ОБҐРУНТУВАННЯ УМОВ ЗАСТОСУВАННЯ ВОГНЕГАСНИХ РЕЧОВИН В СИСТЕМАХ ПРОТИПОЖЕЖНОГО ЗАХИСТУ ГАЗОКОМПРЕСОРНИХ СТАНЦІЙ

summary

У ВСТУПІ обґрунтовано вибір та актуальність теми дослідження, сформульовано мету роботи, задачі досліджень, відображено наукову новизну, особистий внесок здобувача та практичну значимість роботи.

У ПЕРШОМУ РОЗДІЛІ наведено результати аналізу пожежної небезпеки газокомпресорних станцій та систем їх протипожежного захисту.

Аналіз пожежної небезпеки КС країн СНД свідчить про те, що в системах їх протипожежного захисту застосовують первинні засоби пожежогасіння (переважно порошкові вогнегасники з вогнегасним ВС-порошком), пересувну пожежну техніку (пересувні вогнегасники, пожежні автомобілі), а також автоматичні установки пожежогасіння.

При використанні пересувної пожежної техніки для гасіння пожеж застосовують біологічно “жорсткі” піноутворювачі загального призначення “ПО-1”, “ПО-1Д” та “ПО-6К”, які належать до речовин 3 класу небезпечності за ГОСТ 12.1.007-76, у той час, як згідно з вимогами ДСТУ 3789, піноутворювачі загального призначення повинні належати до 4 класу і бути біологічно “м’якими”. Піноутворювачі “ПО-1”, “ПО-1Д” та “ПО-6К” не задовольняють вимогам зазначеного стандарту за показником вогнегасної здатності.

В Україні існує виробництво якісних піноутворювачів як загального, так і спеціального призначення („Сніжок-1”, „ППЛВ-(Універсал)” марок 103, 103М, 106, та 106М, „AFFF-106”, “S.F.P.M. 6/6”, тощо). Крім того, на ринку широко представлено піноутворювачі закордонного виробництва, такі як “ТЭАС”, “ПО-6ОСТ” (марки 1, 2), “ПО-6ТС” марки А, “ПО-6МТ”, “ПО-6ТС-М”, “Морпен”, “Expandol” (загального призначення), “ПО-6ТФ” “Fluoropolydol” (спеціального призначення) та інші. Дослідженнями, що проводились Боровиковим В., Антоновим А., Білкуном Д., Білошицьким М., Шароварніковим О., Реуттом В., Безродним І. та ін., підтверджено їх високу ефективність при гасінні пожеж класу В за ГОСТ 27331. Проте проведений аналіз літературних джерел не виявив наявності відомостей щодо ефективності гасіння турбінної оливи ТП-22 сучасними піноутворювачами.

Переносні та пересувні вогнегасники, якими споряджено КС, в якості заряду містять в собі переважно вогнегасні ВС-порошки, які не придатні для гасіння пожеж класів А, а також комбінованих пожеж з наявністю такого класу, у той же час, відомостей про ефективність гасіння турбінної оливи ТП-22 вогнегасними АВС-порошками за аналізом літературних джерел також не виявлено.

На об’єктах транспорту газу Росії визначилась стійка тенденція пріоритетності газового пожежогасіння (62,6 % в автономному використанні та 79,6 % у складі комбінованих технологій). Практичний досвід показав, що установки пінного пожежогасіння часто не спрацьовують, насоси піноутворювачів “закоксовуються”, піна утворюється не завжди якісною. Зважаючи на це в Російській Федерації застосування на компресорних станціях установок пінного пожежогасіння у відповідності з відомчим нормативним документом ВРД 39-1.8-005-2002 заборонено. Цим же документом заборонено і застосування на таких об’єктах систем аерозолевого пожежогасіння.

Найбільшу пожежну небезпеку мають такі КС, на яких наявні газоперекачувальні агрегати з газотурбінним приводом (ГПА), що обумовлено наявністю природного газу, який перекачується нагнітачами під високим тиском, паливного газу, та значної кількості турбінної оливи, зокрема, ТП-22. В системах протипожежного захисту ГПА такого типу на КС газопроводів „Союз” та „Уренгой-Помари-Ужгород” України застосовано комбіновані автоматичні установки газового пожежогасіння з використанням в них СО₂ високого тиску для захисту замкненого простору під кожухом, та галону 1301 або хладону 2402 для захисту всього об’єму укриття ГПА. На підприємствах тільки ДК “Укртрансгаз” експлуатуються понад 100 установок пожежогасіння, споряджених галоном 1301 або хладоном 2402.

Основною причиною пожеж на КС з ГПА такого типу є загоряння турбінної оливи при її контакті з нагрітими технологічними поверхнями.

Кожна газотурбінна установка має індивідуальну масляну систему, що служить для змащування підшипників турбін, їх охолодження та ущільнення. В цих системах нагріта олива циркулює під тисками від 0,03 до 0,5 МПа. Тиск оливи в системі ущільнення нагнітачів складає від 5,5 до 10,0 МПа. Через значну кількість оливи пожежа розвивається настільки швидко, що через 10-15 хв. в зоні горіння відбувається обвалення перекриття. Як правило, в результаті пожежі виходять з ладу турбіна, автономний щит управління, вигорають кабелі в зоні пожежі, слід відзначити, що для змащування поверхонь турбіни необхідне подавання оливи до повної зупинки її ротора. „Вибіг” ротора (проміжок часу обертання після відключення турбіни) складає 15 хв. Протягом цього часу головний масляний насос, встановлений на валу ротора турбіни, продовжує подавати оливу.

