автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Закономерности тушения пожаров нефтепродуктов в резервуарах подслойным способом в условиях интенсивного движения жидкости

На г^ззах руисписи

Р'ГБ ОД

1 О МДР 13^3 Мсгыанов Виктор Пазлсгкч

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ НЕФТЕПРОДУКТОВ В РЕЗЕРВУАРАХ ПОДСТОЙНЫМ СПОСОБОМ В УОЮИ^Х ИНТЕНСИВНОГО ДВИЖЕНИЯ жидкости

Специальность 0529.03. Покерная безопасность

Ааторафсрат диссертации на семаяк» ученей ствста»« кандидата твхничес»« наук

Мосхаа 1996 г.

Рсбота Еьзтолнгкз в Вь-ххией икжакгркой гк£;грн>техн,к2схсй цксла МВД Рссг»&1.

Научный руководитель: дохтср технических нзугс,

профессор Шзроагрнкхоз Апгжгцдр Федорова;

Офугциальныз еппэканты: доктор технических наук, профессор

Ксролъченко Александр Яковлевич; кандидат технических каух Аядрггз Алгхсгмдр Петроалч;

Вздущая организация: Тольяттмнасоа еысшаэ всенноэ

№.\^дио-«н»сенеркоа строительное увдвдцэ {¡Ю Россия

Защита сссттатся " 25" ¡¿гртг 1925 г. о 14 чгссз на заседани;-; дуяо&ртацконкото совета 052.03.01 в Высшем инженерной пожгрно-тахкйчеогаэй ишлэ МВД России по едресу; 129355, №сосва, ул. Б. Га-лушхта, д.4, зал созата.

С дкссгргацяей (¡шжно ознакомиться в библиотеке ВИПТШ МВД России.

Автореферат разослан " 23" февраля 1235 года, исс N 8/9 от 23.02.es г.

Отзыз на езтореферагг с заваренной подписью и печатью просим направить в ВИПТШ МВД России по указанному адресу.

Телефон для справок 283-1Э-05.

Ученный секретарь

диссертационного совета,

канцедаттехничеешх наук,

стерший научный сотрудник Т.Г. Меркушкина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕР,/С7>*.,СА РАБОТЫ

Актуальность работы. Обеспзмзниэ гкг«грнсй безопасности рэ-зерзуарньгх паркоз а послэдниэ лады сгязыагзтся с негой системой тушзиия лекгроз, когда гену подаст в сснозгниэ резервуара, нето-ерэдетванко з горючую жвдетсть. Тушгмиэ псехгрз лзлзей нефти а РВС-5С00 на полигона з г. Аяь«зтъезскэ позеол^тэ ещз рзз убедиться в эффективности и нздбзхнегга гздслсйнсД с&кптасьг.

Натурныз сгневыз кспьшхет СГГГ, прс2еда#а>1а о последки семь лзт, выявили определяющую роге», которую играет интемсивмсэ даижеккэ нефтепродукта, съсзгннсз подъег,-»,* пену через танцу горючего, Нгкбслез отчетлива нгЗлюдгэтся "Зурун* • локая?^«^ подъем жидкости над уроанзм поверхности нефтепродукта, яттсрый образуется над пенным носадязм (рис.1.). В зона ""буруна* прослзяфзгзтся ЕЫСХЖ2Я сяорссть рЗСХОДЯЦКХСЯ ОТ Центра П0ТСЯ03 яедазега и ГИНЫ. Оба явления затрудняют гроцасс прадеиженкя и накопления пемы кэ всей поверхности горения. Интенсивные поттам нефтеггзэдуета уплэ-кактг часть пены вглубь резервуара и удерживают её в темзнмз трая -ПЯТИ минут ЛОСЛЭ ПрвврЗЩвИКЯ ПОД2ЧИ пз-йа

Поэтому, еыязле№кз степени влияю® ннгена®носта гюшкш нефтепродукта на процесс тушения пламени в рокрвугро валяется актуальной задачей.

