L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
УСТАНОВКА ГАЗОВОГО ТУШЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ С ПЛАВАЮЩЕЙ ТАРЕЛКОЙ В ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРАХ
| Название | УСТАНОВКА ГАЗОВОГО ТУШЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ С ПЛАВАЮЩЕЙ ТАРЕЛКОЙ В ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРАХ |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Матвеев Юрий Алексеевич, Чеботарев Станислав Стефанович, Лавриненко Дмитрий Федорович, Яхонт Виталий Владимирович, Антонова Анастасия Игоревна, Тарасов Олег Владимирович |
| Вид объекта патентного права | Полезная модель |
| Регистрационный номер | 140545 |
| Дата регистрации | 10.05.2014 |
| Правообладатель | Матвеев Юрий Алексеевич, Чеботарев Станислав Стефанович, Лавриненко Дмитрий Федорович, Яхонт Виталий Владимирович |
| Область применения (класс МПК) | A62C 3/06 (2006.01) |
Описание изобретения
Предполагаемая полезная модель относится к средствам тушения нефтепродуктов, и может быть применена в нефтяной промышленности для тушения пожаров нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах большой вместимости. Решение указанной задачи достигается тем, что газопровод внутри резервуара жестко связывается металлическим гибким рукавом с трубопроводом разводки с обратным клапаном и насадками для выпуска газа, которая закреплена на плавающей тарелке, при этом плавающая тарелка насаживается за счет внутреннего отверстия на опорную стационарную трубу, соединенную с крышей и днищем резервуара и вертикально перемещается по трубе за счет изменения уровня нефтепродукта в резервуаре, а также тем, что для подачи газа в газопровод применяется изотермический модуль, а в качестве огнетушащего вещества применяется диоксид углерода. Полезная модель работает следующим образом. Через приемный патрубок, трубопровод и соответствующую задвижку нефтепродукт поступает в резервуар. В резервуаре образуется слой нефтепродукта. При возгорании горючего диоксид углерода из изотермического модуля подается в резервуар. При этом открываются задвижка, обратный клапан, запорно-пусковое устройство газопровода. Диоксид углерода поступает в металлический гибкий рукав, трубопровод и разводку. После этого открывается обратный клапан, и диоксид углерода через насадки для выпуска газа поступает в верхний слой нефтепродукта. Затем за счет меньший плотности диоксид углерода в газообразном состоянии выходит на поверхность горюче-смазочного материала и образует слой газа выше уровня горящего нефтепродукта. В результате образования слоя газа и прекращения доступа кислорода воздуха в зону горения пожар прекращается. В случае высокой температуры, задымления и невозможности работы оператора около резервуара запорно-пусковое устройство открывается с помощью электродвигателя. Для этого оператор включает пусковое устройство. Необходимо отметить, что предложенная полезная модель является надежной в эксплуатации и позволяет в более короткие сроки потушить пожар, свести к минимуму, как потери качества нефтепродукта, так и количество сгоревшего горючего, а также снизить расход диоксида углерода.
Предполагаемая полезная модель относится к средствам тушения нефтепродуктов, и может быть применена в нефтяной промышленности для тушения пожаров нефтепродуктов в вертикальных стальных резервуарах (РВС) большой вместимости. Предполагаемая полезная модель наиболее применима при тушении нефтепродуктов на нефтебазах и складах горючего.
Известен вертикальный цилиндрический стальной резервуар для нефтепродуктов [1]. Данный резервуар имеет днище, стенку и стационарную крышу. Для приема и выдачи нефтепродуктов у резервуаров данного типа имеются приемо-раздаточные патрубки. С внешней стороны к ним присоединяются задвижки. С целью обеспечения «малых» и «больших» дыханий резервуара имеется дыхательный клапан. На крыше резервуара устанавливается замерной люк, который служит для замера уровня и отбора проб нефтепродуктов.
С целью предохранения резервуара от вспышки или взрыва при наличии огня под дыхательным клапаном устанавливается огневой предохранитель. Также на резервуаре имеются приборы контроля и сигнализации (уровнемеры, пробоотборники, сигнализаторы уровня, противопожарные приборы) и другое оборудование (люк-лаз, вентиляционные патрубки, предохранительные клапаны). В соответствии с требованиями наземные резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов объемом 5000 м3 и более оборудуются системами автоматического пожаротушения. На складах третьей категории при наличии не более двух наземных резервуаров объемом 5000 м3 допускается тушение этих резервуаров передвижной пожарной техникой при условии оборудования резервуаров стационарно установленными генераторами пены (пенокамерами, пенными насадками) и специальными трубопроводами, выведенными за обвалование [2]. Тушение пожаров с помощью применения пены может производиться двумя способами:
1. Подача пены средней кратности сверху резервуара на слой горящего нефтепродукта.
