Обеспечение безопасной откачки светлых нефтепродуктов из горящих вертикальных стальных резервуаров Фам Хуи Куанг

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Анализ пожарной опасности резервуарных парков для хранения нефти и нефтепродуктов.состояние вопроса 9

1.1 Общая характеристика резервуарных парков в СРВ 9

1.2 Особенности пожарной опасности резервуарных парков в СРВ 12

1.3 Примеры характерных пожаров в резервуарных парках СРВ 17

1.4 Примеры характерных пожаров с откачкой нефти и бензина, происшедших в резервуарных парках России 19

1.5 Обоснование возможности откачки нефтепродуктов из горящих резервуаров в СРВ 25

1.6 Анализ работ по исследованию горения жидкостей в вертикальных стальных резервуарах 33

1.7 Состояние вопроса в области откачки нефтепродуктов из горящих вертикальных резервуаров 41

Выводы по главе 1 48

Глава 2 Экспериментальное исследование откачки нефти и дизельного топлива из резервуаров 50

2.1 Объекты исследования и методика проведения натурных опытов 50

2.1.1 Объекты для проведения натурных опытов 50

2.1.2 Организация опытов 54

2.2 Проведение натурных экспериментов 55

2.2.1 Опыт по откачке дизельного топлива из РВС-1000 55

2.2.2 Опыт по откачке нефти из РВС-10000 56

2.3 Обсуждение результатов опытов 58

Выводы по главе 2 77

Глава 3 Исследование влияния конструкции боковых приемо-раздаточных патрубков на критический напор в процессе откачки 79

3.1 Обоснование принципиальной схемы экспериментального стенда 79

3.2 Описание лабораторной установки для проведения опытов 83

3.3 Планирование и методика проведения опытов 88

3.4 Обработка экспериментальных данных по откачке жидкости 91

3.5 Оценка точности результатов наблюдений 96

Выводы по главе 3 99

Глава 4 Рекомендации по безопасной откачке светлых нефтепродуктов из горящих РВС 100

4.1 Особенности развития пожаров в резервуарах и резервуарных парках с нефтепродуктами 100

4.2 Обеспечение откачки нефтепродуктов до минимально возможного уровня взлива при пожаре. Определение времени откачки 102

4.3 Рекомендации по безопасной откачке светлых нефтепродуктов из горящих РВС 104

Выводы по главе 4 108

Заключение 110

Список литературы

• Примеры характерных пожаров в резервуарных парках СРВ
• Объекты для проведения натурных опытов
• Описание лабораторной установки для проведения опытов
• Обеспечение откачки нефтепродуктов до минимально возможного уровня взлива при пожаре. Определение времени откачки

Введение к работе

Актуальность темы исследования. Результаты анализа статистики пожаров в резервуарных парках объектов нефтегазовой отрасли, как в России, так и в Социалистической Республике Вьетнам (СРВ), свидетельствуют об их, как правило, затяжном характере с высокой интенсивностью горения. Тушение открыто горящих вертикальных стальных резервуаров (РВС) с нефтью или нефтепродуктами производилось, в основном, путем подачи пены различной кратности от передвижной пожарной техники, так как стационарные системы подачи пены зачастую были повреждены при взрыве паров углеводородов в газовом пространстве РВС, что являлось наиболее распространенной причиной возникновения пожаров в резервуарах. При этом время сосредоточения необходимого количества сил и средств для проведения пенных атак в большинстве случаев превышало несколько часов. Следует также отметить, что тушение пожаров в крупногабаритных РВС (от 10000 м³) являлось сложной и опасной задачей, обусловленной возможностью поражения личного состава пожарной охраны и персонала объекта опасными факторами (вскипание и выброс горючей жидкости, образование горящего потока при полном разрушении РВС). Вследствие этого, неоднократно принимались решения не тушить РВС, а принять все меры к предотвращению распространения пожара.

Таким образом, несмотря на развитие и применение новых образцов систем пожаротушения и пожарной техники, вопросы эффективного и безопасного тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в РВС, особенно при эксплуатации крупногабаритных РВС, интенсивное строительство которых ведется как в России, так и в СРВ, остаются актуальными.

К одному из эффективных способов обеспечения безопасности при тушении пожара в РВС и его успешной локализации следует отнести откачку нефтепродукта технологическими насосами в другие резервуары, магистральные нефтепродуктопроводы, аварийные амбары и т. п. Отметим, что в СРВ такой способ не использовался и не исследовался, а в России, известно лишь несколько таких случаев, описания четырех из которых приведены в рукописи диссертации.

