Введение к работе
Актуальность темы. Пожаротушение большинства нефтепродуктов в основном обеспечивается за счет применения в качестве огнетушащего вещества воздушно-механической пены различной кратности При этом все чаще используют низкократные пены с углеводородными и фторсин-тетическими пленкообразующими пенообразователями Их применение рекомендуется основными нормативными документами по организации тушения нефтепродуктов «Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках», СНиП 2 11 03-93 «Склады нефти и нефтепродуктов Противопожарные нормы», рекомендации ВНИИПО «Обеспечение пожарной безопасности предприятий нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности» и др
Пожары вязких нефтепродуктов - битумы, жиры, масла нельзя тушить водопенными средствами В этом случае велика опасность усиления горения в результате разбрызгивания и вскипания нефтепродукта (п 5 1 рекомендации ВНИИПО «Средства пожарной автоматики Область применения Выбор типа») Для данных веществ рекомендуется использовать распыленную и тонкораспыленную воду К сожалению, в нормативах отсутствуют необходимые параметры тонкораспыленной воды (ТРВ) - интенсивность орошения, средний диаметр капель, распределение капель по диаметрам, их скорость и другие Это связано с тем, что по отечественным нормам ТРВ не имеет единого определения, а ее классификация не отвечает современным требованиям
В зависимости от среднеарифметического диаметра капель различают распыленную воду (диаметр более 150 мкм) и ТРВ менее 150 мкм (НПБ 88-2001* или менее 100 мкм по НПБ 80-99) Однако в публикациях ТРВ встречается под иными, внешне схожими названиями «ультрадисперсная вода», «вода аэрозольного распыла», «мелкодисперсный поток воды», «газоводяная смесь», «переувлажненный воздух» и т д Под каждым названием скрывается определенная особенность того или иного параметра ТРВ и, соответственно, их огнетушащие характеристики будут несколько различны
Несмотря на рекомендации, распыленная вода средним диаметром 150 мкм и более не исключает ее контакта с горящей жидкостью, что вызывает опасность усиления горения Использование капель диаметром менее 100 мкм неэффективно, вследствие их малой массы и кинетической энергии, недостаточной для преодоления конвективного барьера пламени Поэтому разработан безопасный и эффективный способ тушения вязких нефтепродуктов потоком переувлажненного воздуха (ПУВ) ПУВ -огнетушащая смесь высокоскоростного охлажденного воздуха и полидисперсного потока капель средним диаметром около 20 мкм Дисперсность ПУВ обеспечивает испарение более 90 % всех капель в пламени, не коснувшись жидкости
Цель работы - разработать способ пожаротушения вязких нефтепродуктов потоком переувлажненного воздуха и проанализировать его эффективность при изменении дисперсности воды
Объект исследования - тушение нефтепродуктов ТРВ
Предмет исследования - эффективность тушения вязких нефтепродуктов потоком переувлажненного воздуха различной дисперсности
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи
проанализированы известные способы получения ТРВ,
изучен пневмогидравлический способ распыления воды,
на основе теоретических исследований разработан экспериментальный распылитель, после чего определены условия получения и огнетушащие параметры сверхзвукового потока ПУВ,
разработана экспериментальная установка и выполнен комплекс экспериментальных исследований,
-разработана методика нахождения распределения капель ТРВ по диаметрам в графическом виде,
изучены физические процессы и закономерности тушения нефтепродуктов ТРВ и вязких нефтепродуктов потоком ПУВ, показаны параметры интенсивности и дисперсности капель воды,
проанализирована эффективность способа тушения вязких нефтепродуктов ПУВ при изменении дисперсности капель ТРВ,
-даны рекомендации по применению ПУВ для противопожарной защиты объектов нефтегазовой отрасли и промышленности
Методы исследования: экспериментальный и теоретический анализ с использованием методов математической статистики, а также теория тушения пламени нефтепродуктов тонкораспыленной водой