2. Подача пены низкой кратности под слой нефтепродукта.
Установки тушения пожаров пены средней кратности сверху резервуара на слой нефтепродукта в большинстве случаев не обеспечивают тушение пожаров в начальной стадии из-за повреждения узлов ввода пены от первичного взрыва.
Также известен вертикальный стальной резервуар для нефти и нефтепродуктов объемом 5000 м3, оборудованный установкой подслойного тушения [3]. Установка подслойного тушения резервуаров содержит пенопровод с разводкой, задвижки, пеногенератор, предохранительную мембрану, обратный клапан. Подслойный способ тушения связан с применением специальных типов пенообразователей, которые образуют пену, мало смешиваясь с нефтью и нефтепродуктами, и формируют водные пленки, которые самопроизвольно растекаются на поверхности горючего. Пенная струя, попадая в нефтепродукт, за счет меньшей плотности всплывает на горящую поверхность. При этом время подъема пены зависит от высоты уровня нефти и нефтепродукта. Высота резервуара вместимостью 5000 м3 в зависимости от диаметра составляет от 12 до 15 метров.
Недостатками установки подслойного тушения нефтепродуктов в резервуарах являются:
1. Ухудшение качества нефтепродуктов при прохождении через их слой пенной струи.
2. Наличие определенного временного периода подъема пены на поверхность нефтепродукта, который приводит к увеличению площади пожара и возрастанию материального ущерба.
3. Отсутствие возможности использования для тушения сжиженного газа.
Также известна установка подслойного тушения нефтепродуктов с плавающей тарелкой, перемещающейся вертикально по опорной трубе [4].
В данной установке резервуар имеет стандартное оборудование. К резервуару подводится пенопровод, оборудованный задвижками, обратным клапаном, электромагнитным клапаном, с устройством ручного открытия и закрытия, линией связи и пусковым устройством, а также пеногенератором.
При этом пенопровод жестко связывается металлическим гибким рукавом с трубопроводом разводки с обратным клапаном и пенными насадками. Разводка соединена с плавающей тарелкой, которая насаживается за счет внутреннего отверстия на опорную стационарную трубу, соединенную с крышей и днищем резервуара. Обратные клапана предназначены для предотвращения попадания нефтепродукта в разводку, гибкий металлический рукав и пенопровод.
Плавающая тарелка вертикально перемещается в верхнем слое горючего по трубе за счет изменения уровня нефтепродукта в резервуаре.
С целью упрочения конструкции резервуара опорная труба жестко связывается фермами с боковыми стенками резервуара.
Установка работает следующим образом. Через приемный патрубок, трубопровод и соответствующую задвижку нефтепродукт поступает в резервуар. В резервуаре образуется слой нефтепродукта. При возгорании горючего раствор пенообразователя с помощью стационарного источника, или подвижной автоцистерны подается в резервуар. При этом открываются задвижки, обратный клапан, электромагнитный клапан пенопровода. Раствор пенообразователя проходит пеногенератор и поступает в металлический гибкий рукав, трубопровод и разводку. После этого открывается обратный клапан, и пенная струя через пенные насадки поступает в верхний слой нефтепродукта. Затем за счет меньший плотности пенная струя выходит на поверхность горюче-смазочного материала и образует слой пены выше уровня горящего нефтепродукта. В результате образования слоя пены и прекращения доступа кислорода воздуха пожар прекращается.
Недостатками установки подслойного тушения нефтепродуктов с плавающей тарелкой, перемещающейся вертикально по опорной трубе:
1. Отсутствие возможности использования сжиженного газа для тушения пожара.
2. Недостаточная стойкость пены при повышенных температурах. Для тушения пожаров в закрытом пространстве применяется углекислый газ. Он тяжелее воздуха. Его плотность составляет при 20°C 1,839 кг/м3. Температура его сжижения равна минус 78°C. При этом газ сразу кристаллизуется в твердое тело. В жидком состоянии углекислый газ находится только при высоких давлениях. При этом плотность жидкости в зависимости от температуры и давления может составить 771-925 кг/м3.
Описана система подавления углекислым газом крупных, сложных пожаров в ограниченном пространстве [5].
