Снижение пожарной опасности технологического процесса слива- налива нефтепродуктов путем применения в системах пожаротушения пленкообразующей пены низкой кратности (ПАО Орскнефтеоргсинтез» г.Орск, Оренбургская область)
ОПРЕДЕЛЕНИЯ 4
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 6
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОЙ НОРМАТИВНО-ПРАВОВОЙ БАЗЫ В
ОБЛАСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ НЕФТЯНОЙ ОТРАСЛИ 15
1.1 Анализ современной нормативно-правовой базы в области
обеспечения пожарной безопасности 15
1.2 Механизм огнетушащего действия пенообразователей 19
1.3 Современное состояние противопожарной защиты объектов нефтяной
отрасли 22
1.4 Постановка задач исследований 27
2 АНАЛИЗ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ И ТЕХНИЧЕСКИХ
РЕШЕНИЙ ПО СНИЖЕНИЮ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ПРОЦЕССА СЛИВА-НАЛИВА НЕФТЕПРОДУКТОВ, ПРИМЕНЕНИЕМ НИЗКО КРАТНОЙ ПЕНЫ В СИСТЕМАХ ПОЖАРОТУШЕНИЯ НА ПАО «ОРСКНЕФТЕОРГСИНТЕЗ» 29
2.1 Характеристика объекта 29
2.2 Характеристика взрывопожароопасных участков и технологического
оборудования 45
2.3 Описание технологического процесса 55
2.4 Ведомственная пожарная охрана и порядок взаимодействия сил и
средств Восточного пожарно-спасательного гарнизона 61
2.5 Противопожарное водоснабжение на объекте 66
2.6 Анализ пожаров на объекте 69
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ
ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЕЙ, АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ НАУЧНЫХ РАЗРАБОТОК В СФЕРЕ ПЕННОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ 72
3.1 Определение скорости растекания водной пленки по поверхности
углеводорода 72
3.2 Определение электрокинетического потенциала в модельных пенных
пленках 77
3.3 Поверхностная активность водных растворов ПАВ 85
3.4 Анализ существующих научных разработок в сфере пенного
пожаротушения 92
3.5 Экономический и социальный эффект предлагаемого способа,
обеспечения пожарной безопасности объекта защиты 106
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 110
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 112
ПРИЛОЖЕНИЯ 120
Промышленная добыча, транспортировка и переработка нефти в Российской Федерации представляет собой непосредственно одну из наиболее пожарноопасных отраслей в нашей стране, и часто оказывается, что принимаемых мер, направленных на сохранение огромных капиталовложений, недостаточно для предотвращения потерь от пожаров.
Обращая внимание на разнообразие и сложность выпускаемых в настоящее время горючих веществ и материалов, мы понимаем, что пожарная охрана решает ряд очень серьезных и важных проблем в деле обеспечения пожарной безопасности предприятий нефтяной отрасли.
Традиционно, для противопожарной защиты объектов резервуарных парков используется ВМП средней кратности, которую получают с помощью генераторов пены (пеногенераторв), расставленных поблизости от объекта защиты, т.к. возможная длина подаваемой пенной струи составляет примерно 5¬6 метров. Исходя из опыта использования автоматических систем пожаротушения и произошедших пожаров на предприятиях нефтяной отрасли, можно абсолютно точно заявить, что на лицо низкая эффективность противопожарного оборудования, которое зачастую уже на начальной стадии пожара выходит из строя, попросту сгорает. При этом ликвидация пожара становится возможной только силами прибывающих пожарных расчетов, что существенно повышает риск и создает угрозу здоровью и жизни пожарных.
Решением задачи по тушению пожаров нефтепродуктов на объектах нефтяной отрасли, а также на железнодорожных сливо-наливных эстакадах, является непосредственное использование способа подачи расширенных струй низкократной пленкообразующей ВМП, которая подается стационарными мониторами, установленными на расстоянии 15-25 метров от объекта защиты.