З метою відокремлення нагрітих до високих температур технологічних поверхонь турбіни, камер згоряння і вихлопної труби газотурбінного приводу від решти об‘єму укриття ГПА вищевказаних типів, цей привід розміщено в металевому контейнері, вільний простір в якому становить близько 90 м³.

Найвагомішій внесок у дослідження пожежонебезпечних властивостей турбінної оливи ТП-22, та її парів, а також у пошук ефективних вогнегасних речовин для їх використання у системах протипожежного захисту об’єктів з її наявністю було зроблено ученими ВНДІПО Копиловим Н., Пустинніковим С., Чібісовим А., Смірновою Т., Моісеєнком В., Мольковим В., Меркуловим В., Агафоновим В. тощо. В останні роки проблема заміни озоноруйнівних технологій протипожежного захисту об’єктів знайшла відображення у наукових працях українських дослідників, зокрема в роботах Дунюшкіна В., Пономарьова С., Орла В., Сушка В., Гамери А., Цапка Ю., Антонова А. тощо. Зокрема, Цапком Ю., Антоновим А. та Орлом В. встановлено факт підвищення на 183 °С температури самозаймання парів оливи у середовищі з вмістом 41,9% СО₂, 12,5% кисню, 45,6% азоту, порівняно з визначеною у стандартних умовах. Цими ж авторами встановлено підвищення мінімальної вогнегасної концентрації СО₂ для парів оливи за температури 320 °С до 31,0 % порівняно з 22,0 % СО₂ за температури 240 °С.

Тропіновим О., Жартовським В., Откідачем М., Цапком Ю. досліджено інгібувальні властивості хладонів 2402 та 1301, діоксиду вуглецю та азоту. Хладони з нульовим озоноруйнівним потенціалом залишились у їх роботах поза увагою.

На підставі аналізу зроблено висновок, що основними шляхами підвищення пожежної безпеки газокомпресорних станцій магістральних газопроводів є використання в системах їх протипожежного захисту озононеруйнівних газових вогнегасних речовин, вогнегасних АВС-порошків і біологічно „м’яких” піноутворювачів, ефективних технічних засобів, технологій та науково обґрунтованих умов їх застосування, а також сформульовано мету та задачі досліджень дисертаційної роботи.

У ДРУГОМУ РОЗДІЛІ наведено результати теоретичних та експериментальних досліджень з визначення ефективності вогнегасних речовин, а також умов та технологій їх застосування під час припинення горіння горючих речовин.

В якості газових вогнегасних речовин поряд з інгібіторами горіння (хладони 13В1 (1301), 114В2 (2402), 125, 23, 227еа, 236 ef тощо) та інертними розріджувачами (inergen (IG-541), argonite (IG-55), діоксид вуглецю (СО₂), азот (N₂) тощо) застосовуються або можуть бути перспективними і їх суміші (15% 2402 + 85% СО₂, 50% 2402 + 50% СО₂ тощо).

Виробництво пентафторетану (хладон 125) налагоджено у деяких країнах, але застосування цієї речовини в системах протипожежного захисту стримується, насамперед, відсутністю даних щодо інгібувальних властивостей, флегматизувальної та вогнегасної здатностей її сумішей з інертними розріджувачами, зокрема, з СО₂.

Виявлення впливу на активні ОН-радикали полум’я хладону 125 було проведено з використанням установки та методики дослідження, наведених у роботах Тропінова А., Жартовського В., Антонова А. Краснянського М.. Криві залежностей отримані за результатами власних досліджень в порівнянні з результатами, отриманими Жартовським В., Откідачем М., Цапком Ю., Тропіновим О. наведено на рис. 1.

Рис. 1. Залежність відносної інтенсивності випромінювання гідроксильних радикалів І_відн. від витрати газових вогнегасних речовин б, що подаються в полум’я н-гептану: 1 – азот*; 2 – діоксид вуглецю*; 3 – хладон 125 (експериментальні значення); 4 – хладон 125 (теоретичні значення); 5 – хладон 13В1*; 6 – хладон 114В2*.

Примітка: *- результати отримані Жартовським В., Откідачем М., Цапком Ю., Тропіновим О.

Аналіз отриманих результатів, які наведено на рис. 1, та літературних даних щодо мінімальних вогнегасних концентрацій для досліджених речовин дозволяє зробити висновок, що ряд ефективності за інгібувальною здатністю співпадає з рядом ефективності за їх мінімальними вогнегасними концентраціями і має  наступний вигляд у напрямку зменшення: хладон 2402 – хладон 1301 – хладон 125 – СО₂ – N₂.

Ефективність бінарних сумішей хладону 125 з діоксидом вуглецю при гасінні турбінної оливи ТП-22 визначали за їх мінімальними вогнегасними концентраціями з використанням установки, передбаченої ДСТУ 3858.