RU2599363C1

RU2599363C1 - Method to extinguish fire in ground reservoirs

Info

Publication number: RU2599363C1
Application number: RU2015119125/12A
Authority: RU
Inventors: Юрий Васильевич Иванщиков; Юрий Николаевич Доброхотов
Priority date: 2015-05-20
Filing date: 2015-05-20
Publication date: 2016-10-10

Abstract

FIELD: fire safety.

SUBSTANCE: invention relates to fire extinguishing in ground reservoirs filled with combustible liquids. Under inflammable liquid ground storage tank below by level empty reservoir with volume exceeding volume of ground tank is coaxially installed under ground. At that, top level of underground reservoir filling with fluid must be below ground tank lower level of filling. Ground tank is connected with underground reservoir through the hole in bottom and drain branch pipe through automatic valve. Automatic valve is located on drain branch pipe lower end and inside the underground reservoir. In normal condition (when no fire) automatic valve is in closed position, isolating volumes of ground and underground reservoirs. In case of fire or excessive temperature increase in ground tank valve opens automatically and connects volumes of ground and underground reservoirs and fluid moves via drain branch pipe into underground reservoir. Valve operation is controlled by temperature sensor located on upper level of liquid.

EFFECT: method makes it possible to automate process of fire extinguishing in ground reservoir, increase operations efficiency due to reduced time for fire extinguishing.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области тушения пожаров в наземных резервуарах, заполненных различными горючими жидкостями, например бензином, керосином, дизельным топливом, нефтью и т.п.The invention relates to the field of extinguishing fires in land tanks filled with various flammable liquids, such as gasoline, kerosene, diesel fuel, oil, etc.

Основным способом тушения пожаров в резервуарах является пена средней и низкой кратности, подаваемая в зону горения [1]. Огнегасящее действие воздушно-механической пены заключается в изоляции поверхности горящей жидкости от факела пламени за счет ее охлаждения и снижения вследствие этого скорости испарения и количества горючих паров, поступающих в зону горения. Огнегасящее действие каждого из этих факторов зависит от свойств горящей жидкости, химического состава и качества пены и способа ее подачи в зону горения. Недостатком данного способа является низкая эффективность, требуется большое количество сложного и дорогостоящего оборудования. Способ требует непосредственного присутствия обслуживающего персонала в зоне тушения очага возгорания, требует постоянного контроля состояния реагентов, образующих пену, хранение реагентов требует особые условия и имеет срок годности. Пена может повлиять на качество жидкости, подвергаемой тушению. Загрязняет зону тушения, препятствуя визуальному контролю и действию персонала по тушению пожара. Возможно образование каких-то вредных соединений, представляющих опасность персоналу, населению и окружающей среде.The main method of extinguishing fires in tanks is foam of medium and low multiplicity supplied to the combustion zone [1]. The extinguishing effect of the air-mechanical foam is to isolate the surface of the burning liquid from the flame of the flame due to its cooling and decrease as a result of this evaporation rate and the amount of combustible vapor entering the combustion zone. The extinguishing effect of each of these factors depends on the properties of the burning liquid, the chemical composition and quality of the foam, and how it is fed into the combustion zone. The disadvantage of this method is the low efficiency, a large amount of complex and expensive equipment is required. The method requires the direct presence of maintenance personnel in the extinguishing zone of the fire source, requires constant monitoring of the condition of the reagents forming the foam, the storage of reagents requires special conditions and has an expiration date. Foam can affect the quality of the extinguishing fluid. It contaminates the extinguishing zone, preventing visual control and the action of personnel to extinguish a fire. It is possible that some harmful compounds can form that pose a danger to personnel, the public and the environment.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ тушения пожара в емкостях (резервуарах) [2] путем перекачки жидкости из горящего резервуара в запасные емкости через огнепреградители. Данный способ также имеет недостатки, заключающиеся в необходимости иметь насосное оборудование для перекачки жидкости, необходимости монтажа трубопроводной арматуры для транспортировки жидкости, надежного источника электроснабжения, перекачка занимает продолжительное время.Closest to the technical nature of the present invention is a method of extinguishing a fire in tanks (tanks) [2] by pumping liquid from a burning tank into a spare tank through fire arresters. This method also has drawbacks consisting in the need to have pumping equipment for pumping liquid, the need to install pipe fittings for transporting liquid, a reliable source of power supply, pumping takes a long time.

