Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Производственная и пожарная автоматика / Kolesnik - Raschyot sistem pozharotusheniya 2012

.pdf
Скачиваний:
154
Добавлен:
09.02.2018
Размер:
668.28 Кб
Скачать

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ухтинский государственный технический университет» (УГТУ)

РАСЧЁТ СИСТЕМ ПОЖАРОТУШЕНИЯ

Методические указания по выполнению практической работы по дисциплине «Производственная безопасность»

для студентов специальности 280102 «Безопасность технологических процессов и производств»

280700 «Техносферная безопасность»

Ухта 2012

УДК 614.843 (076.5)

ББК 38.96 Я7 К 60

Колесник, О. А.

Расчёт систем пожаротушения [Текст] : метод. указания по выполнению практической работы / О. А. Колесник, А. Г. Бердник. – Ухта : УГТУ, 2012. – 27 с.

Методические указания по выполнению практической работы по дисциплине «Производственная безопасность» предназначены для студентов специальности 280102 «Безопасность технологических процессов и производств» и 280700 «Техносферная безопасность».

Методические указания рассмотрены и одобрены кафедрой ПБ и ООС пр о- токол № 03 от 11.11.2011 г.

Рецензент: В. П. Перхуткин, доцент кафедры ПБ и ООС Ухтинского государственного технического университета, канд.техн.наук, доцент.

Редактор: О. В. Дегтярева, ассистент кафедры ПБ и ООС Ухтинского государственного технического университета.

В методических указаниях учтены замечания рецензента и редактора.

План 2011 г., позиция 95.

Подписано в печать 30.12.2011 г. Компьютерный набор. Объём 27 с. Тираж 100 экз. Заказ № 260.

©Ухтинский государственный технический университет, 2012 169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, д. 13

Типография УГТУ.

169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Октябрьская, д. 13

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение .......................................................................................................

3

1

Расчёт системы пожаротушения высокократной пеной ..........................

6

2

Расчет системы пожаротушения резервуаров

 

с помощью гидромониторов ......................................................................

10

3

Расчет системы охлаждения....................................................................

12

4

Расчет системы пожаротушения открытых

 

технологических установок .......................................................................

14

5

Расчет системы подслойного пожаротушения резервуаров ..................

16

Задание для практической работы .............................................................

23

Библиографический список .......................................................................

27

ВВЕДЕНИЕ

Основным средством тушения нефти и нефтепродуктов в резервуарных парках является воздушно-механическая пена средней и низкой кратности.

Кратность пены – отношение объема пены к объему раствора пенообразователя, содержащегося в ней. В зависимости от величины кратности пену подразделяют:

на пену низкой кратности (кратность не более 20);

пену средней кратности (кратность от 20 до 200);

пену высокой кратности (кратность более 200).

Огнетушащее действие воздушно-механической пены заключается в изоляции поверхности горючего от факела пламени, снижении вследствие этого скорости испарения жидкости и сокращении количества горючих паров, поступающих в зону горения, а также в охлаждении горящей жидкости. Роль каждого из этих факторов в процессе тушения изменяется в зависимости от свойств горящей жидкости, качества пены и способа ее подачи.

При подаче пены одновременно происходит разрушение пены от факела пламени и нагретой поверхности горючего. Накапливающийся слой пены экранирует часть поверхности горючего от лучистого теплового потока пламени, уменьшает количество паров, поступающих в зону горения, снижает интенсивность горения. Одновременно выделяющийся из пены раствор пенообразователя охлаждает горючее. Кроме того, в процессе тушения в объеме горючего происходит конвективный тепломассообмен, в

результате которого температура жидкости выравнивается по всему объему, за исключением «карманов», в которых тепломассообмен происходит независимо от основной массы жидкости.

При подаче пены в нижний пояс резервуара, непосредственно в слой горючей жидкости (подслойный способ тушения пожара), используются пены низкой кратности, которые получают из фторсодержащих пленкообразующих пенообразователей. Применение фторсодержащих пенообразователей является необходимым условием, поскольку пена на их основе инертна к воздействию углеводородов в процессе длительного подъема пены на поверхность нефтепродукта. Применение пены, получаемой на основе обычных пенообразователей для подачи под слой горючей жидкости, недопустимо, так как при прохождении через слой горючей жидкости она насыщается парами углеводородов и теряет огнетушащую способность.

Быстрой изоляции горящей поверхности пеной способствуют саморастекающаяся из пены водная пленка раствора пенообразователя, имеющая поверхностное натяжение ниже натяжения горючей жидкости, а также конвективные потоки, которые направлены от места выхода пены к стенкам резервуара. В результате конвективного тепломассообмена снижается температура жидкости в прогретом слое до среднеобъемной. Вместе с тем интенсивные восходящие потоки жидкости приводят к образованию на поверхности локальных участков горения, в которых скорость движения жидкости достигает максимальных значений. Эти участки, приподнятые над остальной поверхностью и называемые "бурунами", играют важную роль в процессе тушения. Чем выше "бурун", тем больше пены необходимо накопить для покрытия всей поверхности горящей жидкости. Для снижения высоты "буруна" пена подается через пенные насадки с минимальной скоростью.

