Результат интеллектуальной деятельности: СРЕДСТВО БЕЗОПАСНОГО ХРАНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Изобретение относится к средствам безопасного хранения жидких грузов типа нефтепродуктов и является эффективным устройством в случае возникновения чрезвычайной ситуации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемой конструкции является средство безопасного хранения нефтепродуктов, выполненное в виде стального цилиндрического резервуара по патенту РФ №2121048, включающее стенку, днище, кровлю и пеногенераторы, расположенные в верхней части стенки резервуара (прототип).

Недостатками известного технического решения является то, что в случае аварийной пожарной ситуации упорный шов между крышей и стенкой не раскрывается полностью, а пеногенераторы, расположенные в верхних поясах стенки резервуара, не обеспечивают распределения пены по всей поверхности продукта, чем снижается эффективность пожаротушения.

Кроме того, расположение пеногенераторов в верхних поясах стенки снижает используемый объем резервуара на 10-12%. При аварийном возгорании продукта внутри резервуара, например в результате заискрения, резко повышается избыточное давление и происходит совместный отрыв окраек со стенкой от земли, а после частичного раскрытия монтажного упорного шва между крышей и стенкой давление внутри резервуара падает, а сам резервуар резко опускается и его нижние пояса с окрайками деформируются вплоть до разрыва, что приводит к разливу нефтепродукта.

Технически достижимый результат - повышение надежности безопасного хранения жидких грузов типа нефтепродуктов путем предотвращения разрушения резервуара за счет эффективного распыления пены по всей поверхности хранимого продукта.

Это достигается тем, что в средстве безопасного хранения нефтепродуктов, включающем стенку, днище, кровлю и пеногенераторы, при этом кровля резервуара выполнена с противопожарными щитами, в каждый из которых вмонтирован пеногенератор, смотровой люк с крышкой, причем каждый щит имеет участок обшивки с ослабленными сварными швами, обеспечивающими раскрытие кровли при сверхизбыточном давлении внутри резервуара, а крышки люков объединены силовой тягой с управлением, расположенным за пределами обвалования резервуара, при этом пеногенераторы снабжены соплами, направленными по отношению к зеркалу продукта под разными углами, причем каждый из пеногенераторов выполнен вихревого типа и содержит корпус, распределительное и направляющее устройства, при этом корпус выполнен в виде цилиндрической обечайки с круговыми ребрами жесткости по краям, продавленными на обечайке в виде окружностей полусферического профиля, и установлен на двух опорных горизонтальных планках с крепежными отверстиями, причем с одной стороны к корпусу присоединен распределитель пенораствора посредством по крайней мере трех спиц, расположенных по образующим усеченной конической поверхности, осесимметричной и соосной цилиндрической обечайке, при этом одним, большим, основанием конической поверхности является основание цилиндрической обечайки корпуса, а другим, меньшим, - распределитель пенораствора, который имеет форму соосную цилиндрической обечайке корпуса тороидальной поверхности, соединенной с вертикально расположенным по отношению к горизонтальным планкам входным трубопроводом с фланцем на одном конце и заглушкой на другом, при этом входной трубопровод делит тороидальную поверхность на две симметричные части, а перпендикулярно входному трубопроводу и соосно горизонтальной оси тороидальной поверхности распределителя расположен дополнительный трубопровод с заглушками на обеих концах, вписываемый во внутренний контур тороидальной поверхности распределителя, причем диаметры внутренних полостей тороидальной поверхности и входного и дополнительного трубопроводов равны между собой, а сами полости соединены между собой, а к внутренним полостям тороидальной поверхности входного и дополнительного трубопроводов подсоединены со стороны цилиндрической обечайки корпуса и параллельно ее оси отводы: укороченные, средние и длинные, заканчивающиеся распылительными соплами, ориентированными к направляющему устройству, которое состоит из внутренней и внешней генерирующих сеток, которые выполнены в виде соосных усеченных конических поверхностей, имеющих одно общее основание в виде первого жесткого кольца круглого профиля, соединенного посредством по крайней мере трех спиц, расположенных по образующим внешней усеченной конической поверхности, с одним из оснований цилиндрической обечайки корпуса, причем внутренняя генерирующая сетка имеет второе жесткое кольцо круглого профиля, соединенное с первым жестким кольцом посредством по крайней мере трех спиц, расположенных по образующим внутренней усеченной конической поверхности, и расположенное перед основанием цилиндрической обечайки корпуса со стороны, противоположной распределителю, а каждое из распылительных сопел содержит корпус со шнеком, соосно расположенным в нижней части корпуса, и расположенный в верхней части корпуса штуцер с цилиндрическим отверстием для подвода жидкости, соединенным с диффузором, осесимметричным корпусу и штуцеру, а шнек запрессован в корпус с образованием конической камеры, расположенной над шнеком соосно диффузору, и соединенной с ним последовательно, причем шнек выполнен сплошным, а внешняя поверхность шнека представляет собой по крайней мере однозаходную винтовую канавку с правой или левой нарезкой, причем торцевая поверхность шнека совпадает с торцевой поверхностью нижней части корпуса.