Таким образом, недостатком существующих способов тушения пожара в наземных резервуарах является их низкая эффективность, большая опасность для персонала, занятого на тушении пожара, и невозможность автоматизации предупреждения возникновения пожара и его ликвидации.Thus, the disadvantage of existing methods of extinguishing a fire in ground tanks is their low efficiency, a great danger to personnel involved in extinguishing a fire, and the inability to automate the prevention of fire and its elimination.

Целью изобретения является автоматизация процесса тушения пожара в наземных резервуарах, повышение эффективности работ за счет сокращения времени на его ликвидацию и максимального сохранения жидкости, подвергаемой тушению, и повышение уровня безопасности персонала, занятого тушением пожара.The aim of the invention is to automate the process of extinguishing a fire in ground tanks, increasing the efficiency of work by reducing the time to eliminate it and maximally preserving the liquid extinguished, and increasing the level of safety of personnel involved in extinguishing a fire.

На фиг. 1 схематично показаны варианты реализации способа и приняты следующие условные обозначения: 1 - резервуар, где хранится пожароопасная жидкость, 2 - крышка резервуара, 3 - датчик температуры, 4 - датчик уровня жидкости, 5 - фундамент, 6 - сливной патрубок, 7 - клапан автоматический, 8 - подземный резервуар, 9 - дыхательный патрубок, 10 - обратный клапан, H - расстояние от днища наземного резервуара до крышки подземного резервуара, d - диаметр сливного патрубка, h₀ - расстояние от датчика уровня жидкости до дна резервуара, h₁ - расстояние от датчика уровня жидкости до дна наземного резервуара.In FIG. 1 schematically shows the options for implementing the method and the following conventions are adopted: 1 - the tank where the fire hazardous liquid is stored, 2 - the tank cover, 3 - the temperature sensor, 4 - the liquid level sensor, 5 - the foundation, 6 - the drain pipe, 7 - the automatic valve , 8 - underground tank, 9 - breathing pipe, 10 - non-return valve, H - distance from the bottom of the ground tank to the cover of the underground tank, d - diameter of the drain pipe, h ₀ - distance from the liquid level sensor to the bottom of the tank, h ₁ - distance from the liquid level sensor STI to the bottom of the ground tank.

На фиг. 2 показана схема расположения резервуаров в резервуарном парке и приняты следующие обозначения: 1 - центральный резервуар (на фиг. 1 также обозначен цифрой 1), 11, 12, 13, 14 - периферийные резервуары, 15 - трубопровод, соединяющий дно периферийного резервуара с подземным резервуаром (на фиг. 1 подземный резервуар обозначен цифрой 8).In FIG. Figure 2 shows the layout of the tanks in the tank farm and the following designations are accepted: 1 - the central tank (in Fig. 1 is also indicated by the number 1), 11, 12, 13, 14 - peripheral tanks, 15 - the pipeline connecting the bottom of the peripheral tank to the underground tank (in Fig. 1, the underground reservoir is indicated by the number 8).

