Файл: Т гражданской защиты и пожарной безопасности ямалоненецкого автономного округа государственное учреждение дополнительного профессионального образования.pdf

ДЕПАРТАМЕНТ ГРАЖДАНСКОЙ ЗАЩИТЫ И ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЯМАЛО-НЕНЕЦКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА
ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ ЦЕНТР ПО ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЕ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И
ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЯМАЛО-НЕНЕЦКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА»
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИИ
Программа: ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПЕРЕПОДГОТОВКИ
НАЧАЛЬСТВУЮЩЕГО СОСТАВА ГПС С УГЛУБЛЕННЫМ
ИЗУЧЕНИЕМ ПОЖАРОТУШЕНИЯ И АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНЫХ
РАБОТ
По дисциплине «Пожарная тактика»
Тема №18«Тушение пожаров на нефтехимических объектах».
Разработал:
Преподаватель
ГУ ДПО «УМЦ ГОЧС и ПБ ЯНАО»
Выханский А.М.
Надым, 2022 год

2
Учебные вопросы:
1. Тушение пожаров в резервуарных парках нефти и нефтепродуктов.
Классификация резервуаров по виду материалов, из которых они изготовлены, по виду хранящихся жидкостей, расположению относительно поверхности земли.
2. Оперативно-тактическая характеристика резервуарных парков.
Особенности развития пожаров, возможная обстановка. Условия и внешние признаки вскипания и выброса нефтепродуктов. Этапы по тушению пожаров в резервуарных парках: охлаждение горящего и соседних с ним резервуаров, подготовка пенной атаки, проведение пенной атаки. Приемы и способы подачи пены на тушение.
3. Взаимодействие пожарных подразделений со службами жизнеобеспечения объекта. Меры безопасности при тушении пожаров.
4. Оперативно-техническая характеристика объектов нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Виды горения и их характеристика.
5. Действия по ликвидации факельного горения жидкостей и плавящихся химических веществ, по предотвращению взрыва. Приемы тушения пожаров в производственных зданиях и технологических установках. Меры безопасности при тушении пожаров.
ХОД ЗАНЯТИЯ
Количество пожаров, возникающих в резервуарах с ЛВЖ и ГЖ, сравнительно невелико и составляет менее 15% от пожаров, имеющих место на объектах химии и нефтехимии. Однако это наиболее сложные пожары, представляющие опасность для коммуникаций, смежных сооружений, а также для участников тушения. Опасность этих пожаров обусловлена возможностью жидкостей растекаться на большой площади с большой скоростью распространения пламени. Пожары в резервуарах характеризуются сложными процессами развития, носят затяжной характер и требуют для их ликвидации большого количества сил и средств.
1. Классификация резервуаров и резервуарных парков
Для хранения нефти и нефтепродуктов в отечественной практике применяются резервуары металлические, железобетонные, земляные, из синтетических материалов, льдогрунтовые. Наиболее распространены, как у нас в стране, так и за рубежом, стальные резервуары.
Применяются следующие типы стальных резервуаров:
• вертикальные цилиндрические резервуары со стационарной конической или сферической крышей вместимостью до 20000 м
3
(при хранении ЛВЖ) и до
50000 м
3
(при хранении ГЖ);
• вертикальные цилиндрические резервуары со стационарной крышей и плавающим понтоном вместимостью до 50000 м
3
;

3
• вертикальные цилиндрические резервуары с плавающей крышей вместимостью до 120000 м
3
Геометрические характеристики основных типов стальных вертикальных резервуаров приведены в таблице 1.
Таблица 1.
№ п/п
Тип
резервуара
Высота
резервуара,
м
Диаметр
резервуара,
м
Площадь
зеркала
горючего,
м
2
Периметр
резервуара,
м
1
РВС-1000 9 12 120 39 2
РВС-2000 12 15 181 48 3
РВС-3000 12 19 283 60 4
РВС-5000 12 23 408 72 5
РВС-5000 15 21 344 65 6
РВС-10000 12 34 918 107 7
РВС-10000 18 29 637 89 8
РВС-15000 12 40 1250 126

