Возникновение и развитие пожаров в группе резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов

Возможные варианты возникновения и развития пожара в группе резервуаров

Возникновение и развитие пожара в одном резервуаре может повлечь за собой переход его на соседние резервуары в группе. При этом возможны следующие варианты перехода горения от аварийного резервуара на соседние:

- возникновение факельного горения на дыхательной арматуре, местах крепления пенокамер, в местах трещин на крыше соседних резервуаров от теплового излучения или омывания пламенем при сильном ветре;

- воспламенение разлива нефти или нефтепродукта в обваловании горящего резервуара;

- воспламенение проливов нефтепродуктов в обваловании соседних РВС от теплового излучения;

- взрыв в соседнем резервуаре, если концентрация паровоздушной смеси в нем находится между значениями нижнего и верхнего концентрационных пределов распространения пламени;

- разлив и горение нефтепродукта в обваловании в результате вскипания или выброса его из горящего резервуара;

- разлив и горение нефтепродукта при полном разрушении горящего резервуара с образованием гидродинамической волны, которая может привести к разрушению соседних резервуаров.

Возникновение факельного горения на дыхательной арматуре, местах крепления пенокамер на соседних с горящим резервуаром

При горении нефтепродуктов в резервуаре выделяется большое количество тепла.

Зона теплового воздействия при пожаре в резервуаре и на открытой площадке определяется в большинстве случаев в основном лучистым тепловым потоком, который зависит от температуры пламени горящих нефтепродуктов, площади излучающей поверхности факела пламени и расстояния от факела пламени до облучаемой поверхности.

Площадь излучающей поверхности факела пламени зависит от формы и размеров пламени, которые определяются видом горючей жидкости, ее температурой и площадью горения.

Высота пламени горящего резервуара обычно пропорциональна его диаметру Д_р. Для турбулентного пламени резервуаров диаметром от 2 до 23м. относительная высота пламени, по мнению авторов работы /12/, может быть принята равной:

- для бензина Н_пл = 1, 50 Д_р

- для дизельного топлива Н_пл = 1, 0 Д_р

На высоту факела пламени резервуаров и угол его наклона большое влияние оказывает скорость ветра. При этом происходит, как правило, увеличение размеров пламени за счет лучшего притока кислорода в зону горения и отклонение факела пламени от вертикальной оси.

Воздействие теплового излучения факела пламени горящего резервуара на соседний с ним приводит к нагреву его металлоконструкций, дыхательной арматуры, расположенной на крыше резервуара. Отвод тепла от металлоконструкций происходит частично внутрь резервуара, что приводит к нагреву хранящейся в нем жидкости и паро-воздушной смеси в газовом пространстве, а также в окружающую среду.

Возникновение устойчивого факельного горения в местах выхода парогазовоздушной смеси из соседнего с горящим резервуара возможно в том случае, когда концентрация паров хранимой в нем жидкости в выходящей из резервуара смеси будет превышать верхний концентрационный предел распространения пламени и при наличии источника зажигания этих паров.

В большинстве случаев при пожарах резервуаров источником зажигания выходящей из соседнего с горящим резервуара паровоздушной смеси может являться только нагретая до определенной температуры конструкция самого резервуара, причем ее температура должна быть выше температуры самовоспламенения хранимой жидкости.

Для большинства нефтепродуктов температура их самовоспламе­нения находится в пределах 220-350^оС (бензины, дизельное топливо различных марок и другие).

Время возможного появления факельного горения можно ориентировочно определить по таблице 1.

Таблица 1. Максимальные температуры, которые могут достигаться на металлоконструкциях резервуаров, Т_max и время достижения опасной температуры Т_ст1=300^оС при температуре окружающей среды 20^оС и скорости ветра 10 м с^-1

Взрыв в резервуаре соседнем с горящим.

Взрыв в резервуаре соседнем с горящим может произойти в том случае, если концентрация паров хранимой горючей жидкости находится в пределах от нижнего до верхнего концентрационных пределов распространения пламени. Воспламенение паров горючего в объеме резервуара не занятом жидкостью может произойти вследствие нагрева конструкций соседнего с горящим резервуара от факела пламени горящего резервуара выше температуры их самовоспламенения при или же вследствие воспламенения паровоздушной смеси, выходящей через трещины или другие отверстия в конструкциях резервуара, с последующим проскоком пламени внутрь. При недостаточном охлаждении соседнего с горящим резервуара создание пожаро взрывоопасной концентрации паров хранимой в нем горючей жидкости возможно также в том случае, если до возникновения пожара концентрация паровоздушной смеси в газовом пространстве резервуара была ниже нижнего концентрационного предела распространения пламени.

