Автореферат (Водопленочный защитный экран от теплового излучения пожара пролива нефтепродуктов на железнодорожной сливоналивной эстакаде)

На правах рукописиИбатулин Равшан КамаловичВОДОПЛЕНОЧНЫЙ ЗАЩИТНЫЙ ЭКРАНОТ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПОЖАРА ПРОЛИВА НЕФТЕПРОДУКТОВНА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ СЛИВОНАЛИВНОЙ ЭСТАКАДЕСпециальность: 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность,(технические науки, отрасль нефтегазовая)А В Т О Р Е Ф Е РАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2020Работа выполнена в Академии Государственной противопожарной службыМЧС России на кафедре пожарной безопасности технологических процессовНаучный руководитель:кандидат технических наук, доцентВоробьев Владимир ВикторовичОфициальные оппоненты:Таранцев Александр Алексеевич,доктор технических наук, профессор,ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский университетГПС МЧС России», профессор кафедрыорганизации пожаротушенияи проведения аварийно-спасательных работЗубрилин Иван Александрович,кандидат технических наук,ФГАОУ ВО «Самарский национальныйисследовательский университет имени академикаС.П.

Королева», старший научный сотрудниклаборатории моделирования процессов горениянаучно-образовательного центрагазодинамических исследованийВедущая организация:ФГБУ «Всероссийский ордена «Знак Почета»научно-исследовательский институтпротивопожарной обороны МЧС России»Защита состоится «17» марта 2020 г.

в 14 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 205.002.02 в Академии Государственной противопожарнойслужбы МЧС России по адресу: 129366, г. Москва, ул. Б. Галушкина, д. 4.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии ГПС МЧС Россиии на сайте:https://academygps.ru/upload/iblock/8b9/8b984e245e412ee0a9def4c819cf3f1c.pdfАвтореферат разослан «15» января 2020 г.Ученый секретарьдиссертационного советаСивенков Андрей Борисович2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования. Одним из наиболее востребованныхспособов транспортировки нефтепродуктов к местам хранения, распределенияи потребления является их перевозка железнодорожным транспортом. Процессызаполнения и опорожнения железнодорожных цистерн осуществляютсяна железнодорожных сливоналивных эстакадах, которые характеризуютсяповышенным уровнем пожарной опасности по сравнению с другими участкамитранспортировки.Учитывая сложность технологического процесса и конфигурацию оборудования, пожары на эстакадах могут привести к гибели людей, значительномуматериальному ущербу, а также дополнительно осложняются опасностью распространения пожара на соседние цистерны с возникновением угрозы полногоуничтожения производственного объекта.

В связи с этим ликвидация подобногорода пожаров является одной из наиболее сложных и опасных задач для подразделений пожарной охраны.Для охлаждения цистерн с целью предотвращения их взрыва в очагепожара с образованием огненного шара применяются стационарные лафетныестволы, как правило, устанавливаемые на пожарных вышках на расстояниине менее 15 м от железнодорожных путей эстакады.В соответствии с СП 155.13130.2014 «Склады нефти и нефтепродуктов.Требования пожарной безопасности» стационарные лафетные стволы рекомендуется оборудовать водопленочными защитными экранами, обеспечивающимиснижение плотности падающего лучистого теплового потока пламенипри пожаре на ствольщика (оператора) в специальной защитной одежде пожарного до допустимых значений (не более 5 кВт/м2).

Однако требований к конструктивному исполнению этих экранов и их гидравлическим параметрам в нормативных документах не приводится.В настоящее время для снижения плотности лучистого теплового потока,падающего на ствольщика, применяются:- теплозащитные экраны, состоящие из двух металлических сеток,в пространство между которыми при возникновении пожара подается вода,распыляемая форсунками;- теплозащитные экраны, изготовленные из двух листов металла,пространство между которыми заполнено теплоизоляционным материалом.Основной недостаток первых из приведенных выше экранов обусловленвозможностью засорения форсунок продуктами коррозии трубопроводов системыпротивопожарного водоснабжения и другими механическими примесями при подачеводы на тушение пожара (площадь выходного отверстия форсунки – 4 мм2).Вторые экраны уступают по эффективности водопленочным защитным экранам, поскольку при воздействии теплового излучения пленочное течение водыобеспечивает непрерывное охлаждение этих экранов за счет отвода теплаот их конструктивных элементов.3С целью определения возможности применения водопленочных защитныхэкранов на объектах нефтепродуктообеспечения необходимо проведениеогневых испытаний, условия которых должны быть максимально приближенык реальным.