Целью диссертационной работы является выявление закономерности тушения пламени нефтепродуктов в резервуарах в условиях

интенсивного движения горючего при подача па« в слой нефтепродукта. Для достижения поставленной задачи необходимо решить рзд

ЕЗЛрОСОБ:

- разработать г^периментвльную установку и метедоху испытаний, позвопягсщнх учесть эффекты возникновения "буруна" и встречного

движения жидкости и пены;

- прсзесги комплексные испытания по тушению различных нефтепродуктов пэдачей паны в слой горючего в условиях встречного движения жидкости;

- разработать модель процесса тушении пламени при подслойном вводе низдакратной пены;

- провести натурные эксперименты по тушению резервуаров с различным количеством пенных насадков;

- выявить вгакние удельной скорости выгорания нефтепродукта на процесс тушения;

- экспериментально и теоретически установить влияние параметров резервуара на оптимальное количество пенных насади»;

- провести сопоставление параметров, прогнозируемых предложенной моделью, с результатами натурных экспериментов;

- на основе результатов исследования процесса тушения разработать "Рекомендации" по оптимальной системе подслойного тушения для конкретного резэрвуарного парка.

Научная новизна работы:

Впервые показано влияние на процесс тушения пламени явлений, вызванных подъемом пены через слой горючей жидкости:

- образование "буруна" над зеркалом поверхности нефтепродукта;

- естрз^даго дейскзшя поазрхнсстмспэ слся жид кости и

пэ<юосгюя;

- ггаглощанкэ часто гены потоками нефтепродукта, направленными егпубь рзггрзугра;

Рззрзботгиз «додаль фсцесса тушзммя, а которой учтены зффзх-ты, выззамньгэ кнгекскгньш дтшзимеал нефтепродукта

Ирадлсвкгмэ «.«этодкга спредглгния оптимального паг&неста пзнныя мгсадюз а рззгрзуграх с различной еысотсй и площадью.

Впгргыэ прсгадзны кзтурныэ ютытгнка системы гсодслсйнсго гежгротушгнкя и пгжу^егны сркпэольныэ зжпзрюйентальныэ дгн-мыэ.

Позэткчасаая Ц5*мсстъ работы. На ссисгэ результатов исслэ-дозаний рззргботсэы и "Реяоагандщс^ га прсзгспфззанига

и <жтсагы подстойного тушзккя пояьзрсз кефтепродук-

тсз а рзззрзугрзя Куйбь<шаэс®пэ нефггегарергбзтыззххцгго завода".

Алссбироза»*/* кзтеааалсз диссеотзша пооеааека на Конфв-ргмцяи ккяга«2рко-те»ФР-®©5а ргбопвеш АК Тоснефтелре^/уг' (1994 г г Мооса). Созгщакмм июкекзриэ-теям^йся« рзботъиота АК "Роснефть" (1995 г г Моежва), Комфергкдез руководящего состава нафтепергрзбатъйэсщ&а фадприятнй Рссс:-,1 (1996 г. г. Нижний Новгород). ВИГТТШ МВД РФ (1994, 1996 гг.), Международной конференции по проблемам кнфорштизацим. (Мооха. 1905 г.); Научно практической ионферекции по помсаркой безопасности (РАэсхвз, 1995 П

Публикации, По материалам диссертаций опублмжаано шесть работ. .

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложений. Общий объем диссертации состазля-ет 143 страницы, в том чухяэ 48 рисутш, 5 таблиц и список литературы из 76 наименований.

На защиту выносятся:

Кошлегю гжпгриментгльных данных и теоретических исследований тушена пламени в резервуарах в условиях интенсивного движения нефтепродукта;

- модель процесса тушения, в которой учтены эффекты, вызванные интенсивным движением нефтепродукта в процессе тушения;

- методика прогнозирования огттммальных параметров процесса тушения поморов подслойной систеьеой.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность определения степени влияния интенсивности поток» нефтепродукта и "буруна" на процесс тушения пламени в резервуаре. Сфоралулированы цель и задачи исследований, изложены научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен аналитический обзор литературы, посвященной современным средствам и способам тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах, а также существующим подходам к описанию процесса тушения нефтепродуктов пенами. Статистический анализ пожаров на объектах хранения, переработки и тран- -спорта нефти и нефтепродуктов, проведенный за последние 20 лет показывает, что из 200 пожаров происшедших в этот период на объек-

тах пгргргботки и хргкгнка нзфтепредуэтсз 92% произошло а наземных рззерзугрзх. Из них 23% пожгрсз на реэерзуарах с сырой нефтью, 49% с бензином и 24% ка резервуарах с мазутом, дизельные топшэсм и керосином. Пожары а резервуарах в болзэ чем в 60% есех случггз сспроетедатахь сбргхггнмеы "кармансз", что затрудняло тушзккэ пламени подачаЯ гены а горяще резервуар сверху.

