Предназначение и устройство систем и средств пожаротушения и орошения резервуара



Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Чувашской Республики  «Канашский транспортно-энергетический техникум» Министерства образования и молодёжной политики Чувашской Республики

КУРСОВАЯ РАБОТА

Предназначение и устройство систем и средств пожаротушения и орошения резервуара

Специальность 21.02.03. Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ

Выполнил:

Семенов А.Г.

студент 3 курса группы ЭГНП-01-15

Научный руководитель:

Асташкин Сергей Олегович

преподаватель спецдисциплин

Канаш– 2018

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………………………………………………….……………3

ГлаваI. Резервуар и его оснащение……………………………………………………………….………….…4

1.1 Что такое резервуар………………………………………………………….…………………………..…4

1.2 Основное оборудование резервуара…………………………………………………….…………5

ГлаваII. Системы пожарной защиты резервуаров………………………………………….……………7

2.1 Причины возникновения пожаров……………………………………………………………..……7

2.2 Системы пожаротушения резервуаров……………………………………………………………8

2.3 Способы и правила тушения………………………………………………………………………….…9

2.3 Система подслойного пожаротушения……………………………………………………….……10

2.4 Тушение газов и нефтяных фонтанов…………………………………………………………...…13

ГлаваIII. Средства пожаротушения………………………………………………………………………………14

3.1 Огнепреградители………………………………………………………………………………………….…14

3.2 Пламяпреградители……………………………………………………………………………………….…16

3.3 Предохранитель огневой жидкостный…………………………………...…………………………17

3.4 Камера низкократной пены…………………………………………………………………….………18

3.5 Мембрана предохранительная разрывная…………………………………………………..…20

3.6 Пеносливы…………………………………………………………………………………………………….…21

ГлаваIV.система орошения резервуара………………………………………………………………………23

Заключение……………………………………………………………….………………………………………..……….25

Список литературы…………………………………………………………………..…………………………………..26

ВВЕДЕНИЕ

Противопожарная защита объектов добычи, переработки и хранения нефти и нефтепродуктов долгие годы является одной из актуальных задач, стоящих перед пожарной охраной. Сведения о пожарах в резервуарах за рубежом и отечественные статистические данные о наиболее частых загораниях резервуаров с нефтью свидетельствуют об устойчивости резервуаров к тепловому воздействию и взрывам, возможности групповых пожаров и большой сложности их тушения.

Статистика показывает, что ежегодно в России происходит 5–7 пожаров в резервуарных парках. По зарубежным данным за последние 10 лет произошло 10-кратное возрастание стоимости добываемого и хранимого в резервуарах нефтепродукта, что при пожаре влечет за собой большие материальные потери, а иногда и гибель людей. Пожары в резервуарах, как правило, носят затяжной характер, а время тушения может составлять несколько суток. На тушение требуется значительное количество СиС.

Для того, чтобы избегать таких ситуация, на резервуарах должны быть установлены специальные система пожаротушения, а так же системы орошения резервуара, для его защиты от нагрева поверхности. Эти системы защит резервуаров я рассмотрел в данной курсовой работе.

ГЛАВАI. РЕЗЕРВУАР И ЕГО ОСНАЩЕНИЕ

1.1 ЧТО ТАКОЕ РЕЗЕРВУАР

Резервуар — ёмкость для хранения нефти и продуктов её переработки. Первые нефтяные резервуары появились в России в 18 веке и представляли собой земляные ямы (амбары) глубиной 4-6 м с деревянной крышей, подземные каменные резервуары, а также деревянные чаны, стянутые железными обручами. Первый в мире стальной клёпанный резервуар был построен в России в 1878 по проекту В. Г. Шухова и А. В. Бари. С 1912 в России стали применяться железобетонные резервуары, в США — сборно-разборные резервуары вместимостью от 15 до 1600 м3. В 1921 в США впервые сооружён металлический сварной резервуар вместимостью 500 м3, в 1935 в CCCP — 1000 м3.