Необходимо отметить, что методики таких испытаний, утвержденнойв установленном порядке, в настоящее время не имеется. Основным задаваемымпараметром указанных испытаний является плотность падающего лучистоготеплового потока, однако сведения для ее определения при пожарах на эстакадахс учетом ветрового воздействия и геометрических характеристик цистерны,находящейся над очагом пожара, в литературных источниках также отсутствуют.Таким образом, выявленные недостатки применяемых в настоящее времяэкранов, а также отсутствие методики проведения их огневых испытанийобуславливают актуальность исследований, направленных на защиту оператора,работающего на пожарной вышке со стационарным лафетным стволом, от теплового излучения пламени при пожаре пролива нефтепродуктов на железнодорожной сливоналивной эстакаде, чему и посвящена настоящая работа.Степень разработанности темы исследованияСреди классических работ по исследованию теплового излучения пламенипри пожаре пролива нефтепродуктов на наружных технологических установкахможно выделить работы отечественных и зарубежных ученых: Блинова В.И.,Худякова Г.Н., Грушевского Б.В., Измаилова А.С., Сучкова В.П., Thomas P.H.,Heskestad G., Modest M.

и др.Анализ рассмотренных работ показал, что они реализованы на основанииэмпирических и полуэмпирических методов и не учитывают влияние геометрических характеристик технологического оборудования на параметры пламенипри пожаре пролива нефтепродуктов с учетом ветрового воздействия.Вопросами разработки экранов для защиты оператора, работающегона пожарной вышке со стационарным лафетным стволом, от теплового излученияпламени при пожаре пролива нефтепродуктов посвящены работы Шимко В.Ю.,Усманова М.Х., Брушлинского Н.Н, Иоффе Ю.Я., Билецкого В.Ф, Евсеева Ю.Н.При разработке теплозащитных сетчатых экранов недостаточное вниманиеуделялось их надежности при работе в условиях длительной эксплуатациина железнодорожных сливоналивных эстакадах.

Отсутствие своевременногои трудоемкого технического обслуживания, связанного с удалением продуктовкоррозии из трубопроводов системы противопожарного водоснабжения и конденсата паров нефтепродуктов с конструктивных элементов экранов, может привестик потере их работоспособности. Применение теплозащитных экранов, изготовленных из двух листов металла, пространство между которыми заполнено теплоизоляционным материалом, противоречит требованиям СП 155.13130.2014 «Складынефти и нефтепродуктов. Требования пожарной безопасности».Таким образом, целью работы являлась разработка водопленочного экранадля защиты ствольщика (оператора) лафетного ствола на пожарной вышкеот теплового излучения пожара пролива нефтепродуктов на железнодорожнойсливоналивной эстакаде.4Для достижения поставленной цели в работе ставились и решалисьследующие задачи:- проведение анализа пожаров с участием железнодорожных цистернс нефтепродуктами и нормативных требований к системе противопожарнойзащиты железнодорожных сливоналивных эстакад;- обоснование совокупности моделей вычислительной гидродинамикидля определения плотности падающего лучистого теплового потока при пожарепролива нефтепродуктов;- численное моделирование пожара пролива бензина на железнодорожнойсливоналивной эстакаде при ветровом воздействии с учетом геометрическиххарактеристик железнодорожной цистерны, находящейся над очагом пожара,и анализ полученных результатов;- определение конструктивных и гидравлических параметров водопленочного защитного экрана с подтверждением их эффективности огневыми испытаниямиопытного образца с учетом результатов численного моделирования.Объектом исследования являлось тепловое излучение пожара проливанефтепродуктов на железнодорожной сливоналивной эстакаде с учетом геометрических характеристик железнодорожной цистерны и ветрового воздействия.Предметом исследования являлись конструктивные и гидравлическиепараметры водопленочного защитного экрана, обеспечивающие снижение плотности падающего лучистого теплового потока пламени при пожаре на ствольщика(оператора) в специальной защитной одежде пожарного до допустимых значений.Научная новизна работы заключается в следующем:1.

Обоснована совокупность моделей вычислительной гидродинамикидля определения плотности падающего лучистого теплового потока при пожарепролива нефтепродуктов, учитывающая ветровое воздействие, влияние пространственного расположения технологического оборудования на параметры процессов горения, а также форму площади пролива, которая может быть представленагеометрической фигурой произвольной конфигурации.2.