Степень разработанности темы исследования. Вопросам непосредственно безопасной откачки нефти и нефтепродуктов из горящих РВС до настоящего времени уделено недостаточно внимания. В тоже время, в работе использованы некоторые результаты исследований Поликовского П.И., Рогана К., Перельмана Р.Г., Беркутова И.С. и других авторов, направленные на совершенствование технологического процесса откачки жидкостей из нормально работающих РВС, уменьшение остатка этих жидкостей, который невозможно откачать продуктовыми насосами, а также оценку критического напора при воронкообразовании в РВС, под которым принято понимать превышение уровня жидкости над осью приемо-раздаточного патрубка (ПРП) в момент начала прорыва в него газовой фазы.

Целью диссертационной работы являлась разработка рекомендаций по обеспечению безопасной и эффективной откачки светлых нефтепродуктов из горящих РВС.

Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи:

– выполнить анализ характерных пожаров, произошедших в резервуарных парках СРВ и России, в том числе с откачкой горючих жидкостей, и установить параметры, влияющие на безопасность и эффективность процесса откачки светлых нефтепродуктов из горящих РВС;

– разработать методику и провести натурные эксперименты по откачке горючих жидкостей из РВС, получить эмпирическую зависимость для определения времени откачки светлых нефтепродуктов из горящих РВС;

– создать лабораторную установку и методику проведения экспериментов по исследованию оптимальной конструкции боковых ПРП для обеспечения максимально возможной откачки жидкости из РВС;

– разработать рекомендации по обеспечению безопасной и эффективной откачки светлых нефтепродуктов из горящих РВС.

Объект исследования: процесс откачки светлых нефтепродуктов технологическими насосами из горящих РВС через боковой ПРП.

Предмет исследования: время откачки и величина критического напора в зависимости от конструкции и геометрических параметров бокового ПРП.

Информационной основой исследования являлись отечественные и зарубежные литературные и нормативные источники, материалы расследования пожаров, произошедших в СРВ и России, в том числе с откачкой горючих жидкостей, материалы научно-исследовательских работ по теме диссертации.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Обоснована возможность и установлены параметры откачки светлых
нефтепродуктов из горящих РВС в магистральные нефтепродуктопроводы,
аварийные РВС, амбары и т. п.

2. Получена эмпирическая зависимость и разработана номограмма
для определения времени откачки светлых нефтепродуктов из горящих РВС.

3. Предложена оптимальная конструкция бокового ПРП РВС
для максимально возможной откачки из него горючей жидкости.

4. Разработаны рекомендации по обеспечению безопасной и эффективной
откачки светлых нефтепродуктов из горящих РВС.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается:

– в обосновании возможности проведения откачки технологическими насосами светлых нефтепродуктов из горящих РВС в магистральные нефтепро-дуктопроводы, РВС соседних групп, аварийные РВС, амбары и т. п.;

– в использовании полученной зависимости для определения времени откачки светлых нефтепродуктов из горящих РВС;

– в обосновании оптимальной конструкции бокового ПРП РВС для максимально возможной откачки из него горючей жидкости.

Применение на практике разработанных рекомендаций позволит обеспечить безопасность личного состава пожарной охраны и персонала объекта, участвующих в тушении пожара, свести к минимуму количество сгоревшего нефтепродукта за счет относительно быстрой локализации пожара, а также предотвратить каскадное развитие пожара в резервуарных парках.

Методология и методы исследования. В процессе выполнения работы использованы методы теории подобия и математического моделирования, наблюдения и сравнения, выявления закономерностей, экспериментального исследования, описания, обобщения.

Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты анализа характерных пожаров, произошедших в резервуар-ных парках СРВ и России, в том числе с откачкой горючих жидкостей, и параметры, влияющие на безопасность и эффективность процесса откачки светлых нефтепродуктов из горящих РВС.

2. Методика и результаты натурных экспериментов по откачке горючих жидкостей из РВС, включая эмпирическую зависимость для определения времени откачки светлых нефтепродуктов из горящих РВС.

3. Методика и результаты лабораторных экспериментов по исследованию оптимальной конструкции боковых ПРП для обеспечения максимально возможной откачки жидкости из РВС.

4. Основные положения рекомендаций по обеспечению безопасной
и эффективной откачки светлых нефтепродуктов из горящих РВС.

Степень достоверности полученных результатов подтверждается: использованием современных приборов и измерительной аппаратуры, обеспечивающих точность измерений основных контролируемых параметров (времени, температуры, массы) с относительной ошибкой не более 5 %; воспроизводимостью результатов экспериментальных исследований; качественным и количественным совпадением результатов определения критического напора с ранее полученными результатами других авторов.