Ргсс&оттргкы етл^нвстсгм^ыэ соотношения, иоторьез используются рззл^-з-гьаси гзтора&я* при списгжи грецассз тушения нефтепродукта! пзнааяи, и, о чгсткссти, систем прдачлпе«>< в слой горючего.

Подробно ргсшотрсмы мсследсвгхкя го создек«ю отечественной суставы гсодсгюйкзго поясв^зотушз*а.1я.

На оснозгнки литературного обзора обоснованы основные йэ-пргаягимя иослгдозгиий.

Во второй главэ цахмотиены сгендоеыэ метода исследований и методы по/здгснных мспь/пз-лсй, ислолъзозшныэ в ребото.

Особенность разработанной стендовой мвтодит экспериментального изученкя процесса тушений является возможность искусственно возбуждать поверхностное движение горхмего и образовывать "бурун" ка зад»*«« участка поверхности нефтепродукта. Движение жидкости производится дополнительной подачей в емкость с нефтепродуктом струи инертного газа или воздуха Разработанная , экспериментальная установка и методика испытаний позволяет изменять интенсивность движения поверхностного слоя и высоту буруна и регулировать время тушения от десятков до сотен секунд, в зависимости от типа нефтепродукта и вида пенообразователя.

Уникальность полигонных исгытений захлючалгсь с том, что рэ-зервуары, начиная с РВС-700, полностью заливались нефтепродуктом, а положена подслойной системы пожаротушения соответствовало условиям ее практического применения. Приведены схема внутренней разводки пенопровэда и расположение пенных нгсздкоа в натурных резервуарах. Огалсака методика проведения экспериментов по тушению реальных резервуаров РВС-2000 и РВС-5000, в которой предусмотрено различие« количество и расположение пенных насадков на всей площади основания резервуара.

В третьей главе рассмотрены результаты экспериментальных исследований, полученных на стендовой установке и в условиях полигонных испытаний. Результаты экспериментальных исследований процесса тушения плам&ни нефтепроду.лоз пэделойным способом на стендовой установке показаны на рис. 2 - 4. В отсутствии искусственного перемешивания горючего возможность образования буруна в стендовой горелка появляется только при высоких интенсивностях подачи пены.

По мере увеличения расхода воздуха, подаваемого для образования "буруна" и возбуяодения встречного движения жидкости время тушения возрастает. Кривые утрачивают минимум, потому что интенсивность искусственного, созданного движенью, выше естественного, возбуждаемого пенной струей.

е

ис. 1. Схема еознихмовен^ интенсивного движения нефтепродукта при гюдеча низюфзтной пены в елей горючего._

юэ

20

«я

0.0

Ерзг-.ст.с

РН'ЕГД ео^ухд лЛьй^с ' 0.0 ' 0,04 » 0,03

~в-■-г

т~г

о аез а ю а« к^тснаоиостъ. иЛя2/с

Рус. 2. Вгевмда деготпегьно-пэ пэрегяешивгния кэфтепро-дукта воздухом на еотмя тушения (ТАЦ) пламени._■

ПИна! »«<!•<.

О

*0 ; и;

• «

1Р

и

II)

¡и

Ой

>

.Чдояьэп

аи а.15

Рис. 3. Влияние расхода воздуха на время тушения гептана 'при подачи пены в слой горючего.