Сущность изобретения заключается в том, что под наземным резервуаром для хранения пожароопасной жидкости (в дальнейшем просто «жидкость») ниже по уровню под землей соосно устанавливается пустой резервуар объемом, превышающим объем наземного резервуара. Причем верхний уровень заполнения подземного резервуара жидкостью должен быть ниже нижнего уровня заполнения наземного резервуара. По возможности, насколько позволяют конструкция и другие обстоятельства, расстояние между уровнями должно быть больше, что повышает безопасность процесса тушения пожара. Наземный резервуар через отверстие в днище и сливной патрубок через автоматический клапан соединяется с подземным резервуаром. Автоматический клапан находится на нижнем конце сливного патрубка и внутри подземного резервуара. В нормальном состоянии (когда нет пожара) автоматический клапан находится в закрытом положении, изолируя объемы наземного и подземного резервуаров. В случае возникновения возгорания или чрезмерного повышения температуры в наземном резервуаре клапан автоматически открывается и соединяет объемы надземного и подземного резервуаров и жидкость перетекает через сливной патрубок в подземный резервуар. Работой автоматического клапана управляет датчик температуры, расположенный на верхнем уровне жидкости в наземном резервуаре. При возникновении возгорания или чрезмерного повышения температуры датчик немедленно среагирует и дает команду на открытие автоматического клапана. Жидкость из наземного резервуара перетекает в подземный резервуар и огонь в наземном резервуаре потухнет. Для предохранения перемещения пламени в подземный резервуар внизу резервуара на минимально-допустимом уровне установлен датчик уровня жидкости. При достижении уровня жидкости до минимально-допустимого значения датчик уровня дает команду на закрытие автоматическому клапану, тем самым перекрывая сообщение между наземным и подземным резервуарами через сливной патрубок. Для ускорения перетекания жидкости из наземного резервуара в подземный резервуар необходимо, по возможности, сливной патрубок выполнить большого диаметра. Также для ускорения перетекания жидкости в подземном резервуаре создается предварительный вакуум, который при открытии автоматического клапана позволит быстро засасывать жидкость в подземный резервуар и тем самым ускорить тушение пожара. Для создания вакуума необходимо, чтобы подземный резервуар был герметичным. В этом случае, по мере заполнения подземного резервуара жидкостью, в подземном резервуаре возникает избыточное давление, что препятствует (уменьшает скорость перетекания) перетеканию жидкости в подземный резервуар, предусмотрен обратный клапан, расположенный в дыхательном патрубке. Обратный клапан при наличии вакуума в подземном резервуаре находится в закрытом положении. В момент выравнивания давления в резервуарах обратный клапан открывается и соединяет полость подземного резервуара с атмосферой, тем самым не препятствует перетеканию жидкости в подземный резервуар.The essence of the invention lies in the fact that under the ground tank for storing flammable liquids (hereinafter simply “liquid”), an empty tank with a volume exceeding the volume of the ground tank is coaxially mounted lower than underground under the ground. Moreover, the upper level of filling the underground reservoir with liquid should be lower than the lower level of filling the ground reservoir. If possible, as far as the design and other circumstances permit, the distance between the levels should be greater, which increases the safety of the fire fighting process. The ground tank through the hole in the bottom and the drain pipe through an automatic valve is connected to the underground tank. An automatic valve is located at the lower end of the drain pipe and inside the underground tank. In normal condition (when there is no fire), the automatic valve is in the closed position, isolating the volumes of ground and underground tanks. In the event of a fire or an excessive temperature increase in the ground tank, the valve automatically opens and connects the volumes of the aboveground and underground tanks and the liquid flows through the drain pipe into the underground tank. The automatic valve is controlled by a temperature sensor located at the upper liquid level in the ground tank. If a fire occurs or the temperature rises excessively, the sensor will immediately respond and instructs the automatic valve to open. The fluid from the ground tank flows into the underground tank and the fire in the ground tank goes out. To prevent the movement of the flame in the underground tank at the bottom of the tank at the minimum acceptable level, a liquid level sensor is installed. When the liquid level reaches the minimum permissible value, the level sensor gives the command to close the automatic valve, thereby blocking the communication between the ground and underground tanks through the drain pipe. To accelerate the flow of liquid from the ground tank into the underground tank, it is necessary, if possible, to discharge the drain pipe of a large diameter. Also, to accelerate the flow of liquid in the underground tank, a preliminary vacuum is created, which, when the automatic valve is opened, will quickly suck in the liquid into the underground tank and thereby speed up the fire fighting. To create a vacuum, the underground tank must be airtight. In this case, as the underground reservoir is filled with liquid, overpressure arises in the underground reservoir, which prevents (reduces the flow rate) fluid from flowing into the underground reservoir, a check valve is provided located in the breathing tube. The check valve in the presence of vacuum in the underground tank is in the closed position. At the moment of pressure equalization in the tanks, the non-return valve opens and connects the cavity of the underground tank with the atmosphere, thereby not preventing the flow of liquid into the underground tank.

