RU2776188C1 - Method for reducing the fire hazard of emergency spills of hydrocarbon liquids - Google Patents
Method for reducing the fire hazard of emergency spills of hydrocarbon liquids Download PDFInfo
- Publication number
- RU2776188C1 RU2776188C1 RU2021126989A RU2021126989A RU2776188C1 RU 2776188 C1 RU2776188 C1 RU 2776188C1 RU 2021126989 A RU2021126989 A RU 2021126989A RU 2021126989 A RU2021126989 A RU 2021126989A RU 2776188 C1 RU2776188 C1 RU 2776188C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- hydrocarbon liquids
- hydrocarbon
- reducing
- spill
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 41
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000011494 foam glass Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 4
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 2
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102220215119 rs1060503548 Human genes 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 102220062177 rs786202861 Human genes 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 1
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способам тушения пожара методом изоляции поверхности аварийного пролива углеводородных жидкостей и может найти применение для ограничения распространения пожара в местах, где возможны локальные утечки углеводородных жидкостей, например, под сливными патрубками технологических аппаратов (цистерн), участками отбора проб, под манифольдами, в местах разъемных соединений технологических трубопроводов и т.д.The invention relates to methods for extinguishing a fire by isolating the surface of an emergency spill of hydrocarbon liquids and can be used to limit the spread of fire in places where local leakage of hydrocarbon liquids is possible, for example, under the drain pipes of process equipment (tanks), sampling sites, under manifolds, in places of detachable connections of technological pipelines, etc.
Известен способ, осуществляемый устройством тушения прогрессирующего пожара путем его флегматизации и локализации (Описание к авторскому свидетельству SU971358 «Устройство для защиты оборудования от прогрессирующего пожара», МПК А62С 3/12, 1982 г.), заключающийся в использовании устройства для защиты оборудования от прогрессирующего пожара, содержащее емкость с размещенным в ней наполнителем в виде гранулированного негорючего материала с размером гранул 15-35 мм, причем высота наполнителя превышает уровень разлитой горючей жидкости не менее, чем на 30 мм, а высота емкости равна уровню наполнителя.A method is known that is carried out by a device for extinguishing a progressive fire by phlegmatization and localization (Description of the author's certificate SU971358 "Device for protecting equipment from a progressive fire", IPC
Недостатками указанного способа являются значительное снижение изолирующего эффекта при повышении уровня горючей жидкости в поддоне из-за высокой насыпной плотности гранулированных материалов и их отрицательной плавучести (кроме керамзита), а также затрудненная транспортабельность поддона из-за тяжести наполнителя.The disadvantages of this method are a significant decrease in the insulating effect with an increase in the level of flammable liquid in the tray due to the high bulk density of granular materials and their negative buoyancy (except for expanded clay), as well as the difficult transportability of the tray due to the severity of the filler.
Известен способ тушения полярных горючих жидкостей (Авторское свидетельство SU1498507, МПК А62С 3/12, 1989 г.), заключающийся в том, что на поверхность жидкости наносят экранирующий материал и подают на экранированную поверхность распыленный раствор пенообразователя, в качестве экранирующего материала используют гранулированный материал с плотностью гранул 0,25-0,60 т/м и высотой слоя 0,05-0,12 м, в качестве экранирующего гранулированного материала используют керамзитовый, гравий или вспученный вермикулит.A known method of extinguishing polar flammable liquids (Author's certificate SU1498507, IPC
Недостатком данного способа является необходимость применения огнетушащего вещества в виде раствора пенообразователя, а также низкая эффективность и увеличенное время гашения из-за того, что поверхность пролива жидкости остается открытой до момента подачи гранулированного материала.The disadvantage of this method is the need to use a fire extinguishing agent in the form of a foaming agent solution, as well as low efficiency and increased extinguishing time due to the fact that the liquid spill surface remains open until the granular material is supplied.
Известен способ тушения полярных жидкостей (Авторское свидетельство SU1729521, МПК А62С 3/06, 1989 г.), принятый за прототип, включающий подачу раствора пенообразователя на поверхность жидкости, находящейся в емкости, снабженной экранирующим материалом, в качестве экранирующего материала используют гравий или щебень с размерами гранул 5-40 мм в объеме, равном объему емкости.A known method of extinguishing polar liquids (Author's certificate SU1729521, IPC A62C 3/06, 1989), taken as a prototype, including the supply of a foaming agent solution to the surface of a liquid in a container equipped with a shielding material, gravel or crushed stone with the size of the granules is 5-40 mm in a volume equal to the volume of the container.