Рис.4. Влияние интею®-ности движения горючего на удельный расход пенообразователя

ла

Вгветнив интенсивного деюмения горкхвго кз время тушения наиболее отчетливо прослеживается при ьеашх иятвнсивнослж подачи пзны (рис. 3). Увеличение расхода воздуха ведет к возрастанию времени тушения. Удельныйрзсходпекынатушение, также возрастаетс. интенсивностью перекрещивания нефтепродукта (рус. 4).

Зкспери?ленты, прздстаалеииыз на р^с. 2 - 4 показывают важную роль, которую играет встречное движений жидкости к пзне и возникновение буруна над поверхностью зажала горючего. Чем выше расход паны через насадок, тем интенсизнзе движение жидкости и выше уровень "буруна". В свою очередь, чем выше "бурун", тем больше толщина слоя пены, которая необходима для тушения пламени.

В стендовых условиях существование буруна и интенсивное движение поверхности йзадшстм возможно пэддержиззть только искусственным путам, ко в натурных экспериментах эти явления возникают самопроизвольно. Всшызающаяструяпеныунлехэетввосхо-дящий поток часть нефтепродукта, который, вэ испытывая трения о стенки резервуара, вызывает интенсивное движение жидкости от центра к периферии, где начинается формирование пенного слоя (рис. 1). Установившееся движение восходящих потоков жидшсти сменяется, то мере приближения к борту на противоположно направленное течение. Таким образам устанавливается циркуляция жидкости, сочетающая восходящие и нисходящие движения нефтепродукта. Интенсивная циркуляция жадности приводит к поглощению части пены в объеме нефтепродукта. После прекращения подачи пены, а следовательно прекращения интенсивного движения горючего в объеме, удерживаемая пена в течение 5-10 минут сплывает на поверхность.

При этсм пссаывзсгг, что высота поеного слоя возрастает

кэ 23-30%. ,

Полмгснкыа испытания пскззагм, что время тушения зависит от числа пенных касзддаа. Чем выше жданная интенсивность подачи гены, тем больше моличестео насади» необходимо для получения минимального ерешни туше»«. Если большее время тушения при малом количества насадков саязано с образованием бурунэ и возникновением интенсивного движения жидкости, то увел^енма времени тушения гри большом количества насадков объясняется формированием развитой поверхности йонтакта паны с гордодои и, как следствие, увеличение коллоидного ресгссрения нефтепродукта в пзнэ. Рвзугь-таты полигонных исттытзнЫ пссэог&ити качественно показать суир-ствоеание минимум на фиеых, харахтэр^оукицих зависз^жсть врэ-мени тушения от юлмчества пенных насад«».

8 четвертой главе рассмотрена модель процесса тушения плз-мени нефтелрсдуктоз з резервуарах в условиях интенсивного движения жидкхгги при подале пены в слой порючего.

Основная сложность юлтественного анализа процвоса тушения пожара в резервуаре связана с возниодевнием интенсивного поверхностного и объемного движения нефтепродукта при подъеме пены, при этом является взятым:

- учет эффектов, связанных с воэниююеежам на поверхности нефтепродукта" буруна";

- алия«« встречного движения нефтепродукта к формирующемуся пенному слою;

- временное удержание части пены циркулирующим потоками жидкости;

- влияние рз»&»йа ввода пены на ьйаханический захват и коллоидное растворение нефтепродукта в пене, а также роль природы пенообразователя, чэрггз ю,\*ллехс поверхностных натяжений и др.

- ссматаниэ количества пенных насадшэ с предельной Баличиной Л15нейной скорости ееэда паны в горнмую жаддасть.

Детальный анализ процесса тушения похазыззэт, что форш-рующийся генный слой, в своей основной массе, остается неподвижным, ко непрерывно достраивается по контуру, всплывающими и движущимися к нему частицами пены. Тахим образом, площадь под пеной становится все больше и складывается впечатление, что пена непрерывно продвигается, покрывая поверхность горючего.

Суммарная толщина пенного слоя в момент тушения - Ь определяется вкладом ее составляющих, которые зависят от структуры пены высоты буруна -и скорости встречного движения поверхностного слоя нефтепродукта к пене - Ь*.