В случае возникновения взрыва (хлопка) в резервуаре соседнем с горящим с последующим горением хранимой в резервуаре жидкости резко возрастает площадь горения, повышается интенсивность тепловыделения, усиливается задымление территории не только резервуарного парка но и окружающей территории. Все эти факторы в значительной мере осложняют ликвидацию пожара и требуют привлечения дополнительного количества сил и средств пожарной охраны.

Переход горения на соседние резервуары вследствие пожара в обваловании.

Быстрому увеличению площади пожара и переходу горения на со­седние с горящим резервуаром способствует горение нефти и нефтеп­родуктов в обваловании. Горение в обваловании может возникать вследствие вскипания, перелива горящей жидкости через борт резервуара, выброса горящей жидкости, утечки горючей жидкости из поврежденного резервуара с последующим воспламенением, а также через поврежденные фланцевые соединения обвязки трубопроводов в обваловании. На практике имели место также случаи перелива жидкости при заполнении резервуаров с последующим ее воспламенением вследствие неисправности контрольно-измерительных приборов уровня заполнения резервуара и недостаточного контроля со стороны обслуживающего персонала (например, пожар на Киришском НПЗ в 1986 году).

Увеличению площади пожара способствует также, повреждение стенок и днищ резервуаров, запорной арматуры и обвязывающих трубопроводов, приводящее к утечке хранимых нефти и нефтепродуктов в обваловании.

Обогрев пламенем стенок и крыш соседних с горящим резервуаров приводит к повышению интенсивности испарения в находящихся в них жидкостей. Если в обогреваемом резервуаре хранится топливо с отрицательной температурой вспышки, например, бензин, то под крышей резервуара образуется паровоздушная смесь с концентрацией паров горючего выше верхнего предела воспламенения и избыточное давление, препятствующее проникновению пламени внутрь резервуара (при условии, что жидкость из этого резервуара не откачивается). Выходящие через дыхательную арматуру пары воспламеняются и горят над арматурой, оказывая дополнительное температурное воздействие на конструкции резервуара. Если в обогреваемом резервуаре хранится жидкость с положительной температурой вспышки, например, дизельное топливо, то в результате обогрева под крышей может образовываться взрывоопасная концентрация паров горючего.

Пламя на соседние резервуары может распространяться по трубопроводам газоуравнительной системы, имеющейся на некоторых резервуарах. При отсутствии или неисправности огнепреградителей, установленных на трубопроводах газоуравнительной системы, или при потере ими в результате обогрева при пожаре защитных свойств газоуравнительная система становится одним из основных путей распространения пожара в резервуары парка.

Обогрев пламенем, разлитой в обваловании горящей жидкости, корпусов и крыш соседних с горящим резервуаров приводит к повышению интенсивности испарения находящихся в них жидкостей, а при низком уровне заполнения резервуаров также к быстрому прогреву стенок резервуаров выше температуры ползучести металла и деформации их металлоконструкций. Особое место при определении опасности дальнейшего развития пожара в резервуарном парке занимает вопрос устойчивости в пламени пожара или при длительном воздействии теплового воздействия фланцевых соединений трубопроводной обвязки резервуара.

Герметичность фланцевых соединений, как известно, обеспечивается определенным усилием соединения опорных поверхностей фланцев через прокладку друг к другу, которое достигается путем затяжки крепящих болтов. При их нагревании вследствие теплового воздействия происходит линейное удлинение, которое сводит на нет усилие затяжки, фланцевое соединение теряет герметичность и, как следствие, начинается утечка горючей жидкости и, вследствие доступа воздуха, происходит прогорание уплотняющих прокладок.

Согласно имеющихся данных о пожарах в резервуарных парках, разгерметизация фланцевых соединений обвязки резервуаров может наступать в отдельных случаях уже через 15 минут.

Таблица 2. Линейная скорость выгорания и прогрева углеводородных жидкостей.