Недостатками данного способа являются: отсутствие эффекта гашения пламени без дополнительного применения огнетушащего вещества в виде пены средней кратности, большой расход гранулированного материала, а также угроза перелива и растекания горючей жидкости при проливе объема жидкости, превышающего свободный объем емкости (поддона).The disadvantages of this method are: the absence of the effect of extinguishing the flame without the additional use of a fire extinguishing agent in the form of medium expansion foam, a large consumption of granular material, as well as the threat of overflow and spreading of flammable liquid when spilling a volume of liquid exceeding the free volume of the container (tray).
Технический результат заключается в повышении эффективности гашения пламени без применения дополнительных огнетушащих средств, в снижении объема гранулированного материала за счет использования гранул низкой насыпной плотности, способных удерживаться на поверхности жидкости, образуя «сухой» слой, а также в снижении удельной массовой скорости выгорания углеводородных жидкостей.The technical result consists in increasing the efficiency of extinguishing the flame without the use of additional fire extinguishing agents, in reducing the volume of granular material due to the use of granules of low bulk density that can be held on the surface of the liquid, forming a "dry" layer, and also in reducing the specific mass burnout rate of hydrocarbon liquids.
1. Технический результат достигается тем, что в способе снижения пожарной опасности аварийных проливов углеводородных жидкостей, основанном на изоляции поверхности пролива слоем гранулированного экранирующего материала в емкости для сбора пролива и ограничения растекания углеводородных жидкостей оборудованной сливным патрубком, в качестве экранирующего материала используют пеностекло с гранулами сферической формы размером 4-7 мм насыпной плотностью 150-200 кг/м3 и высотой слоя Н, которую определяют из условия формирования экранирующим материалом «сухого» слоя критической толщины Нкр, при которой происходит гашение пламени, по выражению:1. The technical result is achieved by the fact that in a method for reducing the fire hazard of emergency spills of hydrocarbon liquids, based on isolating the surface of the spill with a layer of granular screening material in a container for collecting spills and limiting the spread of hydrocarbon liquids equipped with a drain pipe, foam glass with spherical granules is used as a screening material. forms with a size of 4-7 mm with a bulk density of 150-200 kg / m 3 and a layer height H, which is determined from the condition for the formation of a “dry” layer of critical thickness H cr by the shielding material, at which the flame is extinguished, by the expression:
, ,
где ρж - плотность углеводородной жидкости, кг/м3,where ρ w is the density of the hydrocarbon liquid, kg / m 3 ,
ρг - насыпная плотность гранул, кг/м3,ρ g - bulk density of granules, kg / m 3 ,
Нкр - критическая толщина «сухого» слоя гранул пеностекла, м,N cr - critical thickness of the "dry" layer of foam glass granules, m,
m - пористость среды,m - medium porosity,
hк - высота капиллярного подъема углеводородной жидкости, м, для чего предварительно рассчитывают Нкр по выражениюh to - the height of the capillary rise of the hydrocarbon liquid, m, for which H kr is preliminarily calculated by the expression
, ,
где F - площадь емкости для сбора пролива и ограничения растекания углеводородных жидкостей, м2,where F is the area of the container for collecting the spill and limiting the spread of hydrocarbon liquids, m 2 ,
k - проницаемость среды, 1,5⋅10-12 м2,k - medium permeability, 1.5⋅10 -12 m 2 ,
Pn - давление насыщенного пара углеводородной жидкости, Па,P n - saturated vapor pressure of the hydrocarbon liquid, Pa,
μ - динамическая вязкость паров углеводородной жидкости, Па⋅с.μ - dynamic viscosity of hydrocarbon liquid vapors, Pa⋅s.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 приведено изображение емкости со слоем гранул пеностекла (1.а - при возгорании, 1.б - при уменьшении пламени, 1.в - при гашении пламени).In FIG. 1 shows an image of a container with a layer of foam glass granules (1.a - when ignited, 1.b - when the flame decreases, 1.c - when the flame is extinguished).
