Пожаротушение резервуаров для хранения нефтепродуктов
В предыдущей статье были рассмотрены конструктивные особенности резервуаров для хранения нефтепродуктов. Это сложное в инженерном отношении оборудование, позволяющее оптимизировать вопросы безопасного хранения содержимого резервуаров и минимизировать потенциальные риски возникновения инцидентов или аварий. Один из наиболее серьезных рисков – это возникновение пожароопасной ситуации с непредсказуемыми по тяжести последствиями от возникновения и развития пожара.
К сожалению, риски возникновения пожаров резервуаров были и остаются весьма высокими, начиная с момента начала эксплуатации мест хранения нефтепродуктов и до нашего времени. Для наглядности упомянем лишь одно из подобных событий из недалекого прошлого. Речь идет о пожаре на территории Нефтеперерабатывающего завода ПО «Киришинефтеоргсинтез» Миннефтехимпрома СССР в Ленинградской области, который произошел 18 марта 1986 года. Сложность пожара была во многом обусловлена тем обстоятельством, что его объектом стал крупный резервуар типа РВС-10 000, полностью заполненный бензином. Пламя угрожало соседним емкостям резервуарного парка и процесс борьбы с огнем до настоящего времени не имеет аналогов в мировой практике (Рис. 1.).
Тушение беспримерного по своей сложности пожара, причиной которого послужила оплошность оператора при заполнении резервуара, потребовало огромного привлечения сил специалистов и технических средств, продолжалось в течение 85 часов и в итоге увенчалось победой пожарных. Во многом сложность тушения данного пожара была обусловлена горением легковоспламеняющейся жидкости класса IA (бензина) - вещества, находящегося в жидкой форме при нормальной температуре и давлении и которое может воспламеняться при температуре ниже 22,8 ºC.
С целью недопущения такого рода событий или минимизации потенциального ущерба в случае их возникновения, еще на стадии проектирования резервуаров реализуется комплекс необходимых противопожарных мероприятий. На Рис. 1 хорошо видно так называемое обвалование, то есть территория, окружающая резервуар, оборудованная пожарными дамбами, которые должны сдерживать распространение пролитой жидкости в случае повреждения резервуара, ограничивая возможную площадь пожара. Пример обвалования резервуарного парка приведен на Рис. 2.
Однако, как бы ни было хорошо обвалование, оно не оказывает никакого активного воздействия на очаг пожара, а призвано ограничить масштаб чрезвычайного происшествия, являясь фактически существенным подспорьем в вопросах локализации. Исторически активное тушение нефтепродуктов осуществлялось и до сих пор продолжает осуществляться воздушно-механической пеной средней кратности, которая довольно эффективно подавляет опасные испарения горючего за счет пенного покрывала, одновременно изолируя эти испарения от доступа к окислителю (кислороду), находящемуся в составе атмосферного воздуха (Рис. 3).
 |  |
Рис. 3. Подача огнетушащей воздушно-механической пены средней кратности сверху (слева) и генератор пены средней кратности ГПС-2000 (справа) | |
Подачу пены на горящую поверхность жидкости можно подать с помощью передвижной пожарной техники, либо с помощью стационарных пеногенерирующих устройств, предварительно закрепленных по верхнему обводу крыши резервуара. Эти пеногенераторы будут выступать оконечными устройствами сложной системы пенного пожаротушения, предварительно смонтированной на объекте в соответствии с утвержденным проектным решением. В этих системах пожаротушения использование воды как базового огнетушащего вещества позволяет решать смежные задачи - собственно пенное пожаротушение и охлаждение водой стенок пострадавшего резервуара (Рис. 4).
 |
|
Рис. 4. Принципиальна схема водопенного пожаротушения резервуара типа РВС (слева) и стационарный генератор пены ГПСС-2000 (справа) | |
Принцип работы генератора пены средней кратности довольно прост: раствор пенообразователя под давлением подается на распылитель. Распылитель представляет собой устройство с прорезями, расположенными под углом 12°. Эти прорези закручивают поток рабочей жидкости таким образом, чтобы раствор пенообразователя равномерно подавался на пакет сеток, где «выдуваются» пузырьки пены, а форма корпуса способствует дополнительному эжектированию воздуха (Рис. 5).
При тушении возникшего внутри резервуара пожара образовавшееся пенное покрытие, среди прочего, должно обладать способностью для препятствия обратному возгоранию (например, в случае неполного тушения пожара) и переносу пламени, когда образовавшиеся слабые язычки огня могут появляться на поверхности пенного покрывала. В том случае, когда пенное покрывало не распространяется на всю площадь горючего полностью, может произойти его повторное возгорание (Рис. 6).