В данной системе имеется изотермическая емкость с жидкой углекислотой, средство для перемещения изотермической емкости, газификатор, устройство для подвода теплоносителя к теплообменнику газификатора, средства подвода газа к очагу пожара. В качестве теплоносителя используют пар или горячую воду.
Система работает следующим образом. Емкость с углекислотой подвозится к месту пожара. Жидкая углекислота поступает в газификатор, где происходит электрический нагрев теплоносителя. В связи с подогревом жидкая углекислота превращается в углекислый газ. Из газификатора углекислый газ по средствам подвода поступает в очаг пожара.
Недостатками система подавления углекислым газом крупных, сложных пожаров в ограниченном пространстве являются:
1. Малая эффективность при тушении пожаров нефтепродуктов в резервуарах. Высокая пожароопасность системы.
2. Использование электрического нагрева.
3. Необходимость доставки к месту пожара.
Наиболее близким по технической сущности предполагаемой полезной модели является установка газового пожаротушения на базе изотермического модуля для жидкого диоксида углерода [6].
В данной установке резервуар имеет стандартное оборудование. К резервуару подводится магистральный трубопровод, оборудованный запорно-пусковым устройством.
При этом магистральный трубопровод соединяется с внутренним кольцевым трубопроводом, который располагается в верхнем поясе резервуара. На кольцевом трубопроводе внутри резервуара, установлены насадки для выпуска газа. Магистральный трубопровод также соединен с изотермическим модулем для жидкого диоксида углерода (МИЖУ).
Установка работает следующим образом. Через приемный патрубок, трубопровод и соответствующую задвижку нефтепродукт поступает в резервуар. В резервуаре образуется слой нефтепродукта. При возгорании горючего жидкий диоксид углерода с помощью открытия запорно-пускового устройства из изотермического модуля подается в резервуар. Диоксид углерода поступает в магистральный трубопровод, затем кольцевой трубопровод и насадки. За счет снижения давления в трубопроводах жидкий диоксид углерода превращается в газообразное состояние. После прохождения насадок газообразный диоксид углерода поступает в верхнюю часть резервуара. Затем за счет большей плотности, чем у паровоздушной смеси нефтепродукта, диоксид углерода опускается на поверхность горюче-смазочного материала и образует слой газа выше уровня горящего нефтепродукта. В результате образования слоя газа и прекращения доступа кислорода воздуха пожар прекращается.
Недостатками установки газового пожаротушения на базе изотермического модуля для жидкого диоксида углерода являются:
1. Установка в большинстве случаев не обеспечивает тушение пожаров в начальной стадии из-за повреждения узлов ввода газа от первичного взрыва паровоздушной смеси.
2. Большой расход диоксида углерода для тушения и заполнения кольцевого трубопровода.
Предполагаемая полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности тушения пожаров в вертикальных стальных резервуарах, предназначенных для приема, хранения и выдачи нефтепродуктов.
Решение указанной задачи достигается тем, что газопровод внутри резервуара жестко связывается металлическим гибким рукавом с трубопроводом разводки с обратным клапаном и насадками для выпуска газа, которая закреплена на плавающей тарелке, при этом плавающая тарелка насаживается за счет внутреннего отверстия на опорную стационарную трубу, соединенную с крышей и днищем резервуара и вертикально перемещается по трубе за счет изменения уровня нефтепродукта в резервуаре, а также тем, что для подачи газа в газопровод применяется изотермический модуль, а в качестве огнетушащего вещества применяется диоксид углерода.
Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как повышается эффективность тушения нефтепродуктов в РВС большой вместимости за счет уменьшения времени ликвидации пожара, сводятся к минимуму потери нефтепродуктов от горения и снижения качества горюче-смазочных материалов, а также повышается надежность работы установки.
Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3), на которых изображены: резервуар в разрезе в исходном и рабочем положении, а также разрез опорной трубы с плавающей тарелкой.
На фиг. 1, 2 изображен резервуар 1, имеющий приемный патрубок 2 и трубопровод 3, задвижку 4, дыхательный клапан 5, замерной и световой люки 6, 7, вентиляционный патрубок 8, люк-лаз 9, газопровод 10, оборудованный задвижкой 11, обратным клапаном 12, запорно-пусковым устройством 13, с линией связи 14 и пусковым устройством 15. К газопроводу подсоединяется изотермический модуль 16 с жидким диоксидом углерода 17.
