Современные методы пожаротушения резервуаров для хранения нефтепродуктов

В предыдущей статье были рассмотрены базовые классические способы борьбы с огнем в резервуарах. Несмотря на имеющиеся достоинства, упомянутые способы пожаротушения не всегда обладают надлежащей эффективностью, а за отсутствием достойных альтернатив пользователям долгое время приходилось мириться с данным положением вещей. Ситуация качественно поменялась в лучшую сторону, когда на рынок тушения пожаров серийно вышли пленкообразующие пенообразователи и технические средства их применения. Это обстоятельство существенно расширило горизонты применения средств водопенного пожаротушения и значительно повысило эффективность самого процесса ликвидации возгорания. В рамках одной заметки сложно описать преимущества и недостатки всех типов пенообразователей, этому посвящены целые авторские монографии, с которыми все желающие могут ознакомиться в открытом доступе. Целью данного информационного материала является расширение базового кругозора всех заинтересованных пользователей, которые исторически сталкивались только с потребительскими свойствами огнетушащей пены типа S, заслуженные достоинства которой уступают место перспективным достижениям специалистов-химиков.

Заострим внимание на двух видах огнетушащих веществ (ОТВ), получивших распространение при ликвидации пожаров горючих жидкостей, растворимых или нерастворимых в воде, которые хранятся в стальных резервуарах. Применение пенообразователя типа AFFF, то есть комбинированного пеноконцентрата (фтористые поверхностно-активные вещества (ПАВ) совместно с углеводородными ПАВ), за счет снижения силы поверхностного натяжения воды, позволяет последней оперативно растекаться по поверхности водонерастворимой жидкости, оставаясь при этом в виде сплошной водной пленки (Рис. 1).

Рис. 1. Принцип защитного действия пленкообразующего пенообразователя типа AFFF

Рис. 1. Принцип защитного действия пленкообразующего пенообразователя типа AFFF

Применение данного типа пенообразователя дает существенное преимущество перед огнетушащей пеной средней кратности, поскольку водная пленка обеспечивает более качественное сплошное покрытие площади пожара. В совокупности с «защитным одеялом», расположенным поверх нее, она отлично отводит тепло из зоны горения, препятствует испарению паров горючего вещества, притоку свежего воздуха в зону пожара и снижает скорость разрушения защитного пенного слоя, из которого эта водная пленка, собственно, и выделяется.

Ситуация существенно усложняется, если подлежащее защите горючее вещество является водорастворимым. Вышеуказанный метод окажется бессилен, впрочем, становится бессмысленным и применение иных видов пены, поскольку в процессе перемешивания ОТВ и горючего вещества не удастся создать необходимого устойчивого защитного покрытия. При такой сценарной ситуации на сцену заслуженно выходят спиртоустойчивые ОТВ типа AFFF-AR (Рис. 2).

Рис. 2. Принцип защитного действия пленкообразующего пенообразователя типа AFFF-AR

Рис. 2. Принцип защитного действия пленкообразующего пенообразователя типа AFFF-AR

В процессе пожаротушения первой образуется биополимерная пленка, на которую «наслаивается» водная пленка, поверх которой, в свою очередь, располагается «пенное одеяло». Такой «многослойный пирог» обладает замечательными огнетушащими свойствами, однако сфера его применения может быть ограничена стоимостными соображениями и типом защищаемого продукта.

Данные типы пенообразователей не требуют применения сложных технических устройств получения огнетушащей пены при способе тушения подачей сверху. Классическое исполнение предполагает наличие камеры низкократной пены (пенокамеры) – устройства, закрепленного снаружи на краю стенки резервуара, в котором происходит аэрирование пены и ее подача в резервуар с помощью пенослива (Рис. 3).

Рис. 3. Образец конструктивного исполнения камеры пены низкой кратности с пеносливом (слева) и вариант внутреннего устройства пенокамеры (справа) Рис. 3. Образец конструктивного исполнения камеры пены низкой кратности с пеносливом (слева) и вариант внутреннего устройства пенокамеры (справа)

Рис. 3. Образец конструктивного исполнения камеры пены низкой кратности с пеносливом (слева) и вариант внутреннего устройства пенокамеры (справа)

Как можно предположить, при данном варианте подачи ОТВ оно просто стекает по внутренним стенкам резервуара типа РВС с заданной интенсивностью и довольно быстро образует «пенное одеяло» на всем зеркале горящей жидкости. Проанализировать эффективность процесса тушения различными видами ОТВ и получить иную полезную информацию можно на страницах ГОСТ Р 50588-2012 (Рис. 4).

