Пожарная тактика на современном этапе развития 5 Горение как основной процесс на пожаре. 5
 Скачать 1.28 Mb.
|
|
Глава 2. Тактика тушения пожаров горючих жидкостей в резервуарах. 2.1 Оперативно-тактические характеристики горючих жидкостей в резервуарах с нефтепродуктами. Для хранения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей используют в основном металлические и железобетонные резервуары, которые подразделяются на: 1. наземные, 2. подземные. По форме железобетонные резервуары бывают: - цилиндрические, - прямоугольные, - траншейного типа. Металлические резервуары бывают: - цилиндрическими, - сфероидальными. Крыши цилиндрических резервуаров бывают плоскими, коническими, торо сферическими и сферическими, а по конструкции стационарные и плавающие. В настоящее время получило распространение строительство вертикальных резервуаров с плавающей крышей или со стационарной кровлей и понтоном. (Приложение 1.) Эти резервуары приняты в качестве основного типа емкостей для хранения ЛВЖ на складах. Вертикальные резервуары с плоской и конической кровлей, а также железобетонные применяют для хранения жидкостей с плотностью 900 кг/м3 и более. Резервуары вертикальные стальные со сферическими кровлями предназначаются для хранения жидкостей с высокой упругостью паров. В резервуарах горизонтальных цилиндрических со сферическими днищами хранят сжиженные газы под напором 160 – 200 м. Наземные вертикальные резервуары емкостью 5000 м3 и более оборудуются стационарными автоматическими установками для тушения воздушно-механической пеной, а в некоторых складах и системой охлаждения стенок, которая выполняется в виде перфорированного кольцевого трубопровода, закрепленного на верхнем поясе борта резервуара. Резервуары для хранения жидкостей и сжиженных газов размещаются на открытых площадках, которые в целом образуют резервуарный парк. По общей емкости резервуаров склады подразделяются на три категории: I – емкостью 50 тыс. м3 и более, II – от 10 до 50 тыс. м3, III – менее 10 тыс. м3. Резервуары, как правило, размещают группами. При применении резервуаров с плавающей крышей или понтоном вместимостью 50 тыс. м3 и более общий объем группы резервуаров может быть 200 тыс. м3 (120 тыс. м3 при единичной вместимости резервуаров менее 50 тыс. м3). Общий объем группы резервуаров со стационарной крышей (без понтона) не должен превышать 80 тыс. м3 при хранении жидкостей с температурой вспышки 45°С и ниже, и 120 тыс.м3 при температуре вспышки хранящихся жидкостей более 45°С. [2] Площадь зеркала одного подземного резервуара не превышает 7000 м2, а общая площадь зеркала группы -14 000 м2. По действующим в настоящее время нормам расстояние между стенками наземных, расположенных в одной группе, резервуаров: не менее 0,5DH диаметра наибольшего резервуара с плавающей крышей). 0,6DH с понтоном и 0,75DH со стационарной крышей, но не более 30 м. Разрыв между резервуарами соседних, групп 40м. Резервуары вместимостью до 400м3 располагают на одной площадке в группе общим объемом до 4000 м2, при этом расстояние между стенками резервуаров в этой группе не нормируется, расстояние до соседних групп принимают равным 15м. Расстояние между стенками подземных резервуаров одной группы принимают не менее 1 м, расстояние между резервуарами соседних групп – 15м. Для предупреждения распространения пожаров на большие площади на складах предусматриваются: строительство резервуаров на определенном расстоянии друг от друга, ограничение емкости групп и т. д. Так для ограничения площади розлива жидкостей при пожарах и авариях каждая группа наземных резервуаров ограждается сплошным земляным валом или каменной стеной, рассчитанными на гидростатическое давление разлившейся жидкости. Объем пространства, ограниченного обвалованием или стеной, должен вмещать всю жидкость полностью заполненного отдельно стоящего или наибольшего резервуара группы. Территория группы резервуаров с жидкостями разделяется в свою очередь земляными валами или стенками высотой 0,8 м на секторы, в каждом из которых емкость резервуаров не превышает 20000 м3. Резервуарные парки оборудуются производственно-дождевой канализацией. В целях предотвращения распространения огня по канализации в специальных колодцах устраивают гидрозатворы: на каждом выпуске от группы резервуаров и через каждые 400м на магистралях, а также перед насосной, нефтеловушкой и после нее. Пропускная способность канализации рассчитывается на суммарный пропуск