Modeling of the behavior of the railway LPG tank in the hearth flame

Practice shows that the depressurization of railway tank LPG is observed after 18 to 22 minutes from the moment of entering the fire burning, despite the fact that the walls of the vessels tank have a thickness of about 22-25 mm. The aim of this work was to study the behavior of the model of the vessels tank in the center of combustion by the action of powerful heat flow and the development of means of preventing its destruction. As a rule, to ensure fire safety is used or the method of heat-and-fire protection or discharge gas from the vessel tank. However, of interest is the combination of these methods of fire safety for vessels with LPG. The experimental investigations of various methods for fire protection of vessels with LPG (safety relief valves, intumescent fire retardant coatings, thermal isolation) have been executed. The experiments have been carried out, in order to investigate the behaviour of the vessels of volume of 50 dm³ with LPG at the total fire engulfment. These vessels were equipped with the fire protection tools mentioned above. It has been found that the safety relief valves can prevent explosions of the vessels with LPG at their engulfment by the pool fire even without any other protective measures. The intumescent fire retardant coating or the thermal isolation reduce significantly a pressure rise rate and give the remarkable delay of the time moment when the safety relief valves begin to operate. A reasonably good agreement between the experimental and theoretical data was obtained. It has been revealed that the proposed fire protection tools are promising for prevention of explosions of LPG tanks at their engulfment by fires. Experimental and theoretical studies of the behavior of “non-wetting” shell of LPG tank. It is shown that the presence of the shell of the railway tank fire-retardant coatings can effectively reduce the influence of heat flux on the metal shell of the tank. Investigated experimentally and theoretically field thermal deformation of the metal plate without and with the application of intumescent fire protective coatings. Experiment on effects of heat flow on a metal plate simulated the thermal effect on the dry shell model rail cars. The results indicate the prospects of the considered methods of fire protection to prevent explosions of the LPG tanks fire, in particular, of boilers railway tank cars with LPG.

модель железнодорожной цистерны с СУГ, очаг горения, методы защиты от огня, экспериментальная апробация, предохранительный клапан, вспучивающиеся огнезащитные покрытия, тепловая деформация, поля тепловых деформаций, railway LPG tank model, fire burning, fire protection methods, experimental testing, safety valve, intumescent fire retardant coatings, thermal deformation, thermal deformations fields

1. Маршалл В. Основные опасности химических производств / Пер. с англ. - М. : Мир, 1989. -672 с.

2. Davenport J. A. Hazards and protection of pressure storage and transport of LP-gas // Journal of Hazardous Materials. -1988.-Vol. 20. -P. 3-19. DOI: 10.1016/0304-3894(88)87003-1.

3. Стручалин В. Г., Пономарев В. М., Навценя В. Ю. Анализ взрывоопасных зон при заполнении цистерн нефтегрузами // Мир транспорта. -2014. -Т. 12, № 3(52).-С. 184-191.

4. Петров И. И. Обеспечение пожарной безопасности резервуарных парков для хранения нефти, нефтепродуктов и сжиженных углеводородных газов (полувековой опыт научных исследований) // Пожарная безопасность. -2010. -№ 1. -C. 108-119.

5. Леончук П. А. Обзор научных работ по пожарной опасности транспортировки опасных грузов автомобильным и железнодорожным транспортом в части оценки последствий аварий и пожарного риска // Пожарная безопасность. -2017. -№ 1. -C. 85-95.

6. Малов Е. А., Диeнов И. Н., Митрофанов А. В. Разрушение пропанового баллона в частном доме с. Дедуровка Оренбургской обл. // Безопасность труда в промышленности.-1996.-№10.- C. 13-18.

7. Schoen W., Probst U., Droste B. Experimental investigation of fire protection measures for LPG storage tanks // Proceedings of the 6th International Symposium on Loss Prevention and Safety Promotion in the Process Industries. -Norway, Oslo, 1989.-Vol. II. -P. 51/1-51/17.

8. Roberts A. F., Moodie K. The role of insulating coatings in the fire protection of LPG vessels // Journal of Oil and Colour Chemical Association. -1989. -Vol. 72, No. 5. -P. 192-195.

9. Kletz T. Protect pressure vessels from fire // Hydrocarbon Processing. - 1977. - Vol. 56, No. 8. - P. 98-102.

10. Schoen W., Droste B. Brandschutz bei Flussiggas-Lagertanks // TUE. - 1988. - Vol. 29, No. 4. - P. 115-119 (in German).