Пена, всплывающая на поверхность через слой горючего, способна обтекать затонувшие конструкции и растекаться по всей поверхности горючего. Значительное снижение интенсивности горения достигается через 90-120 с с момента появления пены на поверхности. В это время наблюдаются отдельные очаги горения у разогретых металлических конструкций резервуара и в местах образования "бурунов". В дальнейшем, в течение 120-180 с происходит полное прекращение горения.

После прекращения подачи пены при полной ликвидации горения на всей поверхности горючей жидкости образуется устойчивый пенный слой толщиной до 10 см, который в течение 2-3 ч защищает поверхность горючей жидкости от повторного воспламенения.

4

Пену средней кратности получают с помощью пеногенераторов типа ГПС, а низкой кратности – с помощью стволов низкократной пены.

При тушении пожаров горючих жидкостей в обваловании допускается применение пены низкой кратности, получаемой из синтетических пенообразователей общего и специального назначения.

При тушении пожаров в резервуарах с вязкими и легкозастывающими продуктами (мазут, масла и нефть) возможно применение распыленной воды для охлаждения поверхностного слоя горящей жидкости до температуры ниже их температуры вспышки. Необходимым условием тушения распыленной водой является низкая среднеобъемная температура горючего (ниже температуры вспышки).

Для тушения проливов в обваловании и межсвайном пространстве под резервуаром, локальных очагов горения на задвижках, фланцевых соединениях, в зазоре между стенкой резервуара и плавающей крышей допускается применение огнетушащих порошковых составов. Главную роль в механизме тушения порошками играет ингибирование пламени. Порошки не обладают охлаждающим действием. Поэтому после тушения пламени возможно повторное воспламенение горючего. Чтобы это предотвратить, целесообразно применять комбинированные методы тушения, сочетая подачу порошков с подачей пенных средств: основное тушение пеной с дотушиванием порошком отдельных очагов горения; основное тушение порошком небольших очагов горения, затем подача пены для предотвращения повторного воспламенения.

Интенсивность во всех случаях такая же, как и при индивидуальном использовании этих веществ.

Тушение пожара в основание резервуара может быть осуществлено двумя способами. Первый заключается в подаче низкократной пены снизу на поверхность горящей жидкости через эластичный рукав, который защищает пену от непосредственного контакта с нефтепродуктом. Такая защита пены необходима, поскольку для ее получения применяется обычный пенообразователь общего назначения. Второй способ – подача низкократной пены непосредственно в слой горючей жидкости – стал возможным после появления фторсодержащих пленкообразующих пенообразователей, пены которых инертны к нефти и нефтепродуктам. Он является более надежным и простым в исполнении.

Преимущество подслойного способа перед традиционным, где пену подают сверху, заключается в защищенности пеногенераторов и пеновводов от взрыва паровоздушной смеси. Важно, что при реализации подслойного способа личный состав пожарных подразделений и техника находятся за обвалованием

5

и меньше подвергаются непосредственной опасности от выброса или вскипания горящей нефти.

При ликвидации пожаров в резервуарах, оборудованных системой подслойного тушения, подача пены низкой кратности осуществляется непосредственно в слой нефтепродукта через пенопроводы системы пожаротушения, находящиеся в нижней части резервуара, с помощью передвижной пожарной техники.

Система подслойного тушения включает протяженную линию трубопроводов для подачи пенообразующего раствора к пеногенераторам и далее низкократной пены по пенопроводам через стенку резервуара внутрь, непосредственно в нефтепродукт, через систему пенных насадков.

Тушение пожаров подачей пены в слой нефтепродукта возможно только при использовании специальных пенообразователей, обладающих инертностью к нефтепродуктам и способных образовывать пленку на поверхности горючей жидкости.

Пена низкой кратности образуется в высоконапорных пеногенераторах, устанавливаемых за обвалованием.

1 РАСЧЁТ СИСТЕМЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ ВЫСОКОКРАТНОЙ ПЕНОЙ

Система пожаротушения высокократной пеной (кратность более 200) – это совокупность оборудования для объёмного тушения пожара в закрытых помещениях (насосных станциях по перекачке нефти и нефтепродуктов, складских помещениях, ангарах) за счет подачи высокократной дымоустойчивой полидисперсной пены, получаемой с помощью специальных пеногенераторов.

Система тушения пожара высокократной пеной включает (рисунок 1):

пеногенераторы высокократной пены;

синтетический пенообразователь, как правило, углеводородный;

бак-дозатор для хранения конденсата пенообразователя и приготовления его рабочего раствора с заданной концентрацией;

запорную арматуру;

магистральный водопровод и растворопровод;

пожарные извещатели, приборы и устройства контроля и управления системой пожаротушения.