На фиг.1 изображено средство безопасного хранения нефтепродуктов, общий вид; на фиг.2 - вид сверху; на фиг.3 - схема пеногенератора, на фиг.4 - схема сопла пеногенератора.

Средство безопасного хранения нефтепродуктов выполнено в виде резервуара (фиг.1 и 2) и содержит стенку 1, днище 2, кровлю 3, противопожарные щиты 4, трубы 5 подачи пены внутрь резервуара, пеногенераторы 6 с соплами 7, направленными под разными углами. На щитах также смонтированы люки 8 с крышками 9, к которым прикреплены тяги 10 для их открывания из зоны за пределами обвалования резервуара. Каждый щит также имеет обшивку с ослабленными сварными швами 11 и площадку обслуживания 12, причем толщина обшивки ослабленного участка составляет от 1 до 0,5 толщины обшивки щита.

Пеногенератор (фиг.3) состоит из корпуса 13, выполненного в виде цилиндрической обечайки с круговыми ребрами жесткости по краям (на чертеже не показано), продавленными на обечайке в виде окружностей полусферического профиля. Корпус установлен на двух опорных горизонтальных планках 2 с крепежными отверстиями (на чертеже не показано).

С одной стороны к корпусу 13 присоединен распределитель 15 пенораствора посредством по крайней мере трех спиц 16, расположенных по образующим усеченной конической поверхности, осесимметричной и соосной цилиндрической обечайке, при этом одним, большим, основанием конической поверхности является основание цилиндрической обечайки корпуса 13, а другим, меньшим, - распределитель 15 пенораствора, который имеет форму соосной цилиндрической обечайке корпуса 13 тороидальной поверхности, соединенной с вертикально расположенным по отношению к горизонтальным планкам 14 входным трубопроводом 17 с фланцем на одном конце и заглушкой на другом (на чертеже не показано). При этом входной трубопровод 17 делит тороидальную поверхность на две симметричные части 19 и 20. Перпендикулярно входному трубопроводу 17 и соосно горизонтальной оси тороидальной поверхности распределителя 15, расположен дополнительный трубопровод 18 с заглушками на обоих концах (на чертеже не показано), вписываемый во внутренний контур тороидальной поверхности распределителя 15, причем диаметры внутренних полостей тороидальной поверхности и входного 17 и дополнительного 18 трубопроводов равны между собой, а сами полости соединены между собой. Причем к внутренним полостям 19 и 20 тороидальной поверхности входного 17 и дополнительного 18 трубопроводов подсоединены со стороны цилиндрической обечайки корпуса 13 и параллельно ее оси отводы: укороченные 23, средние 22 и длинные 21, заканчивающиеся распылительными соплами 24, ориентированными к направляющему устройству 28.

Направляющее устройство 28 состоит из внутренней 27 и внешней 25 генерирующих сеток, которые выполнены в виде соосных усеченных конических поверхностей, имеющих одно общее основание в виде первого жесткого кольца круглого профиля, соединенного посредством по крайней мере трех спиц 26, расположенных по образующим внешней 25 усеченной конической поверхности, с одним из оснований цилиндрической обечайки корпуса 13. Внутренняя 27 генерирующая сетка имеет второе жесткое кольцо круглого профиля, соединенное с первым жестким кольцом посредством по крайней мере трех спиц (на чертеже не показано), расположенных по образующим внутренней 27 усеченной конической поверхности, и расположенное перед основанием цилиндрической обечайки корпуса 13 со стороны, противоположной распределителю 15.