Материалы диссертации реализованы при:

– разработке нормативного документа по пожарной безопасности «Рекомендации по обеспечению пожарной безопасности резервуарных парков нефтяной компании «PETROLIMEX». Вьетнам: «PETROLIMEX», 2015 г.;

– разработке планов тушения пожаров и проведения учений с использованием технологий откачки светлых нефтепродуктов из горящих резервуаров на объектах хранения нефти и нефтепродуктов. Вьетнам: Главное управление пожарной охраны Министерства общественной безопасности (МОБ) Вьетнама, 2015 г.;

– разработке лекций и проведении практических и семинарских занятий по дисциплине пожарная безопасность технологических процессов в Институте пожарной безопасности МОБ Вьетнама и Академии ГПС МЧС России, 2015 г.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы были доложены на: Международных научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов «Проблемы техносферной безопасности» (г. Москва, Академия ГПС МЧС России, 2013 и 2014 гг.); Международных научно-технических конференциях «Пожаротушение: проблемы, технологии, инновации» (г. Москва, Академия ГПС МЧС России, 2013 и 2014 гг.); 23-й Международной научно-технической конференции «Системы безопасности» (г. Москва, Академия ГПС МЧС России, 2014 г.); Международной заочной научно-практической конференции «Проблемы обеспечения безопасности людей при пожаре и взрыве» (г. Минск, Командно-инженерный институт МЧС Республики Беларусь, 2014 г.); 9-ой Международной научно-практической конференции «Пожарная и аварийная безопасность» (г. Иваново, Ивановский институт ГПС МЧС России, 2014 г.); Международной научно-практической конференции «Комплексные проблемы техносферной безопасности» (г. Воронеж, Воронежский государственный технический университет, 2014 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и трех приложений. Содержание работы изложено на 142 страницах текста, включает в себя 29 таблиц, 35 рисунков, список литературы из 110 наименований.

Примеры характерных пожаров в резервуарных парках СРВ

В последние годы XX столетия во всем мире зарегистрированы массовые случаи отказов резервуаров емкостью до 100 тыс. м3. Российские и иные источники свидетельствуют о недостаточной устойчивости резервуаров с нефтью и нефтепродуктами при тепловом воздействии и взрывах, а также о сложности процесса их тушения [78-81].

В СРВ за 45 лет с 1969 до 2014 гг. произошло 36 пожаров в резервуарах с нефтепродуктами [82-85]. В том числе, за период 1965-1975 гг. произошло 16 пожаров, которые возникали в результате разрушения резервуаров от бомбардировок и снарядов американских войск, а за период с 1976 по 2014 гг. произошло 20 пожаров в резервуарах, заполненных бензином и дизельным топливом.

В настоящем разделе приведены сведения о характерных авариях и пожарах, произошедших в резервуарных парках СРВ. В основе этих материалов лежат опубликованные во Вьетнаме официальные отчеты Управления пожарной охраны МОБ СРВ, экспертиз и официальных лиц, осуществляющих технический надзор за резервуарными парками [1, 12]. В июле 1997 г. произошел пожар на нефтебазе К130 – Хайфонг (расположенной внутри горы). Пожар возник в результате грозового разряда на резервуаре вместимостью 2000 м3. Через короткое время в огне оказались все резервуары с бензином (12 резервуаров РВС-2000 м3 и 6 резервуаров РВС-1000 м3), общей вместимостью 30 тыс. м3. В течение первой недели, на месте пожара было сосредоточено 10 пожарных подразделений, но они не могли потушить пожар из-за слабой технической подготовки. Оперативно-тактические действия заключались в защите соседних сооружений. Через неделю на месте пожара было сосредоточено ещё 10 пожарных подразделений, но из-за высокой температуры пожарные стволы подавались только на защиту соседних сооружений. Пожар был потушен через 28 дней, когда нефтепродукты полностью выгорели. В тушении этого пожара принимало участие в общей сложности 196 человек личного состава пожарной охраны и объекта, 30 единиц пожарной техники и 3 единицы вспомогательной техники. Потери от этого пожара составили более 27000 т нефтепродуктов [85]. 18.01.2004 г. на нефтебазе в провинции Хатае (32 км трассы Ханой – Шонтаи) произошел пожар на РВС-1000. Его причиной явилось несоблюдение правил пожарной безопасности при ремонтных работах. Резервуар РВС-1000 с бензином полностью выгорел.

27.12.2004 г. в 1ч. 40 мин. произошел взрыв в резервуаре РВС-1000, в котором находилось 800 м3 бензина, на предприятии Ван Дао в провинции Ха Таи. Причиной пожара явился удар молнии. В тушении пожара было задействовано 5 пожарных автомобилей и 50 человек личного состава пожарной охраны. В результате пожара резервуар был разрушен, погибли 3 человека, еще 8 получили ожоги и травмы. Прямой ущерб от пожара превысил 560 тыс. долларов США.