Способ реализуется по следующей схеме. В состоянии системы, когда нет пожара, наземный резервуар 1 заполнен полностью жидкостью, то есть по верхнему уровню - высота h₀ (фиг. 1), и он установлен на фундаменте 5. При этом автоматический клапан 7 на конце сливного патрубка 6 закрыт, и полость сливного патрубка также полностью заполнена жидкостью. В принципе, резервуар может быть заполнен неполностью, от этого сущность способа не меняется. Датчик температуры 3 находится над верхним уровнем жидкости, или на внутренней стене резервуара, или на крышке 2 резервуара 1 с внутренней стороны. Датчик температуры 3 управляет открытием и закрытием автоматического клапана 7. При отсутствии очага возгорания и чрезмерного повышения температуры датчик удерживает клапан в положении «закрыто». Датчик уровня жидкости 4 расположен на внутренней стенке резервуара на минимальной высоте h₁, насколько позволяет его конструктивное исполнение. Датчик также можно расположить на дне резервуара, все зависит от конструкции датчика. Когда резервуар полный или уровень жидкости выше минимального значения, датчик находится в запертом положении. При достижении уровня жидкости минимально допустимого значения датчик дает команду «закрыто» на автоматический клапан 7, тем самым изолируя полости подземного 8 и наземного 1 резервуаров. Это подстрахует от возможного прорыва пламени в подземный резервуар. Для повышения скорости перетекания жидкости от наземного резервуара 1 в подземный резервуар 8 по сливному патрубку 6, через автоматический клапан 7 полость нижнего резервуара герметична и находится под вакуумом. Вакуум ускоряет (как бы засасывает жидкость из наземного резервуара в подземный резервуар) процесс перетекания жидкости из наземного резервуара 1 в подземный резервуар 8. В процессе заполнения подземного резервуара перетекающей от наземного резервуара жидкостью давление в них выравнивается и создается в подземном резервуаре противодавление. Это замедляет перетекание жидкости в подземный резервуар. Поэтому у подземного резервуара имеется дыхательный патрубок 9 с обратным клапаном 10. Дыхательный патрубок 9 свободным концом соединен окружающей средой. В нормальном состоянии, то есть когда нет пожара, обратный клапан 10 закрыт и изолирует полость подземного резервуара 8 от окружающей среды. В случае возникновения пожара и появления избыточного давления в полости подземного резервуара 8 обратный клапан 10 открывается и соединяет полость подземного резервуара 8 с атмосферой. Вакуум в полости подземного резервуара создается через дыхательный патрубок 9 с помощью вакуумного насоса, который на схеме не показан. Таким образом, состояние системы при отсутствии возгорания следующее: автоматический 7 и обратный 10 клапаны закрыты, в полости подземного резервуара 8 вакуум. В случае возникновения очага возгорания в пространстве над поверхностью жидкости температура повышается. На повышение температуры реагирует датчик температуры 3 и дает команду на открытие автоматического клапана 7. Автоматический клапан 7 открывается, и жидкость из наземного резервуара 1 начинает перетекать в подземный резервуар 8. Наличие вакуума в подземном резервуаре ускоряет процесс перетекания жидкости. По мере наполнения подземного резервуара в нем появляется избыточное давление, что может уменьшить скорость перетекания жидкости в подземный резервуар. Поэтому в момент появления противодавления обратный клапан 10 открывается и соединяет полость подземного резервуара 8 с атмосферой, тем самым скорость перетекания жидкости остается неизменной. При достижении уровня жидкости до минимально-допустимого уровня датчик уровня 4 дает команду автоматическому клапану 7 на закрытие. Автоматический клапан 7 закрывается и изолирует полости наземного 1 и подземного 8 резервуаров. Оставшееся на дне резервуара малое количество жидкости не представляет угрозу. Если пламя в процессе перетекания жидкости не потухло, то оставшаяся жидкость догорит на дне емкости, что неопасно - это в случае неприменения других способов и средств тушения пламени. Чаще всего на верхней части резервуаров устанавливаются установки для подачи пены, поэтому при применении предложенного способа совместная подача пены в зону горения и работы системы позволит быстро, эффективно и безопасно ликвидировать возгорание.The method is implemented as follows. In the state of the system, when there is no fire, the ground tank 1 is completely filled with liquid, that is, at the upper level - height h ₀ (Fig. 1), and it is installed on the foundation 5. In this case, the automatic valve 7 at the end of the drain pipe 6 is closed, and the cavity of the drain pipe is also completely filled with liquid. In principle, the tank may not be filled completely; from this, the essence of the method does not change. The temperature sensor 3 is located above the upper liquid level, or on the inner wall of the tank, or on the lid 2 of the tank 1 from the inside. Temperature sensor 3 controls the opening and closing of automatic valve 7. If there is no source of ignition and the temperature rises excessively, the sensor keeps the valve in the closed position. The liquid level sensor 4 is located on the inner wall of the tank at a minimum height h ₁ , as far as its design allows. The sensor can also be located at the bottom of the tank, it all depends on the design of the sensor. When the tank is full or the liquid level is above the minimum value, the sensor is in the locked position. When the liquid level reaches the minimum acceptable value, the sensor gives the command "closed" to the automatic valve 7, thereby isolating the cavity of the underground 8 and ground 1 tanks. This will insure against a possible burst of flame into the underground tank. To increase the rate of fluid flow from the ground tank 1 to the underground tank 8 through the drain pipe 6, through the automatic valve 7, the cavity of the lower tank is tight and is under vacuum. The vacuum accelerates (as if sucking liquid from the ground tank into the underground tank) the process of fluid flowing from the ground tank 1 to the underground tank 8. When filling the underground tank with fluid flowing from the ground tank, the pressure in them is equalized and backpressure is created in the underground tank. This slows the flow of fluid into the underground tank. Therefore, the underground reservoir has a breathing pipe 9 with a check valve 10. The breathing pipe 9 with its free end is connected by the environment. In the normal state, that is, when there is no fire, the check valve 10 is closed and isolates the cavity of the underground tank 8 from the environment. In the event of a fire and the appearance of excess pressure in the cavity of the underground reservoir 8, the check valve 10 opens and connects the cavity of the underground reservoir 8 with the atmosphere. Vacuum in the cavity of the underground reservoir is created through the breathing pipe 9 using a vacuum pump, which is not shown in the diagram. Thus, the state of the system in the absence of ignition is as follows: automatic 7 and 10 reverse valves are closed, in the cavity of the underground reservoir 8 is a vacuum. In the event of a fire in the space above the surface of the liquid, the temperature rises. The temperature sensor 3 responds to a temperature increase and gives the command to open the automatic valve 7. The automatic valve 7 opens, and the liquid from the ground tank 1 starts to flow into the underground tank 8. The presence of vacuum in the underground tank accelerates the process of fluid flow. As the underground reservoir fills, an overpressure appears in it, which can reduce the rate of fluid flow into the underground reservoir. Therefore, at the time of the appearance of backpressure, the check valve 10 opens and connects the cavity of the underground tank 8 with the atmosphere, thereby the fluid flow rate remains unchanged. When the liquid level reaches the minimum acceptable level, the level 4 sensor instructs the automatic valve 7 to close. The automatic valve 7 closes and isolates the cavity of the ground 1 and underground 8 tanks. The small amount of liquid remaining at the bottom of the tank is not a threat. If the flame has not extinguished during the flow of the liquid, then the remaining liquid will burn out at the bottom of the tank, which is not dangerous - this is the case if other methods and means of extinguishing the flame are not used. Most often, foam supply installations are installed on the upper part of the tanks, therefore, when applying the proposed method, the joint supply of foam to the combustion zone and the system will quickly, efficiently and safely eliminate the fire.