Рис. 4. Сравнение огнетушащей способности пены низкой и средней кратности

Рис. 4. Сравнение огнетушащей способности пены низкой и средней кратности

Табличные данные свидетельствуют о том, что тушение очага пожара, который примерно в полтора раза больше по площади, с помощью низкократного ОТВ, достигается в три раза быстрее, а на процесс подачи пены необходимо затратить минимум в два раза меньше времени. Тип применяемой воды в этих случаях никакой существенной роли не играет. Даже этот беглый анализ является одним из красноречивых свидетельств в пользу выигрышных перспектив пленкообразующих пеноконцентратов и совместимых с ними пеногенераторов.
     Следует отметить, что применение фторсинтетических пленкообразующих пенообразователей позволило реализовать на практике подачу огнетушащего вещества в слой горючего вещества. Под данным понятием подразумевается система противопожарной защиты резервуаров со стационарной крышей, при которой расширенная пена, устойчивая к топливу, подается у основания резервуара и поднимается сквозь горючее на поверхность жидкости. Для детального изучения вопроса следует обратиться, среди прочего, к положениям ГОСТ Р 53280.2-2010, причем следует принимать во внимание, что возможность использования метода подслойного тушения во многом обусловлено плотностью хранимого в резервуаре продукта, что обязательно следует учитывать. Для объективной, профессиональной и всесторонней оценки будет целесообразно обратиться за консультацией к производителям и поставщикам соответствующей продукции.
В качестве варианта подслойного тушения пожара можно отметить полуподслойную систему подачи пены. Она представляет собой систему, применяемую для защиты резервуаров со стационарной крышей, предназначенных для хранения углеводородов и топлива, растворимого в воде, при которой пена типа AFFF-AR подается на поверхность горючего снизу резервуара через специальной эластичный шланг, который до момента непосредственного применения находится в герметичном контейнере. Схематическое изображение конструктивных особенностей послойной и полуподслойной систем подачи пены приведено на (Рис. 5).

Рис. 5. Принцип организации процесса подслойного (слева) и полуподслойного (справа) тушения резервуара Рис. 5. Принцип организации процесса подслойного (слева) и полуподслойного (справа) тушения резервуара

Рис. 5. Принцип организации процесса подслойного (слева) и полуподслойного (справа) тушения резервуара

Во всех перечисленных случаях, огнетушащая пена, оказавшаяся на поверхности горящей жидкости, очень эффективно обеспечивает ликвидацию пожара, в силу способности подавлять опасные испарения горючего за счет образования устойчивого пенного покрытия.

Штатная работа данной системы тушения возможна при наличии высоконапорного пеногенератора (ВПГ), то есть устройства для насыщения пенного раствора воздухом, которое подает пену подслойным способом. Высоконапорный пеногенератор обычно располагается за пределами обвалованной территории для того, чтобы защитить ее от пожара (Рис. 6).

Рис. 6. Расположение ВПГ (слева) и его конструктивное устройство (справа)Рис. 6. Расположение ВПГ (слева) и его конструктивное устройство (справа) 

Рис. 6. Расположение ВПГ (слева) и его конструктивное устройство (справа)

Рассмотренные выше принципы работы актуальны для резервуаров типа РВС со стационарной крышей. В том случае, если используется резервуар с плавающей крышей, проблема пожаротушения решается иным образом, поскольку сама поверхность крыши является своего рода изолирующим элементом, а открытое горение возможно по внутреннему периметру резервуара, то есть по области уплотнения, под которой подразумевается пространство (кольцевой зазор) между барьером для пены и стенкой резервуара в резервуаре с плавающей крышей. Область уплотнения оборудуется механизмом (затвором), который перекрывает поступление горючих паров в атмосферу (Рис. 7).

Рис. 7. Защита резервуара с плавающей крышей стационарной установкой пожаротушения с подачей пены низкой кратности (слева) и пенокамера с пеногенератором (справа)

Рис. 7. Защита резервуара с плавающей крышей стационарной установкой пожаротушения с подачей пены низкой кратности (слева) и пенокамера с пеногенератором (справа) 

Рис. 7. Защита резервуара с плавающей крышей стационарной установкой пожаротушения с подачей пены низкой кратности (слева) и пенокамера с пеногенератором (справа)

В качестве доказавших свою эффективность на практике методов защиты резервуаров типа РВС с понтоном и. стационарной крышей могут применяться стационарные и передвижные установки, обеспечивающие подачу низкократной пены только сверху, а также одновременную подачу, как сверху, так и в слой горючего.

Резервуары с плавающей крышей обеспечены противопожарной защитой стационарными и передвижными установками, обеспечивающими подачу низкократной пены одновременно сверху в кольцевой зазор между стенкой резервуара и краем плавающей крыши, а также в слой горючего (Рис. 8).

