Применение воздушно-механической пены для локализации и ликвидации пламенного горения проливов сжиженного природного газа

Введение. Применение воздушно-механической пены для локализации и ликвидации пламенного горения проливов сжиженного природного газа является одним из наиболее оптимальных способов предотвращения дальнейшей эскалации аварии. При этом данных для нормирования основных параметров ее подачи недостаточно.

Цель работы заключается в обосновании применения воздушно-механической пены для локализации и ликвидации пламенного горения сжиженного природного газа с определением основных параметров ее подачи. Для ее достижения ставятся задачи:

•   оценка пожаровзрывоопасных свойств сжиженного природного газа и анализ средств тушения его проливов;
•   экспериментальное определение изолирующего действия пены различной кратности на поверхности криогенной жидкости;
•   экспериментальное определение огнетушащей эффективности пены при ликвидации пламенного горения сжиженного природного газа;
•   экспериментальная проверка целесообразности совместного применения высокократной воздушно- механической пены с порошковыми средствами пожаротушения.

Результаты и их обсуждение. По итогам обсуждения результатов собственных экспериментов с учетом зарубежного и отечественного опыта проведения таких исследований выявлено, что для локализации и ликвидации пламенного горения сжиженного природного газа целесообразно применение пены кратностью от 300 до 500 единиц. Ликвидация пламенного горения при применении пен низкой и средней кратности не происходит. Для снижения интенсификации пламенного горения СПГ требуется подача высокократной пены с интенсивностью, превышающей 0,08 кг/(м²·с). Для ликвидации пламенного горения целесообразно установить интенсивность подачи высокократной пены на уровне 0,17 ± 0,01 кг/(м²·с). Применение порошковых средств пожаротушения целесообразно для ликвидации пламенного горения сжиженного природного газа, поверхность которого уже покрыта пеной.

Выводы. На основе собственных экспериментальных данных, анализа литературных источников, с учетом известных свойств противопожарной пены обоснованы основные параметры ее подачи  для локализации и ликвидации пламенного горения сжиженного природного газа.

1. Алешков М.В., Молчанов В.П., Бастриков Д.Л., Макаров С.А., Третьяков А.В., Иощенко Д.А. Перспективы научных исследований свойств воздушно-механической пены для локализации и ликвидации горения разливов сжиженного природного газа // Пожары и чрезвычайные ситуации: предупреждение, ликвидация. 2022. № 1. С. 12–20. DOI: 10.25257/FE.2022.1.12-20

2. Молчанов В.П., Бастриков Д.Л., Молчанов М.В. Пожарная безопасность при использовании газомоторного топлива. Анализ текущего состо яния нормативной базы // Эковестник. 2019. № 3. URL: https://ekovestnik.ru/article/386654/

3. Сафонов В.С. Проблемы обеспечения безопасности объектов сжиженного природного газа. Ч. I. Режимно-технологические особенности сис тем хранения и отгрузки сжиженного природного газа. М. : ВНИИГАЗ, 2021. 318 с.

4. Сафонов В.С. Проблемы обеспечения безопасности объектов сжиженного природного газа. Ч. II. Современные подходы к моделированию аварийных процессов и их последствий на объектах производства, хранения и перевозки сжиженного природного газа. М. : ВНИИГАЗ, 2021. 442 с.

5. Рачевский Б.С. Сжиженные углеводородные газы. М. : Нефть и газ, 2009. 640 с.

6. Болодьян И.А., Молчанов В.П., Дешевых Ю.И., Шебеко Ю.Н., Некрасов В.П., Макеев В.И. и др. Пожаровзрывобезопасность объектов хранения сжиженного природного газа. Анализ состояния проблемы // Пожарная безопасность. 2000. № 2. С. 86–96.

7. Chan S.T. Numerical simulations of LNG vapor dispersion from a fenced storage area // Journal of Hazardous Materials. 1992. Vol. 30. Issue 2. Pp. 195–224. DOI: 10.1016/0304-3894(92)85078-F

8. Brown T.C., Cederwall R., Chan S., Ermak D., Koopman R., Lamson K. et al. Falcon series data report: 1987 LNG vapor barrier verification field trials. Lawrence Livermore National Laboratory, 1990. 665 p. DOI: 10.2172/6633087

9. Шебеко Ю.Н., Филиппов В.Н., Навценя В.Ю., Костюхин А.К., Токарев П.М., Замышевский Э.Д. Способы противопожарной защиты резервуаров со сжиженными углеводородными газами // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 1999. Т. 8. № 4. С. 33–42.