сточных, производственных вод и воды, подаваемой на охлаждение резервуаров при пожаре. Для снижения потерь паров ЛВЖ при так называемых малых и больших «дыханиях» резервуары в ряде случаев оборудуются газ уравнительной системой. Система состоит из магистрального трубопровода диаметром 150 – 500 мм с ответвлениями к резервуарам, на которых устанавливаются сетчатые огнепреградители. Магистраль подключается также через огнепреградители к резервуару-компенсатору. Для обеспечения тушения пожаров резервуарные парки складов I и II категорий обеспечиваются пожарным водопроводом высокого или низкого давления, а III категории – запасом воды в водоемах. На складах сжиженных газов емкостью свыше 2000 м3 устраиваются водопроводы только высокого давления с подачей воды к лафетным стволам, стационарно установленным на специальных вышках. Производительность водопроводов должна обеспечивать расчетный расход воды для охлаждения и тушения наибольшего резервуара в парке и охлаждения соседних с ним резервуаров и сооружений. Запас воды в водоемах должен обеспечивать расчетный расход воды на охлаждение наземных резервуаров передвижными средствами в течение 6 ч, а подземных – 3 ч, при этом запас воды для пенотушения должен не менее чем в три раза превышать расчетный. Основными показателями, характеризующими пожарную опасностьнефти и нефтепродуктов, являются: - нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени. - температурные пределы распространения пламени. - температуры вспышки. - температуры воспламенения. - температуры самовоспламенения. [3] 2.2 Возникновение и развитие пожаров горючих жидкостей в резервуарах Возникновение пожара в резервуаре зависят от следующих факторов: - наличия источника зажигания, - свойств горючей жидкости, - конструктивных особенностей резервуара, - наличия взрывоопасных концентраций внутри и снаружи резервуара. Пожар в резервуаре в большинстве случаев начинается с взрыва паровоздушной смеси. На образование взрывоопасных концентраций внутри резервуаров оказывают существенное влияние физико-химические свойства хранимых нефти и нефтепродуктов, конструкция резервуара, технологические режимы эксплуатации, а также климатические и метеорологические условия. Взрыв в резервуаре приводит к подрыву (реже срыву) крыши с последующим горением на всей поверхности горючей жидкости. При этом, даже в начальной стадии, горение нефти и нефтепродуктов в резервуаре может сопровождается мощным тепловым излучением в окружающую среду, а высота светящейся части пламени составлять 1 – 2 диаметра горящего резервуара. Отклонение факела пламени от вертикальной оси при скорости ветра около 4 м×с-1 составляет 60 – 70°. Источниками зажигания могут являться: - открытое пламя, которое может возникать при производстве газосварочных работ или при нарушении правил пожарной безопасности. - искры или брызги расплавленного металла, возникающие при производстве электро- и газосварочных работ, а также при резке металлов газом или абразивными кругами. - фрикционные искры, образующиеся при ударах или трении металлических частей друг о друга. - искры, образовавшиеся при ударах и трении алюминия о ржавое железо, которые могут поджигать практически любые горючие смеси, что объясняется образованием термита, сгорающего при высокой температуре (35000С). - разряды статического электричества и атмосферного электричества. - самовозгорание пирофорных отложений на стенках резервуаров. Факельное горение может возникнуть на дыхательной арматуре, местах соединения пенных камер со стенками резервуара, других отверстиях или трещинах в крыше или стенке резервуара при концентрации паров нефтепродукта в резервуаре выше верхнего концентрационного предела распространения пламени (ВКПРП). [4] Факельное горение на дыхательной арматуре характеризуется тем, что практически невозможен быстрый проскок пламени во внутреннее газовое пространство резервуара, но при длительном горении происходит, прогрев как самой дыхательной арматуры (огнепреградителей), так и крыши резервуара вблизи нее с последующим разрушением их и переходом горения при определенных условиях внутрь резервуара. Факельное горение, возникающее в случае выхода газовой смеси из резервуара через трещины, подрывы крыши, отверстия, появившиеся в результате коррозии или механических повреждений, является значительно более опасным. Если при факельном горении наблюдается черный дым и красное пламя, то это свидетельствует о высокой концентрации