Кокорин В.В., Романова И.Н.
Уральский институт Государственной противопожарной службы МЧС России, г. Екатеринбург

Хафизов Ф.Ш.
Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа

На сегодняшний день в России насчитывается парк резервуаров для нефтепродуктов общей емкостью около 100 млн. тонн. Но в связи с экономическими преобразованиями в стране строительство резервуаров практически прекратилось. К тому же, из имеющихся на балансе предприятий нефтяной промышленности Российской Федерации резервуарных парков 80 % находится в состоянии, требующем ремонта и технологического обслуживания различного уровня. Постепенно возрастает процент резервуаров непригодных к эксплуатации. Ежегодно увеличивается количество резервуаров отработавших свой нормативный срок. Поэтому при сложившейся ситуации ежегодно будет выбывать из технологического режима работ почти 10% резервуаров.

Несмотря на определенный прогресс, достигнутый в обеспечении пожарной безопасности, резервуары для нефти и нефтепродуктов остаются одними из наиболее опасных объектов. Это связано с целым рядом причин, которые до сих пор остаются нерешенными. Впоследствии происходят пожары, наносящие огромный ущерб действующим предприятиям. Вот некоторые из них. В мае 2001 года произошел крупный пожар на нефтяной компании «ЛУКОЙЛ» нефтеперерабатывающего завода «Петротел-ЛУКОЙЛ» возле города Плоешти (Румыния). Огонь охватил один из резервуаров с бензином, в непосредственной близости от очага возгорания находились еще пять стационарных емкостей с горючим, технологические установки, поселок работников предприятия. Пожар был ликвидирован спустя 10 часов после его начала. В августе 2003 г. в г. Пуэртольяно (провинция Сьюдад-Реаль, Испания) на нефтеперерабатывающем заводе компании «Repsol YPF SA» произошел взрыв с последующим возгоранием емкостей с нефтепродуктами. Начавшийся пожар продолжался около трех суток. В декабре 2005 года произошло три взрыва с последующим горением на нефтехранилище Bansfield, расположенном к северу от Лондона. Bansfield – 5-е по величине нефтехранилище Великобритании, в котором содержится до 5% всех нефтепродуктов страны. Оно расположено в 40 км от Лондона и обеспечивает нефтепродуктами юго-восток Англии, в том числе аэропорт Хитроу. Более 60 часов продолжалась борьба с огнем в 20 основных резервуарах с топливом. В марте 2009 года в Мозыре (Беларусь) на территории парка светлых нефтепродуктов ОАО «Мозырский нефтеперерабатывающий завод» концерна «Белнефтехим» произошел пожар в стальном резервуаре объемом 10 тыс. куб. метров для хранения бензина. В резервуаре находилось 3 тыс. литров бензина марки АИ-92. Тушение продолжалось более суток. В августе 2009 года в Ханты-Мансийском автономном округе на нефтебазе «Конда», принадлежащей предприятию ОАО «Сибнефтепровод», произошел крупный пожар: сгорели несколько резервуаров с нефтью площадью около 23 гектаров. В резервуарном парке станции находятся восемь резервуаров РВС-20000. На момент возникновения пожара общий объем находящейся на базе нефти равнялся 160 тысячам кубических метров. Тушение продолжалось двое суток. В октябре 2009 года на нефтеперерабатывающем заводе Caribbean Petroleum близ города Катано (Пуэрто-Рико) взорвались несколько емкостей для хранения нефти, что привело к беспрецедентному по силе пожару. Первоначальный взрыв уничтожил 11 резервуаров, возникший пожар быстро распространился на близлежащие резервуары с бензином, авиационным топливом и дизельным топливом. Из 40 резервуаров нефтеперерабатывающего завода 21 были полностью разрушены. Пожар продолжался несколько суток. В сентябре 2010 года на территории ОАО «Ново-Уфимский нефтеперерабатывающий завод» в Уфе (один из крупнейших в России по мощности первичной переработки нефти) произошел взрыв и возник пожар. В феврале 2011 года на нефтеперерабатывающем заводе в городе Байджи в 200 км от Багдада прогремел взрыв, который привел к прекращению работы крупнейшего иракского НПЗ. Нефтеперерабатывающий завод города Байджи (примерно 180 км севернее Багдада) ежедневно производит 11 млн литров бензина, 7 млн литров бензола и 4,5 млн литров керосина. На заводе начался сильнейший пожар.

Как мы видим на примерах пожаров в резервуарных парках существующие на сегодняшний день стационарные системы противопожарной защиты вертикальных стальных резервуаров не обеспечивают достаточной защиты, не говоря уже о быстром тушении пожаров. Около четверти общих затрат тратятся на работоспособность таких систем, но в России не зарегистрировано ни одного успешного случая тушения пожара резервуара только при помощи таких установок за последние годы. Чаще всего пожар в резервуаре начинается с взрыва паровоздушной смеси. Взрыв приводит к подрыву крыши, вследствие чего происходит выход из строя данных систем в начальный момент аварии: в 75 % случаях выходили из строя пеногенераторы, в 25 % подводящие трубопроводы. Только благодаря привлечению передвижной пожарной и иной техники тушились пожары на резервуарах с самыми неблагоприятными последствиями аварий. Все это поспособствовало к разработке более новых технологий тушения пожаров. Наиболее перспективным из которых является тушения пожаров подачей огнетушащей пены в слой горючей жидкости (подслойное тушение).

