Результат интеллектуальной деятельности: Способ защиты трубопроводов систем пенного пожаротушения и водяного охлаждения резервуаров нефти или нефтепродуктов от воздействия взрыва газовоздушной смеси

Изобретение относится к области пожарной безопасности, а именно к системам пожаротушения стальных вертикальных резервуаров для хранения нефти или нефтепродуктов.

Как показал анализ пожаров, происшедших на технологических объектах транспорта нефти и нефтепродуктов, эффективность применения стационарных систем автоматической противопожарной защиты при тушении пожаров составила 7,1%. Низкая эффективность систем пожаротушения пеной средней кратности и водяного охлаждения резервуаров вызвана, в основном, разрушением пеногенерирующих устройств и трубопроводов для подачи огнетушащих веществ на тушение и охлаждение. В ряде случаев при взрыве в резервуаре происходил отрыв стенок резервуара от дна по нижнему сварному шву с разрывом трубопроводов горизонтальной трубопроводной подводки к резервуару систем пенного пожаротушения и водяного охлаждения.

Математическое моделирование воздействия взрыва газовоздушной смеси на резервуары РВС-5000 и РВС-20000 и трубопроводы систем пожаротушения и охлаждения показало, что время от момента воспламенения газовоздушной смеси до отрыва крыши резервуара составляет 3-5 с, при этом крыша резервуара выгибается и тянет стенки резервуара к центру. В момент отрыва крыши резервуара верхняя часть (примерно, высотой 40 см) вертикальной стенки изгибается внутрь, примерно, на 15 см, что вызывает необратимую деформацию трубопроводов систем пенного пожаротушения и водяного охлаждения стенок резервуара.

Из уровня техники известна комбинированная система тушения пожаров нефти в вертикальных стальных резервуарах большой вместимости и их обвалованиях, при этом резервуар оснащен клапаном выброса нефти, газопроводом, оборудованным изотермическим модулем с углекислым газом, емкостью с огнетушащим порошковым составом, кольцевым газопроводом с насадками для выпуска газодисперсной смеси, кольцевым внешним пенопроводом с пенными насадками, пенопроводом, соединенным с дозирующим блоком и жестко связанным с трубопроводом разводки, закрепленной на плавающей тарелке, и пенными насадками, при этом пенопроводы и газопроводы имеют отдельные электромагнитные клапаны, позволяющие производить как одновременное тушение с подачей пены снизу резервуара и в обвалование, так и газодисперсной смесью сверху резервуара [патент RU 147638U1, дата публикации 10.11.2014].

Из уровня техники известно устройство для защиты резервуаров с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями от взрыва и при пожаре, содержащее узел ввода огнетушащего вещества с выходом в резервуар на одном конце и с крышкой на другом и насадок для подачи огнетушащего вещества, при этом устройство дополнительно содержит один или более насадков для подачи огнетушащих веществ, закрепленных горизонтально на одной или двух сторонах узла ввода под углом, выбранным из условия направленности струй огнетушащих веществ по стенке резервуара, оси насадков, закрепленных на противоположных сторонах узла ввода, расположены в параллельных горизонтальных плоскостях, узел ввода выполнен из материала с прочностными характеристиками, превышающими прочностные характеристики верхнего пояса резервуара, а крыша резервуара, крышка узла ввода и ее крепление к узлу выполнены из материала с разрушающими характеристиками ниже разрушающих характеристик стенок узла ввода и верхнего пояса резервуара [патент RU 2334532 C2, дата публикации 27.09.2008].

Недостаток известных систем пожаротушения резервуаров заключается в том, что отсутствуют конструктивные элементы для повышения устойчивости и сохранения работоспособности оборудования стационарных систем пожаротушения и водяного охлаждения резервуаров со стационарной крышей с нефтью/нефтепродуктами при взрыве газовоздушной смеси в резервуаре.

Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении конструктивной устойчивости и сохранении работоспособности оборудования стационарных систем пенного пожаротушения и водяного охлаждения резервуаров со стационарной крышей для хранения нефти и нефтепродуктов при взрыве газовоздушной смеси в резервуаре.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в повышении надежности систем пенного пожаротушения и водяного охлаждения резервуаров за счет установки на горизонтальной трубопроводной подводке к резервуару системы пенного пожаротушения сверху, системы подслойного пожаротушения, системы водяного охлаждения и вертикальных трубопроводов системы пенного пожаротушения сверху в области подвода к пеногенератору гибких вставок, обеспечивающих герметичность трубопроводов при подъеме резервуара на 0,5 м и изгибе его стенок на угол до 20° при взрыве газовоздушной смеси.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что способ защиты трубопроводов систем пенного пожаротушения и водяного охлаждения резервуаров от воздействия взрыва газовоздушной смеси характеризуется тем, что на горизонтальной трубопроводной подводке к резервуару системы пенного пожаротушения сверху устанавливают по меньшей мере две гибкие вставки, размещенные на заданном расстоянии друг от друга и от стенки резервуара; на вертикальных трубопроводах системы пенного пожаротушения сверху в месте подвода к пеногенератору устанавливают по меньшей мере одну гибкую вставку, размещенную на заданном расстоянии от стенки резервуара; на входной в резервуар горизонтальный участок трубопровода системы подслойного пожаротушения с наружной и внутренней стороны от стенки резервуара устанавливают по меньшей мере по две гибкие вставки, размещенные на заданном расстоянии друг от друга и от стенки резервуара; на горизонтальной трубопроводной подводке к резервуару системы водяного охлаждения устанавливают по меньшей мере по две гибкие вставки, размещенные на заданном расстоянии друг от друга и от стенки резервуара; при этом верхний кольцевой трубопровод системы верхнего пожаротушения закрепляют хомутами на стенке резервуара с возможностью горизонтального перемещения трубопровода в хомуте не менее чем на 150 мм.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения расстояние между гибкими вставками горизонтальной трубопроводной подводки системы подслойного пожаротушений составляет не менее 2650 мм, а расстояние от крайней гибкой вставки до стенки резервуара составляет не менее 850 мм.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения расстояние между гибкими вставками горизонтальной трубопроводной подводки к резервуару системы пенного пожаротушения сверху и системы водяного охлаждения стенок резервуара составляет не менее 1700 мм, а расстояние от крайней гибкой вставки до стенки резервуара составляет не менее 700 мм.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения в качестве гибких вставок используют компенсаторы сильфонные или металлорукава фланцевые, или металлорукава фланцевые гибкие гофрированные.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых:

фиг. 1 показана схема размещения трубопроводов систем пожаротушения и водяного охлаждения резервуара; фиг. 2 показана схема установки гибких вставок на горизонтальный трубопровод подводки системы подслойного пожаротушения снаружи резервуара (вид сверху); фиг. 3 показана схема установки гибких вставок на горизонтальный трубопровод системы подслойного пожаротушения внутри резервуара (вид сверху); фиг. 4 показана схема установки гибких вставок на горизонтальный трубопровод подводки для системы водяного охлаждения стенок резервуара (вид сбоку); фиг. 5 показана схема установки гибких вставок на горизонтальный трубопровод подводки системы пенного пожаротушения сверху (вид сбоку); фиг. 6 показана схема установки гибких вставок вертикального трубопровода системы пенного пожаротушения сверху (вид сбоку); фиг. 7 показана схема крепления кольцевого трубопровода системы пенного пожаротушения сверху (вид сбоку).

Стальной вертикальные резервуар (фиг. 1) снабжен кольцевым трубопроводом 1 системы водяного охлаждения с горизонтальной трубопроводной к резервуару, кольцевым трубопроводом 2 системы пенного пожаротушения сверху и трубопроводом 3 системы подслойного пожаротушения с горизонтальной трубопроводной подводкой (показана на фиг. 2).