Вывод расчетных соотношений для определения составляющих толщины пенного слоя базировался на формулах Блиноаа-Худякоаа-Реупв (1950-1972 г.), которые были получены при исследовании механизма возникновения поверхностного течения жидкости, увлекаемой восходящей струей воздуха

Полагая, что пенный спой в целом остается неподвижным и достраивается за счет порций пены, подходящей с потоком к его кромке, запишем уравнение отражающее равенство сил, приложенных к наружной кромке пенного слоя:

Рж-Рь-Ро = 0 (1)

где: Р»* Ры - силы трения пенного слоя, давление столба пены и поверхностное давление по периметру смачивания пены и ГЖ;

Пр'^см,

Рж = Р( ц р I. и3 )1,сг - (формула Блаугиуса) (2)

Р„ = р,дЬ1да (3)

Рв=2лЯ10,-(02+01,г)] (4)

где: а,, ст2 и сти - величины поверхностных натяжений горючего, раствора пенообразователя с воздухом и мажфазное натжениз на границе горючего и раствора пенообразователя соответственно, мН/м; р - константа; ц, р - вязкость и плотность жидкости; I. - длина; и - скорость потока.; а - угол наклона поверхности в напраапении буруна; \Л/ -скорость поверхностного движения горючего, м/с; (1 - средняя толщина пенного слоя, м; Я-радиус наружной кромки пены, м.

Количественный анализ равновесия, проведенный на базе робот Блинова-Худякова, с учетом закономерностей приводящих к загрязнэ-нию пены нефтепродуктом позволил получить расчетнь® соотношения для определения составляющих толщины пэннога стоя.

Ь = азП1/28(Ьо+Ьь + М/ г, (5)

при этом:

Ь0 = Р,/р,д, (6)

Ьь = Ь1Й/п)4/3-Н'4/3 (7)

Ьж = а г Нб/5- ОГ3/2-[Й /п) (К-1)]3/5 (8)

где: Ь0-минимальная толщина пенного слоя; И ь - высота буруна; й ж -скоростная компонента толщины пенного слоя; Рг • предельное напряжение сдвига нены; рг платность пены; р3.плотность углеводорода; д - секундный расход пенообразующего ргствора; К - крат-

кость гсзны; п- количество пзнкьк насздмзз; Н - еысотаспоя нефтепродукта; 01 -приведенныйдлаглзтрповерхноститушами;Э1,а 2,Ь1-южгтанты.

Наличие интенсивных нисходящих потсйоз жадюхди с поверхности в глубь приводит к временному удержанию -"поглощению" часта паны в объеме резервуара. Удельная скорость поглощения пены - ир пропорциональна давлению жидкости на отдельные порции пены -Рш, которая, в свою очередь, пропорциональна квадрату скорости потока- I), т.е.

Цр - Ри - иг (9)

Скорость нисходящего потока можно определить, разделив суммарный расход жадности, увлекаемой пеной на площадь сечения, через которую этот поток возвращается вниз. Уплывая выражение (9) и площадь, приходящуюся на отдельный бурун - Б „(по Блинову), запишем формулу для определения удельной скорости поглощения (удержания) паны.

8н*к(Щза,)2 (10.1).

си «угол раскрытия струи жидкости, увлекаемой пеной На основе анализа материального баланса пены расходуемой в процессе тушения нефтепродукта получили формулу для определения времени тушения пламени, при заданном расходе пены:

тт = -I ^ агоЬд , " "

- (V? + \ "А) ] ^оф - ("р3? + а ио°о)] (11) в штсрсй выражения для 1)р и й деются формулами (5 и10), а пгргмзтр Цо формулой

ио=иотО0о,/сд2О* (12)

Используя систему уравнений (5,10,11 и 12) провали рэсчат времени тушения поверхности натурных резервуаров, имеющих рззлич-ную вместимость, диаметр и высоту слоя горючего.

Учитывая, что результаты натурных экспериментов кэ многочисленны, сопоставление проводилось путем нанесения гкспгршеятгль-но Полуниных значений времени тушения га расчетную фиэую зависимости времени и удельной скорости тушения от интенсивности подачи пены.