Нефтяные резервуары подразделяются по расположению на наземные, подземные (включая заглубленные резервуары) и подводные; по материалам, из которых изготовляются, — на металлические (из сталей, цветных металлов и их сплавов), железобетонные, каменные, земляные (амбары), деревянные, стеклопластиковые, пластмассовые, резинотканевые; по величине избыточного давления — на резервуары низкого (Ри0,002 МПа), повышенного (0,002<Ри0,067 МПа), высокого (Ри>0,067 МПа) давления; по форме оболочки — на вертикальные и горизонтальные цилиндрические резервуары, каплевидные резервуарышаровые резервуары, прямоугольные; по состоянию хранимого продукта — для маловязких нефтей и нефтепродуктов (применяются также резервуары с гибкими разделительными оболочками — мембранами для хранения нескольких нефтепродуктов в одном нефтяном резервуаре), для высоковязких и застывающих нефтей и нефтепродуктов, требующих подогрева, для сжиженных газов; по способу установки — стационарные и передвижные.

1.2 ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ РЕЗЕРВУАРА

Рисунок 1- Конструкция и состав РВС

1 — клапан дыхательный совмещённый3 — клапан аварийный6 — патрубок11 — пробоотборник20 — приёмораздаточный патрубок ПРП.

Марка, тип оборудования и аппаратуры, размеры, комплектность должны соответствовать требованиям и указаниям проекта в зависимости от хранимого продукта и скорости наполнения и опорожнения резервуара. Проект «Оборудование резервуара» выполняется специализированной проектной организацией (Генеральным проектировщиком). Оборудование должно обеспечивать надёжную эксплуатацию резервуара и снижение потерь нефти и нефтепродуктов.

Резервуары, в зависимости от назначения и степени автоматизации, с учётом сорта хранимых нефти и нефтепродуктов или других жидких сред оснащаются:

ГЛАВАII. СИСТЕМЫ ПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ РЕЗЕРВУАРОВ

2.1 ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРОВ

К возгораниям в топливных резервуарных парках могут приводить:

  1. Нарушения пределов допустимых концентраций взрывоопасных смесей, например, вследствие переполнения резервуара или его перегрева в жарких климатических условиях.
  2. Нарушения правил пожарной безопасности на территории складов нефти и нефтепродуктов при огневых и ремонтных работах, вследствие курения.
  3. Искры в электроустановках (короткие замыкания в цепях систем автоматики).
  4. Проявления атмосферного электричества (сильные или многочисленные удары молнии).
  5. Разряды статистического электричества.
  6. Поджоги и террористические акты.

Следствием этих причин может стать как возникновение пожара, так и взрыв, возгорание пожаровзрывоопасного облака при встрече с источником зажигания, образование токсичного облака из продуктов горения, крупные разрушения окружающих зданий и сооружений. Во время пожара в резервуаре могут образовываться труднодоступные участки, так называемые карманы, различной формы и площади, что существенно осложняет тушение пожара, если отсутствует необходимая автоматизация на базе современного оборудования.

2.2 СИСТЕМЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ РЕЗЕРВУАРОВ

Общий принцип для пожаротушения резервуаров и резервуарных парков с хранением различных веществами одинаков. Все резервуарные парки оснащают системами пожарной безопасности.

Они сигнализируют о возгорании, утечке продукта, аварийных ситуациях. Есть также системы пожаротушения. После подачи сигнала в диспетчерский пункт, пожарная охрана выезжает к резервуарному парку происшествия для тушения пожара.

Всеми действиями управляет руководитель тушения пожара. Расчет должен прибыть к резервуарному парку в течение 1 часа с момента фиксирования сигнала о возгорании.

Местонахождение, вид резервуаров, вещества в них и тип системы пожаротушения определяет тактику и методы дальнейшего тушения пожара. Огнетушащее вещество выбирают, отталкиваясь от характеристик содержимого емкости. Например, нефтепродукты нельзя заливать водой, за исключением вязких или легкозастывающих веществ. К таким относится мазут, нефть и масло.

При пожаре в резервуарных парках также учитывают направление ветра, температуру внешней среды, близость остальных резервуаров. В обязательном порядке производится охлаждение внешних стенок емкостей как подземного, так надземного типа. Руководитель учитывает особенности резервуарного парка, которые можно рассмотреть на плане, для результативного тушения пожара.