Для реализации данного способа пожаротушения используются пленкообразующие пенообразователи, типа «Lightwater». Данные пенообразователи включают в свой состав фторированные ПАВ, непосредственно обеспечивающие водному раствору не большое поверхностное натяжение, образовывающее на поверхности углеводорода равномерную пленку пенообразователя.
Равномерная пленка непроницаема для восходящих испарений горючей жидкости, и это сильно уменьшает интенсивность проникновения паров горючей жидкости в зону горения, что положительно влияет на процесс ликвидации горения нефтепродукта и еще долгое время потом предотвращает загазованность окружающей среды.
После освоения производства фтор содержащих пенообразователей, становиться реальной возможность применения на практике «мониторного» способа тушения пожаров как объектов резервуарных парков, так и железнодорожных сливо-наливных эстакад. Но для того, чтобы реализовать предложенный способ пожаротушения необходимо выявить основные тенденции, непосредственно позволяющие осуществить принципиально новый способ пожаротушения и создать комплекс как пеногенерирующего оборудования, так и пенообразователя, который непосредственно предотвратит «загрязнение» пены нефтепродуктом в процессе ее «прямой» подачи на поверхность горящего нефтепродукта. Также состав пенообразователя поспособствует предотвращению возможного повторного возгорания нефтепродукта, так как на поверхности углеводородов образовывается защитная водная пленка.
Возникает потребность в создании пленкообразующих составов, для более широкого освоения предлагаемой мониторной системы пожаротушения, доступных по цене и объему производства. Следовательно, задача по созданию и применению пленкообразующих пен низкой кратности , а также разработке научных принципов осуществления данного способа пожаротушения нефтепродуктов и железнодорожных сливо-наливных эстакад является актуальной.
Цели исследования. Целью выполнения работы, является непосредственно определение ключевых составляющих процессов ликвидации возгораний нефтепродуктов воздушно-механическими пенами, образовывающими на поверхности углеводорода изолирующую водную пленку, из растворов фтор содержащих пенообразователей, и на основе полученных в результате проанализированных данных, определить состав основных требований к системам мониторного пожаротушения нефтепродуктов и обеспечения пожарной безопасности на объектах резервуарных парков, в том числе и на железнодорожных сливо-наливных эстакад.
Задачи исследования:
1. Провести анализ современной нормативно-правовой базы в области обеспечения пожарной безопасности.
2. Выполнить анализ современного состояния противопожарной защиты объектов нефтяной отрасли.
3. Провести анализ основных видов, характеристик и механизмов огнетушащего действия пенообразователей.
4. Провести анализ пожарной безопасности и технических решений по обеспечению снижения пожарной опасности технологического процесса слива- налива нефтепродуктов, применяя в системах пожаротушения пленкообразующие пены, из фтор содержащих пенообразователей, низкой кратности, на примере ПАО «Орскнефтеоргсинтез».
5. Выполнить анализ результатов экспериментальных исследований свойств пенообразователей.
6. Провести анализ существующих научных разработок, патентной и научной литературы в сфере противопожарной защиты объектов нефтяной отрасли.
7. По заказу ПАО «Орскнефтеоргсинтез» определить экономическую и социальную значимость предлагаемых мероприятий по обеспечению пожарной безопасности на объекте защиты , а также возможность внедрения полученных результатов на ПАО «Орскнефтеоргсинтез».
Объект исследования.
исследования непосредственно являются железнодорожные сливо-наливные эстакады, технологические процессы слива-налива нефтепродуктов, технология процесса пожаротушения на примере ПАО «Орскнефтеоргсинтез», расположенном в городе Орске, Оренбургской области.
Теоретическая и методологическая база исследования.
Теоретической и методологической базами для диссертационного исследования послужили действующие актуальные нормативно-правовые документы, опубликованные научные труды в периодических изданиях, технические описания патентных разработок, преимущественно содержащиеся в электронном доступе и представленные по адресуhttp://www.freepatent.ru/,http ://www.findpatent.ru/относящиеся к способам, веществам и техническим устройствам (оснастке), применяемым для безопасной транспортировки, заправки (сливу-наливу) углеводородных топлив в емкостные объемные резервуары.
