Тема № 16 Тушение пожаров на нефтехимических объектах

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Резервуарный парк — группа (группы) резервуаров, предназначенных для хранения нефти и нефтепродуктов и размещенных на участке территории, ограниченной по периметру обвалованием или ограждающей стенкой при наземных резервуарах и дорогами или противопожарными проездами при подземных (заглубленных в грунт или обсыпанных грунтом) резервуарах, установленных в котлованах или выемках.

Интенсивность подачи огнетушащего вещества - количество огнетушащего вещества, подаваемого на единицу площади (объема) в единицу времени.

Нормативная интенсивность подачи огнетушащего вещества (пены) - интенсивность подачи огнетушащего вещества (пены), соответствующая требованиям нормативной документации.

Охлаждение резервуара — подача воды на орошение резервуара стационарными системами охлаждения или пожарными стволами от передвижной пожарной техники, водопровода высокого давления.

Линейная скорость выгорания - изменение высоты слоя горючей жидкости в единицу времени в процессе выгорания.

Линейная скорость прогрева — изменение толщины гомотермического слоя в единицу времени.

"Карман" — объем, в котором горение и прогрев жидкости, а также тепломассообмен при подаче воздушно-механической пены происходит независимо от остальной массы горючего в резервуаре.

Инертность пены — способность пены противостоять "загрязнению" горючей жидкостью в процессе прохождения ее через слой нефти или нефтепродукта либо при контакте с ним.

Биологически "мягкие" пенообразователи — пенообразователи, биоразлагаемость которых составляет более 80 %.

Биологически "жесткие" пенообразователи — пенообразователи, биоразлагаемость которых составляет не более 40 %.

Кратность пены — отношение объема пены к объему раствора пенообразователя, содержащегося в ней. В зависимости от величины кратности пену подразделяют:

на пену низкой кратности (кратность не более 20);

пену средней кратности (кратность от 20 до 200);

пену высокой кратности (кратность более 200).

Время свободного развития пожара — интервал времени от момента возникновения пожара до момента подачи огнетушащих веществ.

Уровень взлива — высота открытой поверхности горючей жидкости в резервуаре относительно его основания.

Вскипание — процесс вспенивания горючей жидкости из-за присутствия в ней либо попадания в нее капель воды, которые испаряются в прогретом слое горючего. При этом возможно увеличение объема прогретого слоя жидкости в 4-5 раз.

Выброс — интенсивный поток горючей жидкости из резервуара в результате механического вытеснения ее паром, образованным при вскипании донной воды.

Гомотермический (прогретый) слой - толщина слоя нефти или нефтепродукта, прогретого в результате горения жидкости в резервуаре до температуры кипения или близкой к ней.

Развитие пожара — увеличение геометрических размеров зоны горения, опасных факторов пожара и усиление вторичных проявлений опасных факторов пожара в соответствии с ГОСТ 12.1.004-91.

Гидродинамическая волна — мощный поток нефти или нефтепродукта, образующийся при разрыве (раскрытии) стенки резервуара.

Тушение пожаров в резервуарных парках хранения ЛВЖ и ГЖ. Классификация резервуаров.

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. м³ на свайном основании.

Развиваются и совершенствуются средства и тактика тушения по­жаров нефти и нефтепродуктов. Резервуарные парки разделяются на 2 группы.

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

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. Резервуары классифицируются:

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 ЛВЖ 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 120000 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 СНиП.

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.

Возникновение пожара

Погруженная в горящую жидкость крыша резервуара

Возникновение пожара в резервуаре зависит 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 со 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 сопровождаться 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°.

Схема переноса тепловой энергии на смежные резервуары.

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.

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).

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 дымообразования свидетельствует о том, что концентрация паров продукта в резервуаре близка к области воспламенения и существует реальная опасность взрыва.

