РАСЧЁТ СИСТЕМ ПОЖАРОТУШЕНИЯ

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 отокол № 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
NП 
IH  S
,
Q
(1)
где IН – нормативная интенсивность подачи рабочего раствора пенообразователя,
дм 3
;
м2  с
S – эффективная площадь тушения, м 2;
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 поверхность ропючей жидкости
I Н,
Горючая жидкость
Для нефти и нефтепродуктов с температурой
вспышки 28°С и ниже
Для нефти и нефтепродуктов с температурой
вспышки выше 28 °С
Для стабильного газового конденсата
Для бензина, керосина
и дизельного топлива,
полученных из газового
конденсата
дм 3
м2  с
для синтетических уг- для синтетических фтолеводородных пенооб- руглеродных пенообраразователей общего
зователей целевого
назначения
назначения
0,08
0,07
0,05
0,05
0,30
0,10
0,15
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, M 2) равна:
8
S  K  S0  1,2  S0 ,
(2)
где S0 – площадь пола в насосной, м 2;
К – коэффициент поверхности.
Фактическая интенсивность подачи пены (Iф,
дм 3
м2  с
) рассчитывается
по формуле:
Iф 
Q  NП
S
(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
,
100
(5)
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
9
(6)
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
NГ 
IH  S
,
Q
(7)
где IН – нормативная интенсивность подачи рабочего раствора пенообразователя,
дм 3
;
м с
S – площадь тушения, м2;
Q – производительность (расход) гидромонитора по рабочему раство2
дм 3
ру пенообразователя,
.
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
м2  с
) рассчитывается по формуле
Iф 
Q  NГ
.
S
(8)
Объем рабочего раствора пенообразователя, необходимый для одного
тушения пожара (V, дм3), определяется по формуле 4
V  Iф  S  T ,
где Т – нормативное время тушения, с.
10
Таблица 2 – Нормативная интенсивность подачи рабочего раствора на
поверхность горючей жидкости
Горючая жидкость
IН,
Для нефти и нефтепродуктов с температурой вспышки 28°С и ниже
Для нефти и нефтепродуктов с температурой вспышки выше 28°С
Для стабильного газового конденсата
Для бензина, керосина и дизельного топлива, полученных из газового
конденсата
дм 3
м2  с
0,07
0,05
0,10
0,08
В соответствии с [2] нормативное время тушения пожара в резервуаре
гидромониторами равно 900 с, как при применении передвижной пожарной
техники.
Объем (нормативный запас) концентрата пенообразователя, необходимого для одного тушения пожара в резервуаре (v, дм3), рассчитывается
по формуле 5
v
V C
,
100
где С – концентрация рабочего раствора пенообразователя, % (об.).
Концентрация рабочего раствора синтетических фторуглеродных пенообразователей составляет, как правило, 3 или 6% (об.).
Объем (нормативный запас) концентрата пенообразователя, необходимого для тушения резервуаров в резервуарном парке, рассчитывается по
резервуару наибольшей емкости. При этом предусматривается трехкратный
запас пенообразователя (формула 6).
v1  3  v .
При наличии в одном обваловании двух и более резервуаров этот запас увеличивается еще в 1,5 раза.
v 2  1,5  v1 .
11
(9)
3 РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИИ
Гидромониторы могут использоваться для охлаждения горящего и соседних резервуаров, а также любых металлических конструкций.
Расчетное количество гидромониторов, необходимых для охлаждения
горящего резервуара (N1, шт.), рассчитывается по формуле
N1 
I H1  L
Q
,
(10)
где IН1 – нормативная интенсивность подачи воды на охлаждение горящего
резервуара,
дм 3
(таблица 3);
м с
L – длина окружности горящего резервуара, м;
2
дм 3
Q – производительность (расход) гидромонитора по воде,
.