Научная новизна теоретических и экспериментальных исследований диссертационной работы:
- определены преимущественные взаимосвязи между пленкообразующей, и как следствие огнетушащей, эффективностью фтор содержащих составов и их основными характеристиками;
- разобран процесс самоочищения пен в процессе тушения;
- обоснованы экономическая и социальная значимость предлагаемых мероприятий по снижению пожарной опасности процесса слива-налива нефтепродуктов, применяя низко кратную пену в системах пожаротушения.
Теоретическая и практическая значимость работы
Наиболее существенным результатом работы является расчетно - экспериментальное обоснование всех технических требований, непосредственно применимых к системе пожаротушения нефтепродуктов железнодорожных сливо-наливных эстакад.
Обновлена база нормативно-правовой документации на ПАО «Орскнефтеоргсинтез», в области проектирования автоматических систем пожаротушения на основных объекты резервуарного парка.
Доказана экономическая и социальная значимость применения в системах пожаротушения пленкообразующей пены низкой кратности.
Положения, выносимые на защиту
- результаты анализа закономерности процесса тушения пожаров нефтепродуктов пленкообразующими пенами низкой кратности;
- результаты анализа причин возникновения и разрушения водной пленки пенообразователя, что позволяет усовершенствовать состав пенообразователя для применения в системе пожаротушения;
- результаты анализа особенностей применения действующей нормативно-технической документации по комплексному применению пленкообразующих пен низкой кратности для защиты объектов нефтяной отрасли;
- обоснование экономической и социальной значимости предлагаемых мероприятий по обеспечению пожарной безопасности на объекте защиты.
Степень достоверности и апробация результатов.
Достоверность полученных результатов в процессе диссертационного исследования основана на соответствии предложенных и усовершенствованных мероприятий по снижению пожарной опасности процесса слива-налива нефтепродуктов и противопожарной защите объектов нефтяного комплекса, действующим нормативным требованиям отечественных стандартов.
Апробация информации, анализ показателей, полученных в ходе выполнения работы, доведение результатов, достигнутых диссертационным исследованием, а также их дальнейшие возможности внедрения в практическую область науки производились при обсуждении выдвигаемых предложений данной работы на IV Международной научно-практической конференции «Приоритетные направления развития образования и науки», организованной при участии ФГБОУ ВО «Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова», Актюбинского регионального государственного университета им. К. Жубанова, Кыргызского экономического университета им. М. Рыскулбекова, Центра научного сотрудничества «Интерактив плюс» в 2017 году, в докладах школы повышения оперативного мастерства в Главном управлении МЧС России по Оренбургской области в 2016-2017 гг..
По материалам диссертации опубликована статья:
- Хохлов А.Е. «Снижение пожарной опасности технологического процесса слива-налива нефтепродуктов, путем применения в системах пожаротушения пленкообразующей пены низкой кратности» (Приоритетные направления развития образования и науки: материалы IV Международной научно-практической конференции (Чебоксары, 24 декабря 2017 г.) / редкол.: О. Н. Широков, Р. А. Бекназаров, Б.К. Мейманов, Л.А. Абрамова, А.Ю. Иваницкий [и др.]. - Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2017) Режим доступа:
https://interactive-plus.ru/ru/action/452/imprint.
Магистерская диссертация включает в себя введение, три основных раздела, заключение, список использованных источников и одно приложение.
В первом разделе проведен анализ современной нормативно-правовой базы в области обеспечения пожарной безопасности, и особенности применения действующей нормативно-технической документации.
Рассмотрены различные виды и характеристики пенообразователей, предназначенных для тушения пожаров, раскрыт состав пенообразующих составляющих, дается классификация и область применения пенообразователей в зависимости от химического состава, вида горючего, изучен механизм огнетушащего действия пенообразователей, преимущественно проводится разбор существующих трудностей и достигнутых успехов в сфере противопожарной защиты объектов добычи, транспортировки, переработки и хранения нефти.
Рассмотрено современное состояние противопожарной защиты объектов хранения, транспортировки и переработки нефти и нефтепродуктов, приведена статистика пожаров, произошедших на нефтеперерабатывающих заводах России в период с 2000г. по 2015г.