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

Дальнейшее развитие пожара зависит от места его возникновения, размеров начального очага горения, устойчивости конструкций резервуара, климатических и метеорологических условий, оперативности действий персонала объекта, работы систем противопожарной защиты, времени прибытия пожарных подразделений.

Параметры пожаров нефтепродуктов

На резервуарах с плавающей крышей в результате теплового воздействия локального очага горения происходит разрушение герметизирующего затвора, а полная потеря плавучих свойств и затопление крыши в реальных условиях может произойти через один час.

При низком уровне нефтепродукта, когда горение происходит под понтоном или плавающей крышей, условия тушения пожара усложняются. Проникновению пены на свободную поверхность нефтепродукта препятствуют корпус понтона (плавающей крыши) и элементы герметизирующего затвора.

В железобетонном резервуаре в результате взрыва происходит разрушение части покрытия. Горение на участке образовавшегося проема сопровождается обогревом железобетонных конструкций покрытия. Через 20-30 мин возможно обрушение конструкций и увеличение площади пожара.

Развитие пожара в обваловании характеризуется скоростью распространения пламени по разлитому нефтепродукту, которая составляет для жидкости, имеющей температуру ниже температуры вспышки, - 0,05 м × с^-1, а при температуре жидкости выше температуры вспышки — более 0,5 м × с^-1. После 10-15 мин воздействия пламени происходит потеря несущей способности маршевых лестниц, выход из строя узлов управления коренными задвижками и хлопушами, разгерметизация фланцевых соединений, нарушение целостности конструкции резервуара, возможен взрыв в резервуаре.

Одним из наиболее важных параметров, характеризующих развитие пожара в резервуаре, является его тепловой режим. В зависимости от физико-химических свойств горючих жидкостей возможен различный характер распределения температур в объеме жидкости.

При горении мазута, нефти, некоторых видов газового конденсата и бензина в горючем образуется прогретый до температуры кипения топлива гомотермический слой, увеличивающийся с течением времени.

Линейные скорости выгорания и прогрева нефти и нефтепродуктов во многом зависят от скорости ветра, обводненности продукта, характера обрушения крыши, организации охлаждения стенок резервуара.

С увеличением скорости ветра до 8-10 м × с^-1 скорость выгорания горючей жидкости возрастает на 30-50 %. Сырая нефть и мазут, содержащие эмульсионную воду, могут выгорать с большей скоростью.

Накопление тепловой энергии в горючем оказывает значительное влияние на увеличение расходов пенных средств. Кроме того, увеличение времени свободного развития пожара повышает опасность его распространения на соседние резервуары, способствует образованию факторов, усложняющих тушение, создает угрозу вскипания, выброса.

Горение нефти и нефтепродуктов в резервуарах может сопровождаться вскипанием и выбросами. Вскипание горючей жидкости происходит из-за наличия в ней взвешенной воды, которая при прогреве горящей жидкости выше 100 °С испаряется, вызывая вспенивание нефти или нефтепродукта. Вскипание может произойти примерно через 60 мин горения при содержании влаги в нефти (нефтепродукте) более 0,3 %. Вскипание также может произойти в начальный период пенной атаки при подаче пены на поверхность горючей жидкости с температурой кипения выше 100 °С [3]. Этот процесс характеризуется бурным горением вспенившейся массы продукта.

При горении жидкости на верхнем уровне взлива возможен перелив вспенившейся массы через борт резервуара, что создает угрозу людям, увеличивает опасность деформации стенок горящего резервуара и перехода огня на соседние резервуары и сооружения.

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.

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 мин стенка резервуара деформируется до уровня взлива горючей жидкости.

Вывод: Тушение пожара на объектах хранения нефтепродуктов – сложные, опасные и не предсказуемые процессы связанные с опасностью вскипания и выброса сырой нефти. Успех по быстрому и качественному тушению пожара, а так же достижение наименьшего прямого и косвенного материального ущерба будет зависеть от оперативно-тактической подготовки личного состава и слаженного взаимодействия пожарных подразделений.