с
Расчетное количество гидромониторов, необходимых для охлаждения
соседних резервуаров (N2, шт.), рассчитывается по формуле
N1 
IH2  L  n
2Q
,
(11)
где IН2 – нормативная интенсивность подачи воды на охлаждение соседних
резервуаров, (таблица 3);
L – длина окружности соседних резервуаров, м;
дм 3
Q – производительность гидромонитора по воде,
;
с
n – количество соседних резервуаров, шт.
Полученные результаты округляются до целого числа N1 и N2 в
большую сторону.
Нормативная интенсивность подачи воды на тушение горящего и на
охлаждение соседнего резервуаров приведена в таблице 3 [2].
дм 3
) определяется как сумма расходов на
с
охлаждение горящего резервуара и резервуаров, соседних с ним в группе
Общий расход воды (Qобщ,
Qобщ   N 1  N 2   Q .
12
(12)
Таблица 3 – Нормативная интенсивность подачи воды
Интенсивность подачи воды IН,
Система охлаждения
резервуара
1. Стационарная установка охлаждения для
резервуаров высотой
стенки, м: более 12
12 и менее и для резервуаров с плавающей
крышей
2. Передвижная пожарная техника
дм 3
м2  с
на один
метр длины
окружности горящего половины окружности
резервуара
соседнею резервуара
0,75
0,30
0,50
0,20
0,80
0,30
В соответствии с [2] расчетное время охлаждения резервуаров (горящего и соседних с ним) составляет:
 для наземных резервуаров при тушении передвижной пожарной
техникой -6 ч;
 для подземных резервуаров - 3 ч.
Для орошения резервуаров гидромониторы должны располагаться
так, чтобы на каждую точку резервуара осуществлялась подача воды не
менее чем двумя гидромониторами.
На рисунке 2 показана схема расположения 5 гидромониторов, предназначенных для тушения горящего резервуара и охлаждения трех соседних резервуаров, расположенных в одном обваловании.
13
1 – гидрант с колонкой; 2 – гидромонитор для орошения резервуара; 3 – гидромонитор
для тушения резервуара; 4 – водосборник рукавный (одно отверстие резервное);
5 – горящий резервуар; 6 – емкость с концентратом синтетического фторуглеродного
пенообразователя
Рисунок 2 – Схема расположения гидромониторов при тушении резервуара
4 РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ ОТКРЫТЫХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Тушение пожара сливо-наливной эстакады с помощью гидромониторов
осуществляется компактными струями низкократной пленкообразующей пены (кратность 4-20), охлаждение металлических конструкций – компактными
водяными струями.
Количество гидромониторов, необходимых для тушения эстакады (N,
шт.), рассчитывается как и для тушения резервуара по формуле 7. При этом
полученный результат округляется до целого числа N в большую сторону.
Однако при тушении пожара эстакады необходимо учитывать отличие
эффективной площади тушения от геометрической. Для этого используют
величину коэффициента поверхности, который рассчитывается по соотношению суммарной площади тушения с учетом имеющегося на эстакаде технологического оборудования к геометрической площади эстакады.
Количественная оценка этого коэффициента с погрешностью 20% составляет
14
1,2. Поэтому для эстакад эффективная площадь тушения (S, м2) рассчитывается по формуле
S  K  S0  1,2  S0 ,
(13)
где S0 – геометрическая площадь эстакады, м 2;
К – коэффициент поверхности (К = 1,2).
Общий расход воды на охлаждение гидромониторами железнодорожных цистерн и сливо-наливных устройств на эстакадах следует принимать
из расчета одновременной работы двух гидромониторов, но не менее 40
дм3/с.
Число и расположение гидромониторов следует определять из условия орошения каждой точки эстакады двумя гидромониторами.
Для защиты двухсторонней эстакады гидромониторы должны располагаться по обе ее стороны.
Гидромониторы должны устанавливаться стационарно на специальных вышках. При этом могут использоваться гидромониторы как с ручным,
так и с дистанционным управлением. Расстояние от вышек до эстакады
должно быть не менее 15 м. Оптимальную высоту вышек следует определять графически, исходя из высоты защищаемого оборудования и расстояния до эстакады, но не менее 1,2 м.
