Stingerea incendiilor la depozitele de produse petroliere

Stingerea incendiilor la depozitele de produse petroliere

1. Caracteristicile procesului de ardere si de incalzire ale lichidelor combustibile

1.1. Natura arderii

Arderea lichidelor combustibile este un proces fizico-chimic complex, al carui caracter si intensitate depinde de o serie de flacari. Arderea prematura a lichidelor combustibile in rezervoare sau in general pe suprafata libera este un proces de difuziune urmat de o reactie exoterma (flacara). Una din trasaturile caracteristice ale arderii difuze este variatia vitezei de ardere, in functie de miscarea aerodinamica, de exemplu, intensitatea curentilor de aer in apropierea focarului de ardere.

Arderea lichidului combustibil se caracterizeaza prin doua fenomene interdependente si anume evaporarea si arderea amestecului de vapori cu aer, deasupra suprafetei combustibilului. Evaporarea are un rol important, deoarece in ultima instanta, ea determina intensitatea arderii. Intensitatea schimbului de caldura intre flacara si suprafata lichidului este influntata de forma si dimensiunile flacarilor, de temperatura si de capacitatea ei de reactie.

In caz de incendiu pot aparea conditii diferite de ardere.

In functie de locul unde se afla lichidul combustibil se disting 3 feluri de ardere: ● arderea in rezervoare; ● arderea lichidului varsat pe suprafata unui material de alta natura; ● arderea lichidului combustibil sub forma de jet.

In cazurile reale, la un incendiu se pot intalni una sau chiar toate felurile de arderi aratate (de exemplu la rezervoare, arderea poate avea loc concomitent la suprafata oglinzii rezervorului, cat si in cuva de retentie in cazul revarsarii lichidului).

Inflamarea lichidului intr-un rezervor inchis se produce aproximativ la fel, ca si la unul descoperit.

Deosebirea consta in aceea ca intr-un recipient descoperit inflamarea este posibila si la temperatura lichidului mai mare decat in limita superioara de inflamabilitate.

Aceasta se explica prin faptul ca pe suprafata descoperita a unui lichid combustibil concentratia de vapori in aer, in urma difuziunii descreste pe masura indepartarii la suprafata.

Pentru acest motiv in amestecul de vapori-aer exista intotdeauna o zona unde concentratia de vapori se gaseste intre limita superioara si inferioara de concentratie.

Intr-un rezervor inchis de obicei concentratia de vapori deasupra suprafetei este aproximativ egala in intreg volumul amestecului vapori-aer.

Datorita acestei situatii inflamarea este imposibila daca temperatura lichidului depaseste limita superioara de inflamabilitate. Inflamarea in rezervoare acoperite, in majoritatea cazurilor, este insotita de explozie, in timpul careia rezervorul se distruge. Caracterul si gradul distrugerii depind de constructia rezervorului si de puterea exploziei.

La rezervoarele metalice verticale, in urma exploziei, de obiecei se distruge integral sau partial capacul, care uneori este aruncat in intregime pe sol, uneori exploziile distrug partial rezervorului, iar lichidul care arde se revarsa pe o suprafata mare. Structura flacarilor de lichide combustibile depinde nemijlocit de dimensiunile fluxului de vapori degajati pe timpul arderii acestora si viteza lui de miscare a aerului. In functie de acesti factori, flacarile la rezervoarele cu suprafetele mari au o structura turbulenta. In acest caz, impulsul continuat de vaporii de combustibil ascensionali, este mult mai mic decat impulsul provocat de gazele produse de flacari.

Viteza medie a curentului, in cazul unei ascensiuni puternice in mijlocul flacarilor, creste odata cu inaltimea, atat de repede incat turbulenta apare aproape de baza flacarilor, daca gazele de ardere ale flacarilor au depasit chiar si numai o particica a lungimii lor.

La arderea lichidelor in rezervoare deschise, structura flacarilor, temperatura acestora ca si radiatia lor, depind in principiude diametrul rezervorului in care se produce arderea. Inaltimea partii luminoase a flacarii este de 1 – 2 diametre ale rezervorului.

In caz de vant, flacarile se inclina spre orizontala, pastrand aproximativ aceleasi dimensiuni si, ca urmare, vor „scalda” si incalzi rezervoarele vecine sau alte instalatii, amplasate pana la o distanta de doua diametre de rezervorul incendiat.