Подслойное тушение пожара – способ тушения пожара нефти и нефтепродукта в резервуаре подачей низкократной пленкообразующей пены в основание резервуара непосредственно в слой горючего. Впервые был применен в Швеции, в США данный способ стали применять с 1972 г. Очевидно, что подслойный способ подачи пены наиболее безопасный способ тушения пожаров для личного состава подразделений и пожарной техники.

Рис. 1. Стационарная установка пожаротушения для подачи пены в основание резервуара через эластичный рукав на поверхность горючего

Тушение пожара в вертикальных стальных резервуарах подачей пены в слой осуществляется двумя способами. Первый заключается в подаче низкократной пены снизу через эластичный рукав. Рукав защищает пену от взаимодействия с горючей жидкостью. По статистике этот способ очень ненадежный, т.к. устройство по раскатке рукава в 90% случаев выходит из строя. Второй способ – подача низкократной пены в слой горючей жидкости через смонтированный трубопровод на дне резервуара. Второй способ стал наиболее надежным и простым в исполнении.

Чтобы использовать подслойный способ тушения необходимо оборудовать вертикальный стальной резервуар системой труб. Эта система имеет свои сложности и требует специальных навыков в ее оснащении. Такая система монтируется на дне резервуара, тем самым является надежной и не выходит из строя в начальный момент аварии при взрыве паровоздушной среды. Это подтверждается многочисленными огневыми испытаниями на существующих вертикальных стальных резервуарах в Альметьевске, Перми, Астрахани и т.д..

Для тушения пожаров подслойным способом применяют специальную пену из пленкообразующих пенообразователей. Такие виды пенообразователей изготовляют на фторированной основе типа «Легкая вода», которые позволяют образовывать водную пленку и самопроизвольно растекающиеся по зеркалу горючей жидкости. К тому же они имеют длительный гарантийный срок хранения. США полностью перешло на использование фторсодержащих пен при подаче подслойным способом. К тому же, исследования показали, что пена на такой основе имеет более высокую устойчивость к нагреванию. Это подтверждается результатами испытаний пенообразователей различных видов, использованных в системе подслойного тушения пожаров.

Данная система тушения пожаров высокоэффективна при тушении пожаров в вертикальных стальных резервуарах со стационарной крышей. В резервуарах с плавающей крышей (понтоном) система тушения пожаров подслойным способом имеет ряд существенных проблем.

Если возгорание произошло из-за взрыва паровоздушной смеси, то плавающая крыша (понтон) может быть полностью или частично затоплена в горючей жидкости. При полностью затопленной плавающей крыше (понтоне) система накрывается сверху и может потерять свою работоспособность. Частично затопленная плавающая крыша (понтон) приводит к образованию «карманов». «Карман» – объем, в котором горение и прогрев жидкости, а также тепломассообмен при подаче воздушно-механической пены происходит независимо от остальной массы горючего в резервуаре. В этом случае стационарная система противопожарной защиты резервуаров и передвижная пожарная техника малоэффективны в тушении такого рода пожаров.

Еще одной проблемой является значительное загрязнение пены нефтепродуктом, что сильно сказывается на эффективности тушения. Это происходит из-за того, что на систему подслойного тушения на дне резервуара действует давление. Чтобы осуществить выход пены необходимо создать противодавление на обратный клапан. При его срабатывание произойдет резкое введение пены в слой горючей жидкости, что побуждает интенсивное перемешивание и тем самым уменьшает огнетушащую способность.

Рис. 2. Загрязнение пены нефтью

Ко всему прочему при тушении пожаров подслойным способом нам неизвестно количество воды, прошедшее с пеной через слой горючей жидкости на горящую поверхность. Также следует помнить о том, что поднятие пены на поверхность очень длительный процесс.

Подслойный способ подачи пены неэффективен при тушении вязких нефтепродуктов, имеющих относительно высокую температуру застывания, так как в этом случае очень сложно продавить слой загустевшей горючей жидкости. К тому же малоэффективен при тушении полярных жидкостей и нефтепродуктов с примесью спиртов.

В завершении данной статьи хотелось бы сказать, что обеспечение пожарной безопасности вертикальных стальных резервуаров на нефтеперерабатывающих предприятиях является главной задачей на сегодняшний день. Только доработка и усовершенствование уже существующей системы подслойного тушения пожаров сможет решить все перечисленные выше проблемы и сделать производственные объекты немного безопаснее.