Автореферат (1172931), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

М.: ВНИИПО, 2012 г.;– разработке нормативного документа по пожарной безопасности«Рекомендации по пожаробезопасному применению малотоннажных установокхранения и распределения сжиженного природного газа». М.: ВНИИПО, 2014 г.;– разработке свода правил СП 155.13130.2014 «Склады нефти и нефтепродуктов. Требования пожарной безопасности». М.: ВНИИПО, 2014 г.;– разработке свода правил СП 231.1311500.2015 «Обустройство нефтяныхи газовых месторождений.

Требования пожарной безопасности». М.: ВНИИПО,2015 г.;6– практическом применении теплозащитных экранов для защитыперсонала и оборудования объектов добычи, подготовки и транспорта газана объектах ОАО «Газпром», 2015 г.;– разработке и внедрении новых методов тушения нефтепродуктовв резервуарах и крупных площадных пожаров. Дзержинский: ФГУП«Федеральный центр двойных технологий «Союз», 2017 г.Основные результаты работы доложены на:– Международной научно-практической конференции «Организационныеи научно-технические проблемы обеспечения пожарной безопасности»(г.

Ташкент, ВТШПБ МВД РУз., 2008);– Научно-практической конференции «Ориентированные фундаментальныеисследования – от современной науки к технике будущего» в рамках 10-ойюбилейной специализированной выставки «Изделия и технологии двойногоназначения. Диверсификация ОПК» (М.: Эксподизайн-Холдинг, 2009);– XXIX Международной научно-практической конференции, посвященной80-летию ФГБУ ВНИИПО МЧС России «Горение и проблемы тушения пожаров»(М.: ВНИИПО, 2017).Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав,заключения, списка литературы и приложения. Содержание работы изложенона 149 страницах текста, включает в себя 5 таблиц, 58 рисунков, список литературы из 114 наименований.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированыцель и задачи исследования, проанализированы объект и предмет исследования,показаны научная новизна работы и ее практическая значимость.В первой главе диссертации «Анализ статистики опасных инцидентовна объектах нефтегазового комплекса, требований норм к противопожарнымпреградам и существующих конструкций преград» представлены результатыанализа данных об опасных инцидентах, произошедших на объектах НГКза период с 1998 по 2016 гг., основные требования нормативных правовыхактов и нормативных документов по пожарной безопасности, предъявляемыек противопожарным преградам, а также анализ результатов российских и зарубежных исследований в области разработки противопожарных преград.В целом, анализ статистики показал, что опасные ситуации в большинствеслучаев происходили из-за утечек ГЖ или СПГ из технологического оборудования по различным причинам, в частности, из-за износа оборудования, в томчисле, коррозионного, применения недостаточно качественных сальниковыхуплотнений и фланцевых соединений, дефектов сварочно-монтажных работи др.

В результате этих событий происходило образование парогазового облакас его дальнейшим воспламенением (взрывом) или пролив ГЖ (СПГ) с последующим возгоранием паров.7При этом большинство возникающих на этих объектах пожаров сопровождалось высокой интенсивностью тепловых потоков, воздействие которых приводило к уничтожению зданий, сооружений, технологического оборудования,разнообразной техники, затрудняло работу и обеспечение безопасности какперсонала объекта, так и личного состава пожарных подразделений и аварийноспасательных формирований.Анализ статистики также показал, что несмотря на существующее многообразие типов противопожарных преград, эффективно снижать тепловые потоки от таких пожаров способны из них далеко не все.

Поэтому в работе сделанвывод о необходимости разработки новых типов противопожарных преград,позволяющих существенно снижать плотность тепловых потоков при пожарахпроливов ГЖ или СПГ на объектах НГК.Анализ требований нормативных документов по пожарной безопасности,предъявляемых к противопожарным преградам, показал, что они классифицируются по способу предотвращения распространения опасных факторов пожара(ОФП) и характеризуются огнестойкостью и пожарной опасностью.