Гидромониторы стационарно подключаются к противопожарному водопроводу высокого давления и в случае необходимости должны быть оборудованы врезками для подключения передвижной пожарной техники.
На ответвлениях от сети противопожарного водопровода к гидромонитору должны устанавливаться две задвижки: одна в начале ответвления,
вторая у гидромонитора. Участок трубопровода между гидромонитором и
задвижкой в начале ответвления при отрицательных температурах должен
быть освобожден от рабочего раствора пенообразователя.
Диаметр ответвления от водопровода к гидромонитору определяется
по расходу воды через гидромонитор, но не менее 100 мм.
Гидромониторы могут использоваться также для охлаждения горящего и соседних резервуаров.
15
5 РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ПОДСЛОЙНОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ
РЕЗЕРВУАРОВ
Система подслойного пожаротушения – это установка, с помощью которой низкократная пленкообразующая пена, получаемая в высоконапорных пеногенераторах из рабочего раствора фторсинтетического пенообразователя,
подается по пенопроводу через внутреннюю разводку и Т-образные сопла в
нижний пояс резервуара.
Подслойный способ подачи пены низкой кратности неприменим для тушения пожара темных нефтепродуктов и высоковязкой нефти.
Система подслойного пожаротушения включает следующие основные
элементы (рисунок 3):
 высоконапорные пеногенераторы с задвижкой, устанавливаемые, как
правило, за обвалованием;
 линии пеноповодов, в которые последовательно монтируются сливной
патрубок с вентилем, обратный клапан, предохранительная мембрана и задвижка;
 разводку пенопроводов внутри резервуара, оканчивающуюся Тобразными соплами.
1 – высоконапорный пеногенератор; 2 – задвижка; 3 – обвалование;
4 – опора пенопровода; 5 – сливной патрубок с вентилем; 6 – обратный клапан;
7 – предохранительная мембрана: 8 – резервуар; 9 – внутренняя разводка пенопровода;
10 – Т-образное сопло.
Рисунок 3 – Принципиальная схема системы подслоиного пожаротушения
Расчет системы подслойного пожаротушения сводится к определению
числа высоконапорных пеногенераторов и пенопроводов (предохранительных
мембран), диаметра пенопроводов, конфигурации внутренней разводки пенопроводов, объема (нормативного запаса) рабочего раствора и концентрату пенообразователя. Он проводится на основе следующих параметров:

типа резервуара и площади его поперечного сечения;
16


температуры вспышки горючей жидкости;
расхода рабочего раствора пенообразователя через высоконапорный пеногенератор;

нормативного времени тушения;

концентрации рабочего раствора пенообразователя;

количества резервуаров, находящихся в одном обваловании.
Работоспособность системы подслойного пожаротушения определяется давлением пены на выходе из высоконапорного пеногенератора
(Р, Па) исходя из следующего соотношения:
Р  Р1  Р2  Р3 ,
(14)
где Р1 – гидростатическое давление горючей жидкости, Па;
Р2 – местные потери давления в пенопроводе, Па (таблица 4);
Р3 – линейные потери давления в пенопроводе, Па (рисунок 5-7).
Гидростатическое давление горючей жидкости определяется по формуле:
Р1  d  h ,
(15)
где d – плотность горючей жидкости, кг/м 3;
h – максимальная высота налива горючей жидкости в резервуаре, м.
Значения местных потерь давления в линии пенопровода приведены в
таблице 4.
Таблица 4 – Местные потери давления в линии пенопровода
Вид местного сопротивления
Давление Р2, Па (м вод ст.)
Задвижка
3923-5884 (0,40-0,60)
Обратный клапан
3923-5884 (0,40-0,60)
Поворот пенопровода на 45 о
490-981 (0,05-0,10)
Поворот пенопровода на 90 о
981-1962 (0,10-0,20)
Слияние линий пенопроводов
7845-9807 (0,80-1,00)
Изменение сечения пенопровода
490-981 (0,05-0,10)
Линейные потери давления в пенопроводе при кратности пены К = 4
определяются по номограммам, приведённым на рисунках 4-6.