Величина критической интенсивности гге!*а<гт от высоты слоя жидкости в резервуаре, количества пенных нгеэдкоз, поэерхностнсго натяжения рабочего рзстссра и горючей жидкости, ко в меньшей степени от площади поверхности горючей щдкостиЛек, ргсчзт проведенный для резервуара вместимостью 10 ООО куб. мзтроз псхзэываат, что при изменении высоты от 12 до 17 мзтроз величина Зф возрастет в 1,2 раза. Кроме этою на величину Зяр влияет удельная массовая скорость выгорания нефтепродукта

Предложенная модель процесса тушения является полузмпири-чесхсй, поскольку базируется на ряде полуэмпиричесхих соотношений, предложенных в работах Блиноаа-Худякова, а также из-за корректировки ряда коэффициентов в формулах, описывающих движение жидкости и образование буруна, по результатам натурных зхспери-

илгнтса, проведенных в разные годы в РВС-200, РВС-700, РВС-20СЮ и РВС-5000.

Результаты анализа процесса тушения нефтепродуктов системой подрлойной подачи пены представляются в виде графического Ь!зтериала, последовательно усложняющихся уровней.

Первый урозань - зто семейство кривых, иллюстрирующих зависимость времени тушения, удельного расхода или скорости тушения от интенсивности подачи пены (рмс.5-7).

Второй уровень - кривые, иллюстрирующие влияния природы нефтепродукта и количества пенных насадкоз, кратности пены и поверхностного натяжения раствора пенообразователя и др., на величину атткшапьном и критической интенсивности, на время и скорость тушения, на минимальный расход ленообразующего раствора (рис.8).

Анализ тушения пламени в резервуарах, различающихся диэ-мзгтром и еидсм нефтепродукта и иаличзсшзм генных насадиза предстаалгннэрис.5-8.

На р^с. 5 показана зависимость вреа&гни и удельного расхода пенообразователя от интенсивности подачи пены, при тушения резгреу-арсэ с различной площадью поверхности нефти. Расчет сделан для одинакового числа пенных насадков. Врэмя тушения однозначно повышается с увеличением диаметра резервуара. Положение минимума удельного расхода постепенно сдвигается в область больших интен-сивностей прдачи пены, что объясняется увеличением высоты "буруна" и интенсификацией движения жидкости.

Влияние природы нефтепродукта на процесс тушения, показан на рис.6. В отличие от предыдущего рисунка, наряду со временем тушения, здесь показана зависимость удельной скорости тушзния- и, от

интенсивности годами петы - Величина БЕЯ , таша как и интенсивность, является усредненной характеристике»! процесса тушения, поскольку отнесена ко всей поверхности жидкости, а нэ к площади под пеной.

Судя по положению максимума на кривых БЕР- 3 и на кривых удельного расхода - О - 3, можно оценить величину оптимальной интенсивности подачи пены, причем в качестве оптимальной, в данной работе, использовали усредненное значение интенсивности, расположенное мехдцу максимумом на фивой удельной скорости и шншумем на кривой удельного расхода. Прогноз зависимости оптиг/лльной интенсивности подачи пены при тушении реэервуарэ площадью 10000 м2 , от числа насадков представлена на рис: 7. Чем больше насадков те« выше скорость тушения пламени и,, соответственно, меньше время тушена. , . . : *

Зависимость времени тушения: резервуара от Ч1«ла пенных насадков, при оптимальной интенсивности подачи пены, представлена на рис. 8. Длявсех расаиотренных резервуаров, зависимость времени тушения от числа насадков, имеет минимум, т.е. существует определенное, оптимальное число насадков, которое позволяет ликведиро-вать горение при наименьшем времени тушения. Рост времени туше ния, при избыточном количестве пенных насадков, связано с резким увеличением суммарной поверхности контакта пенных частиц с нефтепродуктом.

SD ф

<D uTTl

W /1

z»f

fiog

TOS

SO

в!--,-,----1------- ., - toa

ООЩ fyra ЛРП Iyffi QU] Q^ Qß3

Исмааь.«ьа

Рис. 5. Удельный расход пенообразователя (Q) и срзш тушения пламени (TAU) резервуаров с различной площадью горения (S)._

«J * • » ТЩйдагтвэ j

» *

ос

s«

ос

l Y :«;.....