22.03.2007 г. в 7 ч. 30 мин. произошел пожар на резервуаре № 4 РВС-2000 (в резервуаре находилось около 1800 м3 бензина) нефтебазы Ныок Ман в г. Дананг. Взрывоопасная паровоздушная смесь в обваловании образовалась в результате переполнения резервуара бензином и выхода его через отверстия стационарных пенокамер. Паровоздушная смесь воспламенилась от искры при закрытии электроприводной задвижки. Огонь охватил пеносливные камеры, разлившуюся нефть в обваловании резервуара; отдельные очаги пожара образовались в обваловании соседнего резервуара. В результате пожара погибли 3 чел., еще 5 получили ожоги и травмы различной степени тяжести.

01.04.2009 г. произошел крупный пожар на нефтебазе Ханам. Все резервуары нефтебазы (4 РВС-1000 и 2 РВС-500) с общей вместимость 5000 м3, сгорели. После этого пожара нефтебаза отстроилась.

09.05.2011 г. произошел пожар на нефтебазе Ми Кхье в г. Дананг. Сначала загорелся один РВС-1000, затем пожар охватил еще 2 резервуара РВС-1000 с бензином. На момент прибытия первых подразделений пожарной охраны огонь нарушил автоматическую систему управления задвижками и откачка бензина из РВС стала невозможной. В тушении пожара было задействовано 4 пожарных автомобиля и 20 человек личного состава пожарной охраны. В результате пожара полностью сгорели 3 резервуара. Прямой ущерб от пожара превысил 200 тыс. долларов США.

Примеры характерных пожаров с откачкой нефти и бензина, происшедших в резервуарных парках России Рассмотрим четыре примера пожаров в резервуарных парках России, на которых производилась откачка нефти и бензина из горящих вертикальных стальных резервуаров.

18.03.1986 г. в 5 ч. 50 мин. возник пожар в резервуарном парке НПЗ г. Кириши Ленинградской области, при тушении которого применялась откачка бензина из горящего резервуара. Пожар начался со взрыва паров бензина в обваловании РВС-10000 с понтоном, после которого возникло горение на пенокамерах резервуара: горели пары бензина, выходящие с пенокамер. Взрывоопасная паровоздушная смесь (ПВС) в обваловании образовалась в результате переполнения резервуара бензином и выхода его через отверстия стационарных пенокамер (в резервуаре находилось около 10000 м3 бензина). ПВС воспламенилась от искры, образовавшейся при закрытии электроприводной задвижки. Огонь охватил разлившейся бензин в обваловании резервуара, пеносливные камеры; отдельные очаги пожара образовались в обваловании соседнего резервуара. Площадь пожара составляла примерно 8000 м2.

К 6 ч. 30 мин. прогорели уплотнения фланцевых соединений задвижек резервуара и бензин через них начал выходить в обвалование, в результате чего возник мощный факел горения, пенные атаки на который успеха не дали. Огонь нарушил автоматическую систему управления задвижками и откачка бензина из РВСП стала невозможной. Было принято решение соорудить пятиметровую насыпь внутри обвалования резервуара до задвижек, с засыпкой узла задвижек песком и щебнем. Весь день продолжалось охлаждение резервуаров (горящего и соседних с ним), узла задвижек и создание насыпи. Высота воды в обваловании была 1,5 м и оно было переполнено водой, так как канализация не справлялась с ее удалением. Бензин, находясь на поверхности воды, периодически воспламенялся. В 5 ч. 11 мин. 19 марта произошел подрыв крыши, при котором образовалась пятнадцатиметровая щель, пламя взметнулось на 35-40 м и, одновременно, снова воспламенился бензин в обваловании, находящийся на поверхности воды. В 10 ч. 10 мин. была завершена засыпка узла задвижек и, с помощью четырех ГПС-600, было ликвидировано горение возле них. Однако аварийной бригаде не удалось загерметизировать разрушенные фланцевые соединения и только в 16 ч. 20 марта этой бригаде удалось открыть задвижки, после чего началась откачка бензина из горящего резервуара в негорящий.

