Выброс нефти и темных нефтепродуктов из горящего резервуара происходит при достижении поверхности слоя донной (подтоварной) воды гомотермическим (прогретым) слоем горючей жидкости. 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 слоем воды горящую жидкость за пределы резервуара.
Обычно выбросу предшествуют внешние признаки - усиление горения, изменение цвета пламени, усиление шума при горении, могут также наблюдаться отдельные потрескивания (хлопки), вибрация верхних поясов стенки резервуара. Как правило, выброс носит пульсирующий характер, причем интенсивность его, т. е. увеличение высоты и объема факела пламени, нарастает в самом процессе выброса. Толщина слоя донной (подтоварной) воды, как правило, на мощность выброса влияния не оказывает. Ориентировочное время наступления возможного выброса можно определить по формуле:
где Т - время от начала пожара до ожидаемого момента наступления выброса, ч; Н - начальная высота слоя горючей жидкости в резервуаре, м; h - высота слоя донной (подтоварной) воды, м; W - линейная скорость прогрева горючей жидкости, м/ч (табл. 1.1); u - линейная скорость выгорания горючей жидкости, м/ч (табл. 1.1); V - линейная скорость понижения уровня вследствие откачки, м/ч (если откачка не производится, то V=0).
При пожаре в резервуаре возможно образование «карманов», которые значительно усложняют процесс тушения. «Карманы» могут иметь различную форму и площадь и образуются как на стадии возникновения в результате перекоса понтона, плавающей крыши, частичного обрушения крыши, так и в процессе развития пожара при деформации стенок.
Устойчивость горящего резервуара зависит от организации действий по его охлаждению. При отсутствии охлаждения горящего резервуара в течение 5-15 минут стенка резервуара деформируется до уровня взлива горючей жидкости.
2. Огнетушащие вещества и способы тушения
2.1 Огнетушащее действие пены
Основным средством тушения нефти и нефтепродуктов в резервуарных парках является воздушно-механическая пена средней и низкой кратности.
Огнетушащее действие воздушно-механической пены заключается в изоляции поверхности горючего от факела пламени, снижении вследствие этого скорости испарения жидкости и сокращении количества горючих паров, поступающих в зону горения, а также в охлаждении горящей жидкости. Роль каждого из этих факторов в процессе тушения изменяется в зависимости от свойств горящей жидкости, качества пены и способа ее подачи. нефть взрывоопасный огнетушащий
При подаче пены одновременно происходит разрушение пены от факела пламени и нагретой поверхности горючего. Накапливающийся слой пены экранирует часть поверхности горючего от лучистого теплового потока пламени, уменьшает количество паров, поступающих в зону горения, снижает интенсивность горения. Одновременно выделяющийся из пены раствор пенообразователя охлаждает горючее. Кроме того, в процессе тушения в объеме горючего происходит конвективный тепломассообмен, в результате которого температура жидкости выравнивается по всему объему, за исключением «карманов», в которых тепломассообмен происходит независимо от основной массы жидкости.
Для современных резервуаров типа РВС выравнивание температуры по всему объему горящей жидкости при нормативной интенсивности подачи раствора пенообразователя происходит в течение 15 мин тушения при подаче пены сверху и в течение 10 мин при подаче под слой горючего. Это время необходимо принимать в качестве расчетного при определении запаса пенообразователя для тушения нефти и нефтепродуктов воздушно-механической пеной. Нормативный запас пенообразователя согласно СНиП 2.11.03-93 следует принимать из условия обеспечения трехкратного расхода раствора пенообразователя на один пожар.
Дальность растекания пены средней кратности по поверхности горючей жидкости обычно не превышает 25 м.
При подаче пены в нижний пояс резервуара, непосредственно в слой горючей жидкости (подслойный способ тушения пожара), используются пены низкой кратности, которые получают из фторсодержащих пленкообразующих пенообразователей. Применение фторсодержащих пенообразователей является необходимым условием, поскольку пена на их основе инертна к воздействию углеводородов в процессе длительного подъема пены на поверхность нефтепродукта. Применение пены, получаемой на основе обычных пенообразователей для подачи под слой горючей жидкости, недопустимо, так как при прохождении через слой горючей жидкости она теряет огнетушащую способность.