Снижения теплового излучения от стенок и внутренней температуры вещества в резервуарах добиваются с помощью воды, так как она дает максимальный эффект. Вокруг резервуаров по правилам обустраивают обвалование.

Допускается использование воды из него для охлаждения емкостей. Если произошла утечка продукта с повышенной горючестью или взрывоопасностью, то действуют согласно нормам и правилам.

Вся техника во время ликвидации возгораний в резервуарных парках и снижения температуры хранимых веществ должна быть за обвалованием емкостей. В большинстве случаев резервуарные парки оборудуют стационарными устройствами для подачи воды, пеногенераторами.

Это позволяет сохранить пожарную технику и уменьшить потерю времени на поставку огнетушащих веществ. Дополнительно к резервуарному парку собирают строительную технику, если пожар распространится дальше.

2.3 СПОСОБЫ И ПРАВИЛА ТУШЕНИЯ

Есть два способа тушения таких резервуаров с нефтепродуктами:

В каждом случае используют пенные огнетушащие вещества, которые снижают температуру и не дают распространяться пламени дальше очагов возгораний. Допустимая кратность огнетушащих веществ – средняя либо же низкая. Запас огнетушащего вещества должен превышать объем, который рассчитан на тушение пожара в течение 15 минут.

Пена обладает изолирующим свойством: она образует пленку на поверхности нефтепродуктов, уменьшая выход горючих паров во время пожара. Температура содержимого резервуара выравнивается во всех слоях.

Это огнетушащее вещество эффективно и без пожара, когда нефтепродукты нагреваются. Порошковые огнетушащие вещества применяют для тушения в межсвайном пространстве, очагов на фланцах, задвижках, при условии, что они локальны.

Если ликвидация пожара прошла успешно, то пенную атаку продолжают еще 5 минут. В противном случае делают перерыв и выясняют причину длительного пожара. Для резервуаров из стали, расположенных вертикально, чей объем более 5000 м3, необходимо использовать лафетные стволы. Параллельно с тушением происходит охлаждение резервуаров.

Чтобы уменьшить вероятность выхода пожара за пределы, водой орошают соседние емкости. Для этого по направлению ветра вычисляют, какой из них в опасной зоне и охлаждают ту часть, которая ближе к очагу. Охлаждение водой также требуется пожарному оборудованию (стволы, рукава, пеногенераторы).

Иногда газорезчик делает отверстие в верхней части резервуара. От поверхности нефтепродукта отступают не менее 1 м. При возникновении карманов в веществе целесообразно направить туда пар или инертный газ.

В зависимости от типа крышки выбирают дальнейшую тактику тушения пожаров. Больше рисков с понтонными крышками, так как вероятность взрыва увеличивается в разы. Тогда прорезают отверстие с помощью газосварки и продолжают тушение пожара. Возгорания в обвалованиях ликвидируют пеной, порошком либо комбинируют оба способа.

Из резервуаров при возможности откачивают донную воду. Такое решение минимизирует риски выбросов при продолжительном горении содержимого резервуаров. При распространении огня за пределы обвалования емкостей в первую очередь тушат и охлаждают места, где проходят пенопроводы.

2.3 СИСТЕМА ПОДСЛОЙНОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ

Подслойное пожаротушение производят с помощью системы пожаротушения стационарного типа или через эластичный рукав, направляя вещество в слои нефтепродуктов. Первый вариант встречается чаще всего.

Подслойное пожаротушение обладает преимуществом, потому что при этом пеногенераторы не подвергаются опасности. Оборудование для такого способа регулярно проверяют на исправность, испытывая его работу под давлением. Помимо этого, все материалы и устройства проходят проверку согласно регламентирующим документам из сферы пожарной безопасности.

Пенопроводы – сеть трубопроводов, которая проходит через стенки емкостей. Огнетушащее вещество попадает внутрь резервуара через специальные насадки. Оборудование находится в нижней части емкости.

Пена поднимается на поверхность нефтепродуктов, образуя саморастекающуюся пленку. В результате общая температура при пожаре снижается, а интенсивность горения заметно уменьшается уже через 1,5-2 минуты.

После этого процесс останавливается. Еще на протяжении 2-3 часов слой пены толщиной в 10 см предохраняет от повторного возгорания на поверхности нефтепродуктов.