17
Рисунок 4 – Номограмма для определения линейных потерь давления
пены в зависимости от длины и диаметра пенопровода (в дюймах)
при расходе пены 40 дм 3/с (один ВПГ-10)
Рисунок 5 – Номограмма для определения линейных потерь давления
пены в зависимости от длины и диаметра пенопровода (в дюймах)
при расходе пены 80 дм3/с (один ВПГ-20)
18
Рисунок 6 – Номограмма для определения линейных потерь давления
пены в зависимости от длины и диаметра пенопровода (в дюймах)
при расходе пены 160 дм3/с (два ВПГ-20)
Расчетное количество высоконапорных пеногенераторов, необходимых
для тушения резервуара (N, шт.), рассчитывается по формуле 1:
NП 
IH  S
,
Q
где IН – нормативная интенсивность подачи рабочего раствора пенообразователя,
дм 3
(см. таблицу 5);
м2  с
S –площадь горизонтального сечения резервуара, м2;
Q – расход рабочего раствора пенообразователя через высоконапор-
дм 3
ный пеногенератор,
.
с
Полученный по формуле результат округляется до целого числа N в
большую сторону.
Нормативная интенсивность подачи рабочего раствора синтетического фторуглеродного пенообразователя под слой горючей жидкости приведена в таблице 5 [1].
19
Фактическая интенсивность подачи рабочего раствора пенообразователя (Iф,
дм 3
м2  с
) рассчитывается по формуле 3:
Iф 
Q  NП
.
S
Количество линий пенопроводов должно быть не менее двух, что связано с тактикой пожаротушения.
Выбор диаметра пенопровода (D, мм) осуществляется по номограмме,
приведенной на рисунке 8, из условия обеспечения заданной скорости ввода пены в резервуар не более 4 м/с.
Разводка пенопроводов внутри резервуара определяется диаметром
резервуара. Она должна обеспечивать равномерную подачу пены на всю
площадь горючей жидкости.
Таблица 5 – Нормативная интенсивность подачи рабочего синтетического
фторуглеродного пенообразователя под слой горючей жидкости
Горючая жидкость
I Н,
Для нефти и нефтепродуктов с температурой вспышки 28 оС и ниже
Для нефти и нефтепродуктов с температурой вспышки выше 28 оС
Для стабильного газового конденсата
Для бензина, керосина и дизельного
топлива, полученных из газового
конденсата
дм 3
м2  с
0,10
0,08
0,12
0,10
Объем рабочего раствора пенообразователя, необходимый для одного
тушения пожара в резервуаре (V, дм3), определяется по формуле 4:
V  Iф  S  T ,
где Т – нормативное время тушения, с. В соответствии с [2] нормативное
время тушения пожара в резервуаре составляет 600 с при использовании
системы подслойного пожаротушения в автоматическом режиме и 900 с
при применении передвижной техники.
20
Автоматические установки подслойного тушения рекомендуются
только для вертикальных резервуаров со стационарной крышей (РВС). Для
РВСП и РВСПК рекомендуется применение установок подачи пены низкой
кратности сверху.
Рисунок 7 – Номограмма для определения диаметра пенопровода
Объем (нормативный запас) концентрата пенообразователя, необходимого для одного тушения пожара в резервуаре (v, дм3), рассчитывается по формуле 5:
v
V C
,
100
где С – концентрация рабочего раствора пенообразователя, %(об.). Концентрация рабочего раствора синтетических фторуглеродных пенообразователей составляет, как правило, 3 или 6% (об.).
В соответствии с [2] объем (нормативный запас) концентрата пенообразователя рассчитывается по резервуару наибольшей ёмкости. При этом
должен предусматриваться трехкратный запас пенообразователя (формула
6)
v1  3  v .
21
При наличии в одном обваловании двух и более резервуаров этот запас увеличивается еще в 1,5 раза (формула 9)
v 2  1,5  v1 .