Способ особенно эффективен, когда пожароопасная жидкость хранится в резервуарном парке, то есть в группе резервуаров, расположенных на ограниченной территории (фиг. 2). При таком хранении вокруг центрального наземного резервуара 1 на определенном расстоянии по радиусу располагаются несколько периферийных наземных резервуаров 11, 12, 13, 14, заполненных жидкостью. Под центральным наземным резервуаром соосно располагают пустой подземный резервуар, принцип действия такой системы описан выше. Объем пустого подземного резервуара должен быть не меньше объема отдельно взятого резервуара максимальной емкости данного резервуарного парка. Полости периферийных резервуаров аналогично соединяются с полостью подземного резервуара, расположенного под центральным наземным резервуаром с помощью трубопроводов 15, и процесс тушения осуществляется по вышеописанной схеме. То есть при таком подходе на несколько наземных резервуаров достаточно иметь всего один подземный резервуар, что экономически выгодно.The method is especially effective when a flammable liquid is stored in a tank farm, that is, in a group of tanks located in a limited area (Fig. 2). With such storage around the central ground tank 1 at a certain radius along the radius are several peripheral ground tanks 11, 12, 13, 14, filled with liquid. An empty underground tank is coaxially located under the central ground tank, the principle of operation of such a system is described above. The volume of an empty underground tank must not be less than the volume of a single tank of the maximum capacity of this tank fleet. The cavities of the peripheral reservoirs are likewise connected to the cavity of the underground reservoir located under the central surface reservoir using pipelines 15, and the quenching process is carried out according to the above-described scheme. That is, with this approach, it is enough to have only one underground tank for several surface tanks, which is economically profitable.

