Оборудование защиты от прорыва пламени

Комплекс технологического оборудования для легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, особенно топливоприемное оборудование для хранения топлива, должны иметь специальные системы защиты от прорыва в оборудования пламени при наружном и внутреннем источниках взрыва, детонации и дефлаграции.

Важнейшей составной частью специального оборудования для защиты от прорыва пламени являются огнепреградители, основное назначение которых загасить пламя любого вида, не допустив его во внутрь защищаемого пространства.

Условия работы огнепреградителей определяются опасными факторами пожара, физико-химическими свойствами авиатоплив, конструкцией резервуаров, технологической схемой обвязки резервуаров и трубопроводных коммуникаций транспортирования топлива, конструкцией дыхательных устройств резервуаров, особенностями технологических процессов, включая вид налива, климатическими факторами, особенностями обслуживания и ремонта.

Основными параметрами огнепреградителей является способность не допускать воспламенения пламени в защищаемом пространстве и также пропускная способность.

К общим требованиям относятся:

пламянепроницаемость - способность защиты от проникновения пламени при воспламенении и кратковременном сгорании паровоздушной смеси без нарастания давления взрыва;

огнестойкость - способность защиты от проникновения пламени или высокой температуры в случае длительного горения паровоздушной смеси на наружной поверхности огнепреградителя;

непроницаемость для горючих газов - способность защиты от проникания нагретых до опасной температуры газообразных продуктов сгорания окружающего пространства защищенный резервуар от пожара;

искронепроницаемость - способность защиты от проникновения нагретых до опасных температур минеральных или тлеющих органических частиц;

взрывонепроницаемоеть - способность защиты от проникновения пламени или горячих продуктов сгорания в случае дефлагационного взрывов;

пропускная способность - способность пропускать при опреде­ленном давлении заданного потока паров, паровоздушной смеси и воздуха;

морозоустойчивость - способность не промерзать с забиванием рабочих каналов льдом при длительной эксплуатации в условиях отрицательных температур.

Одновременное удовлетворение всех требований в конструкции огнепрегредителя усложняет конструкцию и технологию изготовления, приводит к увеличению, материалоемкости, повышению стоимости изготовления и эксплуатации. Поэтому зарубежные фирмы стремятся находить компромиссные решения, исходя из конкретных условий. Например, фирма "Брауншвейгер Фломмен" (Германия) считает чрезвычайно важным выбор типа огнепреградителя исходя из тщательного анализа возможных условий его работы.

Общим для всех огнепреградителей является требование по пламегасящей способности, связанное с выбором сечения газопропускных каналов, т.е. тушащие сечения. В Германии, например, они стандартизированы с воздушным зазором 0,2; 0,3; 0,5 и 0,7 мм.

Требование по надежности для всех огнепреградителей рассчитыва­ется с учетом коэффициента запаса, равного не менее 2.

В зависимости от рода защитного оборудования в один корпус может устанавливаться два и более видов огнепрегрздительных устройств, построенных на модульном принципе.

В нормативных документах, исходя из требований к вентилированию (продувке) резервуаров, допускается использование следующих вариантов защиты:

при безнапорной вентиляционной системе (рис. 73) достаточно установки огнепреградителя для защиты от пламени длительного горения топлива за пределами резервуара;

Рисунок 73 - Принципиальная схема безнапорного атмосферного
вентилирования резервуара

при вентиляционной системе, срабатывающей на давление и "вакуум", должны устанавливаться предохранительные клапаны предельного давления и вакууме, стойкие к прорыву пламени (рис. 74);

при вентиляционной системе с газовой обвязкой резервуаров должны устанавливаться комбинированные клапаны предельного давления и вакуума с огнепреградителями, а также детонационные предохранители (рис. 75);

при вентиляционной системе с отводом газов и аварийной продувкой должны устанавливаться (рис. __):

предохранительный клапан во вэрыво- и огненепроницаемом исполнении, срабатывающий на предельное давление и вакуум в нормальном режиме и аварийным сбросом давления, в том числе ручным управлением;

детонационный предохранитель для защиты резервуара от прорыва пламени газом в сборной магистрали обвязки;

перепускной клапан для регулирования отвода газов и предотвращения взрыва.

Наиболее предпочтительным считается типовое решение по размещению специального оборудования огнепреграждения, приведенного на рис. 76. Однако такое решение рекомендуется в основном для наземных резервуаров. Для полузаглубленных и заглубленных резервуаров допускается применение комбинации приведенных схемных решений размещения специального оборудования.

В основе своей номенклатура требований к оборудованию защиты, устанавливаемых в трубопроводах систем, аналогично номенклатуре требований к огнепреградителям.

