Результат интеллектуальной деятельности: Способ тушения пожара в наземных резервуарах

Изобретение относится к области тушения пожара в наземных резервуарах, заполненных различными пожароопасными жидкостями, например, нефтью, дизельным топливом, керосином, бензином и др.

Основным способом тушения пожаров в резервуарах является пена средней и низкой кратности, подаваемая в зону горения [1]. Огнегасящее действие воздушно-механической пены заключается в изоляции поверхности горящей жидкости от факела пламени за счет ее охлаждения и снижения вследствие этого скорости испарения и количества горючих паров, поступающих в зону горения. Огнегасящее действие каждого из этих факторов зависит от свойств горящей жидкости, химического состава и качества пены и способа ее подачи в зону горения. Недостатком данного способа является низкая эффективность, требуется большое количество сложного и дорогостоящего оборудования. Способ требует непосредственного присутствия обслуживающего персонала в зоне тушения очага возгорания, требует постоянного контроля состояния реагентов, образующих пену, хранение реагентов требует особые условия и имеет срок годности. Пена может повлиять на качество жидкости, подвергаемой тушению. Загрязняет зону тушения, препятствуя визуальному контролю и действию персонала по тушению пожара. Возможно образование каких-то вредных соединений, представляющих опасность персоналу, населению и окружающей среде.

Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому изобретению является способ тушения пожара в наземных резервуарах [2] при котором наземный резервуар через отверстие на днище и сливной патрубок соединяют с пустым вакуумированным подземным резервуаром, расположенным соосно с наземным резервуаром и куда перемещается жидкость из наземного резервуара в случае возникновения пожара, и он по уровню расположен ниже наземного резервуара. Данный способ тушения эффективнее известных способов тушения пожара в наземных резервуарах, но в тоже время имеет существенные недостатки, которые заключаются в следующем. Подземной резервуар является пустой емкостью и при отсутствии пожара представляет как-бы, бесполезное оборудование на изготовление которого потрачено много труда, материала и которое из-за соприкосновения с кислородом коррозирует быстро выходит из строя. При данном способе эффективность тушения пожара также недостаточно высокая, хотя вакуумирование подземного резервуара несколько повышает эффективность процесса тушения. Также при данном способе тушения пожара тушение происходит только с одной стороны - с нижней, в процессе перетекания жидкости в нижний резервуар. То есть, при данном способе процесс тушения можно назвать пассивным, хотя он и автоматизирован. Задача заключается в интенсификации процесса ликвидации пожара.

Таким образом, недостатком известных способов тушения пожара в наземных резервуарах является их низкая эффективность, большие затраты на обеспечение сохранности нижнего резервуара по причине его непосредственного контакта с кислородом воздуха и коррозирования, по этой причине его частой замены. В сложности поддерживать постоянно необходимый уровень вакуума и его контроля в нижнем резервуаре, так как каким бы герметичным не был резервуар, из-за наличия утечек (а они всегда присутствуют) уровень вакуума снижается, что ведет к уменьшению всасывающего эффекта жидкости из верхнего резервуара в нижний. Тем более, удаление вышедшего из строя нижнего резервуара из под надземного резервуара, полной пожароопасной жидкости, и его замены новым, представляет сложную техническую и пожароопасную операцию.

Целью изобретения является уменьшение затрат на изготовление (замены) и увеличение сохранности нижнего резервуара, интенсификации процесса тушения пожара в наземном (верхнем) резервуаре, а также повышение пожарной безопасности объектов, расположенных около наземного резервуара и расширение функциональных возможностей способа.

На фиг. 1 схематично показан вариант реализации способа и приняты следующие условные обозначения: 1 - наземный резервуар, где хранится пожароопасная жидкость; 2 - крышка резервуара; 3 - датчик температуры; 4 - датчик уровня жидкости; 5 - фундамент; 6 - сливной патрубок; 7 - клапан автоматический; 8 - подземный резервуар; 9 - дыхательный патрубок; 10 - обратный клапан; 11 - насос; 12 - приемный патрубок; 13 - нагнетательный патрубок; 14 - кран для отбора огнетушащего вещества; 15 - кран подачи огнетушащего вещества в зону горения; 16 - рукав пожарный; 17 - грунт; Н - расстояние от днища наземного резервуара до крышки подземного резервуара; d - диаметр сливного патрубка; h₀ - расстояние от датчика температуры до дна резервуара; h - расстояние от датчика уровня жидкости до дна резервуара; М - толщина слоя огнегасящего вещества; С - толщина слоя пожароопасной жидкости, перетекшего при пожаре из наземного резервуара в подземный резервуар за единицу времени; L - расстояние между торцами приемного сливного патрубков; К - расстояние от торца сливного патрубка до днища подземного резервуара; Z - расстояние между осями приемного и сливного патрубков; О-О - осевая линия наземного и подземного резервуаров.