4 9
РВС-15000 18 34 918 107 10
РВС-20000 12 46 1632 143 11
РВС-20000 18 40 1250 125 12
РВС-30000 12 47 1764 149 13
РВС-30000 18 46 1632 143 14
РВС-50000 18 61 2892 190 15
РВС-100000 18 85,3 5715 268 16
РВС-120000 18 92,3 6691 290
Стенки вертикальных стальных резервуаров состоят из металлических листов, как правило, с размерами 1,5х4 м. Причем толщина нижнего пояса резервуара колеблется в пределах от 6 мм (РВС-1000) до 25 мм (РВС-120000) в зависимости от вместимости резервуара. Толщина верхнего пояса составляет от 4 до 10 мм. Верхний сварной шов с крышей резервуара выполняется ослабленным с целью предотвращения разрушения резервуара при взрыве паровоздушной смеси внутри замкнутого объема резервуара.
Склады нефти и нефтепродуктов в зависимости от вместимости резервуарных парков и вместимости отдельных резервуаров делятся на следующие категории (табл. 2).

5
Таблица 2.
Категория склада
Максимальный объем
одного резервуара, м
3
Общая
вместимость
резервуарного парка,
м
3
I
–
СВ. 100000
II
– св. 20000 до 100000 вкл.
IIIа до 5000 св. 10000 до 20000 вкл.
IIIб до 2000 св. 2000 до 10000 вкл.
IIIв до 700 до 2000 вкл.
По назначению резервуарные парки могут быть подразделены на следующие виды:
• товарно-сырьевые базы для хранения нефти и нефтепродуктов,
• резервуарные парки перекачивающих станций нефти и нефтепродуктопроводов,
• резервуарные парки хранения нефтепродуктов различных объектов.
Резервуарные парки первого вида характеризуются, как правило, значительными объемами хранимых жидкостей, а также тем, что в одной резервуарной группе хранятся нефтепродукты близкие или одинаковые по составу и своим пожароопасным свойствам. В резервуарных парках второго вида все резервуары чаще всего имеют нефть или нефтепродукт одного вида.
Наземные резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов объемом 5000 м
3
и более оборудуются системами автоматического пожаротушения.
На складах IIIа категории при наличии не более двух наземных резервуаров объемом 5000 м
3
допускается предусматривать тушение пожара этих резервуаров передвижной пожарной техникой при условии оборудования резервуаров стационарно установленными генераторами пены и сухими трубопроводами с соединительными головками для присоединения пожарной техники и заглушками, выведенными за обвалование. Стационарными установками охлаждения оборудуются наземные резервуары объемом 5000 м
3
и более.
2. Динамика развития пожаров в резервуарах с жидкостями
Горение жидкости в резервуаре представляет собой горение паровоздушной смеси, образующейся над зеркалом горючей жидкости.
Кислород, необходимый для горения, поступает в зону горения из окружающей среды вместе с воздухом, интенсивно притекающим в зону горения под действием сил конвективной молярной диффузии. Поэтому пламя горючих жидкостей в резервуарах является диффузионным, когда процесс перемешивания горючего и окислителя происходит непосредственно перед зоной протекания химических реакций.
Известно, что характер, форма и размеры пламени при прочих равных условиях определяются видом горючей жидкости, ее температурой и размерами сосуда. Для небольших сосудов характерны ламинарные режимы горения. С