Газопровод 10 жестко связывается металлическим гибким рукавом 18 с трубопроводом 19 разводки 20 с обратным клапаном 21 и насадками для выпуска газа 22. Разводка соединена с плавающей тарелкой 23, которая насаживается за счет внутреннего отверстия 24 на опорную стационарную трубу 25, соединенную с крышей и днищем резервуара. Обратные клапана предназначены для предотвращения попадания нефтепродукта в разводку, гибкий металлический рукав и газопровод.
Плавающая тарелка вертикально перемещается в верхнем слое горючего 26 по трубе за счет изменения уровня нефтепродукта в резервуаре.
С целью упрочения конструкции резервуара опорная труба жестко связывается фермами 27 с боковыми стенками резервуара.
В качестве огнетушащего вещества используется жидкий диоксид углерода, который хранится в изотермическом модуле под давлением. При открытии запорно-пускового устройства диоксид углерода попадает в газопровод. За счет снижения давления в газопроводе и в металлическом гибком рукаве на насадках для выпуска газа диоксид углерода переходит в газообразное состояние. За счет меньшей плотности, чем у нефтепродукта газообразный диоксид углерода выходит на поверхность горючесмазочного материала и поступает в зону горения, вытесняя из нее кислород воздуха и образуя слой газа. В результате чего горение прекращается.
Полезная модель работает следующим образом. Через приемный патрубок 2, трубопровод 3 и соответствующую задвижку 4 нефтепродукт поступает в резервуар. В резервуаре образуется слой нефтепродукта 26. При возгорании горючего диоксид углерода из изотермического модуля 16 подается в резервуар. При этом открываются задвижка 11, обратный клапан 12, запорно-пусковое устройство 13 газопровода 10. Диоксид углерода поступает в металлический гибкий рукав 18, трубопровод 19 и разводку 20. После этого открывается обратный клапан 21 и диоксид углерода через насадки для выпуска газа 22 поступает в верхний слой нефтепродукта 26. Затем за счет меньшей плотности диоксид углерода в газообразном состоянии выходит на поверхность горюче-смазочного материала и образует слой газа 28 выше уровня горящего нефтепродукта. В результате образования слоя газа и прекращения доступа кислорода воздуха в зону горения пожар прекращается.
В случае высокой температуры, задымления и невозможности работы оператора около резервуара запорно-пусковое устройство открывается с помощью электродвигателя. Для этого оператор включает пусковое устройство 15. Необходимо отметить, что предложенная полезная модель является надежной в эксплуатации и позволяет в более короткие сроки потушить пожар, свести к минимуму, как потери качества нефтепродукта, так и количество сгоревшего горючего, а также снизить расход диоксида углерода.
Литература
1. Зайченко В.Н. Эксплуатация военных складов и баз горючего. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2004 - 420 с.
2. Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках. - М. ГУГПС, 1999.
3. Шароварников А.Ф., Молчанов В.П., Воевода С.С, Шароварников С.А. «Тушение пожаров нефти и нефтепродуктов»: второе издание, Пожарная наука, 2007 - 379 с.
4. Матвеев Ю.А., Бутузов А.А., Мулгачев А.Ю. Патент на полезную модель №120696. Установка подслойного тушения нефтепродуктов с плавающей тарелкой, перемещающейся вертикально по опорной трубе. М.: ФИПС. 27.09.2012 г.
5. Масленников В.В. Свидетельство на полезную модель №34385. Система подавления углекислым газом крупных, сложных пожаров в ограниченном пространстве. М.: ФИПС. 10.12.2003 г.
6. Меркулов В.А., Кузьменко К.П., Кирсанов А.И. Тушение диоксидом углерода пожаров в вертикальных стальных резервуарах с нефтью и нефтепродуктами. НТЖ Пожаровзрывобезопасность №3. 2013.
Формула полезной модели
Установка газового тушения нефтепродуктов с плавающей тарелкой в вертикальных стальных резервуарах, отличающаяся тем, что газопровод внутри резервуара жестко связывается металлическим гибким рукавом с трубопроводом разводки с обратным клапаном и насадками для выпуска газа, которая закреплена на плавающей тарелке, при этом плавающая тарелка насаживается за счет внутреннего отверстия на опорную стационарную трубу, соединенную с крышей и днищем резервуара и вертикально перемещается по трубе за счет изменения уровня нефтепродукта в резервуаре, а также тем, что для подачи газа в газопровод применяется изотермический модуль, а в качестве огнетушащего вещества применяется диоксид углерода.
Медаль Альфреда Нобеля