Быстрой изоляции горящей поверхности пеной способствуют саморастекающаяся из пены водная пленка раствора пенообразователя, имеющая поверхностное натяжение ниже натяжения горючей жидкости, а также конвективные потоки, которые направлены от места выхода пены к стенкам резервуара. В результате конвективного тепломассообмена снижается температура жидкости в прогретом слое до среднеобъемной. Вместе с тем интенсивные восходящие потоки жидкости приводят к образованию на поверхности локальных участков горения, в которых скорость движения жидкости достигает максимальных значений. Эти участки, приподнятые над остальной поверхностью и называемые «бурунами», играют важную роль в процессе тушения. Чем выше «бурун», тем больше пены необходимо накопить для покрытия всей поверхности горящей жидкости. Для снижения высоты «буруна» пена подается через пенные насадки с минимальной скоростью.
Пена, всплывающая на поверхность через слой горючего, способна обтекать затонувшие конструкции и растекаться по всей поверхности горючего. Значительное снижение интенсивности горения достигается через 90-120 секунд с момента появления пены на поверхности. В это время наблюдаются отдельные очаги горения у разогретых металлических конструкций резервуара и в местах образования «бурунов». В дальнейшем, в течение 120-180 секунд происходит полное прекращение горения.
После прекращения подачи пены при полной ликвидации горения на всей поверхности горючей жидкости образуется устойчивый пенный слой толщиной до 10 см, который в течение 2-3 часов защищает поверхность горючей жидкости от повторного воспламенения.
Для тушения пожаров в резервуарах и в случаях розлива нефти и нефтепродуктов возможно применение новых технологий генерирования и совместной доставки в зону горения пен различной дисперсности и кратности, получаемых на основе водных растворов пенообразователей. Эта технология реализована в установках комбинированного тушения пожаров, которые позволяют увеличить дальность струй пен средней кратности в 8-10 раз и скорость их растекания по поверхности горючей жидкости.
При воздействии на зону горения комбинированных струй, в первую очередь в контакт с пламенем вступает пена низкой кратности, которая, обладая высокой кинетической энергией, опережает пену средней кратности на какие-то доли секунды и, разрушаясь в зоне горения, снижает температуру пламени и нагретых поверхностей до такой степени, что пена средней кратности проникает в охлажденные области зоны горения, практически без разрушения.
Это позволяет сократить время пожаротушения 2-3 раза по сравнению с традиционными средствами, значительно уменьшить количество участников тушения, снизить риск для здоровья и жизни людей, поскольку тушение пожара может осуществляться на значительном расстоянии от горящего объекта.
Вода для приготовления раствора пенообразователя не должна содержать примесей нефтепродуктов.
Для приготовления раствора из отечественных пенообразователей типа «Рауан» возможно использование водопроводной, морской, солоноватой (смешанной с пресной), очищенной промышленной воды.
2.2 Нормативные интенсивности подачи раствора пенообразователя
Нормативные интенсивности подачи раствора пенообразователя являются одним из наиболее важных показателей в расчете сил и средств, требуемых для тушения пожара в резервуаре, определения запаса пенообразователя.
Главными факторами, определяющими нормативную интенсивность подачи раствора пенообразователя, являются:
физико-химические свойства горючего;
физико-химические свойства пенообразователя и самой пены;
условия горения и тепловой режим в зоне пожара к моменту начала пенной атаки;
способ и условия подачи пены на тушение.
В табл. 2.1 и 2.2 приведены нормативные интенсивности подачи раствора пенообразователя для тушения нефти и нефтепродуктов в резервуарах.
При расчете сил и средств нормативная интенсивность выбирается по табл. 2.1 и 2.2 с учетом времени свободного развития пожара.
Нормативную интенсивность подачи раствора пенообразователя при подаче пены на поверхность горючей жидкости следует увеличивать в 1,5 раза при свободном развитии пожара от 3 до 6 часов; в 2 раза при свободном развитии пожара от 6 до 10 часов и в 2,5 раза при свободном развитии пожара более 10 часов.