К 8 ч. 21 марта бензин из горящего резервуара был откачен до уровня 1,8 м (откачка продолжалась 17 ч.). Одиннадцатью лафетными стволами продолжали охлаждать горящий и негорящие резервуары. Так как в горящем резервуаре образовались глухие карманы, в которых горел бензин, то параллельно велись работы по вырезке газорезкой отверстий в стенке резервуара для подачи через него пены в эти карманы. К 16 ч. 30 мин. газорезчиками было вырезано отверстие размером 2,5x1,5м. Пенной атакой, начатой в 17 ч. 21 марта с использованием двадцати трех ГПС-600 и двух ГПС-2000, горение внутри резервуара к 19 ч. было ликвидировано. Для предотвращения повторного воспламенения паров бензина подача пены внутрь резервуара продолжалась после ликвидации горения в течение трех часов, а охлаждение резервуара осуществлялось до 4 ч. 22 марта. В результате пожара произошла частичная деформация верхнего пояса резервуара и части крыши. На тушение было израсходовано 900 т пенообразователя, тушение пожара продолжалось 89 ч.

Объекты для проведения натурных опытов

Исследование зависимости расхода жидкости при различных высотах наполнения бака и скорости вращения жидкости при донном сливе, проведенные Штаревым А.А. [57-59] показали, что для каждого течения существует характерная скорость вращения, при которой вихревая воронка проникает в сливное отверстие. Вихревая воронка создавалась в вертикальном круглом цилиндрическом баке диаметром 350 мм со сливным отверстием, расположенным в центре бака. Выпуск жидкости производился через отверстия диаметром 4 мм. Вихревой (или тангенциальный) подвод жидкости в бак был выполнен в виде двух вертикальных перфорированных трубок, удаленных от оси бака на расстояние 15 см. При скорости, превышающей характерное значение скорости вращения, зависимость расхода от высоты столба жидкости на заключительном этапе вытекания не зависела от скорости начального вращения. Зависимость, которая описывала зависимость расхода от высоты столба жидкости на заключительном этапе вытекания, была названа «предельной».

Определению критического напора при сливе через боковой патрубок посвящена работа Бронштейна И.С. и Куркова Л.М. [19]. Они получили решение задачи об определении критической высоты образования воронки методом анализа размерностей при числах Re = 1104 3105 при откачке воды. Были исследованы несколько конструкций приемо-раздаточных патрубков. Рекомендуемая авторами формула для определения критической высоты при боковом сливе через патрубок, снабженный хлопушкой с горизонтально и максимально поднятой крышкой, имеет вид:

Лабораторные и натурные исследования по определению критического напора при откачке из резервуаров через боковые ПРП были проведены Беркутовым И.С. [21, 33, 35, 70, 71]. Планированию эксперимента предшествовал анализ размерностей, в процессе которого определялись факторы в виде безразмерных параметров с целью сокращения их числа, поскольку, как известно, введение в формулу больше 3-4 факторов практически не повышает точности формул, а усложняет их, и повышает трудоемкость экспериментов. Исходной общей зависимостью для определения Якр явилось выражение: кр=кр = /(Fr;Re). (1.15) Для определения влияния сил вязкости на характер истечения при боковом сливе Беркутовым И. С. планировались эксперименты на воде, глицерине и водо-глицериновых смесях. Однако, уже опыты при откачке чистого глицерина, имеющего вязкость в несколько сот раз больше вязкости воды, показали, что зависимости Н = /(Fr) для воды и глицерина мало отличаются друг от друга,

полностью совпадая в автомодельной области по числам Fr. Это обстоятельство указывает на слабое влияние вязкости жидкости на процесс воронкообразования, поэтому эксперименты проводились только на воде. Экспериментальные исследования, связанные с определением влияния конструктивных особенностей патрубков, а также режимных параметров на величину критического напора, Беркутовым И.С. были проведены на специальном стенде, включающем модель резервуара РВС-20000, выполненную в масштабе 1:24 [33, 35]. ПРП имели следующие формы: прямой короткий патрубок (вылет l = 0,8dпрп), прямой длинный патрубок (l = 10d); короткий патрубок со скосом 60; патрубок с хлопушкой с полностью открытой крышкой и крышкой, установленной горизонтально. На рисунке 1.6 приведены зависимости (в относительных координатах) критического напора от высоты расположения патрубка для рассматриваемых конструкций.

В качестве рабочей жидкости использовалась вода. Критический напор соответствовал превышению уровня жидкости над осью сливного патрубка в момент прорыва воздушного шнура в патрубок. Больший критический напор наблюдался в процессе откачки жидкости через длинный патрубок и, напротив, меньшее значение Нкр имело место в случае применения короткого патрубка (l = 0,8d). При наличии хлопушки наиболее эффективен вариант с крышкой, находящейся под углом 60 к горизонтальной плоскости. Как видно из рисунка 1.6 влияние поджатия дна резервуара проявляется при h/d 2-2,4 в зависимости от конструкции патрубка, поэтому в расчетах для меньших величин h/d (например, для нефтяных резервуаров типа РВС, имеющих обычно h/d = 1-1,5) введен поправочный коэффициент, учитывающий поджатие потока, значения которого для наиболее широко применяемых конструкций патрубков приведены в таблице 1.10.