При этомважно отметить, что такие преграды выполняют многоцелевое назначение, чеми обуславливается их эффективность и экономическая целесообразность.Выполненный в работе анализ результатов российских и зарубежныхисследований в области разработки противопожарных преград показал, чтов их конструкциях реализуются различные способы предотвращения распространения ОФП (водяные завесы, различные виды теплозащитных экрановпростейших конструкций, комбинированные экраны, устройства с возможностью проявления синергически интенсивного процесса непрерывного физического эффекта испарительного охлаждения и др.).

При этом установлено, чтопрактически все преграды имеют ряд существенных недостатков, связанныхс ограниченным пределом огнестойкости, требуемым большим расходом воды,сложностью конструктивного исполнения, высокой стоимостью. Следует такжеотметить, что простая модернизация каждого из рассмотренных способови средств обеспечения теплозащиты не позволяет существенно повысить ихэффективность, что и требует поиска новых технических решений.В связи с изложенным, в качестве альтернативного способа защиты людейи оборудования от воздействия тепловых потоков пожаров проливов ГЖ илиСПГ, к рассмотрению и разработке предлагаются противопожарные преградына основе теплозащитных сетчатых экранов, принцип действия которых основанна многократном ослаблении плотности теплового излучения пламени.

Такойэффект достигается созданием между двумя металлическими сетками неоднородной водной среды, состоящей из водяных капель, пара и пленки. Эти состояния воды интенсивно взаимодействуют друг с другом, сетками и тепловымпотоком. При этом происходят следующие физические процессы: отражение,поглощение и отвод теплового потока сеткой и пленкой воды, образуемойна панелях; частичное испарение воды, стекающей по сеткам; рассеяние теплового излучения каплями воды и частицами пара.8Во второй главе диссертации «Теоретические исследования принципаработы противопожарных преград на основе теплозащитных сетчатых экранов»рассмотрены вопросы механизма теплопереноса, протекающего при взаимодействии потока энергии, излучаемого пожаром, с теплозащитным сетчатымэкраном, а также приведены результаты численных оценок коэффициентовпоглощения тепловых потоков в режимах «сухой» и «мокрой» сеток экрана.В общем виде конструкция предлагаемого в настоящей работе теплозащитного экрана представляет собой две сетки (I и II) из нержавеющей стали,высота которых равна l (рисунок 1).

Сетки располагаются на расстоянии h другот друга в диапазоне изменения межсеточного расстояния от 0,1 до 0,2 м.В пространство между сетчатыми панелями экрана подается вода, распыляемаячерез форсунку (III), генерируя воздушно-капельную среду со скоростью V.На сетку I падает тепловой поток с плотностью P0 (Вт/м2).В зависимости от величины потока теплаIIIи расхода воды в системе реализуются различныеhрежимы теплозащиты.

Различие в этих режимах•••••••••••••связано, прежде всего, с условиями подвода тепла,••••••••••••подвода охлаждающего реагента (в данном случаеP0••••••••••lвоздушно-капельной смеси) и теплообмена•••••••••на первой сетке. Если скорость подачи воды на••••••поверхность сетки меньше скорости ее испарения,IIIто реализуется режим «сухой» сетки. В противномслучае часть поступившей на сетку воды сливаетсяпо ней, образуя защитный водяной слой – режимРисунок 1 – Схематическоеизображение теплозащитного«мокрой» сетки.