паров горючего в объеме резервуара, и опасность взрыва незначительная. Сине-зеленое факельное горение без дымообразование свидетельствует о том, что концентрация паров продукта в резервуаре близка к области воспламенения и существует реальная опасность взрыва. Рассмотрим условия возникновения пожара при различных вариантах. При первом варианте возникновение факела пламени, учитывая быстрое смешение выходящей из резервуара газовой смеси с атмосферным воздухом маловероятно, особенно в тех случаях, когда концентрация паров горючих жидкостей незначительно превышает нижний концентрационный предел распространения пламени. При воспламенении парогазовоздушной смеси в объеме резервуара не занятом жидкостью происходит ее быстрое выгорание и далее наблюдается горение на поверхности жидкости внутри резервуара. При большей концентрации паров горючих жидкостей в газовом пространстве резервуара воспламенение горючей смеси приводит к проскоку пламени внутрь и достаточно быстрому выгоранию газовой смеси и воспламенению жидкости. При быстром выгорании газовой смеси происходит резкое повышение температуры газовой фазы и, следовательно, резкое повышение давления внутри резервуара. В результате этого происходит чаще всего подрыв крыши резервуара, разрушение ослабленных мест крепления пенокамер и возникновению факельного горения в местах выхода газовой смеси. воспламенение газовой фазы в местах ее выхода из резервуара приводит к проскоку пламени внутрь резервуара и взрыву. В результате взрыва происходит частичный или полный отрыв (обрушение) крыши и воспламенение жидкости по всей свободной поверхности. В ряде случаев возможно разрушение резервуара. [5] Когда концентрация паров горючей жидкости близка к верхнему концентрационному пределу распространения пламени, возникает факельное горение и при этом возможен взрыв («хлопок»), но при увеличении доступа воздуха в паровоздушное пространство резервуара возможно снижение концентрации паров хранимого горючего, в результате чего может резко возрасти скорость горения паровоздушной смеси, что приводит к взрыву. По мере увеличения концентрации паров горючей жидкости и превышения значения верхнего концентрационного предела распространения пламени вероятность проскока пламени от возникающего в местах выхода из резервуара горючей смеси факела пламени уменьшается и будет появляться его устойчивое горение снаружи. Аналогичные условия начальной стадии пожара в резервуаре будут и при появлении источников зажигания, находящихся внутри резервуара, например, самовозгорание пирофорных отложений. Факельное горение в резервуарах с плавающей крышей обычно возникает в местах повреждения герметизирующего затвора и неплотного прилегания герметизирующего затвора к стенкам резервуара. Горение выходящих паров хранимой жидкости приводит к прогоранию затвора и тепловому воздействию на металлоконструкции плавающей крыши. Это способствует появлению трещин в наиболее слабых местах, деформации конструкций резервуара и самой крыши, что в итоге приводит к потере плавучести крыши. Как правило, пожар возникает из-за перекоса или зависания плавающей крыши или понтона, способствующего появлению открытых участков хранимой жидкости, повреждению герметизирующего затвора и возникновению механического искрения при трении металлических элементов плавающей крыши (понтона) о направляющие. Перекос или зависание плавающей крыши или понтона чаще всего происходит вследствие их заклинивания, происходящего по различным причинам, или примерзания уплотняющего затвора, а также возможны и другие причины. На резервуаре с плавающей крышей возможно образование локальных очагов горения в зоне уплотняющего затвора, в местах скопления горючей жидкости на плавающей крыше. При хранении нефти и нефтепродуктов в условиях низких температур возможно зависание понтона или плавающей крыши при откачке продукта из резервуара, что может привести к падению их с последующим возникновением пожара Условиями для возникновения пожара в обваловании резервуаров являются: - перелив хранимого продукта, - нарушение герметичности резервуара, задвижек, фланцевых соединений, - наличие пропитанной нефтепродуктом теплоизоляции на трубопроводах и резервуарах. Развитие пожара зависит от места возникновения горения, размеров начального очага горения, устойчивости конструкций резервуара, наличия и использования средств автоматической противопожарной защиты, времени свободного горения резервуаров до начала