Сущность изобретения разъясняется на фиг. 1. Под наземным резервуаром 1 для хранения пожароопасной жидкости (в дальнейшем просто «жидкость»), ниже по уровню под землей на расстоянии Н соосно устанавливают пустой резервуар 8, объемом, превышающим объем наземного резервуара. Наземный резервуар 1 установлен на фундаменте 5, который залит на грунте 17. Так как объем резервуара 8 больше чем объем резервуара 1, то верхний уровень заполнения резервуара 8 жидкостью должен быть ниже, нижнего уровня заполнения наземного резервуара. По возможности, насколько позволяют конструкция и другие обстоятельства, расстояние Н между уровнями должно быть больше, что повышает безопасность процесса тушения пожара. Наземный резервуар 1 через отверстие в днище и сливному патрубку 6 через автоматический клапан 7 соединяется с подземным резервуаром. Как видно из фиг. 1 автоматический клапан 7 находится на нижнем конце сливного патрубка и внутри подземного резервуара 8. Притом, торец сливного патрубка 6 расположен ближе к дну подземного резервуара 8 и расположен на расстоянии К от днища резервуара 8. Расстояние между заборным торцом приемного патрубка 12 и торцом сливного патрубка 6 обозначено символом L. Для уменьшения возможности перемешивания пожароопасной жидкости огнетушащего вещества в процессе тушения пожара это расстояние также по возможности должно быть максимальным. Так как удельный вес огнегасящего вещества меньше чем удельный вес пожароопасной жидкости, то в процессе перетекания пожароопасной жидкости в подземный резервуар снизу будет располагаться пожароопасная жидкость, а над ней огнегасящее вещество. Этому также способствует то, что пожароопасная жидкость подводится ближе к днищу подземного резервуара 8 на расстоянии К. Это расстояние по возможности должно быть минимальным, в тоже время не должно оказывать сопротивление перетеканию пожароопасной жидкости в нижний резервуар. Расположение торца сливного патрубка 6 на расстоянии К от днища (ближе к днищу) резервуара 8 позволяет (облегчает) расположить пожароопасную жидкость в нижнем слое. Так как насос 11 подает огнетушащее вещество из подземного резервуара 8 в наземный резервуар 1, и расположение его заборного торца на расстоянии L от торца сливного патрубка 6 исключает случайное всасывание огнеопасной жидкости, перетекшего из наземного резервуара в подземный резервуар и подачу ее в зону горения в верхний резервуар. Таким образом, в процессе перетекания огнеопасной жидкости из наземного резервуара в подземный резервуар происходит вытеснение вверх огнеопасной жидкостью огнегасящей жидкости и тем самым торец приемного патрубка 12 всегда забирает огнегасящую жидкость. Толщина - С слоя пожароопасной жидкости и толщина - М слоя огнегасящего вещества в процессе тушения пожара меняется, толщина С увеличивается, а толщина М уменьшается. Расстояние - Z между осями всасывающего 12 и сливного 6 патрубков по возможности должна быть максимальным, что также исключает (уменьшает) перемешивание пожароопасной жидкости огнегасящего вещества. Главное, чтобы толщина слоя огнеопасной жидкости не достигла торца приемного патрубка 12, что достигается путем соответствующего подбора проходного сечения сливного патрубка 6, проходных сечений приемного 12 и нагнетательного патрубка 13, а также производительности насоса 11. В нормальном состоянии, (когда нет пожара) автоматический клапан 7 находится в закрытом положении, изолируя объемы наземного 1 и подземного 8 резервуаров. В случае возникновения возгорания (пожара) или чрезмерного повышения температуры в наземном резервуаре 1, клапан 7 автоматически открывается и соединяет объемы надземного и подземного резервуаров и жидкость перетекает через сливной патрубок 6 в подземный резервуар 8. Работой автоматического клапана 7 управляет датчик температуры 3, расположенный на верхнем уровне жидкости в наземном резервуаре на расстоянии - h₀. При возникновении возгорания или чрезмерного повышения температуры, датчик 3 немедленно отреагирует и дает команду на открытие автоматического клапана 7. Жидкость из наземного резервуара 1 перетекает в подземный резервуар 8 и огонь в наземном резервуаре потухнет. Для предохранения перемещения пламени в подземный резервуар, внизу резервуара, на минимально-допустимом