздушной 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:

крыша срывается полностью, ее отбрасывает в сторону на расстояние 20—30 м. Жидкость горит на всей площади резервуара;

крыша несколько приподнимается, отрывается полностью или частично, затем задерживается в полупогружен­ном состоянии в горящей жидкости (рис. 12.11);

крыша деформируется и образует небольшие щели в местах крепления к стенке резервуара, а также в свар-

ных 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 покрытия 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 резервуара 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 усложняет обстановку на по­жаре за счет увеличения вероятно­сти распространения пожара на со­седние резервуары и сооружения, ведет к потере ориентации, сковывает боевые действия подразделений (рис. 12.12).

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. (рис. 12.13).

Температура пламени зависит от вида нефтепродукта и практически не зависит от размеров факела и колеблется от 1000 до 1300 °С.

Линейная скорость выгорания раз­личных нефтепродуктов с зависимости от их 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 превыша-

Процесс горения нефтепродуктов в резервуарах металлических назем­ных и железобетонных подземных при полностью разрушенной крыше практически не отличается. Напри­мер, линейная скорость выгорания у_л для нефти составляет 12 см/ч для обоих видов резервуара, а скорость прогрева у_п в металлических резер­вуарах для нефти составляет 24— 36 см/ч и в железобетонных 24— 30 см/ч.

Накопление тепла в поверхностном слое нефтепродукта в значительной степени влияет на процесс тушения. Высокая температура разрушает пену, увеличивает расход огнетушащих средств и время тушения.

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 быстро прогревается, как нефть и ма­зут, но температура прогретого слоя ниже температуры кипения воды или близка к ней (табл. 12.6), поэтому выброс маловероятен.

Основными явлениями, сопровож­дающими пожар в резервуарных пар­ках, являются вскипание и выброс.

По характеру прогрева у поверх­ности все ЛВЖ и ГЖ можно разде­лить на две группы. Первая группа,

у которой температура в слое почти не меняется во времени (спирты, аце­тон, бензол, керосин, дизельное топ-

ливо 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. Время вскипания зависит от сорта и влажности нефти, высоты свобод­ного борта и т. д. (рис. 12.14).

Опытами установлено, что если вы­сота свободного борта превышает толщину прогретого слоя больше чем вдвое, жидкость не переливается че­рез борт при условии содержания воды в нефти до 1 %, тогда вскипа­ние происходит через 45—60 мин. Вскипание увеличивает температуру пламени до 1500 °С, высота пламени увеличивается в 2—3 раза, тепловой поток возрастает в несколько раз (за счет полного сгорания в зоне го­рения).

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 пределы резервуара.

Итак, анализ причин выброса по­казывает, что он может произойти во время пожара в резервуаре, где под слоем жидкости находится вода, т. е. в зависимости от условий хране­ния; где образуется прогретый слой жидкости; где температура прогре-

того слоя выше температуры кипения воды.

Время выброса (т. е. время от на­чала пожара до выброса) можно оп­ределить, если известен уровень жид­кости в резервуаре Я, толщина слоя воды А, а также линейная скорость выгорания у_л и скорость прогрева у„, тогда получим время, ч, по формуле

Как вывод можно отметить, что вскипание и выброс на пожарах в резервуарных парках представляют серьезную опасность для личного со­става и техники, увеличивают разме­ры пожара, изменяют характер горе­ния, вызывают необходимость пере­группировки сил и средств, введения резерва, изменения плана тушения и т. п.

Основными мерами борьбы с вски­панием и выбросом могут быть:

ликвидация пожара до вскипания или выброса;

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 ив 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 этих 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 резервуар-ных парках с помощью передвижной пожарной техники и полустационар­ных систем применяют:

воду в виде распыленных струй;

огнетушащие порошки и инертные газы;

перемешивание горючей жидкости;

воздушно-механическую пену 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 мм;

одновременное перекрытие струей воды всей площади горения;

интенсивность подачи не менее 0,2 л/(м²-с).

Огнетушащие порошки (ПС и ПСБ) применяются для тушения раз­личных ЛВЖ и ГЖ в резервуарах объемом не более 5 тыс. м³.

Для подачи порошков в основном применяют схему полустационарной подачи в резервуар, подключая к ней передвижные средства, автомобили порошкового тушения, или их подают с помощью стволов через борт резер­вуара.

Перемешивание жидкости исполь­зуется также 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 смешения 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. м³.

В качестве основного средства ту-

шения пожаров нефти и нефтепродук­тов в резервуарах применяют огне-тушащие пены средней и низкой кратности.

Воздушно-механическая пена 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/(м²-с). Более подробный пере­чень ЛВЖ и ГЖ и интенсивности подачи огнетушащих средств для их тушения приведены в специальных ре­комендациях.

В настоящее время в практике работы пожарной охраны применя­ются в основном три приема подачи огнетушащих пен в резервуары:

через слой горючего с помощью специального оборудования резер­вуара;

через борт резервуара в виде на­весной струи с помощью пенных ство­лов, пеносливов и др.

Для эффективной работы схемы подачи воздушно-механической пены низкой кратности с помощью УППС через слой горючего (рис. 12.15) 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. м³.

Основными недостатками данного способа тушения являются:

невозможность использования при горении в обваловании;

разрушение, смятие 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.

Наиболее распространенным прие­мом подачи пены в резервуар явля­ется слив ее на горящую поверхность с помощью переносных пеноподъемни-ков, автоподъемников и стационар­ных пенокамер.

Применение пеноподъемников, 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 отверстие 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 ею 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 расте-

каться по поверхности горящей жид­кости. Целесообразно вводить пену с одного-двух направлений мощными потоками, так как при этом она мень­ше разрушается, быстрее продвига­ется и лучше преодолевает препят­ствия. В резервуары пену вводят, как правило, с наветренной стороны.

Для эффективной работы схемы, приведенной на рис. 12.16, необходи­мо поддерживать перепады давлений на насосе и вставке, которые приве­дены в табл. 12.7.

Подготовка и проведение пенной атаки. Подготовку к пенной атаке необходимо проводить в минимальные сроки, так как увеличение времени горения повышает опасность распро­странения пожара на соседние резер­вуары за счет вскипания и выброса.

Для проведения пенной атаки не­обходимо:

сосредоточить расчетное количе­ство пенообразующих средств;

собрать-схему подачи пены и про-

верить ее работоспособность на воде;

назначить боевые расчеты и ответ­ственных лиц из начальствующего состава для обеспечения работы тех­нических средств подачи;

установить и объявить личному составу сигналы о начале и конце пенной атаки, сигналы на отход, а также на случай вскипания или вы­броса.

Пенную атаку проводят одновре­менно всеми средствами непрерывно до полного прекращения горения, учи­тывая, что интенсивность подачи пены должна рассматриваться как решаю­щее условие успешной ликвидации пожара.

После прекращения горения пода­чу пены в резервуар необходимо про­должать примерно 5 мин для прекра­щения повторного воспламенения.

РТП должен иметь в виду, что в случае вскипания подачу пены пре­кращать не следует, но для этого слу­чая заблаговременно должны быть

242
разработаны меры безопасности для людей и по защите рукавных линий с помощью водяных струй и других средств (костюмы, щиты, кошмы