Таблица 2.1. Нормативные интенсивности подачи пены средней кратности для тушения пожаров в резервуарах
|
Вид нефтепродукта |
Нормативная интенсивность подачи раствора пенообразователя, л·м-2·с-1. |
|||
|
Пенообразователи общего назначения |
Пенообразователи целевого назначения фторсодержащие |
|||
|
углеводородные |
не пленкообраз. |
Пленкообраз. |
||
|
Нефть и нефтепродукты с Твсп. = 28 °С и ниже и ГЖ, нагретые выше Твсп. |
0,08 |
0,06 |
0,05 |
|
|
Нефть и нефтепродукты с Твсп. более 28 °С |
0,05 |
0,05 |
0,04 |
|
|
Стабильный газовый конденсат |
- |
0,12 |
0,1 |
Для нефти с примесями газового конденсата, а также для нефтепродуктов, полученных из газового конденсата, необходимо определение нормативной интенсивности в соответствии с действующими методиками.
Таблица 2.2. Нормативная интенсивность подачи пены низкой кратности для тушения нефти и нефтепродуктов в резервуарах
|
Вид нефтепродукта |
Нормативная интенсивность подачи раствора пенообразователя, л·м-2·с-1 |
||||||
|
Фторсодержащие пенообразователи «не пленкообразующие» |
Фторсинтетические «пленкообразующие» пенообразователи |
Фторпротеиновые «пленкообразующие» пенообразователи |
|||||
|
на поверхность |
в слой |
на поверхность |
в слой |
на поверхность |
в слой |
||
|
Нефть и нефтепродукты с Твсп = 28 °С и ниже |
0,08 |
- |
0,07 |
0,10 |
0,07 |
0,10 |
|
|
Нефть и нефтепродукты с Твсп более 28 °С |
0,06 |
- |
0,05 |
0,08 |
0,05 |
0,08 |
|
|
Стабильный газовый конденсат |
0,12 |
- |
0,10 |
0,14 |
0,10 |
0,14 |
Пену средней кратности следует получать с помощью пеногенераторов типа ГПС, а низкой кратности - с помощью стволов низкократной пены, пен различной дисперсности и кратности - установками комбинированного тушения пожара.
При тушении пожаров горючих жидкостей в обваловании допускается применение пены низкой кратности, получаемой из синтетических пенообразователей общего и специального назначения. Нормативная интенсивность подачи раствора синтетического пенообразователя общего назначения должна составлять 0,15 л·м-2·с-1.
2.3 Применение других веществ и способов пожаротушения.
При тушении пожаров в резервуарах с вязкими и легкозастывающими продуктами (мазут, масла и нефть) возможно применение распыленной воды для охлаждения поверхностного слоя горящей жидкости до температуры ниже их температуры вспышки. Необходимым условием тушения распыленной водой является низкая среднеобъемная температура горючего (ниже температуры вспышки). Интенсивность подачи распыленной воды следует принимать 0,2 л· м-2 ·с-1.
Для тушения проливов в обваловании и межсвайном пространстве под резервуаром, локальных очагов горения на задвижках, фланцевых соединениях, в зазоре между стенкой резервуара и плавающей крышей допускается применение огнетушащих порошковых составов с интенсивностью подачи для нефти и нефтепродуктов 0,3 кг· м-2·с-1, для газового конденсата - 0,5 кг· м-2·с-1. Главную роль в механизме тушения порошками играет ингибирование пламени. Порошки не обладают охлаждающим действием. Поэтому после тушения пламени возможно повторное воспламенение горючего. Чтобы это предотвратить, целесообразно применять комбинированные методы тушения, сочетая подачу порошков с подачей пенных средств:
· основное тушение пеной с дотушиванием порошком отдельных очагов горения;
· основное тушение порошком небольших очагов горения, затем подача пены для предотвращения повторного воспламенения.
Интенсивность во всех случаях такая же, как и при индивидуальном использовании этих веществ.
Применение комбинированного метода тушения требует дополнительных сил и средств. Поэтому этот метод целесообразен, как правило, в тех случаях, когда тушение одним огнетушащим веществом не достигается.
2.4 Особенности тушения пожаров в резервуарах подслойным способом
Тушение пожара в резервуаре подачей пены в слой нефтепродукта может осуществляться двумя способами: