Устройство для рассеивания газового облака на основе экранов «Согда»

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАССЕИВАНИЯ ГАЗОВОГО ОБЛАКА,

ОБРАЗУЮЩЕГОСЯ ПРИ АВАРИЙНОЙ УТЕЧКЕ ИЗ НАЗЕМНОЙ ЕМКОСТИ

Объекты хранения сжиженного природного газа (СПГ) относятся к объектам с высокой пожарной опасностью. В случае аварийной разгерметизации емкостей, в которых хранится СПГ, газовое облако слабо рассеивается. Так как его плотность выше плотности воздуха, образовавшееся газовое облако стелется у поверхности земли и распространяется по территории объекта, скапливаясь в естественных и искусственных углублениях, полузамкнутых объемах и подобных им участках. При возгорании этого облака пожар охватывает большую территорию.

Известны устройства, предназначенные для предотвращения распространения, а также рассеивания газового облака, образующегося при аварийной утечке газа из наземной емкости. В одном из этих устройств (а.с. СССР № 1695949 А1, МПК А 62 С 3/00) при возникновении утечки газа вокруг емкости создается сплошное ограждение из огнестойкого материала, которое сложено у основания емкости и расправляется вверх по сигналу от газовых датчиков. Недостаток этого устройства состоит в том, эффективное рассеивание газового облака обеспечивается при малых объемах утечки. С возрастанием скорости утечки газа из емкости газовое облако слабо рассеивается над ограждением, за пределами ограждения значительная часть газового облака движется вниз и распространяется по территории объекта. Кроме того, при возгорании газового облака внутри ограждения без взрыва температура пламени достигает значений, которые намного превосходят допустимые температуры воздействия пламени на материалы ограждения, и ограждение разрушается. А при возгорании со взрывом ударное механическое воздействие на ограждение разрушает его. Указанное ограждение, в случае необходимости, не может быть использовано как ограждение, защищающее емкость от воздействия сильных тепловых потоков пожара, происходящего на объекте вблизи от емкости. В другом устройстве (патент СССР № 843704, МПК А 62 С 3/00), когда возникает утечка газа, вокруг емкости создается завеса из струек пара Эта завеса предотвращает горизонтальное распространение газового облака, при этом струйки пара, увлекая газ за собой, способствуют рассеиванию образующегося газового облака. Недостаток этого устройства состоит в том, что хотя оно более эффективно рассеивает газовое облако, чем первое из указанных устройств, но не способно эффективно рассеивать при больших объемах утечки, так как струйки пара увлекают газ за собой только на участках соприкосновения газового облака с паром. Кроме того, это устройство не может предотвратить распространение огня за пределы устройства при возгорании газового облака, локализованного внутри устройства, а также предотвратить возгорание этого газового облака при воздействии на него сильных тепловых потоков извне. Еще один недостаток этого устройства - ограниченное применение: его можно применять только на предприятиях, где имеется технологический пар.

В 2010 году М.Х. Усмановым было предложено техническое решение нового устройства для рассеивания газовых о облаков тяжелых газов, образующихся при утечке из наземной емкости, которое не имеет недостатков, присущих указанным выше устройствам. Затем при участии доктора технических наук В.Л. Карпова и генерального директора ООО "СпецПожТех" В.Ю. Шимко была разработана конструкция этого устройства, и на ООО "СпецПожТех" изготовлены его макеты. Испытания разработанного устройства проводились на полигоне ВНИИПО МЧС России в городе Оренбурге.

Указанное устройство запатентовано в России, Китае и Азербайджане. Патентообладатель - М.Х. Усманов.

На фото - внешний вид устройства для рассеивания газового облака, образующегося при аварийной утечке из наземной емкости

Устройство представляет собой ограждение из тепло- и огнезащитных сетчатых панелей, используемых в экранах "Согда". Верх устройства закрыт крышей из сплошного материала. В крыше имеются отверстия, в которые установлены трубы. Устройство содержит также датчики газа и датчики теплового потока.

Указанные ограждения и крыша образуют замкнутое пространство вокруг наземной емкости. Благодаря наличию в устройстве сетчатого ограждения, в обычных условиях эксплуатации устройство продувается воздухом, и незначительные пары газа, образуемые при ведении технологических операций, рассеиваются, не образуя пожаровзрывоопасных газовых облаков. При появлении аварийной утечки газа на сетчатые панели через форсунки подается вода, и сетчатые панели становятся непроницаемыми для газа. Истекающий из емкости газ движется вверх внутри ограждения, затем по трубам и истекает из них во внешнее пространство, где, смешиваясь с внешним воздухом, рассеивается. Эффективность рассеивания обеспечивается тем, что:

а) образовавшееся газовое облако при движении в трубах, нагревается из-за конвективного теплообмена с окружающей средой, что приводит к уменьшению его плотности;

б) разделение газового облака на отдельные потоки ведет к более быстрому конвективному теплообмену с окружающей средой из-за увеличения площади контакта газового облака с этой средой и, соответственно, к более быстрому уменьшению его плотности.

В случае возгорания газового облака, локализованного внутри устройства, без взрыва, устройство предотвращает распространение пожара по территории предприятия. Это обеспечивается тем, что водяное покрытие на сетчатом ограждении, во-первых, препятствует выходу пламени за пределы сетчатого ограждения, а во-вторых, ослабляет тепловое излучение пламени до значений, безопасных для объектов, расположенных вблизи емкости.

В случае возгорания газового облака, локализованного внутри устройства, со взрывом, устройство предотвращает распространение пожара по территории объекта. Это происходит потому, что при воздействии ударной волны водяное покрытие на сетчатом ограждении разрывается, избыточное давление сбрасывается через ячейки сетчатого ограждения, затем цельность водяного покрытия самостоятельно восстанавливается, и ограждение локализует горение газового облака.

Формирование водяного покрытия на сетчатом ограждении и наличие крыши приводит к эффекту затухания горения газового облака внутри устройства. При возгорании газового облака горение быстро затухает за счет прекращения доступа кислорода в зону горения. Это свойство устройства является чрезвычайно важным, так как предотвращает разрушение емкости с газом.

Устройство также предохраняет емкость с сжиженным газом от опасного нагрева тепловым излучением, воздействующим со стороны внешних очагов пожара, расположенных на территории объекта. Это происходит за счет указанного выше свойства сетчатого ограждения с водяным покрытием ослаблять тепловое излучение пламени до безопасных значений.

Фотографии с испытаний одного из узлов устройства - сетчатого ограждения

Когда устройство не приведено в действие, то есть отсутствует подача воды на сетчатое ограждение, газовое облако стелется у поверхности земли и распространяется по территории (фото 1).

Когда устройство приведено в действие, газовое облако локализуется внутри ограждения и распространяется вверх (фото 2).

Когда скорость утечки газа из емкости высокая, газовое облако не успевает рассеяться над устройством и движется вниз к земле (фото 3). Это иллюстрирует неэффективность известных устройств для рассеивания газового облака (согласно а.с. СССР № 1695949 и патенту СССР № 843704, о которых упомянуто выше). Наличие крыши с трубами сверху сетчатого ограждения в описываемом здесь устройстве устраняет этот недостаток известных устройств.

Фото 4 и 5 иллюстрирует огнезащитные свойства сетчатого ограждения. Как отмечено выше горение быстро затухает (фото 5) за счет прекращения доступа кислорода в зону горения, что предотвращает разрушение емкости с газом.

Устройство эффективно защищает емкость с газом от воздействующего теплового потока со стороны горящего пролива СПГ, который характеризуется наиболее высокой среднеповерхностной плотностью теплового излучения (например, для пролива СПГ при диаметре пролива 10 метров она составляет 220 кВт на кв. метр; см. раздел "Тепловое излучение на пожарах"). При испытаниях (фото 6) тепловой поток от горящего пролива СПГ вблизи защитного ограждения эффективно ослаблялся этим ограждением: внутри защитного ограждения тепловой поток не превышал 4,8 кВт на кв. метр.

При использовании материалов сайта ссылка на http://sogda.uz обязательна