активных действий по тушению пожара. [7] При возникновении горения нефти и нефтепродуктов на свободной поверхности пламя быстро распространяется по зеркалу жидкости. Так для резервуара емкостью 10000 м3, диаметром 34 метра при поджигании жидкости у борта время распространения пламени на всю поверхность горючей жидкости по литературным данным составляет примерно одну минуту. Горение нефти и нефтепродуктов на свободной поверхности при неограниченном доступе воздуха в условиях естественной конвекции происходит сравнительно спокойно. Высота светящейся части факела пламени может оставлять от 1 до 2 диаметров резервуаров в зависимости от вида горящей жидкости. Воздействие высокой температуры факела пламени (для горючих жидкостей она составляет 1100-1300оС) приводит, в случае обрушения крыши к ее деформации, а также к деформации стенок горящего резервуара и образованию "карманов". В реальных пожарах через 15-20 минут после начала пожара свободный борт металлического резервуара разогревался до температуры красного каления и деформировался, если его не охлаждали. В начальной стадии пожара в результате взрыва паровоздушной смеси, обрушения крыши резервуара часто повреждаются элементы обвязки резервуара (трубопроводы, задвижки и т.п.), при этом могут возникать дополнительные очаги горения внутри обвалования. При пожарах в резервуарных парках нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий повреждение обвязки резервуаров является иногда первопричиной образования облака взрывоопасной смеси значительных объемов. В резервуарах с плавающей крышей тепловое воздействие факела пламени приводит к разрушению герметизирующего затвора, деформации конструкций плавающей крыши, разрыву сварных швов, при этом нефтепродукт начинает поступать на поверхность и во внутренние полости крыши, образуются новые очаги горения. Примерно через 1 час после появления первых очагов горения крыша теряет плавучие свойства и тонет, а горение принимает вид, характерный для вертикальных металлических резервуаров без понтона и плавающей крыши. При понижении уровня нефтепродукта в резервуаре с понтоном или плавающей крышей, если понтон или крыша находятся на опорных стойках, а под ними образуется паровоздушный объем, пламя может распространяться и под днище понтона (плавающей крыши). При длительном горении нефть и нефтепродукты, особенно темные, прогреваются вглубь. Прогрев жидкости происходит в результате выкипания легких фракций из многокомпонентной жидкости, а также теплопроводности и возникающих вследствие различной температуры жидкости у стенок резервуара и в его центре конвективных потоков. Образуется так называемый гомотермический слой, температура которого практически постоянна по его толщине и близка к температуре кипения жидкости. Возникновение достаточно большого гомотермического слоя при горении нефти и нефтепродуктов, содержащих в своем составе влагу или подтоварную воду может привести к явлениям вскипания и выброса горящей жидкости. [15] 2.3 Тактические действия пожарных подразделений при тушении пожаров горючих жидкостей в резервуарах с нефтепродуктами. Для тушения пожаров в резервуарных парках с помощью передвижной пожарной техники и полустационарных систем применяют: - воду в виде распыленных струй. - огнетушащие порошки и инертные газы. - перемешиванием горючей жидкости, – ВМП 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 м/к. – одновременное перекрытие струёй воды всей площади горения. – интенсивность подачи на охлаждение соседних РВС не менее 0,3 л/ (м2 с). – интенсивность подачи на охлаждение горящего РВС 0,8 л/ (м2 с). – интенсивность подачи при пенной атаке 0,8 л/ (м2 с). Огнетушащие порошки 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 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 смешивания 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 тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах применяют огнетушащие пены средней и низкой кратности. ВМП средней кратности является основным средством тушения ЛВЖ и ГЖ, пена низкой кратности допускается для тушения пожаров в резервуарах, оборудованных установками СППТ (через слой горючего). Нормативные интенсивности подачи средств для тушения ЛВЖ составляют: 0,08, а для ГЖ – 0,05 л/ (м2 с). Расчет сил и средств при тушении пожаров нефтепродуктов в резервуарах воздушно-механической пеной средней кратности. 1. Определение требуемого расхода воды на охлаждение горящего резервуара: |