Схема линий пенопроводов системы подслойного пожаротушения
представлена на рисунке 9.
Рисунок 8 – Схема линий пенопроводов системы подслойного
пожаротушения резервуара
22
ЗАДАНИЕ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
Задание 1. Рассчитать систему пожаротушения в насосной станции
по перекачке нефти, имеющей температуру вспышки t °С. Площадь тушения (площадь пола в насосной) S0, м2. Производительность высоконапорнодм 3
го пеногенератора по рабочему раствору пенообразователя Q = 5
с
(пеногенератор Полиэкс-5). Концентрация синтетического фторуглеродного пенообразователя (пенообразователь Мультипена) С = 6% (об.). Нормативное время тушения при работе в автоматическом режиме составляет Т =
600 с.
Вариант
1
t °С
S0, м2
800
2
850
3
28
900
4
950
5
6
7
8
9
0
29
1000 1100 1200 1300 1400 1500
Рекомендации к решению задачи:
1.
Количество пеногенераторов, необходимых для тушения насосной определить по формуле 1. Полученный результат округлить до целого
числа в большую сторону.
2.
Фактическую интенсивность подачи пены определить по формуле 3.
3.
Объем рабочего раствора пенообразователя на одно тушение
определить по формуле 4.
4.
Объем (нормативный запас) концентрата пенообразователя на
одно тушение определить по формуле 5.
5.
Объем (нормативный запас) концентрата пенообразователя на
три тушения определить по формуле 6.
Задание 2. Рассчитать систему тушения пожара нефти, имеющей
температуру вспышки выше t °С, в резервуаре РВС со стационарной крышей. В каре расположено 4 резервуара. Тушение осуществляется гидромониторами от передвижной пожарной техники (рисунок 2).
Диаметр резервуара – D, м, высота – H, м. Производительность (расдм 3
ход) гидромонитора по рабочему раствору пенообразователя – Q = 50
с
(гидромонитор FJM-80). Концентрация рабочего раствора синтетического
23
фторуглеродного пенообразователя – С = 3% (об.) (пенообразователь Подслойный). Нормативное время тушения при использовании передвижной
техники – Т = 900 с.
Вариант
1
t °С
D, м
10,4
H, м
9,0
2
10,4
12,0
3
28
15,2
12,0
4
5
6
7
19,0
12,0
21,0
15,0
28,5
18,0
40,0
18,0
8
29
45,6
18,0
9
0
56,9
18,0
60,7
18,0
Рекомендации к решению задачи:
Расчет системы тушения.
1. Количество гидромониторов, необходимое для тушения резервуараопределить по формуле 7. Полученный результат округляется до целого
числа в большую сторону.
2. Фактическая интенсивность подачи рабочего раствора пенообразователя определить по формуле 8.
3. Объем рабочего раствора пенообразователя на одно тушение определить по формуле 4.
4. Объем (нормативный запас) концентрата пенообразователя на одно
тушение равен определить по формуле 5.
5. Объем (нормативный запас) концентрата пенообразователя на три
тушения равен определить по формуле 6.
6. Объем (нормативный запас) концентрата пенообразователя с учетом наличия в каре четырех резервуаров определить по формуле 9.
Расчет системы охлаждения.
1. Количество гидромониторов, необходимых для охлаждения горящего резервуара определить по формуле 10. Полученный результат округляется до целого числа в большую сторону.
2. Количество гидромониторов, необходимых для охлаждения соседних резервуаров определить по формуле 11. Полученный результат округляется до целого числа в большую сторону.
3. Общий расход воды на охлаждение горящего резервуара и резервуаров, соседних с ним в группе определить по формуле 12.
Задание 3. Рассчитать систему тушения пожара двусторонней железнодорожной сливо-наливной эстакады с помощью гидромониторов. В цистернах бензин с температурой вспышки t°С.