Способ снижения пожарной опасности аварийных проливов углеводородных жидкостей реализуется следующим образом.The way to reduce the fire hazard of emergency spills of hydrocarbon liquids is implemented as follows.
На площадке, где происходят постоянные утечки углеводородных жидкостей из технологических аппаратов и трубопроводов устанавливают емкости для сбора пролива и ограничения растекания углеводородных жидкостей, например, в виде металлического поддона или обетонированной площадки с бортами. Для предотвращения перелива углеводородных жидкостей при продолжительных или интенсивных утечках указанную емкость 1 оборудуют сливным патрубком 2 с трубопроводом для отвода пролитой жидкости в аварийную емкость (резервуар) 3. В емкость для сбора пролива и ограничения растекания углеводородных жидкостей помещают гранулы пеностекла сферической формы размером 4-7 мм с насыпной плотностью 150-200 кг/м3 и равномерно распределяют внутри слоем толщиной Н. За счет низкой насыпной плотности пеностекла при повышении уровня углеводородной жидкости в емкости гранулы всплывают и удерживаются на плаву в равновесном состоянии с формированием «сухого» слоя гранул пеностекла (СГП) над поверхностью жидкости толщиной Нс и «смоченного» СГП, находящегося в жидкости толщиной Нсм (фиг 1.а.). Наличие «сухого» слоя гранул пеностекла способствует снижению удельной массовой скорости выгорания углеводородной жидкости за счет сокращения свободной поверхности испарения и увеличения сопротивления движению молекул пара при прохождении через «сухой» слой гранул. С увеличением толщины «сухого» слоя гранул пеностекла удельная массовая скорость выгорания жидкости снижается, при достижении толщины «сухого» слоя гранул пеностекла критического значения Нкр достигается эффект гашения пламени (фиг. 1.в). Использование гранул пеностекла сферической формы размером 4-7 мм обеспечивает равномерное гашение пламени на всей поверхности экранирующего материала в емкости для сбора пролива и ограничения растекания углеводородных жидкостей.At the site where there are constant leaks of hydrocarbon liquids from technological apparatuses and pipelines, containers are installed to collect the spill and limit the spread of hydrocarbon liquids, for example, in the form of a metal pallet or a concreted area with sides. To prevent the overflow of hydrocarbon liquids during prolonged or intensive leaks, the indicated
При утечке из технологических аппаратов углеводородная жидкость поступает в емкость, она свободно проходит в зазоры между гранулами пеностекла на дно емкости. При увеличении количества углеводородной жидкости в емкости слой гранул пеностекла под действием архимедовой силы поднимется. Когда поверхность слоя гранул пеностекла достигает верхнего уровня бортов емкости, перелив углеводородной жидкости предотвращают путем ее удаления через сливной патрубок 2 в аварийную емкость (резервуар) 3. При воспламенении углеводородной жидкости в емкости ее уровень понижается, толщина «сухого» СГП увеличивается, а высота пламени и площадь горения уменьшаются (фиг. 1.б), а при достижении критической толщины «сухого» СГП (Нкр) горение прекращается (фиг 1.в).In case of leakage from technological apparatuses, the hydrocarbon liquid enters the container, it freely passes into the gaps between the foam glass granules to the bottom of the container. With an increase in the amount of hydrocarbon liquid in the container, the layer of foam glass granules will rise under the action of the Archimedean force. When the surface of the layer of foam glass granules reaches the upper level of the sides of the tank, the overflow of the hydrocarbon liquid is prevented by removing it through the
Толщину «сухого» слоя гранул пеностекла в равновесном состоянии на поверхности углеводородной жидкости определяют по формулеThe thickness of the "dry" layer of foam glass granules in an equilibrium state on the surface of a hydrocarbon liquid is determined by the formula
где ρж - плотность жидкости, кг/м3;where ρ W is the density of the liquid, kg/m 3 ;
ρг - насыпная плотность гранул, кг/м3,ρ g - bulk density of granules, kg / m 3 ,
Н - общая толщина слоя гранул пеностекла м;H is the total thickness of the layer of foam glass granules m;
m - пористость среды (для фракции 4-7 мм равная 0,385);m is the porosity of the medium (for a fraction of 4-7 mm equal to 0.385);
hк - высота капиллярного подъема, м.h to - the height of the capillary rise, m.
