Особенности обстановки на пожаре

Современные открытые технологические установки по переработке углеводородных газов, нефтей и нефтепродуктов характеризуются большой производительностью и площадью застройки.

Рисунок 1. Общий вид открытой технологической установки.

Они обычно состоят из одноэтажных аппаратов, высота которых достигает 80−100 м, а объем до 2000 м³ (рисунок 1). Технологические процессы в них проходят при высоких температурах и давлениях. За счет блочной системы компоновки достигается компактное размещение оборудования, уменьшение длины технологических коммуникаций.

Большая плотность застройки и поэтажное размещение оборудования увеличивают удельные нагрузки горючих веществ, повышают пожарную опасность, усложняют процесс тушения пожара.

Открытые технологические установки, как правило, оборудуют стационарными системами тепловой защиты и тушения пожаров. Однако коммуникации трубопроводов, мелкие технологические аппараты и строительные конструкции ими обычно не защищаются. Кроме того, стационарные установки могут быть выведены из строя в результате температурных деформаций и взрывов технологического оборудования.

Анализ пожаров показывает, что каждый четвертый пожар сопровождается взрывом с последующим развитием горения на площади до 5000 м². Если пожар возникает без взрыва, то площадь пожара в большинстве случаев составляет 500 м², а максимальная площадь достигает 3000 м².

Пожары на открытых технологических установках характеризуются большой скоростью распространения горения, высокой тепловой радиацией пламени, возможностью возникновения взрывов, выброса и растекания горючих жидкостей и сжиженных газов на большие площади.

При розливе горючих жидкостей на твердой поверхности в виде пленки или слоя жидкость испаряется, и над ее поверхностью образуется паровоздушная зона, высота которой зависит от физико-химических свойств жидкости, ее температуры, скорости ветра и т. п. При воспламенении образуется факел значительных размеров, который создает угрозу соседним установкам.

Для снижения параметров факела могут применяться сыпучие негорючие материалы для засыпки поверхностного розлива жидкости.

Слой засыпки частично поглощает и отражает тепло, исключает нагрев жидкости до кипения, поэтому резко снижается количество паров, поступающих в зону горения.

Уровень снижения параметров пламени зависит от дисперсности элементов засыпки, толщины слоя, термической стойкости и др.

Анализ экспериментальных данных показывает, что данный способ снижения параметров факела пламени может быть использован в практике эксплуатации открытых технологических установок, так как это позволяет почти в два раза уменьшить количество огнетушащих средств на тушение по сравнению с нормативными. На рисунке 2 приведены данные по высоте факела с использованием засыпки.

При авариях в аппаратах, работающих под избыточным давлением, горючие жидкости и газы вытекают в виде струй. При этом сжиженные углеводороды сгорают в факеле пламени полностью, а жидкие нефтепродукты сгорают частично, и образуют разливы на значительные площади.

Рисунок 2. Зависимость высоты пламени от диаметра частиц засыпки.

Исходя из этого, по характеру горения пожары можно разделить на следующие виды:

ь горение паров жидкостей и газов в виде факелов;

ь горение жидкостей с открытой поверхности (в емкостях или разлитой);

ь горение движущейся жидкости (струи или растекающейся);

ь взрывы паро-, или газовоздушной смеси;

ь комбинация различных видов горения.

Увеличению площади розлива и пожара может способствовать подаваемая на охлаждение технологического оборудования вода, по которой горящий нефтепродукт растекается по территории установки.

Пожары на технологических установках по своему характеру являются сложными и продолжительными.

Размеры пожара зависят от условий растекания нефтепродукта и степени разрушения и деформации оборудования от воздействия пламени. Если в момент аварии нефтепродукт воспламеняется, то площадь пожара зависит от количества вытекающего продукта, гидродинамических свойств потока жидкости, рельефа местности, скорости выгорания.

Развитию пожара способствует также то, что отдельные блоки, например, ректификационные и газофракционирующие колонны, технологические печи, теплообменники, конденсаторы, холодильники, отстойники технологически связаны между собой разветвленной сетью коммуникаций трубопроводов, и горение на одном блоке может вызвать аварийную ситуацию на других.

Особенно опасны вакуумные аппараты, где при нарушении герметичности могут образоваться взрывоопасные концентрации паро-, газовоздушных смесей внутри аппаратов.

Тушение пожаров на технологических установках представляет значительные трудности и требует от личного состава пожарных подразделений высокой тактической и психологической подготовки.

Опыт тушения пожаров за последние 10−15 лет показывает, что боевые действия пожарных подразделений при тушении таких пожаров направлены на обеспечение тепловой защиты оборудования, локализацию и ликвидацию пожара, обеспечение условий для успешной ликвидации аварии.

Во многих случаях для ликвидации пожаров привлекаются более 20 основных и специальных автомобилей.

В качестве основных средств тушения применяются: воздушно-механическая пена, водяные струи, водяной пар, огнетушащие порошки, газоводяные струи.

При авариях на открытых технологических установках горючие газы и пары нагретого нефтепродукта могут образовать загазованные зоны, величина которых зависит от расхода продукта и скорости ветра.

На успешные боевые действия подразделений большое влияние оказывает величина тепловых потоков. Незащищенные металлические аппараты, трубопроводы и конструкции нагреваются до высоких температур в течение 10−15 мин, а предохранительные клапаны не успевают стравливать развившееся в них давление. В результате происходит деформация я разрыв аппаратов и трубопроводов. Наличие теплоизоляции технологического оборудования повышает его огнестойкость до 40−45 мин, изменение температуры металлической стойки аппарата показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Нагрев поверхности металлических стенок аппарата при воздействии на него факела пламени: 1 — температура стенки без орошения; 2 — охлаждение стенки при орошении распыленной струей интенсивностью 0,2 л/(м²*с); 3 — температура стенки при охлаждении 6eз предварительного нагрева.