Пена для тушения пожаров резервуаров образуется в специальных баках-дозаторах или в оборудовании пожарной машины. Если хранилище состоит из 1 или 2 резервуаров объемом до 5000м3, то допускается использование пожарной машины в качестве источника огнетушащего вещества.

Вместе со стационарной системой подслойного пожаротушения применяют систему охлаждения. Она представляет собой оросительный трубопровод и устройство, распыляющее воду. Размещается в верхней части резервуара.

Автоматическая система подслойного пожаротушения (АСПТ) — совокупность водопитателей и фторсодержащего пленкообразующего пенообразователя, пожарная насосная станция, подводящие растворопроводы с пожарными гидрантами, узлы управления, средства автоматизации, а также комплекс устройств и оборудования, предназначенного для получения и подачи низкократной пены в нижнюю часть резервуара, т.е. непосредственно в слой горючего. 

Принципиальная схема АСПТ показана на рисунке2.

Подбор насосов подачи воды должен осуществляться из условия обеспечения максимального расчетного расхода раствора пенообразователя и рабочего давления на входе в высоконапорные пеногенераторы (ВПГ), установленных на пенопроводе наиболее удаленного резервуара наибольшей вместимости.

Рисунок 2 – Принципиальная схема противопожарной защиты стального вертикального резервуара типа РВС

Основные технические характеристики ВПГ должны соответствовать ГОСТ Р 53290-2009. 

Линейные вводы должны располагаться равномерно по периметру резервуара. Количество линейных вводов для подачи раствора пенообразователя к напорным узлам и пены к системе внутренней разводки должно быть не менее двух. Максимальная длина пенопровода от высоконапорного пеногенератора до наиболее удаленной точки ввода внутрь резервуара не должна превышать 100 м.

Рисунок 3 - Принципиальная схема линейного ввода пены АСПТ

За коренной задвижкой на внешнем пенопроводе должны устанавливаться разрывная предохранительная мембрана и обратный клапан. 

Проектирование внутренней разводки пенопроводов и выбор количества пенных насадков должны предусматривать обеспечение максимального выхода на поверхность горящей жидкости пены, генерируемой ВПГ.

Все насадки должны обеспечивать равную площадь покрытия пеной низкой кратности поверхности горючей жидкости для каждого из них. 

Скорость истечения пены из насадков не должна превышать 3,0 м·с-1. Скорость всплывания пены не должна превышать 1,2 м·с-1

Давление раствора пенообразователя в растворопроводах перед входом в высоконапорные пеногенераторы должно быть в соответствии с их техническими характеристиками, но не менее 0,8 МПа. 

Для снижения эмульгирования пены нефтью и нефтепродуктами оконечные участки узлов ввода пенопроводов в резервуаре снабжаются устройствами гашения скорости потока-пенными насадками. Пенные насадки должны иметь Т-образную или V-образную форму. Обоснование количества пенных насадок осуществляется с использованием модельных представлений о природе процесса подслойного тушения пожаров. 

Для подключения передвижной пожарной техники на входе в напорный узел между электроприводной задвижкой и пеногенераторами должен быть установлен узел для обеспечения подачи раствора пенообразователя от центробежного насоса пожарного автомобиля. 

2.4 ТУШЕНИЕ ГАЗОВ И НЕФТЯНЫХ ФОНТАНОВ

Пожары газовых, нефтяных или газонефтяных фонтанов в подавляющем большинстве случаев появляются из-за несоблюдения мер безопасности при работе на скважинах. Необходимо знать их дебит – количество нефти или газа, которые «выходят» из скважины в определенный промежуток времени, чтобы эффективно тушить пожары.

Ликвидация возгораний производится следующими методами:

  1. закачкой воды в скважину;
  2. подачей газоводяных струй;
  3. закладкой и применением взрывчатых веществ.

Последний метод тушения пожаров фонтанов воплощают в жизнь в исключительных ситуациях, когда остальные не принесли должного результата.

Процесс тушения пожаров газовых и нефтяных фонтанов состоит из 3 этапов. Сначала производятся действия по охлаждению металлоконструкций, прилегающие территории, а также технологического оборудования вблизи скважин. Такие меры направлены на снижение теплового излучения. Территорию вокруг скважины очищают от конструкций из металла.