6 увеличением объемов сосудов режим горения переходит в турбулентный.
Горение жидкостей в технических резервуарах в большинстве случаев бывает турбулентным.
На высоту факела пламени резервуара большое влияние оказывает скорость ветра. при скорости ветра V
В
>1 м/с относительное увеличение высоты пламени и отклонение его от вертикальной оси горючих жидкостей различно. При скорости ветра около 4 м/с и более отклонение факела пламени от вертикальной оси составляет 60-70°, т.е. пламя практически горизонтально, и массовая скорость выгорания горючей жидкости возрастает на 45-50%.
Экспериментально установлено, что при горении жидкостей распределение температур по толщине может быть двух типов. В одном случае передача тепла с поверхности жидкости в глубину осуществляется теплопроводностью, что приводит к прогреву жидкости на небольшую глубину (2-5 см). Температура в прогретом слое быстро понижается с увеличением расстояния от поверхности жидкости. Величина прогретого слоя остается постоянной и не изменяется по мере выгорания жидкости.
При горении жидкостей в резервуарах большого диаметра характер прогрева существенно отличается от первого. При горении возникает прогретый слой, толщина которого растет во времени, а температура в этом слое почти одинакова с температурой на поверхности жидкости. Такой слой называют гомотермическим.
Распределение первого типа характерно для горения керосина, трансформаторного и солярового масел, дизельного топлива и других жидкостей с высокой температурой кипения. При их горении температура стенки резервуара чаще всего не превышает температуры кипения, поэтому не возникает интенсивных конвективных потоков, а, следовательно, и быстрого прогрева жидкостей вглубь.
Если при горении любых жидкостей охлаждать стенки резервуара, то гомотермического слоя не возникает, так как прогрев вглубь осуществляется в основном теплопроводностью.
Прямым следствием образования гомотермического слоя при горении некоторых видов горючих жидкостей является выброс их из резервуара. Он обусловлен вскипанием перегретых слоев воды, расположенных под гомотермическим слоем горючей жидкости. Выброс происходит в тот момент, когда толща прогретого слоя достигает уровня воды.
Это явление приводит к резкому увеличению площади пожара, интенсификации его распространения и развития. Кроме того, это явление представляет большую опасность для личного состава.
Кроме явления выброса, при определенных условиях может наблюдаться вскипание нефтепродуктов. К вскипанию способны все нефтепродукты, имеющие в своем составе воду и прогревающиеся при горении выше 100°С. В процессе прогрева нефтепродукта влага, находящаяся в верхних слоях, частично опускается в нижележащие и постепенно на границе прогретых и холодных слоев накапливается слой с повышенным содержанием влаги. Когда температура обводненного слоя повышается до 100°С и выше, начинается парообразование.
Пузырьки водяного пара, двигаясь вверх, вспенивают нефтепродукт, объем его

7 увеличивается, и если высота свободного борта невелика, то горящий вспененный нефтепродукт переливается через борт резервуара.
Открыто горящий резервуар с сорванной крышей оказывает сильное воздействие на окружающее пространство и в большинстве случаев является решающим фактором развития и распространения пожара. Из экспериментальных данных известно, что формирование пламени над поверхностью ГЖ в резервуаре завершается за 2 минуты. Температура пламени, в зависимости от вида горючей жидкости, колеблется в пределах 1000- 1500 ºС. Следовательно, процесс развития пожара в резервуаре можно рассматривать как стационарный процесс.
В первые минуты горения на поверхности жидкости устанавливается температура, близкая к температуре кипения данной жидкости или равная средней температуре кипения многофракционной жидкости. Температуру горения нефти существенно снижают примеси легких фракций и воды, и лишь по мере выгорания легких фракций температура горящей нефти возрастает до средней температуры кипения. Аналогичным свойством обладает обводненный мазут.
В резервуаре с диаметром d> 2 м – нефть и нефтепродукты выгорают с практически постоянной линейной скоростью: 0,3 м/ч – бензин; 0,15 м/ч нефть (с увеличением скорости ветра до 8-10 м/с линейная скорость выгорания возрастает на 30-50%).
В резервуаре с понтоном и плавающей крышей (при сохранении их плавучести) начальное горение происходит в разгерметизированном кольцевом зазоре.
При горении в зазоре у высокой свободной стенки подвод воздуха оказывается односторонним, вследствие чего высота факела возрастает в 2 раза.
Однако, вследствие незначительной оптической толщины пламени, его излучательная способность падает.
Сокращением размеров пламени в резервуаре с плавающей крышей и понтоном, а также частично подорванной стационарной крышей, обусловлены некоторые положительные эффекты в начальной стадии пожара:
- низкая скорость выгорания;
- отсутствие опасного прогрева жидкости;
- отсутствие теплового воздействия на соседние резервуары.
На пожаре в вертикальном резервуаре (РВС) немаловажное значение имеет его огнестойкость. При рассмотрении этого вопроса, прежде всего необходимо условно разделить резервуар на две части - нижнюю и верхнюю, граница между которыми определяется уровнем жидкости в процессе пожара. Нижняя часть, заполненная жидкостью, подобно водонаполненной конструкции, обладает высокой степенью огнестойкости.
Огнестойкость не смачиваемой верхней части зависит от условий горения и является низкой, что создает определенные трудности в ликвидации пожара.
При высоком уровне жидкости возможно сохранение огнестойкости стенки в условиях пожара. Наблюдаемая на практике деформация верхних поясов, горящих РВС может быть вызвана отрицательными последствиями поздно начатого охлаждения водяными струями.