Для повышения надежности системы пожаротушения при обрыве нижнего сварного шва резервуара (на чертежах не показано) на горизонтальной трубопроводной подводке 4 к резервуару трубопровода 3 подслойного пожаротушения с наружной (фиг. 2) и внутренней (фиг. 3) стороны стенки 6 резервуара устанавливают две гибкие вставки 5 на расстоянии L и L₁ друг от друга, которое предпочтительно составляет не менее 2650 мм, при этом ближняя к стенке 6 резервуара гибкая вставка 5 размещена на расстоянии l и l₁ от стенки 6, которое предпочтительно составляет не менее 850 мм. Установка четырех гибких вставок 5 (две снаружи и две внутри резервуара) на горизонтальной трубопроводной подводке 4 системы подслойного пожаротушения обеспечивает образование гибких звеньев участков трубопровода 3 снаружи и внутри резервуара, в результате чего пластическая деформация трубопровода 3 при взрыве газовоздушной смеси полностью отсутствует.

В целях сохранения герметичности трубопроводов нижнего пояса резервуара при взрыве газовоздушной смеси, а именно трубопроводов 1 системы водяного охлаждения и трубопроводов 2 системы пенного пожаротушения сверху (фиг. 4, фиг. 5) на горизонтальные трубопроводы подводке к резервуару, подвергающиеся изгибу при подъеме окрайки резервуара при взрыве газовоздушной смеси, устанавливают две гибкие вставки 5 на расстояние L₂ друг от друга, составляющим предпочтительно не менее 1700 мм, при этом ближняя к стенке резервуара 6 гибкая вставка 5 устанавливается на расстоянии l₂, предпочтительно составляющим не менее 700 мм. При этом участки трубопровода 1, 2, 3, расположенные между гибкими вставками 5, должны быть отсоединены от стоек опор (на чертежах не показаны).

Таким образом, создание свободных участков горизонтальной подводки трубопровода 1, 2 позволит скомпенсировать подъем окрайки резервуара при взрыве газовоздушной смеси на высоту до 0,5 м. и сохранить работоспособность системы пенного пожаротушения.

Для обеспечения целостности распределительных трубопроводов системы пенного пожаротушения сверху (фиг. 6) на прямой вертикальный участок трубопровода, подводящий пену к пеногенератору 7, устанавливают по меньшей мере одну гибкую вставку 5. Наличие гибкой 5 вставки вблизи пеногенератора 7 позволяет компенсировать наклон стенки резервуара на угол 15-20° при взрыве газовоздушной смеси без необратимой деформации вертикального трубопровода системы пенного пожаротушения и конструкции пеногенератора 7. Место установки гибкой вставки 5 на вертикальный трубопровод определяется его изгибом в месте подвода к пеногенератору 7.

Для обеспечения работоспособности конструкции трубопровода системы водяного охлаждения верхний кольцевой трубопровод 1 (фиг. 7) закрепляют к стенкам 6 резервуара через узел крепления 9 хомутами 8 так, чтобы хомут касался трубопровода 1 с внутренней стороны поверхности трубопровода, а с внешней стороны обеспечивался зазор между хомутом и поверхностью трубопровода 1 на расстояние L₃, составляющим не менее 150 мм для возможности перемещения трубопровода при отклонении стенок резервуара при взрыве газовоздушной смеси.

В качестве гибких вставок могут быть использованы, например, компенсаторы сильфонные универсальные под приварку типа K111 с максимальным углом поворота не менее 20° в соответствии с диаметром трубопроводов систем пожаротушения и водяного охлаждения [ГОСТ Р 50671-94 «Компенсаторы сильфонные металлические для трубопроводов электрических станций и тепловых сетей. Типы, основные параметры и общие технические требования».] или металлорукава фланцевые 4656А-2, Ду 100 мм, Ру 1,6 МПа., минимальная длина - 0,5 м, или металлорукав фланцевый с откидными болтами 4657А-2, Ду 100 мм, 1,6 МПа., минимальная длина - 0,5 м, или металлорукава фланцевые с откидными болтами РГМ, Ду 100 мм, Ру 1,6 МПа., мин. длина - 0,5 м.