11. Birk A. M. Modelling the response of tankers exposed to external fire impingement // Journal of Hazardous Materials. -1988.-Vol. 20. -P. 197-225. DOI: 10.1016/0304-3894(88)87013-4.

12. Droste B., Schoen W. Full scale fire tests with unprotected and thermal insulated LPG storage tanks // Journal of Hazardous Materials.-1988.-Vol. 20.-P. 41-53. DOI: 10.1016/0304-3894(88)87005-5.

13. Moodie K. Experiments and modelling: an overview with particular reference to fire engulfment // Journal of Hazardous Materials.-1988.-Vol. 20.-P. 149-175. DOI: 10.1016/0304-3894(88)87011-0.

14. Шевцов С. А., Каргашилов Д. В., Хабибов М. У. Особенности проектирования резервуарных установок сжиженных углеводородных газов в системах автономного газоэнергоснабжения с учетом оценки пожарного риска // Пожарная безопасность. -2016. -№ 3. -C. 150-155.

15. Шебеко Ю. Н., Шебеко А. Ю., Гордиенко Д. М., Леончук П. А., Сулименко В. А. Пожарный риск перевозки сжиженных углеводородных газов железнодорожным транспортом // Пожарная безопасность. -2016.-№ 1. -C. 43-49.

16. Шебеко Ю. Н., Шебеко А. Ю., Гордиенко Д. М., Леончук П. А. Расчетная оценка пожарного риска перевозки сжиженных углеводородных газов автомобильным транспортом // Пожарная безопасность. -2014.-№ 4. -C. 26-33.

17. Страхов В. Л., Заикин С. В. Средства пассивной огнезащиты технологического оборудования объектов хранения и потребления сжиженного углеводородного газа на АГЗС // АвтоГазоЗаправочный комплекс + Альтернативное топливо. -2009. -№ 5(47).-C. 3-9.

18. Крутов А. М., Страхов В. Л., Заикин С. В. Новые средства огневой защиты технологического оборудования автогазозаправочного комплекса // АвтоГазоЗаправочный комплекс + Альтернативное топливо. -2008.-№ 1(37).-C. 51-53.

19. Заикин С. В., Страхов В. Л., Каледин В. О. Новый способ и средства огнезащиты для объектов нефтегазового комплекса // Транспорт на альтернативном топливе. - 2009. - № 4(10). - С. 28-32.

20. Барабанов А. А. Промышленный налив и слив сжиженных газов // Транспорт на альтернативном топливе. -2013.-№ 1(31).-С. 32-39.

21. Навценя В. Ю., Гордиенко Д. М., Смолин И. М., Болодьян И. А., Вогман Л. П., Карпов В. Л., Чибисов А. Л., Андреев В. А. Пожаровзрывобезопасность производственных объектов и транспортных систем // Пожарная безопасность. -2012. -№ 2. -С. 65-78.

22. Стручалин В. Г., Пономарев В. М., Навценя В. Ю. Возможность возникновения аварийных ситуаций при заполнении железнодорожных цистерн легковоспламеняющимися жидкостями // Наука и техника транспорта. -2014.-№ 4. -С. 85-90.

23. ТУ 7719-162-00000335-95. Состав огнезащитный вспенивающийся СГК-1. Технические условия. -М. : АО НПП Спецэнерготехника, 1995.

24. Навценя В. Ю., Стручалин В. Г., Ливанова Н. О., Филиппов Г. А. Влияние длительной эксплуатации и деформационного старения конструкционной стали 09Г2С на сопротивление разрушению и искрообразующую способность // Проблемы черной металлургии и материаловедения. - 2015. -№ 1. -С. 87-92.

25. ШебекоЮ.Н., Назаренко В. А., Филиппов В. Н., Навценя В. Ю., Костюхин А. К., Замышевский Э. Д., Головин В. В., Беспалько С. В. Экспериментальное исследование поведения тонкостенной оболочки в очаге пламени // Пожарная безопасность. -2004. -№ 2. -C. 63-72.

26. Беспалько С. В. Разработка и анализ моделей повреждающих воздействий на котлы цистерн для перевозки криогенных продуктов : дис. …д-ра техн. наук. -М., 2000. -427 с.

27. Страхов В. Л., Заикин С. В. Расчет оптимальных параметров огнестойкого экрана противопожарных штор и укрытий // Транспорт на альтернативном топливе.-2010.-№ 3.-С. 20-24.

28. Рябцев Н. И., Кряжев Б. Г. Сжиженные углеводородные газы. -М. : Недра, 1977. -279 с.