Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТУШЕНИЯ ПОЖАРА ПРИ РАЗЛИВЕ ЛЕГКОИСПАРЯЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ

Шихамадов Ш.М. 1 Адамян В.Л. 1
1 Донской государственный технический университет
В статье рассмотрены вопросы совершенствования тушения пожаров при разливе легковоспламеняющихся жидкостей в производственных помещениях при разгерметизации технологического оборудования. Частыми причинами повреждения технологического оборудования является коррозия, которая может быть причиной разгерметизации аппаратов. В статье приводится схема возможных сценариев развития аварийных ситуаций в цехе получения легкоиспаряющейся жидкости с указанием основных причин их возникновения. Приводятся методы синтеза неионогенных и анионных поверхностно-активных веществ, составляющих основу пен для тушения пожаров, и показано возможное взаимное растворение горящего вещества и водного раствора пенообразователя из которого состоит пена. Кроме того, один из эффективных огнетушащих газовых смесей, состоящих из 70% бромистого этила и 30% углекислоты, по токсичности относится к наркотическим веществам, действие которых проявляется при концентрациях выше 7% (по объему). В связи с этим предлагается тушение пожара разлива ЛВЖ в помещениях инертным газом, понижающим концентрацию кислорода в закрытом помещении до 15-17%. Также в статье предлагается использование инертного газа подслойной подачей его в горящий аппарат. При этом небходимо учитывать физико-химические свойства горящего вещества.
пожар
пена
порошки
подслойное тушение
легковоспламеняющиеся жидкости
инертный газ
гелий
1. Адамян В.Л. Физико-химические основы развития и тушения пожаров: Учебное пособие. - СПб.: Издательство "Лань", 2018. - 176 с.
2. Бухштаб З.И. Технология синтетических моющих веществ / З.И. Бухштаб, А.П. Мельник, В.М. Ковалев. - М.: Легпромбытиздат, 1988. - 320 с.
3. Молчадский И. С. Пожар в помещении. – М. : ВНИИПО, 2005. – 456 с.
4. Швырков С.А. Пожарная безопасность технологических процессов : учебник / С.А. Швырков и др. ; под общ. ред. С.А. Швыркова. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2012. - 388 с.
5. Драйздейл Д. Введение в динамику пожаров. / Пер. с англ. К.Г. Бомштейна; под ред.Ю.А. Кошмарова, В.Е. Макарова. - М.: Стройиздат, 1990. - 424 с.

Для хранения легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) самыми популярными считаются резервуары. Как правило, последние, в силу своих габаритов, размещаются в поднебесье. Однако, при проведении технологических процессов, особенно при пилотных исследованиях, во многих производствах промежуточные емкости могут располагаться в помещении. При этом аппараты постоянно или временно сообщаются с внешней средой через открытые люки, дыхательные линии, предохранительные клапаны или имеющие открытые поверхности испарения.

Наибольшую пожарную опасность для производства продуктов нефтехимии собой нарушения режима работы технологического оборудования и связанные с ними повреждения и аварии, при которых за короткий промежуток времени может образоваться горючая концентрация не только внутри аппаратов, но и снаружи вследствие выхода значительного количества ЛВЖ. Для предотвращения образования паро- воздушно- газовой смеси необходимо:

- обеспечить полную герметизацию аппаратов, в которых хранится горючее вещество;

- поддерживать давление в аппаратах, равное проектному [1].

Горючая среда образуется в результате образования трещин, свищей, сквозных отверстий в емкостях, контактных аппаратах смесителях, теплообменниках. Количество паров жидкости, которое выходит из "дышащего" аппарата в атмосферное пространство, определяется по формуле

где - количество выходящих из резервуара паров нефтепродукта за один цикл "дыхания", кг/цикл;

- объем газового пространства соответственно в начале и конце "дыхания", м3;

- атмосферное давление соответственно в начале и конце "дыхания", Па;

- концентрация насыщенных паров жидкости соответственно при температурах , об. доли;

- средняя концентрация насыщенного пара в резервуаре, об.доли:

- молекулярная масса жидкости, кг/кмоль;

Одной из частых причин повреждения технологического оборудования является коррозия, которая может быть причиной его разгерметизации. Схема возможных сценариев развития аварийных ситуаций в цехе получения легкоиспаряющейся ЛВЖ с указанием основных причин их возникновения показана на рисунке 1.

Ликвидация пожаров легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) осуществляется применением пенных стволов.

Пена на основе углеводородных ПАВ довольно быстро разрушается при контакте с поверхностью жидких углеводородов и при тепловом воздействии факела пламени [4]. Огнетушащая эффективность пены зависит от ее кратности и размера пузырьков. Наиболее эффективной на практике для поверхностного тушения является пена кратностью 100 и с размером пузырьков, по возможности, менее 1 мм. Чем меньше размер пузырька, тем выше эффективность, но для высокой кратности, например 150, эффективность существенно снижается из-за уноса пены из зоны пожара восходящими конвективными потоками и ветром.

Рисунок 1. Схема возможных сценариев развития аварийных ситуаций в цехе получения легкоиспаряющейся жидкости с указанием основных причин их возникновения

ПАВы подразделяются на классы: неионогенные и анионные [1,2.4].

К неионогенным ПАВам относятся этоксилаты, пропоксилаты и бутоксилаты, синтезированные на основе взаимодействия высших жирных спиртов с оксидом этилена, оксидом пропилена и оксидом бутилена, соответственно:

Реакции протекают в присутствии щёлочи при температуре до 160°С и давлении до 0,55МПа. Обычно используют C9—C15 спирты в сочетании с 6—7 молями эпоксидных соединений (оксидов этилена, пропилена или бутилена).

К неионогенным ПАВам относятся также алкилгликозиды, синтезируемые из высших спиртов и глюкозы:

К анионным ПАВам относятся карбоксиэтоксилаты, фосфаты и полифосфаты, сульфосукцинаты, алкилсульфаты и алкилэфиросульфаты [2].

Карбоксиэтоксилаты получают синтезом этоксилата с хлоруксусной кислотой.

Реакция протекает в присутствии щёлочи, кислота выделяется подкислением водного раствора и отделением водно-солевой фазы.

Фосфаты и полифосфаты получают добавлением порошкообразного оксида фосфора к безводным спиртам в безводной среде при 50—70 °С и интенсивном перемешивании:

Сульфосукцинаты получают этерификацией спиртов малиновым ангидридом при температуре до 100 °С и дальнейшим присоединением к эфиру сульфита натрия при нагревании:

Алкилсульфаты являются продуктом прямого сульфирования спиртов при последующей нейтрализации раствора щелочью.

Добавление в состав пенообразователя для тушения пожаров фторсинтетических ПАВ существенно увеличивает стойкость пены в зоне пожара. Однако стойкость пены не имеет никакого отношения к огнетушащей эффективности пены,

Помимо указанных веществ в состав пенообразователя могут входить, например, полисахариды. При тушении пеной водорастворимых (полярных) жидкостей, таких как спирты, эфиры, кислоты, ацетон , циановодорода и т.п. происходит взаимное растворение горящего вещества и водного раствора пенообразователя из которого состоит пена. Чтобы продлить «жизнь» пенного объема в зоне пожара в состав пенообразователя добавляются указанные вещества, которые полимеризуются и создают дополнительный каркас в пене.

Еще одна проблема – хранение пенообразователя в условиях низких температур – решается добавлением в состав пенообразователя этиленгликоля. Растворение всех без исключения компонентов пенообразователя в этом веществе позволяет сохранить их в «жидком» состоянии даже при температурах минус 45°С или минус 60°С. Качество пенообразователя, т.е. его огнетушащая эффективность существенно снижается, но, как утверждают некоторые специалисты, «находится в пределах требований ГОСТ Р».

В связи с вышеописанным я предлагаю тушение пожара разлива ЛВЖ в помещениях инертным газом.

Установки тушения пожаров газовыми составами предназначены для тушения и локализации пожаров в тех случаях, когда применение других средств тушения не дает требуемого эффекта или ограничено какими-либо условиями [5]. В качестве средств тушения в этих установках используют двуокись, углерода, инертные газы  (азот, аргон, гелий и др.) и легкоиспаряющиеся составы 3,5; 3,5в; Ж-Б (жидкостные — бромэтановые) и хладоны [3].

Огнегасительный состав «3,5», состоящий из 70% бромистого этила и 30% углекислоты (по массе), предназначен для тушения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в помещениях и закрытых емкостях, а также разлитых на открытых площад­ках.

Из 1 кг состава «3,5» образуется 153 л углекислого газа (51,5%' объемных) и 144 л паров бромистого этила (48,5% объемных). Огнетушащая концентрация состава «3,5» в воздухе должна быть не более 7—8%, так как по токсичности относится к наркотическим веществам, действие которых проявляется при концентрациях выше 7% (по объему).

Все вышеописанное говорит в пользу использования в качестве огнетушащего вещества в закрытых помещениях инертные газы. При этом необходимо рассчитать объем инертного газа таким образом, чтобы концентрация кислорода в помещении понизилась до 15-17%.

Для тушения пожара в закрытых емкостях можно предложить подслойную подачу инертного газа. При этом необходимо учитывать плотность и вязкость ЛВЖ и тушащего газа. Так, например, для тушения ацетона возможно применить азот, для циановодорода можно предложить только гелий.


Библиографическая ссылка

Шихамадов Ш.М., Адамян В.Л. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТУШЕНИЯ ПОЖАРА ПРИ РАЗЛИВЕ ЛЕГКОИСПАРЯЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ // Международный студенческий научный вестник. – 2018. – № 5.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=19218 (дата обращения: 23.09.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074