Анализ условий поглощенияэкранаи отвода тепла теплозащитным экраном для различных режимов приведен в диссертации.Уменьшение плотности лучистого теплового потока, проходящего черезпротивопожарную преграду, оценим по величине коэффициента сниженияплотности лучистого теплового потока:qkл  л ,(1)qгде kл – коэффициент снижения плотности лучистого теплового потока;qл – плотность лучистого теплового потока, падающего на поверхность противопожарной преграды со стороны огневого пространства печи, Вт/м 2; q – плотность лучистого теплового потока на расстоянии 0,5 м от геометрическогоцентра необогреваемой поверхности конструкции преграды, полученнаяпо результатам сертификационных испытаний, Вт/м2.Основой для расчета нагрева строительной конструкции от тепловогоизлучения является уравнение лучистого теплообмена: Tи  4  Tпов  4 q  ε пр с0 (2)  ψ 21 ,  100   100  9где q – плотность лучистого теплового потока, падающего на поверхностьконструкции, Вт/м2; Tи – температура излучающей поверхности, K; Tпов –температура на облучаемой поверхности конструкции, K; εпр – приведеннаястепень черноты системы; с0 – коэффициент излучения абсолютно черноготела, равный 5,7 Вт/(м2K4); ψ21 – коэффициент облученности между излучающей и облучаемой поверхностями, в который в неявной форме входит расстояние r по нормали между излучающей и облучаемой поверхностями.Коэффициент облученности для одной четвертой части площади поверхности факела вычисляется по формуле:ψ 21 1 abbaarctgarctg2π  a 2  r 2a2  r 2b2  r 2b2  r 2,(3)где r – расстояние между излучающей и облучаемой поверхностями понормали, м; а и b – стороны прямоугольника пламени, м.Выполним оценку физических механизмов ослабления лучистого тепловогопотока противопожарной преградой в режиме «мокрой» сетки.Конвективный тепловой поток в сетку со стороны печи стремится к нулю,так как образующиеся пары воды являются преградой на пути движенияпродуктов горения к сетке (режим «оттеснения» пограничного слоя).Плотность лучистого теплового потока, падающего на поверхность противопожарной преграды, можно записать в виде:qл  qл.м  qл.о ,(4)где qл.м – часть плотности лучистого теплового потока, падающая на металлическую поверхность преграды, охлаждаемую водой, Вт/м2; qл.о – часть лучистоготеплового потока, попадающая на отверстия металлической решетки, Вт/м2.Из геометрических соображений:qл.м  kм qл ;(5)qл.о  (1  kм )qл ,(6)где kм = Fм / F – коэффициент, равный отношению площади поверхностипреграды, занимаемой металлом (Fм, м2), к суммарной площади поверхностипреграды (F, м2).При размерах металлической ячейки сетки 0,90,9 мм и квадратногоотверстия ячейки 0,40,4 мм коэффициент kм = 0,6213.На рисунке 2 приведена принципиальная схема ослабления лучистоготеплового потока преградой при рассмотренных выше исходных данных.На рисунке 3 представлена зависимость коэффициента снижения плотностилучистого теплового потока, определяемого по формуле (1), в случае«стандартного» пожара.В таблице 1 приведены данные об изменении коэффициента сниженияплотности лучистого теплового потока в зависимости от времени и температурных параметров.10450kл40035030025020015010050, мин.00Рисунок 2  Принципиальная схемаослабления лучистого теплового потокапротивопожарной преградой20406080100 120 140 160Рисунок 3  Зависимость коэффициентаснижения плотности лучистоготеплового потока от времениТаблица 1 – Изменение коэффициента снижения плотности теплового потокав зависимости от времени и температурыПромежуток времениот начала испытаний,мин.0 <  < 2020   < 4040   < 6060   < 8080   < 100100   < 120120   < 140140   < 160Диапазон изменениясреднеобъемной температуры,ºС20 < T < 814,6814,6  T < 884,7884,7  T < 945,3945,3  T < 988,4988,4  T < 1021,81021,8  T < 1055,21055,2  T < 1092,11055,2  T < 1092,1Коэффициент сниженияплотности лучистоготеплового потока, kл380  230230  170170  140140  120120  105105  9595  9090  80Таким образом, в случае «стандартного» пожара коэффициент ослаблениялучистого теплового потока рассматриваемой преградой изменяется в зависимости от времени с начала горения и его минимальное значение равно kл = 80.В третьей главе работы «Средства распыления воды» представлено описание процесса распыления струи жидкости, рассмотрены способы распыленияжидкости, характеристики распылов и конструкции форсунок, с учетом назначения разрабатываемого экрана даны обоснование способа распыления в немжидкости и описание оптимальной конструкции форсунки, приведены результаты расчетного и экспериментального определения ее характеристик.Процесс распыления струи жидкости заключается в дроблении струи(пленки) жидкости на большое число капель и распределении их в пространстве.

Характеристики

Список файлов диссертации