Каждое из распылительных сопел 24 (фиг.4) содержит корпус 29 со шнеком 35, соосно расположенным в нижней части корпуса, и расположенный в верхней части корпуса штуцер 30 с цилиндрическим отверстием 31 для подвода жидкости, соединенным с диффузором 32, осесимметричным корпусу 29 и штуцеру 30. Для герметичного соединения корпуса 29 со штуцером 30 предусмотрена уплотняющая прокладка 33. Шнек 35 запрессован в корпус с образованием конической камеры 34, расположенной над шнеком 35 соосно диффузору 32, которая соединена с ним последовательно. Шнек 35 выполнен сплошным, причем внешняя поверхность шнека представляет собой по крайней мере однозаходную винтовую канавку 36 с правой или левой нарезкой, причем торцевая поверхность шнека 35 совпадает с торцевой поверхностью нижней части корпуса 29.

Возможен вариант форсунки, в котором торцевая поверхность шнека 35 выступает за торцевую поверхность нижней части корпуса 29 (на чертеже не показано). Шнек в этом случае может фиксироваться в корпусе дополнительно посредством винтов. Шнек форсунки выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.

Пеногенератор устанавливается непосредственно над зоной возможного возгорания, длина создаваемой струи в горизонтальном или вертикальном положении генератора не превышает 1,8 м.

Пеногенератор работает следующим образом.

При возникновении пожара насосная установка (на чертеже не показано) подает раствор пенообразователя из бака-дозатора или пожарной машины во входной трубопровод 17 пеногенератора, откуда он через распределитель 15 пенораствора под давлением подается на отводы 21, 22, 23, сопла 24 которых формируют распыленные струи. Струи с коротких отводов 23 попадают на внешнюю генерирующую сетку 25, а с длинных 21 и средних 22 отводов - на внутреннюю сетку 27.

Каждое из распылительных сопел 24 пеногенератора работает следующим образом.

Жидкость подается по цилиндрическому отверстию 31 в диффузор 32, а из него в коническую камеру 34, из которой под давлением поступает в винтовую внешнюю полость шнека 35. Вращающийся поток жидкости во внешней винтовой полости шнека образует вихревое движение, при этом происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет турбулизации потока на выходе, и мелкодисперсный вращающийся поток выходит из форсунки с широким вращающимся факелом распыляющейся жидкости (раствора). При давлении подаваемой через цилиндрическое отверстие 31 жидкости в диапазоне 6÷9 МПа обеспечивается распыление от 400 до 1000 кг/ч жидкости. Форсунка проста в изготовлении и обслуживании.

В начале факела распыленная струя раствора пенообразователя имеет наибольшую скорость и при попадании на сетку формируется пена с пузырьками малого размера (2÷3 мм в поперечнике), с удалением от сопла скорость струи падает и далее на сетке формируется пена с более крупными пузырьками (4÷12 мм в поперечнике). Таким образом пеногенератор вырабатывает полидисперсную (разноразмерную по пузырькам) пену, которая обладает свойством быстрого растекания по поверхности.

Испытания показали, что даже в условиях интенсивного задымления пена образуется в заданных объемах и имеет хорошую устойчивость к распаданию.

В качестве пенообразователя в таких системах пожаротушения применяется фторсинтетический пенообразователь типа "Мультипена". Работает также на 6%-водном растворе фторсодержащего пенообразователя "Подслойный" в условиях задымления помещения.

Пеногенератор предназначен для автоматических систем пожаротушения закрытых технологических помещений (подача пены на место возгорания), где возможно образование паро- и газовоздушных смесей, например в насосных залах насосных нефтеперекачивающих станций, камерах регулирования давления и т.п.

Пеногенератор работает эффективно при следующих оптимальных параметрах технических характеристик:

Работа резервуара при аварии сводится к следующему.

При возникновении аварийной пожарной ситуации внутри резервуара путем дистанционного управления тягой 10 открываются все сблокированные крышки 9 люков 8, благодаря чему сбрасывается избыточное давление внутри резервуара. В случае недостаточного сброса давления через крышки 9 люков 8 происходит раскрытие ослабленных швов участков 11 противопожарных щитов 4.

При этом сопла 7 пеногенераторов 6, расположенные под разными углами, обеспечивают покрытие пеной всей поверхности и эффективное гашение пожара. Вместе с тем перенос пеногенераторов 6 со стенки 1 резервуара на его кровлю 3 позволяет увеличить используемый объем резервуара на 10-12%.

Преимуществом предлагаемого изобретения являются: предотвращение разрушения конструкций резервуара путем своевременного сброса избыточного давления через крышки и ослабленные участки кровли, более эффективное пожаротушение благодаря рациональной подаче пены на поверхность хранимого продукта, исключение размыва хранимого продукта и увеличение используемого объема резервуара путем переноса пеногенераторов со стенки резервуара на кровлю.