Далее приступают к непосредственному тушению фонтанирующей нефти или газа. Одновременно продолжают орошение водой участка и оборудования. Заключительный этап – охлаждение устья и фонтана, когда горение ликвидировано.

Ко всем работам допускаются только сотрудники пожарной охраны, работники скважины после соответствующего обучения, которые работают на скважинах. В зависимости от дебита фонтана рассчитывают нормы воды, газоводяных струй и количество пожарной техники для тушения возгораний. Редко прибегают к комбинированному способу тушения пожаров, когда задействуют воду и газоводяные струи.

ГЛАВАIII

3.1 ОГНЕПРЕГРАДИТЕЛИ

Огнепреградитель (АА) состоит из огнепреграждающего элемента 1, находящийся в корпусе 2. Огнепреграждающий элемент состоит из гофрированной и плоской лент, намотанных на ось. Ось также предохраняет элемент от выпадания. Корпус огнепреградителя выполнен из алюминиевого сплава (АК8 ГОСТ 1583–93), огнепреграждающий элемент - из алюминиевой фольги (Д1 ГОСТ 4784–97). Устанавливается на монтажные патрубки резервуаров.

Гасящее действие огнепреградителя основано на принципах интенсивного теплообмена. Данный процесс происходит внутри узких каналов огнепреграждающего элемента, через которые проходит газовоздушный поток. При этом достигается снижение температуры газовоздушного потока до безопасных пределов.

Рисунок 4 - Общий вид огнепреградителей ОП:

3 — четыре соединительных шпильки

Огнепреградитель ОП (ААН) представляет собой стальной корпус с фланцами, внутри которого в кожухе размещена круглая кассета. Задержка пламени кассетой лежит в основе принципа действия огнепреградителя. Кассета состоит из пакета чередующихся гофрированных и плоских пластин, образующих каналы малого диаметра. Пламя, попадая в каналы малого сечения, дробится на отдельные мелкие потоки. Поверхность соприкосновения пламени с огнепреградителем увеличивается, возрастает теплоотдача стенкам каналов, и пламя гаснет. Конструкция огнепреградителя сборно-разборная. Это позволяет периодически извлекать кассеты для осмотра и контроля за их состоянием. Устанавливается на монтажные патрубки резервуаров.

Основой конструкции является огнепреграждающий элемент 2, размещенный между двух половинок корпуса 1, стягиваемых между собой четырьмя шпильками 3. Огнепреграждающий элемент состоит из плоской и гофрированной лент, намотанных на ось. Ось также предохраняет элемент от выпадания. Гасящее действие огнепреградителя ОП, установленного на крыше резервуара типа РВС, основано на принципах интенсивного теплообмена. Теплообмен происходит между стенками узких каналов огнепреграждающего элемента и проходящим через него газовоздушным потоком. При этом достигается снижение температуры газовоздушного потока до безопасных пределов.

3.2 ПЛАМЯПРЕГРАДИТЕЛИ

Пламепреградитель представляет собой размещенный в корпусе пламепреграждающий элемент состоящий из гофрированной и плоской лент (выполненных из алюминиевого сплава), намотанных на ось которая предохраняет элемент от выпадания. Устанавливается на монтажные патрубки резервуаров.

Гасящее действие пламепреградителя ПП, установленного на крышке резервуара типа РВС, основано на принципах интенсивного теплообмена, который происходит между стенками узких каналов пламепреграждающего элемента и проходящим через него воздушным потоком. Таким образом, достигается снижение температуры газовоздушного потока до безопасных пределов.

Рисунок 5- Устройства пламяпреградителя:

1-огнепреграждающий элемент, 2-корпус

3.3 ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ ОГНЕВОЙ ЖИДКОСТНЫЙ

Предохранитель огневой жидкостный ПОЖ-80 представляет собой огнепреграждающий элемент 1, размещенный в корпусе 2 состоящий из гофрированной и плоской лент, намотанных на ось. Ось также предохраняет элемент от выпадания. Гасящее действие предохранителя огневого основано на принципах интенсивного теплообмена, который происходит между стенками узких каналов огнепреграж