уровне h, установлен датчик уровня жидкости 4. При достижении уровня жидкости до минимально-допустимого значения h, датчик уровня 4 дает команду на закрытие автоматическому клапану 7, тем самым перекрывая сообщение между наземным и подземным резервуарами через сливной патрубок 6. Для ускорения перетекания жидкости из наземного резервуара в подземный резервуар, необходимо, по возможности, сливной патрубок 6 выполнить большого диаметра - d. Подземный резервуар 8 заполнен огнетушащим веществом, обладающим необходимыми свойствами, дающими возможность создания условий по прекращению процесса горения. Наличие огнетушащего вещества препятствует непосредственному контакту внутренней поверхности подземного резервуара с кислородом воздуха и уменьшает интенсивность процесса коррозии, тем самым повышается срок службы подземного резервуара. Система оборудована насосом 11, который при возникновении пожара через всасывающий патрубок 12 и нагнетающий патрубок 13 подает огнетушащую жидкость сверху наземного резервуара к его оси О-О в зону горения. На нагнетающем патрубке 13 выше крана 14 установлен кран 15. Кран 15 находится от насоса 11 дальше, чем кран 14. Состояние системы при отсутствии пожара следующее. Резервуар 1 заполнен пожароопасной жидкостью до уровня h₀, на этом же расстоянии находится датчик температуры 3. Резервуар 8 заполнен огнетушащим веществом. Насос 11 выключен, кран 14 закрыт, кран 15 открыт.Это состояние можно назвать исходным (нормальным) состоянием. В случае возникновения пожара датчик температуры 3 подает команду «открыть» на автоматический клапан 7 и команду «включить» на насос 11. При этом через отрытый клапан 7 жидкость начинает перетекать из наземного резервуара 1 в подземный резервуар 8. Одновременно насос 11 через всасывающий 12 и нагнетающий 13 патрубки начинает подавать огнетушащее вещество сверху наземного резервуара 1 в зону горения. Таким образом, данный процесс тушения можно назвать активным процессом, путем одновременного перемещения жидкости из наземного резервуара 1 в подземный резервуар 8 при одновременной подаче огнегасящего вещества сверху наземного резервуара в зону горения. При этом, производительность насоса должна быть такой, чтобы огнегасящее вещество не препятствовало перетеканию жидкости в подземной резервуар 8 и в нем образовался вакуум, ускоряющий скорость перетекания. В зависимости от ситуации, огнегасящее вещество может потушить пожар в наземном резервуаре быстро, и полное перетекание жидкости в подземный резервуар 8 может и не потребоваться. В случае возникновения пожар в объектах, расположенных рядом (около) с надземным резервуаром 1, закрывают кран 15 (закрывая доступ огнегасящему веществу к верхнему резервуару 1), включают насос 11, открывают кран 14 и через насаженный на данный кран пожарный рукав 16 начинают тушить пожар объектов, расположенных около наземного резервуара 1. При этом, подземный резервуар служит как емкость для хранения огнегасящего вещества как для тушения пожара по классической схеме. После тушения пожара, подземный резервуар 8 заполняют огнетушащим веществом до необходимого уровня, чтобы система была готова к тушению пожара. Для более эффективного распыления огнетушащего вещества по всей площади горящей жидкости, свободный конец нагнетательного трубопровода выполнен расширенным, то есть, свободный конец нагнетательного трубопровода 13 выполнен в виде усеченного конуса, диаметр нижнего основания которого больше, чем диаметр верхнего основания, что видно на фиг. 1. В процессе заполнения подземного резервуара перетекающей от наземного резервуара жидкостью, давление в них может выравниваться и создаваться в подземном резервуаре противодавление, что замедлять перетекание жидкости в подземный резервуар. Поэтому, у подземного резервуара имеется дыхательный патрубок 9 с обратным клапаном 10. Дыхательный патрубок 9 свободным концом соединен окружающей средой. В нормальном состоянии, то есть, когда нет пожара, обратный клапан 10 закрыт и изолирует полость подземного резервуара 8 от окружающей среды. В случае возникновения пожара и появления избыточного давления в полости подземного резервуара 8 обратный клапан 10 открывается и соединяет полость подземного резервуара 8 с атмосферой.