Рис. 8. Защита резервуара пеногенераторами низкократной пены, стационарно размещаемыми на плавающей крыше (слева) и расположение пеногенерирующей аппаратуры на плавающей крыше (справа)

Рис. 8. Защита резервуара пеногенераторами низкократной пены, стационарно размещаемыми на плавающей крыше (слева) и расположение пеногенерирующей аппаратуры на плавающей крыше (справа) 

Рис. 8. Защита резервуара пеногенераторами низкократной пены, стационарно размещаемыми на плавающей крыше (слева) и расположение пеногенерирующей аппаратуры на плавающей крыше (справа)

Следует упомянуть, что применение низкократной пены в качестве огнетушащего вещества в данном случае не является исключительным способом противопожарной защиты, которая может быть реализована методом подачи пены средней кратности в зазор и на поверхность понтона или же подачей хладона (газа), расположенного в емкостях на плавающей крыше в кольцевой зазор, в зависимости от выбранного проектного решения.

Конкретные модели оконечных исполнительных устройств, применяемых для защиты резервуаров, зависят от выбранного способа подачи огнетушащего средства, типа хранимой горючей жидкости, конструкции, объема резервуара, и ряда других параметров. Упомянутые выше технические средства борьбы с огнем в резервуарах не являются самодостаточными, а входят составной частью в комбинированную систему комплексной противопожарной защиты, которая является сложной технической конструкцией (Рис. 9).

Рис. 9. Схематическое изображение комбинированной системы пожаротушения резервуара типа РВСРис. 9. Схематическое изображение комбинированной системы пожаротушения резервуара типа РВС

В заключение необходимо отметить, что результативность работы системы пожаротушения резервуаров во многом будет определяться правильно реализованным комплексом сложных организационно-технических мероприятий, которые начинаются еще на стадии проектирования и завершаются грамотным и своевременным техническим обслуживанием профильными специалистами. Мелочей в данном деле быть не должно, поскольку современные пленкообразующие пенообразователи обладают сложной химической структурой, а взаимосвязь всех элементов инженерных систем безопасности должна обеспечивать их корректную, своевременную и эффективную работу по ликвидации пожара. Это возможно только в том случае, если весь блок вопросов решается профильными специалистами. Да и финансовые затраты на построение современной системы должны быть учтены не в последнюю очередь.

В качестве примера успешного практического внедрения пленкообразующих пенообразователей в системы пожарной безопасности предприятия можно привести опыт ПАО «Транснефть», специалисты которой совместно с производителями соответствующих ОТВ разработала пенообразователь для подслойного тушения резервуаров с высокооктановыми бензинами, содержащими до 10% оксигенатов (спиртов и эфиров), а в начале 2000-х годов началось масштабное перевооружение противопожарных систем. Результатом явилась программа реконструкции автоматических систем пожаротушения (АСПТ) резервуарных парков и нефтеперекачивающих станций (НПС), а для защиты данных объектов был выбран метод подслойного пожаротушения, одним из существенных преимуществ которого является защита оборудования от воздействия открытого пламени. В настоящее время в ПАО «Транснефть» свыше 65% резервуаров защищены установками подслойного тушения. Данная тенденция, скорее всего, будет принята во внимание другими профильными компаниями, связанными с хранением продуктов нефтепереработки. Можно перечислить и ряд прочих достоинств этого метода тушении, а именно: надежность и простота исполнения; подсоединение к системе тушения пожара за границами резервуара; защищенность от возможного взрыва паровоздушной смеси; снижение степени риска участников тушения пожара, защищенных обвалованием и т.п. 

В данном обзоре проанализированы, обобщены и использованы материалы, полученные из открытых источников, размещенных в сети Интернет, в том числе на следующих информационных ресурсах:

-      https://rags.ru/gosts/gost/51920/

-      https://rags.ru/gosts/gost/49123/

-      https://blog.firemarshal.ru/chem-tushit-rezervuar-sravnivaem-peny-nizkoj-i-srednej-kratnosti/

-      https://blog.firemarshal.ru/bitva-penoobrazovatelej-afff-vs-s/

-      https://gazovik-neft.ru/directory/info/fire-fighting/p-01.html

-      https://himagregat-info.ru/news/tekhnologii/transneft-razrabotala-novoe-oborudovanie-dlya-podsloynogo-tusheniya-rezervuarov/

-      https://mdmetalla.ru/stal/dlya-podslojnogo-tusheniya-pozharov-rezervuarov-vertikalnyh-stalnyh-primenyayut.html