Верхняя кривая построена по данным визуальных наблюдений – началу прорыва воздуха, нижняя соответствует срыву работы насоса. Для определения влияния числа Рейнольдса аналогичные эксперименты проводились при перекачке глицерина. Аналогичная зависимость для глицерина показана на рисунке 1.7 штрихпунктирной линией, при этом она мало отличается от такой же зависимости, полученной для воды, полностью совпадая в автомодельной области.

Проведенные исследования [33, 35] позволили получить экспериментальные формулы для определения критического напора при откачке воды: – через боковой патрубок с хлопушкой при полностью открытой крышке Проанализированы особенности пожаров, на которых применялся способ откачки нефти нефтепродуктов из горящих резервуаров. Изучено состояние вопроса по исследованию скорости сгорания нефтепродуктов в резервуарах в зависимости от вида нефтепродукта, скорости ветра, уровня жидкости в резервуаре, высоты борта (стенки) резервуара над поверхностью горящей жидкости и от охлаждения стенки резервуара водой. Целью диссертационной работы является разработка рекомендаций по обеспечению безопасной и эффективной откачки светлых нефтепродуктов из горящих РВС.

Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи: – выполнить анализ характерных пожаров, произошедших в резервуарных парках СРВ и России, в том числе с откачкой горючих жидкостей, и установить параметры, влияющие на безопасность и эффективность процесса откачки светлых нефтепродуктов из горящих РВС; – разработать методику и провести натурные эксперименты по откачке горючих жидкостей из РВС, получить эмпирическую зависимость для определения времени откачки светлых нефтепродуктов из горящих РВС; – создать лабораторную установку и методику проведения экспериментов по исследованию оптимальной конструкции боковых ПРП для обеспечения максимально возможной откачки жидкости из РВС; – разработать рекомендации по обеспечению безопасной и эффективной откачки светлых нефтепродуктов из горящих РВС.

Описание лабораторной установки для проведения опытов

Во время откачки производилось наблюдение за состоянием жидкостей в РВС через открытый замерный люк при помощи зеркала и взрывозащищенного электрофонаря. В опытах измерялись следующие величины: уровни взлива при откачке, время откачки, время начала воронкообразования, время начала кавитации насоса. Уровни взлива нефти и ДТ при проведении опытов по откачке измерялись поплавковыми уровнемерами (уровнемер УДУ-10 в РВС-1000 и уровнемер УДУ-10У в РВС-10000) и фиксировались наблюдателями и оператором. Основная погрешность уровнемеров ± 4 мм. При появлении воронки или начале кавитации наблюдатель фиксировал время их появления, уровень взлива, и подавал сигнал оператору по телефону на остановку одного насоса, после чего откачка продолжалась вторым насосом. При повторном появлении воронки наблюдатель фиксировал время ее появления, уровень взлива, и подавал сигнал оператору на выключение насоса.

Откачка дизельного топлива из РВС-1000 № 23 в РВС № 24 производилась 11 июня 2013 г. При проведении опытов температура воздуха изменялась от 25 до 30 С, температура ДТ – от 20 до 24 С, атмосферное давление находилось в пределах 735-740 мм рт. ст. При откачке ДТ из РВС было задействовано два центробежных насоса марки НК 180/80 (производительность каждого 180 м3/ч). Уровень взлива ДТ в РВС № 23 в начальный период откачки составлял 6,5 м. Откачка насосами №№ 1 и 2 началась в 9 ч. и продолжалась до 11ч. 10 мин. Так, в 9 ч. 20 мин. уровень взлива ДТ в РВС составлял 5,51 м, а в 9 ч. 40 мин. – 4,56 м, при общей производительности насосов 380 м3/ч.

При работе по этой схеме уровень взлива ДТ продолжал снижаться и в 10 ч. составлял 3,64 м, в 10 ч. 20 мин. – 2,75 м, в 10 ч. 40 мин. – 1,89 м, в 11 ч. – 1,04 м. В 11 ч. 07 мин. при уровне взлива ДТ в РВС равном 0,75 м было обнаружено появление воронки. Наблюдатель зафиксировал время ее появления, уровень взлива ДТ и подал сигнал оператору на отключение насоса № 1. После этого откачка продолжалась насосом № 2. В 11 ч. 11 мин. после обнаружения повторного появления воронки, при уровне взлива ДТ равном 0,68 м, второй насос был выключен и откачка закончена (таблица 2.1).