Способ реализуется в следующей последовательности. При отсутствии пожара, наземный резервуар 1 полностью заполнен жидкостью до верхнего уровня h₀ (фиг. 1). При этом автоматический клапан 7 на конце сливного патрубка 6 закрыт, а полость сливного патрубка 6 также полностью заполнена жидкостью. В принципе, резервуар 1 может быть заполнен не полностью, от этого сущность способа не меняется. Датчик температуры 3 находится над верхним уровнем жидкости или на внутренней стене резервуара 1 или на крышке 2 резервуара с внутренней стороны. Это принципиально, так как горение начинается с поверхности жидкости и датчик температуры 3, расположенный наверху быстрее реагирует на изменение температуры и оперативно выдает управляющую команду на механизм управления клапаном 7. Датчик температуры 3 управляет открытием и закрытием автоматического клапана 7, а также пуском насоса 11. При отсутствии очага возгорания и чрезмерного повышения температуры, датчик удерживает клапана 7 в положении «закрыто», а насос 11 в состоянии «отключен». Датчик уровня жидкости 4 расположен на внутренней стенке резервуара 1, на минимальной высоте h, насколько позволяет его конструктивное исполнение. Датчик 4 можно расположить и на днище резервуара 1, что зависит от конструктивных особенностей датчика уровня. Насос 11 при отсутствии пожара находится в выключенном состоянии. Насосом 11 также автоматически управляет датчик температуры 3. Насос 11 забирает огнетушащую жидкость из подземного резервуара 8 через всасывающий патрубок 12 на днище подземного резервуара 8. Нагнетательный патрубок 13 подводит огнетушащую жидкость сверху к оси О-О наземного резервуара 1, что повышает эффективность тушения пожара. На нагнетающем патрубке 13 имеются два крана14 и 15. При отсутствии пожара в объектах, расположенных вблизи наземного резервуара 1, а также при пожаре в наземном резервуаре 1 кран 14 постоянно закрыт.Кран 15 открыт постоянно, как при отсутствии, так и при пожаре в наземном резервуаре 1. В случае возникновения пожара в наземном резервуаре 1 система работает следующим образом. Датчик температуры 3 подает команду «открыть» на клапан 7 и команду «пуск» на насос 11. Кран 14 закрыт, кран 15 открыт. При этом жидкость из наземного резервуара под действием силы тяжести через патрубок 6 начинает перетекать в подземный резервуар 8. Так как при этом насос 11 начинает забирать огнетушащее вещество из резервуара 8 и подавать ее через нагнетающий патрубок 13 сверху в зону горения жидкости тем самым позволяя тушить очаг пожара на поверхности жидкости. Так как насос 13 отбирает огнетушащую жидкость из нижнего резервуара 8 освобождая объем, тем самым создается вакуумирующий (всасывающий) эффект. Это повышает скорость перетекания жидкости из верхнего резервуара 1 в нижний резервуар 8. Таким образом, предложенный способ тушения пожара можно назвать активным способом, по сравнению с известными способами, которые можно назвать пассивными, так как при предложенном способе эффективность пожаротушения намного повышается из-за воздействия на пожар как снизу (путем перетекания жидкости в нижний резервуар 8), так и сверху (путем воздействия на жидкость сверху огнетушащим веществом). При предложенном способе нет необходимости пассивно ждать, пока жидкость перетечет в нижний резервуар и пожар потухнет, а происходит активный процесс тушения как сверху, так и снизу. В случае, когда пожара в наземном резервуаре нет, а пожар возник в объектах, расположенных около наземного резервуара 1 (может, разгорелась сухая трава или другие объекты, и пожар необходимо оперативно потушить, чтобы он не перекинулся на наземные резервуары), то данный способ позволяет тушить и такие пожары. То есть, данный способ имеет расширенные функциональные возможности. В этом случае, огнетушащее вещество в резервуаре 8 является как бы запасом (она и является запасом) для тушения пожара в объектах, расположенных около наземного резервуара 1. В такой ситуации, закрывают кран 15 (при отсутствии пожара он всегда открыт). Кран 14 открывают (при отсутствии и при пожаре он всегда закрыт). Запускают насос 11 и с помощью пожарного рукава 16 на патрубке крана 14 тушат возникший пожар. После тушения пожара резервуар 8 заполняют огнетушащим веществом, подготавливая систему к тушению пожара, как в самом резервуаре, так и близлежащих строений.

Технический эффект заключается в повышении эффективности пожаротушения в наземных резервуарах, а также эффективности тушения пожара на объектах, расположенных близи наземного резервуара, в расширении функциональных возможностей способа тушения пожара, а и в уменьшении затрат на изготовление и замену подземного резервуара, расположенного под наземным резервуаром.

Источники информации

1. Руководство по тушению нефти нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках, М.: 2000 (Министерство внутренних дел Российской Федерации, Главное управление Государственной противопожарной службы, Всероссийский ордена "Знак Почета" научно-исследовательский институт противопожарной обороны, Московский институт пожарной безопасности).

Источник: http://www.gosthelp.ru/text/Rukovodstvopotusheniyunef.html

2. Способ тушения пожара в наземных резервуарах. Патент Российской Федерации №2599363. Опубликовано 10.10.2016 г. Бюл. №28.