Сформулированы и поставлены задачи исследования.
Второй раздел содержит характеристику рассматриваемого объекта, характеристику основных взрывопожароопасных участков и технологического оборудования и описание технологических процессов.
Приведен порядок взаимодействия между ведомственной пожарной охраной ООО «Защита» и силами и средствами Восточного пожарно-спасательного гарнизона Главного управления МЧС России по Оренбургской области.
В третьем разделе представлены результаты исследований по изучению основных физико-химических свойств пенообразователей и их составляющих, приведены результаты исследований определения скорости растекания пленки из различных видов растворов пенообразователей по поверхности гептана. Рассмотрены и изучены показатели определения огнетушащей эффективности пен, проведен анализ существующих патентов и научных разработок в сфере пенного пожаротушения.
В заключении содержатся обобщенные выводы, предложения и рекомендации, результаты проведенных анализов и выполненных расчетов, в целом способствующие усовершенствованию обеспечения пожарной безопасности объектов защиты.
Проведен анализ действующего законодательства в области обеспечения пожарной безопасности в нашей стране.
Выполнен анализ современного состояния противопожарной защиты объектов хранения, переработки и транспортировки нефтепродуктов, приведена статистика пожаров на объектах нефтяной отрасли.
Определено, что расчет основных параметров тушения пожаров, с учетом образующейся на поверхности горящего углеводородного топлива водной пленки, способствует снижению удельных затрат пенообразователя в пределах 15-20 %.
Определено, что применение пены низкой кратности для тушения пожаров горючих жидкостей, способствует снижению удельных затрат пенообразователя на 20-40% и сокращает время тушения «мониторной» системой пожаротушения объектов резервуарных парков, в том числе сливо-наливных эстакад, в пределах 20-25%.
Выполнен анализ результатов экспериментальных исследований свойств пенообразователей, показывающий, что наиболее действенным и выгодным огнетушащим средством, предназначенным для функций пожаротушения на технологических объектах как всего резервуарного парка, так и на эстакадах слива-налива нефтепродуктов, является пленкообразующая фтор синтетическая низко кратная пена.
Проведен анализ существующих научных разработок, патентной и научной литературы в сфере противопожарной защиты объектов нефтяной отрасли по теме исследования.
Доказана экономическая и социальная значимость предлагаемых мероприятий по обеспечению пожарной безопасности на объекте защиты .
В ходе выполнения данной магистерской диссертации, были осуществлены следующие мероприятия:
1. Проведен анализ современной нормативно-правовой базы в области обеспечения пожарной безопасности.
2. Выполнен анализ современного состояния противопожарной защиты объектов нефтяной отрасли.
3. Рассмотрены основные виды, характеристики и механизмы огнетушащего действия пенообразователей.
4. Выполнен анализ современного состояния противопожарной защиты объектов нефтяной отрасли, приведена статистика пожаров на объектах нефтяной отрасли.
5. Определено, что расчет основных параметров тушения пожаров, с учетом образующейся на поверхности горящего углеводородного топлива водной пленки, способствует снижению удельных затрат пенообразователя в пределах 15-20 %.
6. Определено, что применение низко кратной пены для функций пожаротушения горючих жидкостей, способствует снижению удельных затрат пенообразователя на 20-40% и сокращает время тушения «мониторной» системой пожаротушения объектов резервуарных парков, в том числе сливо-наливных эстакад, в пределах 20-25%.
7. Проведен анализ существующих научных разработок, патентной и научной литературы в сфере противопожарной защиты объектов нефтяной отрасли по теме исследования.
8. Доказана экономическая и социальная значимость предлагаемых мероприятий по обеспечению пожарной безопасности на объекте защиты.
9. Полученные результаты будут рекомендованы к использованию при составлении ведомственного нормативного документа, регламентирующего организацию противопожарной защиты объектов резервуарного парка ПАО «Орскнефтеоргсинтез» пленкообразующей воздушно-механической пеной низкой кратности.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