Технический эффект достигается за счет перемещения жидкости, подвергаемой тушению, из наземного в подземный резервуар, расположенный соосно наземному, и верхний уровень заполнения подземного резервуара жидкостью ниже нижнего уровня заполнения наземного резервуара. Способ позволяет автоматизировать процесс пожаротушения в наземном резервуаре, повысить эффективность работ за счет сокращения времени на ликвидацию пожара и максимального сохранения жидкости, подвергаемой тушению без изменения ее качества, и повысить уровень безопасности персонала, занятого тушением пожара.The technical effect is achieved by moving the quenched liquid from the surface to the underground tank, located coaxially to the ground, and the upper level of filling the underground tank with liquid below the lower filling level of the ground tank. The method allows to automate the fire extinguishing process in the ground tank, increase the efficiency of work by reducing the time to eliminate the fire and maximize the preservation of the liquid extinguished, without changing its quality, and increase the level of safety of personnel involved in extinguishing the fire.

Источники информацииInformation sources

1. Руководство по тушению нефти, нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках. М.: 2000 (Министерство внутренних дел Российской Федерации, Главное управление Государственной противопожарной службы, Всероссийский ордена "Знак Почета" научно-исследовательский институт противопожарной обороны, Московский институт пожарной безопасности). Источник: http://www.gosthelp.ru/text/Rukovodstvopotusheniyunef.html.1. Guidelines for the extinguishing of oil, oil products in tanks and tank farms. M.: 2000 (Ministry of Internal Affairs of the Russian Federation, General Directorate of the State Fire Service, All-Russian Order of the Badge of Honor Research Institute of Fire Defense, Moscow Institute of Fire Safety). Source: http://www.gosthelp.ru/text/Rukovodstvopotusheniyunef.html.

2. Зотов Б.И., Курдюмов В.И. Безопасность жизнедеятельности на производстве. - М.: Колос, 2000. - 424 с.: ил. (Учебники и учеб. пособия для студентов высших учебных заведений). ISBN 5-10-003640-0. - стр. 384.2. Zotov B.I., Kurdyumov V.I. Life safety at work. - M .: Kolos, 2000 .-- 424 p.: Ill. (Textbooks and textbooks. Manuals for university students). ISBN 5-10-003640-0. - p. 384.

Claims

A method of extinguishing a fire in ground-based storage facilities, namely, that a reduction in the amount of combustible liquid in the tank (in the fire source) is achieved by pumping it from the burning tank to spare tanks through fire arresters, characterized in that the ground tank is connected through an opening on its bottom and a drain pipe with an empty evacuated underground tank located coaxially with the ground tank and where the fluid moves from the ground tank in the event of a fire, the capacity of the underground tank ra should be larger than the capacity of the ground tank, and it is located below the ground tank in level, at the end of the drain pipe inside the underground tank there is an automatic valve that is in the closed position in the absence of fire and opens automatically when it occurs, with the opening and closing of the automatic valve the temperature sensor and the liquid level sensor are sequentially controlled, the cavity of the underground tank is connected through the check valve and the breathing pipe to the atmosphere.