Рисунок 74 - Принципиальная схема атмосферного вентилирования резервуара,
допускающее образование избыточного давления и вакуума

Рисунок 75 - Принципиальная схема атмосферного вентилирования резервуаров,
допускающее образование избыточного давления и вакуума, с дополнительной
магистралью для сбора и отвода паров и газов

1 - комбинированный предохранительный клапан типа взрыво- и огненепроницаемого исполнения, срабатывающий на предельное давление и вакуум;

2 - детонационный предохранитель

Рисунок 76 - Принципиальная схема атмосферного вентилирования резервуара с отводом газов и аварийной продувкой в атмосферу

1 - комбинированный предохранительный клапан типа ПРОТЕГО взрыво- и огненепроницаемого исполнения, срабатывающий на предельное давление и вакуум - для впуска воздуха в резервуар при нормальном рабочем режиме и аварийной продувки в атмосферу;

2 - детонационный предохранитель типа ПРОТЕГО для защиты резервуара от прорыва пламени при возможном воспламенении газов в сборной магистрали;

3 - перепускной клапан типа ПРОТЕГО для регулирования отвода газов

Имеются лишь несущественные отличия по способам и месту установки в связи с исключением возможности детонации в трубопроводах и арматуре. Это требование относится к нормированию соотношения длины трубопровода и его внутреннего диаметра или длины трубопровода перед агрегатом и диаметром его условного прохода. В расчетах для предотвращения детонации принимается расстояние L от предполагаемого источника до места установки дефлагационного предохранителя по соотношению L/D > 20, где В - диаметр трубопровода.

Если по условиям функционирования защищаемого оборудования возможный источник пламени будет на расстоянии L/D > 20, в трубопроводе возможна детонация и в систему должен устанавливаться детонационный предохранитель. На рис. 77 приведено схемное решение применения дефлагационного предохранителя, а на рис. 78 - детонационного предохранителя.

Детонационный предохранитель является элементом, снижающим высокую энергию давления и кинематическую скорость распространения волны, он разбивает фронт пламени еще до того, как оно попадет в трубопровод с огневым предохранителем.

Поэтому к предохранителю предъявляются высокие требования по прочности корпуса и встроенного в него огневого предохранителя. Ширина зазоров огневого фильтра в детонационном предохранителе должна отвечать требованиям нормативных зазоров для конкретного типа топлива или самого из опасных по огнетехническим свойствам авиатоплива, применяемого в технологическом оборудовании объектов и средств заправки.

В технической литературе встречаются также требования об обязательном резервировании, т.е. установки параллельных устройств защиты аналогичного назначения, особенно это касается дефлагационнык и детонационных предохранителей, огневых предохранителей в комбинации с другими устройствами, например, с разрывными мембранами [5].

Рисунок 77 - Принципиальная схема установки дефлаграционного предохранителя (для защиты от взрывов в трубах)

Рисунок 78 - Принципиальная схема установки детонационного предохранителя в трубопроводах

Разрывные мембраны должны устанавливаться при резервировании специального оборудования в магистралях, например, в обвязке воздушных линий резервуаров, для последовательного их включения при повышении давления.

В варианте размещения огнепреградителя на резервуаре, приведенном на рис. 78, в некоторых других случаях установка разрывной мембраны рекомендуется в качестве резервного предохранительного устройства от избытка давления в резервуаре как при оплавлении решеток огнепреградителя. Это обеспечит сохранение резервуара от разрушения повышенным давлением в надтопливной полости. Огнестойкость мембраны, рассчитанной на определенное давление, от воздействия пожара на внешней поверхности резервуара должна быть от 2 до 14 часов.

Величина давления .срабатывания разрывной мембраны устанавливается расчетом в соответствии с регулировкой давления и вакуума другими устройствами и допустимыми нормами для защищаемого резервуара (цистерны) или газоуравнительного трубопровода. Диаметр мембраны принимается по диаметру защищаемого газ сравнительного трубопровода, а толщина - исходя из выбранного конструкционного материала.

Допускается применение мембран разрывных, срезных, ломающихся, выщелкивающихся, хлопающих, отрывных и других типов по решению конструктора. Упоминается также о применении разрывных мембран с рисками и прорезями, а также об "управляемых" разгерметизаторах (рис. 79). Фактически это целые системы, где взрывоподави-тельные элементы приводятся в действие пиротехническими зарядами, электрическими, пневматическими или гидроприводами, когда давление продуктов горения достигает критического давления.

Системы предотвращения разрушения оборудования от взрывов рекомендуется совмещать с пожаротушащими системами.