1 < f

03S 033 G3D Qff3 Qffl QB3 QU) йтаовшь йв

ис.6. Вромя (TAU) и удельная скорость тушония (SEF) пламени разареуароа с различными видами нефтепродуктов._

в

сэ

«3

а

а -та»*

а

в

о •ем

со

о

0

.........»H I

Врврв. с ю из

je} 10

I» «

W

■j • Ч»1

иста

ПС JOOO «С мя

QCD ося QV9 ÜT3 QQ

1 1 I « » (•llllltlt l

т

Рис. 7.Влияни8 количества петых насадков на процесс тушения пожара вРВС-5000_

Рис.8. Сопоставление результатов расчета и натурных экспериментов по тушению нефтм

t

Вса большее количество нефтепродукта поглощается пеной, поэтому еа тушащее действие ухудшается. Результаты натурных испытаний, проведенных а резервуарах различной вместимости, пред-стаалены на зггой же диаграмма. Учитывая ограниченное количество натурных экспериментов и их вьяохую погрешность, следует признать удовлетворительным совпадение результатов расчета с натурным экспериментом (ряс. 8).

Третий уровень анализа предусматривает использование стандартных программ теории линейного программирования, которая позволяет оптимизировать основные параметры процесса в зависимости от заданного критерия или абсолютного значения одного из параметров. Для остальных, оптимизируемых параметров задается диапазон, в котором программа проведет поиск их огпишльных значений.

Например, оптимизация системы СПТ и технологического режима тушения проводится для заданной величины интенсивности подачи пены - J = 0,08 кг/м2/с (критерий оптимизации).

Для |®>здого из оптимизируемых параметров задается диапазон допустимых значений.

Таблица

'площадь высота Sum L Um

м2 м м кг/м 2 'с 1—-

1500 18 70 0.020 1

Int кр Int opt SEFmax Qmin TAUr

«Г'м2/с кг/м2/с м2'с/кг м2/кг с --—->

0.030 0,065 0,001566 в,1 104,0

п D нас Kt 2 ho Sig

м M mH/M

10 0,2 4,0 0,2 0,005 16,0

Исходные данные

Определяемые параметры

^Оптимизируемые параметры

гдэ Sum L-длина генопрозода, Um - удальная массовая скорость выгорания нефтепродукта, 3*, -фитическая и оптимальная интенсивность подачи паны, SEFmax - максимальная удельная скорость тушачия, пчааличзстЕопзнных нгсадкоа, Dn -диаметр отверстий пгнных насадкоэ, Qmin - минимальный удельный расход пены на тушзниэ, TAUr- минимальное ргсчзтноэ время тушения при ортм-ь^апьной интенсивности подачи пены.

штчгство пенных насгдкоз 12¿n¿5

дизштр выходного сечена насадка 0^0 г Он ¿0,10 Кратность пзны 8 г К г 2

показатель дисперсности пзны 025 г z ¿0,15

• Миньвлальная толщина панколэ слоя 0,01 ¿ h „ ¿ 0.001 ГСосгрхностноэ натяжгнйэ

ргбсмзто раствора 20 ¿ Sig ¿ 16

Результаты огтшизацш:

Kf Z ho п S'í

3,16 0,17 0,0050 10.8 18.5

В пятой тзээ. на сскоаэ результатов исследований, сформул*-' розаны осноеныэ требозан^ к система подслойного тушения пожаров.

Таюш образом, проведенный анализ поззолил устгнозить ocxxj-ныэ закономерности процесса тушения пламедо в услоаиях интенсиэ-ного движения горючей жидкости и на основе развитой модели удэ-

лось осущссшить прогноз основных парауиетроз системы пэделойнопо тушения пскерсз в рззерзуграх.

ВЫВОДЫ

На основе зштериментнльных и теоретических исследований определены оснсгныэ закономерности тушения пламени нефтепродуктов в резервуарах условиях интенсивного встречного движения горючего и возникновения "буруна", поглощения части пены потоками жидкости на поверхности горения. На бззе проведенных исследований:

1. Разработана экспериментальная установка и методика испытаний, в которой удается изменять интенсивность движения поверх. местного слоя и высоту буруна, что позволяет регулировать время тушения от десятков до сотен сехуцц, в зависимое™ тага нефтепродукта и вида пенообразователя.