При откачке нефти из РВС-10000 № 16 в РВС № 17 было задействовано три насоса: два насоса с паспортной производительностью по 2200 м3/ч каждого и один зачистной насос с паспортной производительностью 1000 м3/ч. При проведении опытов температура воздуха изменялась от 29 до 33 С, температура нефти от 26 до 30 С, атмосферное давление находилось в пределах 742-747 мм рт. ст.

Сначала откачка производилась двумя насосами общей производительностью 4400 м3/ч. Уровень взлива нефти в РВС № 16 в начальный период откачки составлял 9 м. Откачка нефти из РВС началась в 10 ч. и продолжалась до 11 ч. 53 мин. Так, в 10 ч. 20 мин. уровень нефти в РВС составлял 7,49 м, а в 10 ч. 40 мин. – 6,01 м, при общей производительности насосов 4400 м3/ч. При работе по этой схеме уровень взлива нефти продолжал понижаться, и в 11 ч. составлял 4,56 м, в 11 ч. 20 мин. – 3,15 м, в 11 ч. 40 мин. – 1,77 м.

Время замера Уровень взливаДТв РВС,м Количество насосов, шт. Производи-тель-ность насосов, м3/ч Высота слоя откачен-ного ДТ, м Промежуток временимежду замерами, мин. Объем откаченного ДТ, м3 Расход ДТ при откачке, м3/ч Скоростьдвижения ДТ втрубопроводеприоткачке,м/с Примечание

Первый опыт. Результаты опытов по откачке дизельного топлива из РВС-1000 № 23 нефтебазы «Дыкжанг» приведены в таблице 2.1, из которой видно, что процесс откачки дизельного топлива условно можно разделить на два этапа: первый этап – откачка двумя насосами; второй этап – откачка одним насосом. Изменение величин уровня взлива жидкости во времени откачки приведено на графике (рисунок 2.3).

Общая паспортная производительность насосов при откачке дизельного топлива двумя насосами составляла 360 м3/ч. Линейную скорость понижения уровня взлива (V1 ) вследствие откачки можно найти по формуле:

Время замера Уровень взлива нефти в РВС, м Количество насосов, шт. Производитель-ность насоса, м3/ч Высота слоя откаченной нефти, м Промежуток временимежду замерами, мин. Объемоткаченной нефти, м3 Расход нефтипри откачке, м3/ч Скоростьдвижения нефти в трубопроводеприоткачке,м/с Примечание Нкон. 1 = Н + Нр - конечный уровень взлива при откачке двумя насосами, м (конечный уровень взлива - это сумма критического напора и расстояния от днища резервуара до центра приемо-раздаточного патрубка); Яр - расстояние от днища резервуара до центра приемо-раздаточного патрубка, м; V1 - скорость понижения уровня при откачке, м/ч. Натурные опыты показали, что во время откачки скорость понижения уровня дизельного топлива не постоянная, она немного уменьшается. При исследовании зависимости времени откачки от общей производительности (паспортной) насосов и скорости понижения уровня ДТ, появляется необходимость в определении фактического расчетного коэффициента «а» в соответствии с результатами измерений в натурных опытах. Фактический расчетный коэффициент «а» будет входить в формулу (2.2), в этом случае она будет иметь следующий вид: Для определения коэффициента «а» при откачке двумя насосами из РВС-1000 от Нвзл до Якон.1 =0,75 м (см. таблицу 2.1, при этом было первое появление воронки) составим таблицу 2.3 и построим график зависимости времени откачки от уровня взлива и скорости понижения этого уровня:

Обеспечение откачки нефтепродуктов до минимально возможного уровня взлива при пожаре. Определение времени откачки

8. После принятия решения об откачке нефтепродуктов из горящего РВС необходимо: – снять автоматические защиты (блокировки) насосной станции; – открыть соответствующие хлопуши и задвижки дистанционно или по месту; – согласовать работу насосных станций предыдущих и последующих НПС 106 (при откачке нефтепродукта в нефтепродуктопровод); – выяснить, в какие не полностью заполненные резервуары, находящиеся на безопасном расстоянии (при откачке в резервуары резервуарного парка, в котором произошел пожар), будет производиться откачка (безопасным считается расстояние в 100 и более метров от горящего резервуара); – включить насосы для откачки нефтепродукта согласно разработанных схем откачки, предусмотренных планом ликвидации аварии и планом тушения пожара (при их отсутствии составить такие схемы в эскизном варианте). Начать откачку нефтепродукта подготовленный персонал может через 20-25 мин. после автоматической остановки (блокировки) насосной станции, а полностью задействовать все насосы на откачку, примерно через 30 мин.

Организовать откачку нефтепродукта из горящего резервуара по технологическим трубопроводам с максимально возможной производительностью в магистральный нефтепродуктопровод; в резервуары типа РВСП, РВСПК или в РВС, находящиеся на безопасном расстоянии.