8
Огнестойкость несмачиваемой части резервуара значительно падает с понижением уровня жидкости. Если к моменту прибытия пожарных подразделений стенка не разрушилась, то требуется эффективное и немедленное охлаждение, т.к. в результате задержки этого мероприятия возможна деформация стенки, особенно при низком уровне жидкости в РВС, видимые деформации наступают уже через 5- 15 мин.
В таких случаях снижение температуры стенки даже при достаточном количестве сил и средств становится затруднительным, т.к. деформированные стенки оказываются недоступными для эффективного охлаждения, в результате чего нарушается нормальное растекание и огнетушащий эффект подаваемой на тушение пены.
Огневые опыты в резервуаре с плавающей крышей (РВС-ПК) – 5000 м³ показали, что при свободном горении жидкости в кольцевом пространстве свыше
15 мин пожар распространяется за пределы расчетной площади, а при длительном горении происходит затопление крыши, после чего РВС превращается в обычный, с горением жидкости на всей площади зеркала жидкости.
При горении жидкостей в резервуарах возникает поверхностный нагретый слой, температура которого равна температуре на поверхности горящей жидкости. Ввиду постоянства температуры жидкости в нагретом слое, его называют гомотермическим. Толщина этого слоя растет со временем, достигая некоторого предельного значения или охватывая всю массу горящей жидкости.
Формирование нагретого слоя – одна из причин и одно из необходимых условий возникновения вскипания и выброса горящей жидкости, особо опасных явлений, сопутствующих пожарам нефти и некоторых нефтепродуктов в подземных и наземных резервуарах, что приводит к резкому увеличению масштабов и тяжести последствий пожаров, а иногда и к человеческим жертвам. Скорость прогрева нефти 0,25-0,4 м/час, мазута- 0,3 м/час. Сырая необезвоженная нефть примерно через час с начала пожара может вскипать с переливом через борт резервуара, если величина свободного борта менее 1,5 м.
Развитие пожара в обваловании
При достаточно большом количестве пролитой жидкости в обваловании, характеристика факела пламени не отличается от характеристики пламени в резервуаре, а за расчетную форму пламени рекомендуется принимать прямоугольник с высотой 10 м, и длиной, равной стороне обвалования.
Требования о защите от аварийного растекания нефти и нефтепродуктов путем обвалования резервуаров является одним из нормативных требований пожарной безопасности к резервуарам и резервуарным паркам. Однако такая защита, рассчитываемая на статическое удержание разлитой жидкости, недостаточна. Она не способна удержать динамическое растекание большой массы жидкости при мгновенном разрушении резервуара, а в результате неудовлетворительной работы канализации, часто приводит к отрицательным последствиям при тушении затяжных пожаров в резервуарных парках. Из полученных экспериментальных данных установлено, что время выгорания жидкости превышает предел огнестойкости металлических конструкций, это приводит к разгермегизации