10. Kamperveen J.P., Spruijt M.P.N., Reinders J.E.A. TNO 2016 R10352. Heat load resistance of cryogenic storage tanks. Results of LNG Safety Prog ram. Utrecht, TNO, 2016. 70 p.

11. Zang Qian­xi, Liang Dong. Thermal radiation and impact assessment of the LNG BLEVE fireball // Procedia Engineering. 2013. Vol. 52. Pp. 602–606. DOI: 10.1016/j.proeng.2013.02.192

12. Тагиев Р.М. Первые в мировой практике широкомасштабные испытания по проливу сжиженного природного газа и последующего его горения в рамках научно-технического сотрудничества ООО «Газпром газобезопасность» и «GDF Suez S.A.» // Безопасность объектов топливно-энергетического комплекса. 2013. № 2. С. 58–61.

13. Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения : справочник : в 2 ч. 2-е изд., перераб. и доп. Ч. I. М. : Пожнаука, 2004. 713 с.

14. Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения : справочник : в 2 ч. 2-е изд., перераб. и доп. Ч. II. М. : Пожнаука, 2004. 774 с.

15. Абдурагимов И.М., Куприн Г.Н. Нерешенные проблемы пожаровзрывобезопасности энергоресурсов (СУГ и СПГ) как оборотная сторона успехов энергетической стратегии Российской Федерации // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2014. Т. 23. № 4. С. 42–49. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=21519968

16. Шебеко Ю.Н., Навценя В.Ю., Копылов С.Н., Горшков В.И., Корольченко И.А., Полетаев А.Н. и др. Расчет основных показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов : руководство. М. : ВНИИПО, 2002. 77 с.

17. Шароварников А.Ф., Шароварников С.А. Пенообразователи и пены для тушения пожаров. Состав, свойства, применение. М. : Пожнаука, 2005. 335 с.

18. Фещенко А.Н., Макаров С.А., Третьяков А.В., Григорьевская И.И., Битуев Р.Б. Исследование изолирующего действия противопожарной пены на поверхности криогенной жидкости // Проблемы техносферной безопасности — 2022 : сб. тр. XI Междунар. науч.-практ. конф. мол. уч. и спец. М. : Академия ГПС МЧС России, 2022. С. 232–238. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=48545816

19. Yang Jie, Li Yuxing, Zhu Jianlu, Han Hui. Quantitative study of the factors of LNG liquid foam stability: Operating parameters and collection containers and time // Process Safety and Environment Protection. 2018. Vol. 117. Pp. 223–231. DOI: 10.1016/j.psep.2018.05.005

20. Krishnan P., Al­Rabbat A., Zhang B., Huang D., Zhang L., Minxiang Zeng et al. Improving the stability of high expansion foam used for LNG vapor risk mitigation using exfoliated zirconium phosphate nanoplates // Process Safety and Environmental Protection. 2019. Vol. 123. Pp. 48–58. DOI: 10.1016/j.psep.2018.12.030

21. Congliang Ye, Min Hua, Xuhai Pan, Baolong He, Juncheng Jiang. Development of heat transfer and evaporation model of LNG covered by Hi-Ex foam // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2016. Vol. 44. Pp. 564–572. DOI: 10.1016/j.jlp.2016.09.014

22. Suardin J.A., Yanjun Wang, Willson M., Mannan M.S. Field experiments on high expansion (HEX) foam application for controlling LNG pool fire // Journal of Hazardous Materials. 2009. Vol. 165. Pp. 612–622. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2008.10.040

23. Xiuxia Guo, Congliang Ye, Xinmiao Liang, Xuhai Pan, Min Hua, Godwin Suetor Cyril, Qian Yang. Analysis on the effects of high expansion foam on evaporation rate of the LNG // Safety Science. 2021. Vol. 137. P. 105183. DOI: 10.1016/j.ssci.2021.105183

24. Bin Zhang, Yi Liu, Olewski T., Vechot L., Mannan M.S. Blanketing effect of expansion foam on liquefied natural gas (LNG) spillage pool // Journal of Hazardous Materials. 2014. Vol. 280. Pp. 380–388. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2014.07.078