На откачку могут быть задействованы один, два, три и более насосов. Необходимо иметь ввиду, что если на откачку будет задействован один насос, то длительность откачки всей жидкости из РВС будет значительно больше, чем при откачке двумя или тремя насосами.

Откачку нефтепродуктов из горящих резервуаров, особенно бензинов и газовых конденсатов, исходя из условия пожарной безопасности, целесообразнее производить в нефтепродуктопровод, на танкеры, в резервуары с понтонами или с плавающими крышами, так как при этом исключается возможность образования взрывоопасных зон на территории резервуарного парка, в котором расположен горящий резервуар (при откачке нефтепродуктов в резервуары со стационарной крышей происходит выход их паров из дыхательных и предохранительных клапанов, что при штилевой погоде или небольших скоростях ветра может приводить к образованию зоны взрывоопасных концентраций на территории резервуарного парка).

Откачка нефтепродукта из горящего резервуара одновременно по двум технологическим трубопроводам: тремя насосами в магистральный нефтепродук топровод (по одному трубопроводу); одним-двумя насосами внутрипарковой перекачки (по второму трубопроводу ПРП) – в резервуары типа РВСП, РВСПК, в резервуары со стационарной крышей, находящиеся на отстое или в не полно стью заполненные резервуары (с контролем количества поступающего нефтепро дукта) резервуарного парка (парков). Указанные схемы могут частично видоизменяться в зависимости от производительности насосов, наличия и количества этих насосов, существующих схем откачки нефтепродуктов. Например, если существующие схемы не позволяют производить откачку нефтепродукта насосами внутрипарковой перекачки из одного резервуарного парка в другой этого же объекта, то откачку следует предусматривать без этих насосов; направление откачки нефтепродуктов продуктовыми насосами можно предусматривать частично в нефтепродуктопровод (двумя насосами), а частично – в резервуары резервуарного парка (третьим продуктовым насосом).

В процессе откачки необходимо производить визуальное наблюдение за целостностью горящего резервуара. Откачку из горящих резервуаров нефтепродуктов с низкими значениями температуры вспышки (бензин, газовый конденсат и т. п.) в не полностью запол ненные резервуары со стационарной крышей предпочтительнее осуществлять в резервуары, находящиеся в других группах, расположенных с наветренной стороны по отношению к горящему, на расстоянии от него не менее 100-150 м. При штилевой погоде или небольших скоростях ветра (до 1,5 м/с) в процессе откачки нефтепродуктов, имеющих низкие температуры вспышки, необходимо производить замеры концентраций паров нефтепродуктов на дороге около горящего резервуара или на его обваловании (непрерывно или каждые 20-25 мин.) со стороны РВС, в которые осуществляется откачка. При достижении предельно-допустимой взрывобезопасной концентрации паров нефтепродуктов, следует уменьшить производительность откачки в эти резервуары и направить часть откачиваемой жидкости в другие РВС, а также принять меры по дополнительной защите дыхательных клапанов на резервуарах, в которые осуществляется откачка жидкости, для предотвращения воспламенения паров, выходящих из них.

Организовать отвод воды из обвалования горящего резервуара, чтобы не допустить его (обвалования) переполнения скапливающейся водой, которая затрудняет тушение, а иногда способствует распространению пожара. Вода, скопившаяся в обваловании может подаваться на орошение горящего и соседних с ним резервуаров.

При тушении нефтепродуктов, оставшихся после их откачки в горящем резервуаре, возможны вскипания. Оперативному штабу тушения пожара следует иметь в виду, что при начавшемся вскипании подачу пены прекращать не рекомендуется. В таких случаях необходимо заблаговременно принимать меры по обеспечению безопасности людей, участвующих в тушении и по защите струями воды рукавных линий, находящихся в зоне активного воздействия пламени.

Разработаны рекомендации по безопасной откачке светлых нефтепродуктов из горящих вертикальных стальных резервуаров, в которых: – рассмотрены особенности развития пожаров в резервуарах и резервуар-ных парках с нефтепродуктами; – даны рекомендации по откачке нефтепродуктов до минимально возмож 109 ного уровня взлива при пожаре; – приведена методика откачки светлых нефтепродуктов из горящих резервуаров при пожарах в резервуарных парках. Считаем, что разработанные рекомендации по обеспечению регулируемой откачки нефтепродуктов из горящих резервуаров позволят руководству противопожарной службы Министерства общественной безопасности Вьетнама, Государственной противопожарной службы МЧС России и руководителям нефтебаз, НПЗ, ЛПДС, нефтяных терминалов успешно применять этот метод при тушении пожаров в резервуарных парках.