Общую высоту слоя гранулированного пеностекла Н размещенного в емкости можно выразить из формулы (1)The total height of the layer of granulated foam glass H placed in the container can be expressed from the formula (1)
Критическую толщину «сухого» слоя гранул пеностекла Нкр, при котором происходит гашение пламени можно определить по формулеThe critical thickness of the "dry" layer of foam glass granules N cr at which the flame is extinguished can be determined by the formula
где τΔp - время движения волны через слой СГП к поверхности жидкости и обратно (время перепада давления), с;where τ Δp is the time of wave movement through the SGP layer to the liquid surface and back (pressure drop time), s;
k - проницаемость среды, 1,5⋅10-2 м2;k - medium permeability, 1.5⋅10 -2 m 2 ;
Pn - давление насыщенного пара углеводородной жидкости, Па;P n - saturated vapor pressure of the hydrocarbon liquid, Pa;
m - пористость среды (для фракции 4-7 мм равная 0,385);m is the porosity of the medium (for a fraction of 4-7 mm equal to 0.385);
μ - динамическая вязкость пара углеводородной жидкости, Па⋅с.μ - dynamic viscosity of hydrocarbon liquid vapor, Pa⋅s.
Время перепада давления τΔp рассчитывается по формулеThe pressure drop time τ Δp is calculated by the formula
где F - площадь емкости (поддона) для сбора и ограничения растекания пролива углеводородных жидкостей (м2).where F is the area of the container (tray) for collecting and limiting the spread of the spill of hydrocarbon liquids (m 2 ).
Таким образом, критическую толщину «сухого» слоя гранул пеностекла Нкр, при которой происходит гашение пламени предварительно определяют по формулеThus, the critical thickness of the "dry" layer of foam glass granules H cr at which the flame is extinguished is preliminarily determined by the formula
Выражение (4) для расчета критической толщины «сухого» слоя гранулированного пеностекла с гранулами 4-7 мм получено с использованием данных эксперимента для различного рода углеводородных жидкостей: ацетона, н-гексана, бензина АИ-92, этилового спирта, керосина авиационного, дизельного топлива. Физико-химические свойства исследуемых жидкостей и результаты экспериментов сведены в таблицу 1.Expression (4) for calculating the critical thickness of the "dry" layer of granulated foam glass with 4-7 mm granules was obtained using experimental data for various types of hydrocarbon liquids: acetone, n-hexane, AI-92 gasoline, ethyl alcohol, aviation kerosene, diesel fuel . The physicochemical properties of the studied liquids and the results of the experiments are summarized in Table 1.
Работоспособность и эффективность заявляемого способа подтверждена экспериментально. Эксперимент проводился в лабораторных условиях в емкостях круглого сечения диаметром 0,150 мм и прямоугольного сечения 0,112 х 0,157 м и высотой 0,020 м, а также на полигоне в поддоне с размерами а×b×h: 0,70×0,50×0,25 м, контрольные испытания по эффективности гашения пламени проводились на поддонах размерами 1,19×0,85×0,27 м и 1,45×1,036×0,27 м.The efficiency and effectiveness of the proposed method has been experimentally confirmed. The experiment was carried out in laboratory conditions in containers with a circular cross-section with a diameter of 0.150 mm and a rectangular cross-section of 0.112 x 0.157 m and a height of 0.020 m, as well as on a polygon in a pallet with dimensions a × b × h: 0.70 × 0.50 × 0.25 m , control tests on the efficiency of extinguishing the flame were carried out on pallets with dimensions of 1.19 × 0.85 × 0.27 m and 1.45 × 1.036 × 0.27 m.
Температура воздуха составляла +20°С (±1°С), скорость воздуха 0,0-0,5 м/с, относительная влажность воздуха 40-60%.The air temperature was +20°С (±1°С), the air velocity was 0.0-0.5 m/s, and the relative air humidity was 40-60%.
