Особенности развития пожаров в резервуарах
Технологическое оборудование, в том числе и резервуары, в котором возможно аварийное повышение давления, представляет серьезную опасность при эксплуатации из-за разрушения под действием давления паров. Такие аппараты должны быть надежно защищены от разрушения с помощью различных предохранительных устройств, работающих по принципу сброса.
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 («большое» дыхание), а также климатические и метеорологические условия («малое» дыхание).
«Большие дыхания» происходят при заполнении резервуара нефтью или нефтепродуктами, в результате чего из газового пространства вытесняется в атмосферу паровоздушная смесь. В процессе больших дыханий объем паровоздушной смеси приблизительно равен объему закаченной в резервуар нефти.
«Малые дыхания» возникают за счет ежесуточных колебаний температуры и барометрического давления наружного воздуха, а, следовательно, и колебания давления в газовом пространстве резервуара.
В ночное более холодное время происходит снижение давления насыщенных паров жидкости, падает общее давление в газовом пространстве над жидкостью, создается вакуум, который уравновешивается поступлением наружного воздуха внутрь резервуара.
Уменьшение потерь от малых дыханий достигается сокращением суточных колебаний температур в газовом пространстве путем применения предохранительной окраски резервуаров в светлые тона.
В зависимости от силы взрыва в вертикальном металлическом резервуаре может наблюдаться обстановка:
· крышу отбрасывает в сторону на расстояние 20–30 м; жидкость горит на всей площади резервуара;
· крыша несколько приподнимается, отрывается полностью или частично, затем задерживается в полупогруженном состоянии в горящей жидкости;
· крыша деформируется и образует небольшие щели в местах крепления к стенке резервуара, а также в сварных швах самой крыши.
При пожаре в железобетонных заглубленных (подземных) резервуарах от взрыва происходит разрушение кровли, в которой образуются отверстия больших размеров, затем в процессе пожара может произойти обрушение покрытия по всей площади резервуара из-за высокой температуры и невозможности охлаждения их несущих конструкций.
У цилиндрических горизонтальных, сферических резервуаров при взрыве чаще всего разрушается днище, в результате чего жидкость разливается на значительную площадь, создается угроза соседним резервуарам и сооружениям.
Основными параметрами пожаров в резервуарных парках являются: площадь пожара, высота факела пламени, плотность теплового потока, скорость выгорания, скорость прогрева жидкости.
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. Этот процесс характеризуется бурным горением вспенившейся массы продукта. При этом возможно увеличение объема прогретого слоя жидкости в 4-5 раз.
Выброс – это механическое вытеснение нефти или нефтепродукта паром, образованным при вскипании воды, через борт резервуара. Выброс создает угрозу людям, увеличивает опасность деформации стенок горящего резервуара и перехода огня на соседние резервуары и сооружения.
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.
В соответствии с требованиями [11] наземные резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов объемом 5000 м3 и более оборудуются установками стационарного автоматического или неавтоматического пожаротушения и охлаждения.
В автоматических системах тушения пожаров в резервуарах применяется пена средней кратности с верхним способом подачи, а также пена низкой кратности с верхним или подслойным способом подачи как непосредственно в нефтепродукт, так и через эластичный рукав с выходом на поверхность горючего. Автоматическая установка включает насосную станцию, в которой размещаются водопитатели (насосы), резервуары для воды и пенообразователя, пеногенераторы, установленные на резервуарах в верхней части, дозирующую аппаратуру и средства автоматизации (в случае стационарной автоматической системы). Насосная станция подает водный раствор пенообразователя по системе трубопроводов к защищаемым резервуарам. Сеть растворопроводов выполняется кольцевой и располагается за пределами обвалования резервуаров вдоль автомобильных дорог и пожарных проездов.
Стационарные установки водяного охлаждения резервуаров состоят из горизонтального секционного кольца орошения (оросительного трубопровода, с устройствами для распыления воды), размещаемого в верхнем поясе стенок резервуара, сухих стояков и горизонтальных трубопроводов, соединенных с сетью противопожарного водопровода, задвижек с ручным приводом для обеспечения подачи воды при пожаре на охлаждение всей поверхности резервуара или половины в зависимости от расположения резервуаров в группе.
На складах категории IIIa при наличии не более двух наземных резервуаров объемом 5000 м3 допускается предусматривать тушение пожара этих резервуаров передвижной пожарной техникой при условии оборудования резервуаров стационарно установленными генераторами пены и сухими трубопроводами (с соединительными головками для присоединения пожарной техники и заглушками), выведенными за обвалование.
Передвижные установки применяются для тушения пожаров в наземных и подземных резервуарах емкостью менее 5000 м3, на насосных станциях, в сливоналивных устройствах, а также в железнодорожных и автоцистернах на складах III категории.
Помимо непосредственного тушения и охлаждения горящего резервуара одновременно проводится охлаждение соседних с ним резервуаров с применением водяных стволов и (или) стационарных установок охлаждения.
Соседними считаются резервуары, которые расположены от горящего резервуара в пределах двух нормативных разрывов
Нормативными являются разрывы, равные 1.5 диаметра большего резервуара со стационарными крышами из числа находящихся в группе, и 1 диаметру – при наличии резервуаров с плавающими крышами и понтонами.
Охлаждение горящего резервуара производится по всей длине окружности стенки резервуара, а соседних с ним – по длине полуокружности, обращенной к горящему резервуару. Допускается не охлаждать соседние с горящим резервуары в том случае, если угроза распространения на них пожара отсутствует.
Практически при пожарах в группе до четырех резервуаров охлаждению подлежат, кроме горящего, все соседние с ним емкости, а в группе из шести резервуаров, если гореть будет средний, охлаждать необходимо пять соседних, отстоящих в пределах нормативных расстояний.
Интенсивность подачи воды на охлаждение резервуаров принимается по таблице 7.
Таблица 7 – Нормативные интенсивности подачи воды на охлаждение резервуара
| Способ орошения | Интенсивности подачи воды на охлаждение, л/с на 1 м длины окружности резервуара типа РВС | ||
| горящего | негорящего соседнего | при пожаре в обваловании | |
| Стволами от передвижной пожарной техники | 0.8 | 0.3 | 1.2 |
| Для колец орошения: при высоте РВС более 12 м при высоте РВС 12 м и менее | 0.75 0.5 | 0.3 0.2 | 1.1 1.0 |
Для охлаждения резервуаров применяются лафетные стволы и стволы типа «А» (РСП-70, РСКЗ-70, СРП-50А и др.). Количество стволов определяется расчетом, исходя из интенсивности подачи воды на охлаждение (таблица 7) и расхода воды, проходящей через ствол (таблица 8), но не менее трех для горящего резервуара и не менее двух для не горящего. Охлаждать резервуары необходимо непрерывно до ликвидации пожара и их полного остывания.
Таблица 8 – Технические характеристики лафетных стволов и стволов типа А
| Пожарный ствол | Расход воды, л/с, не менее | |
| сплошной струи | распыленной струи | |
| ЛС-20 | - | |
| ЛС-40 | - | |
| РСП-70 | 7.4 | 7.0 |
| РСКЗ-70 | 7.4 | 7.0 |
| СРП-50А | 6.0 | 9.0 |