6

Рисунок 1 – Схема системы пожаротушения высокократной пеной

Расчет сводится к определению количества пеногенераторов, их размещения в защищаемом помещении и объема (нормативного запаса) концентрата пенообразователя. Он проводится исходя из следующих параметров:

геометрических размеров помещения;

температуры вспышки горючей жидкости;

расхода рабочего раствора пенообразователя через пеногенератор высокократной пены;

нормативного времени тушения;

природы синтетического пенообразователя (углеводородного или фторуглеродного);

концентрации рабочего раствора пенообразователя.

Расчетное количество пеногенераторов, необходимых для тушения насосной (NП , шт.), рассчитывается по формуле

 

 

N П

I H S

,

(1)

 

 

Q

 

 

 

 

 

где IН – нормативная интенсивность подачи рабочего раствора пенообразо-

 

дм3

 

 

 

вателя,

 

;

 

 

 

м2 с

 

 

 

S – эффективная площадь тушения, м2;

7

Q – производительность (расход) генератора по рабочему раствору

 

дм

3

пенообразователя,

.

с

 

 

Полученный результат округляется до целого числа N в большую сторону.

Нормативная интенсивность подачи рабочего раствора на поверхность горючей жидкости для синтетических углеводородных пенообразователей общего назначения и для синтетических фторуглеродных пенообразователей целевого назначения приведена в таблице 1 [1].

Таблица 1 – Нормативная интенсивность подачи рабочего раствора на по-

верхность ропючей жидкости

 

 

IН,

Горючая жидкость

для синтетических уг-

леводородных пенооб-

 

 

 

 

разователей общего

 

 

назначения

Для нефти и нефтепро-

 

дуктов с температурой

0,08

вспышки 28°С и ниже

 

Для нефти и нефтепро-

 

дуктов с температурой

0,05

вспышки выше 28 °С

 

Для стабильного газо-

0,30

вого конденсата

 

Для бензина,

керосина

 

и дизельного

топлива,

0,15

полученных из газового

 

конденсата

 

 

дм

3

 

м

2

с

 

для синтетических фторуглеродных пенообразователей целевого назначения

0,07

0,05

0,10

0,08

При тушении пожаров в насосных станциях необходимо учитывать отличие эффективной площади тушения от геометрической. Для этого используют величину коэффициента поверхности К, который рассчитывается по соотношению суммарной площади тушения с учетом имеющегося в насосной технологического оборудования к геометрической площади поверхности помещения.

Количественная оценка этого коэффициента с погрешностью ± 20% составляет 1,2. Поэтому эффективная площадь тушения (S, M2) равна:

8

S K S

0

1,2 S

0

 

 

где S0 – площадь пола в насосной, м2; К – коэффициент поверхности.

Фактическая интенсивность подачи пены (Iф,

по формуле:

Iф Q N П

S

,

дм

3

 

м

2

с

 

(2)

) рассчитывается

(3)

Объем (нормативный запас) рабочего раствора пенообразователя, необходимый для одного тушения пожара (V, дм3), определяется по формуле:

V

Iф

S T

,

(4)

где Т – нормативное время тушения, с. В соответствии с [2] нормативное время тушения пожара составляет 600 с при применении автоматики и 900 с при применении передвижной пожарной техники.

Объем (нормативный запас) концентрата пенообразователя, необходимого для одного тушения пожара (v, дм3), определяется по формуле:

v

V C

,

(5)

100

 

 

 

где С – концентрация рабочего раствора пенообразователя, %(об.). Концентрация рабочего раствора пенообразователей составляет, как

правило, 6% (об.).

Объем (нормативный запас) концентрата пенообразователя, необходимого для тушения насосной, рассчитывается по насосной с наибольшей площадью. При этом предусматривается трехкратный запас пенообразователя (v1, дм3)

v1 3 v

(6)

9

2 РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ РЕЗЕРВУАРОВ С ПОМОЩЬЮ ГИДРОМОНИТОРОВ

Расчет системы пожаротушения резервуаров с помощью гидромониторов, в конечном счете, сводится к определению количества гидромониторов и объема (нормативного запаса) рабочего раствора и концентрата синтетического фторуглеродного пенообразователя.

Расчетное количество гидромониторов, необходимых для тушения пожара резервуара (NГ, шт.), рассчитывается по формуле

N Г

I

H

S

 

 

 

Q

,

(7)

где IН – нормативная интенсивность подачи рабочего раствора пенообразо-

вателя,

дм

3

 

м

2

с

 

;

S – площадь тушения, м2;

Q – производительность (расход) гидромонитора по рабочему раство-

ру пенообразователя,

дм

3

 

с

 

.

Нормативная интенсивность подачи рабочего раствора синтетического фторуглеродного пенообразователя на поверхность горючей жидкости приведена в таблице 2 [1].

Фактическая интенсивность подачи рабочего раствора пенообразова-

теля (Iф,

дм

3

 

 

 

 

 

 

) рассчитывается по формуле

 

м

2

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

Q N

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ф

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

(8)

Объем рабочего раствора пенообразователя, необходимый для одного тушения пожара (V, дм3), определяется по формуле 4

V I

ф

 

 

 

где Т – нормативное время тушения, с.

S T

,

10