Таким образом, оперативное создание устойчивого и надежного пенного покрытия можно считать залогом успешного тушения возникшего в резервуаре пожара. Это в теории. На практике для решения данной непростой задачи требуется учет многих составляющих. В первую очередь многое зависит от качественного получения воздушно-механической пены – начиная от качества исходного концентрата, корректного получения рабочего раствора при смешении его с водой и завершая его совместимостью с генератором пены для получения качественного огнетушащего вещества. Следует учитывать также воздействие факторов, которыми сопровождается горение, на стойкость полученного пенного покрытия. К ним можно отнести высокую температуру, естественное испарение воды, возможный физико-химический контакт с жидкостью, тушение которой происходит, в частности, погружение части пены под поверхность горящей жидкости, что приводит к разрушению ее структуры и т.д.
Немаловажным аспектом является своевременное начало процесса тушения, являющееся результатом оптимального взаимодействия организационно-технических факторов, основанных на высокой подготовке и выучке персонала, корректности выбранных проектных решений и технической исправности задействованных средств пожаротушения.
В зависимости от особенностей конструкции резервуара для хранения нефтепродуктов эти задачи не всегда удается решить шаблонно. Особую опасность представляет выброс легковоспламеняющейся жидкости из резервуара в результате механического вытеснения ее паром, образованным при вскипании донной воды. Это может произойти после длительного периода горения таких продуктов, как сырая нефть, когда тепловая волна проходит сквозь жидкость и доходит до донной воды на дне резервуара. Это явление характерно для любой растворимой в воде жидкости или для легких продуктов переработки нефти, таких как, например, бензин.
Тяжесть последствий может усугубиться формированием теплового восходящего потока, то есть возникновением ветровой силы высокой скорости, создаваемой пожаром, когда части горящего вещества поднимаются в воздух. Когда горячий воздух поднимается вверх, он притягивает окружающий воздух в зону пожара. Скорость таких ветров может превышать 110 км/ч и способствовать дальнейшему неблагоприятному развитию событий (Рис. 7). В данном случае возможно возникновение окна, то есть небольшого отверстия в пламени при тотальном пожаре резервуара.
Окно образуется за счет сил ветра высокой скорости, которые затягивают воздух в огонь, а его расположение меняется в зависимости от направления ветра, но обычно оно находится с той стороны, откуда дует ветер. Возможность потери пены вследствие тепловой тяги минимальна при таком расположении окна.
При упомянутом развитии событий высокому риску повреждений или даже разрушений окажутся подвержены стационарные генераторы пены, расположенные по периметру резервуара и процесс тушения будет нарушен или даже невозможен. В данном типе оборудования конструктивно не предусмотрено решение вопросов, непосредственно связанных с его взрыво- и огнестойкостью. Основным достоинством данных устройств является их относительная дешевизна, хотя она вряд ли играет существенную роль на фоне многочисленных расходов, связанных с монтажными работами системы пожаротушения в целом. В общем смысле она включает в себя прокладку сети трубопроводов и пенопроводов, насосную станцию, систему хранения (дозирования) пенообразователя и т.п.
Поскольку существующие риски возникновения пожаров в резервуарных парках остаются достаточно высокими, а практикуемые консервативные методы борьбы с ними с помощью пены средней кратности на сегодняшний момент времени обладают существенными недостатками, представляется целесообразным перенаправить вектор прилагаемых усилий на внедрение прогрессивных технологий безопасности, современных материалов и оборудования. Последствия пожара после его ликвидации могут оказаться несопоставимыми не только с расходами на монтаж изначально приемлемой системы пожаротушения, но и сопровождаться ощутимыми прямыми и косвенными расходами (Рис. 8).
Нельзя обойти стороной и высокие риски для здоровья или даже жизни всех участников тушения пожара и лиц, оказавшихся на месте его развития при выполнении своих служебных задач.
Казалось бы, найти разумный выход из сложившейся ситуации не представляется возможным. Но это не так. Упомянутые генераторы пены вполне хорошо себя проявляют при тушении небольших очагов пожара, довольно неприхотливы к дешевым синтетическим пенообразователям, прописаны в нормативных документах, обладают конструктивной простотой и невысокой себестоимостью. Свою весомую роль играют также многолетний консерватизм, который во многом опирается на имеющую место техническую некомпетентность потенциальных пользователей оборудования водопенного пожаротушения. Тушение пеной средней кратности продолжительное время занимало монопольные позиции среди технологий пожаротушения в силу отсутствия альтернатив. В последние годы в этом направлении произошли существенные подвижки во всем мире. Появились качественно иные виды пенообразователей, которые позволяют эффективнее решать вопросы пенного пожаротушения пеной низкой кратности. Это неизбежно повлекло за собой техническое перевооружение, касающееся устройств генерации пены. Двадцать первый век предъявляет к эксплуатантам свои требования и предоставляет новые возможности. Данная тематика будет предметом рассмотрения в следующем обзоре современного оборудования для борьбы с огнем.
В данном обзоре проанализированы, обобщены и использованы материалы, полученные из открытых источников, размещенных в сети Интернет, в том числе на следующих информационных ресурсах:
- Чем тушить резервуар? Сравниваем пены низкой и средней кратности - FIREMARSHAL.RU
- Почему ГПС-600 нельзя проектировать в составе АУПТ - FIREMARSHAL.RU
- Битва пенообразователей AFFF vs S - FIREMARSHAL.RU