Краткий обзор литературы. Для детального изучения состояния вопроса пожаротушения нефтепродуктов ТРВ проработаны более 50 научных источников Использованы основные работы авторов В И Блинова и Г Н Худякова, И И Петрова и В Ч Реутта, Д Росбаха, Г Шрайбера и П Порста, В И Горшкова и С А Попова, С Г Цариченко, В А Былин-кина, В С Терпигорьева, Б Хабиха и других
Проанализировав данные основной литературы, сделан вывод о недостаточной изученности влияния дисперсности ТРВ и сжатого воздуха на эффективность тушения вязких нефтепродуктов Оптимальная средняя дисперсность капель ТРВ варьирует от 50 до 1000 мкм, в зависимости от методики автора Недостаточно информации о закономерностях тушения жидкостей высокоскоростной полидисперсной ТРВ с диаметром капель около 20 мкм Не исследована возможность подачи мелких капель в очаг пожара с помощью сверхзвукового охлажденного потока воздуха
Научная новизна заключается в способе пожаротушения вязких нефтепродуктов высокоскоростной смесью пониженной температуры сжатого воздуха и ультрадисперсной воды Выявлена закономерность эффективно-
ста тушения модельного очага пожара рангом 8В от дисперсности капель воды в потоке ПУВ
Способ позволяет сохранить наилучшие характеристики ТРВ полидисперсность (5-200 мкм), начальная скорость движения капель около 300 м/с, высокая кинетическая энергия мелких капель, низкая нормативная интенсивность орошения масла — 0,018 п/(с м2)
Практическая значимость
разработан способ пожаротушения, позволяющий исключить накопление ТРВ в вязких нефтепродуктах и минимизировать влияние огнету-шащего вещества на свойства защищаемых жидкостей,
исключено повторное самовоспламенение и зажигание нефтепродукта из-за интенсивного охлаждения высокотемпературных зон,
— снижена нормативная интенсивность орошения очага пожара водой
Теоретическая значимость
приведено теоретическое обоснование повышения коэффициента использования воды по сравнению с известными устройствами тушения,
подтверждено повышение эффективности тушения ТРВ при уменьшении среднего диаметра капель до 20 мкм
Основные положения, выносимые на защиту
способ и устройство пожаротушения вязких нефтепродуктов ПУВ,
методика нахождения распределения капель ТРВ по диаметрам в виде логарифмически-нормального распределения,
зависимость времени тушения нефтепродукта от расхода воды в потоке ПУВ и критическая интенсивность орошения ТРВ,
результаты эффективности тушения модельного очага пожара вязких нефтепродуктов потоком ПУВ различной дисперсности.
Достоверность и обоснованность выводов по исследованию обеспечена выполнением комплекса экспериментов и обработкой результатов методом математической статистики Корректное использование известных теоретических данных, непротиворечивость полученных результатов в ходе выполнения предварительных и основных опытов, согласованность результатов с частными выводами и их апробация на практике подтверждает достоверность результатов
Основные положения исследования обсуждены:
на заседаниях кафедр автоматики и средств связи, переподготовки и повышения квалификации специалистов СПб УГПС МЧС России,
на конкурсе научно-исследовательских работ СПб ИГПС МЧС России (диплом III степени, приказ №240 от 06 05 2006),
на Международной научно-практической конференции «Технические средства противодействия террористическим и криминальным взрывам» СПб УГПС МЧС России, октябрь 2006 г ,
-на IV Международной научно-практической конференции «Чрезвычайные ситуации предупреждение и ликвидация» Минск, июнь 2007 г
Реализация работы Результаты исследования использованы при разработке новых типов распылителей специализированными организациями ООО «Пожнефтехим», ООО «Опытно-конструкторское технологическое бюро пожарной автоматики и техники», а также в учебном процессе СПб УГПС МЧС России
Публикации Основные результаты изложены в 7 публикациях Структура и объем работы Диссертация изложена в рукописи на 139 страницах машинописного текста, состоящего из введения, трех глав, заключения, списка используемой литературы на 124 работы отечественных и зарубежных авторов, четырех приложений, в том числе 34 рисунка, 16 таблиц, 27 фотографий