Таким образом, использование заявляемого способа обеспечивает эффективное гашение пламени без применения дополнительных огнетушащих средств, а также снижение удельной массовой скорости выгорания углеводородных жидкостей до критических значений, при которых поддержание горения становится невозможным.Thus, the use of the proposed method provides effective flame extinguishing without the use of additional fire extinguishing agents, as well as reducing the specific mass burnout rate of hydrocarbon liquids to critical values at which combustion becomes impossible.
Claims (13)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2776188C1 true RU2776188C1 (en) | 2022-07-14 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU971358A1 (en) * | 1981-03-18 | 1982-11-07 | Высшая инженерная пожарно-техническая школа | Device for protecting equipment against developing fire |
| SU1498507A1 (en) * | 1987-07-19 | 1989-08-07 | Всесоюзный научно-исследовательский институт химических средств защиты растений с опытным заводом | Method of putting out polar combustible fluids |
| SU1729521A1 (en) * | 1989-05-23 | 1992-04-30 | Всесоюзный научно-исследовательский институт химических средств защиты растений с опытным заводом | Method of extinguishing fire in polar liquids |
| RU2129031C1 (en) * | 1997-08-18 | 1999-04-20 | Демин Виктор Петрович | Method of extinguishing the fire on surface of combustible liquid and device for its embodiment |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU971358A1 (en) * | 1981-03-18 | 1982-11-07 | Высшая инженерная пожарно-техническая школа | Device for protecting equipment against developing fire |
| SU1498507A1 (en) * | 1987-07-19 | 1989-08-07 | Всесоюзный научно-исследовательский институт химических средств защиты растений с опытным заводом | Method of putting out polar combustible fluids |
| SU1729521A1 (en) * | 1989-05-23 | 1992-04-30 | Всесоюзный научно-исследовательский институт химических средств защиты растений с опытным заводом | Method of extinguishing fire in polar liquids |
| RU2129031C1 (en) * | 1997-08-18 | 1999-04-20 | Демин Виктор Петрович | Method of extinguishing the fire on surface of combustible liquid and device for its embodiment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Atkinson et al. | A review of very large vapour cloud explosions: Cloud formation and explosion severity | |
| Hoag et al. | Gasoline residual saturation in unsaturated uniform aquifer materials | |
| Okamoto et al. | Prediction of evaporative diffusion behavior and explosion damage in gasoline leakage accidents | |
| JPS593350B2 (en) | Containers and other liquid storage devices | |
| US3540865A (en) | System for absorbing and burning combustible liquids | |
| IL46110A (en) | Liquid storage installation | |
| Kong et al. | Small scale experiment study on burning characteristics for in-situ burning of crude oil on open water | |
| RU2776188C1 (en) | Method for reducing the fire hazard of emergency spills of hydrocarbon liquids | |
| US20190127937A1 (en) | Systems and Methods for In-Situ Clean Up of Burnable Materials | |
| Ping et al. | Experimental study of the flame geometrical characteristics of the crude oil boilover fire under cross air flow | |
| Potter et al. | In-situ burning for oil spills in arctic waters: State-of-the-art and future research needs | |
| He et al. | Numerical investigation on the migration of leaked pollutants after liquid pressurized pipeline leakage regarding oil and gas parallel pipelines situation | |
| Petty | Combustion of crude oil on water | |
| Hu et al. | Experimental study of the effect of delayed ignition on ethanol spill fire behavior on inclined surfaces | |
| Halmemies et al. | Vacuum extraction based response equipment for recovery of fresh fuel spills from soil | |
| Wang et al. | Performance of foam agents on pool fires at high altitudes | |
| JP4792484B2 (en) | Oil tank foam fire extinguishing equipment | |
| US20080105622A1 (en) | Coated gas bubbles for recovery of hydrocarbon | |
| Song et al. | Effects of sand size on spread and heat transfer of continuous spill fires with small leakage rates | |
| RU2425702C1 (en) | Method of fire protection of reservoirs for storage of liquid combustibles and device for its realisation | |
| Alva et al. | Pumice stones as potential in-situ burning enhancer | |
| EP0497400B1 (en) | Emergency spill basin | |
| Abbasi et al. | Types of accidents occurring in chemical process industries and approaches to their modelling | |
| Lyu et al. | Leakage position of pipeline on the underground diffusion of crude oil | |
| RU2252804C2 (en) | Device for self-extinguishing of burning liquid |