2. Впервыэ получены результаты по тушению реальных ргзерзу-аров РВС-2СС0 и РВС-5000, которые, в отличие от известных модельных опытов, были полностью залиты нефтью, при этом задавали различное количество и расположение пенных насадков на всей площади основания резервуара.

3. Разработана модель процесса тушения пламени в резервуаре, в которой последовательно рассмотрены: ввод пены в слой горючего, движение пены и увлекаемой ею жидкости к поверхности, образование "буруна", формирование пенного слоя в условиях встречного движения нефтепродукта и частичное поглощение пены циркулирующими потоками горючего.

4. на сскзеэ предлсзкзнгюй /«сдали показано, что по мерз ували-чснг/ез удзлькой скорости еыгсрания, использушсго в эксперименте нефтепродукта, возрастает величина критической интенсианости по-дочм пены. Синхронно увеличиваются оптимальная интенсивность и удзльный расход пенообразователя. Предложена методика определена вошчгны ептшйальной интенсивности подачи пены на основе коглплзжа, учитывающего положение экстремальных значений на кривых зазисшост "удапькыз ззтраты" и "удельная скорость тушения" от интенсивности ввода паны.

5. На примера экспериментов с реальными резервуарами с>бъ&-мом 700 м3,2Û0Q м3 и 5000 м3 показано удовлетворительное совпадение вргг«гки тушения и удельного расхода пенообразователя с рас-чзтнь"»*и величинами, при зтем в качества базового варианта, по што-рюйлу определяли империчеоала константы, .харгетермзующиэ интенсивность циркуляции жздоости, кслользааали натурные эксперименты сРВС-5000.

6.Устгноглгно, что ептшдалъноз юоличгстсо пенных нзеадкоа и их ргсполойсгниа в рзэереугрз зависит от разг«гра рззгрзуара: высоты и площади, удельной aoepeeni выгорания нефтепродукта повгрхносткэ-го катяжШгЗ? пенооЗразующеяэ раствора и кратности пгны. Правышэ-ние или снижвниэ количества пекньк насадков относителыо оптимального приведет к увеличению времени тушения и удельных затрат пенообразователя.

7. На основе резушгатоз исследований разработаны предложения по применению системы поделенного тушения пажароа, юторыз включены в СНиП 2.11.03-93. "Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные ксрьшЛ . - М. Госстрой России. - 1S93. -С.24, а также

разработаны Теюмсндацки..." по прсееткрскиию сютемы подслсл-ншэ тушения пжсрз в стальных резервуарах с нефтепродуктами для рвзервугр»юго парка Ярославской перевалочной нефтебазы и Куйбышевского нефтепэрерзбзтызающепэ завода.

Основное содержание диссертации излажено в работах:

1. Шароварникоз А.Ф., Молчанов В.П., Мишин В.В. "Усиленно противопожарной защиты нефтебаз применением системы подслойного пожаротушения". // Транспорт и хракениэ нефтепродукта М.:1 SS4, Г&4, С.22-24.

2. Пожары резервуаров с нефтью и нгфтслредуктг^и / Мопчансз

B.П., Сучксз В.П., Безродный И.Ф. и др.: Транспорт и хрэнзниз нвфтэ-предуктез и углеводородного сырья,- М.: ЦНИИТЭнефт52>2%1,1992. - С. 97.

3. Сучкоз В.П., Молчанов В.П. Варианты рзгзиткя покера в хранилищах нефтепродуктов. // Пожарное дело. - М.: 1994, N11. С. 40-442.

4. Шароварнихов АО., Молчанов В.П. Подслойкоэ тушгнт // По-жарксе деш. - М.: 1995, N1. С.40-41..

5. СНиП 2.11.03-93. Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные кормы. / Молчаноз В.П. и др. - М. Госстрой России. - 1993. -

C.24.

Соискатель -4- " ;; _- В.П. Молчанов

Ротапринт БИПТШ МВД РФ. Тир. 80 зга. Зах.№