24
Площадь сливо-наливной эстакады S0, м2. Коэффициент поверхности –
К = 1,2. Производительность (расход) гидромонитора по рабочему раствору
пенообразователя (гидромонитор FJM-80) – Q = 50 дм 3/с. Концентрация
синтетического фторуглеродного пенообразователя – С = 3% (об.) (пенообразователь подслойный). Нормативное время тушения как при использовании передвижной техники – Т = 900 с.
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
t °С
28
29
2
S, м
1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050
Рекомендации к решению задачи:
1. Эффективная площадь тушения сливо-наливной эстакады определить по формуле 13.
2. Количество гидромониторов, необходимых для тушения сливоналивной эстакады определить по формуле 7. Полученный результат
округляется до целого числа в большую сторону.
3. Фактическая интенсивность подачи пены определить по формуле 8.
4. Объем рабочего раствора пенообразователя на одно тушение определить по формуле 4.
5. Объем (нормативный запас) концентрата пенообразователя на одно
тушение определить по формуле 5.
6. Объем (нормативный запас) концентрата пенообразователя на три
тушения определить по формуле 6.
7. Для охлаждения сливо-наливной эстакады необходимо предусмотреть ещё один гидромонитор.
8. Определить общее количество гидромониторов для тушения и
охлаждения сливо-наливной эстакады.
9. Начертить схему расположения гидромониторов для тушения и
охлаждения сливо-наливной эстакады (например, см. рисунок 9).
25
Рисунок 9 – Схема расположения гидромониторов при тушении эстакады
Задание 4. Рассчитать систему тушения пожара нефти, имеющей
температуру вспышки t °С, от передвижной пожарной техники в резервуаре. В каре расположено 2 резервуара.
Диаметр резервуара – Dp, м. Производительность (расход) высоконапорного пеногенератора по рабочему раствору пенообразователя (пеногенератор ВПГ-20) – Q = 20 дм3/с. Концентрация синтетического
фторуглеродного пенообразователя – С = 3% (об.) (пенообразователь подслойный). Нормативное время тушения при использовании передвижной
пожарной техники – Т = 900 с.
Вариант
1
t °С
D, м
10,4
H, м
9,0
2
10,4
12,0
3
28
15,2
12,0
4
5
6
7
19,0
12,0
21,0
15,0
28,5
18,0
40,0
18,0
8
29
45,6
18,0
9
0
56,9
18,0
60,7
18,0
Рекомендации к решению задачи:
1. Расчетное количество высоконапорных пеногенераторов, необходимых для тушения резервуара (N, шт.), рассчитать по формуле 1. Полученный результат округляется до целого числа в большую сторону.
26
2. Фактическая интенсивность подачи рабочего раствора пенообразователя определить по формуле 3.
3. Количество линий пенопроводов n = 2. Схема линий пенопроводов
системы подслойного пожаротушения представлена на рисунке 8.
4. Диаметр пенопроводов D = 100 мм выбирается по номограмме,
представленной на рисунке 7. Такой же диаметр должна иметь запорная
арматура и предохранительная мембрана, монтируемые в линию пенопровода.
5. Объем рабочего раствора пенообразователя на одно тушение определить по формуле 4.
6. Объем (нормативный запас) концентрата пенообразователя на одно
тушение определить по формуле 5.
7. Объем (нормативный запас) концентрата пенообразователя на три
тушения определить по формуле 6.
8. Объем (нормативный запас) концентрата пенообразователя с учетом наличия двух резервуаров в одном обваловании определить по формуле 9.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Руководство по тушению нефти и нефтепродуктов в резервуарных парках. – М. : ГУГПС-ВНИИПО-МИПБ МВД России, 1999. – 78 с.
2. СНиП 2.1.03-93 Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные
нормы. – Введ. 1993-07-01.
3. Фомина, Е. Е. Сборник задач по безопасности жизнедеятельности: Часть
II: учеб. пособие. / Е. Е. Фомина, Л. Д. Комаров; под ред. Б. Е. Прусенко. –
М. : МАКС Пресс, 2008. – 244 с.
27