Temperatura partii luminoase a flacarii, in functie de natura lichidului combustibil, variaza in limitele de la 1000 la 1300ºC. Din aceasta cauza, in primele minute de la izbucnirea incendiului dintr-un rezervor apare pericolul propagarii acestuia la rezervoare vecine sau la alte obiective, care se gasesc sub influenta radiatiei flacarilor.

Viteza de ardere nu este aceeasi cand arderea are loc in rezervoare de diametre diferite. Pentru rezervoarele cu diametre mici, viteza de ardere este destul de mare (pana la 2 m). Daca diametrul creste, la inceput viteza de ardere descreste, apoi iar creste, ajungand la o anumita valoare constanta pentru lichidul respectiv. Caracterul variatiei de ardere, in functie de diametru, este determinat de o serie de cauze. Pentru rezervoare o mare importanta o au peretii, intrucat flacara care vine in contact cu ei incalzeste marginea superioara pana la o anumita temperatura destul de ridicata, care in anumite conditii ajunge la cateva sute de grade.

Exista doua puncte de vedere bazate pe conceptii diferite despre schimbul de caldura intre fasciculul de flacari si suprafata lichidului. Primul dintre ele se bazeaza pe rolul predominant al transferului de caldura prin radiatie, iar cel de al doilea se refera la faptul ca caldura de la flacara se transmite la suprafata lichidului prin convectie.

Incendiile la rezervoare sunt insotite de transferul unei energii termice apreciabile datorita coloanei de flacari, precum si a transportului de catre curentii de aer a particulelor fierbinti de carbon (funingine), la rezervoarele situate in apropiere. In consecinta, la aceste rezervoare de multe ori se produce inflamarea vaporilor de produse petroliere iesite prin diferite deschideri din capacul rezervorului.

Peretii rezervorului aflati in direct sub influenta flacarilor la temperatura de 500ºC pierd rezistenta si incep sa se deformeze spre interiorul rezervorului. La incendiile de produse petroliere albe, peretii rezervorului se deformeaza mai rapid decat la incendiile de produse negre.

5.2. Sisteme complexe de protectie

Avand in vedere cararteristicile incendiilor de rezervoare de produse combustibile pentru asigurarea gradului inalt de securitate cerut acestor importante si vulnerabile obiective, este necesar un sistem complex de protectie contra incendiilor, care sa asigure:

1) Detectarea concentratiilor periculoase de vapori inflamabili in aer care se formeaza in caz de avarie in zona parcului de rezervoare sau in perimetrul acestei zone.

2) Limitarea posibilitatilor de raspandire a lichidelor combustibile revarsate in caz de avarie la rezervoarele sau conductele de produse.

3) Vehicularea produselor din sau in rezervoare, in functie de necesitatile interventiei, folosind la maximum posibilitatile instalatiilor tehnologice sau instaland dispozitive provizorii in acest scop.

4) Racirea constructiilor incendiate si a celor invecinate expuse actiunilor excesive ale caldurii.

5) Colectarea sau evacuarea la canalizata industriala a produselor combustibile revarsate si a apei rezultate, ca urmare a interventie de stingere si racire.

6) Stingerea incendiilor de produse petroliere.

7) Efectuarea de exercitii periodice pentru verificarea instalatiilor si antrenarea personalului.

dozatoarele (amestecatoarele); generatoarele de spuma; capetele de spuma.

Dimensionarea elementelor componente ale instalatiei de spuma se face in functie de urmatorii factori principali: ● intesitatea specifica de stingere i_s; ● aria libera a lichidului incendiat A_s; ● durata teoretica a interventiei t_i; ● parametrii de lucru (debitul, presiunea etc.),ai generatoarelor de spuma se prepara prin mai multe procedee.

b. Instalatii semifixe cu spuma (chimica). La instalatiile din aceasta categorie, numai deversoarele, camerele, coloanele si partial conductele orizontale de spuma sunt montate fix, celelalte elemente sunt mobile.

Conductele fixe de spuma se prelungesc pana la cel putin 4 m in afara indiguirii si acolo se prevad cu dispozitive, racorduri fixe A si B pentru legarea utilajului mobil, de asemenea se prevede drum sau spatiu amenajat pentru accesul masinilor de pompieri, a celor cu care se transporta cantitatile suplimentare de praf unic si eventuale platforme de stationare a acestora.

In caz de incendiu, punerea in functiune a instalatiilor de stingere cu spuma se face de catre personalul de interventie special instruit.

Ei trebuie sa aiba grija sa execute cu operativitate toate manevrele robinetelor prevazute la instalatie si sa alimenteze continuu instalatia cu spumant (praf unic), sa verifice calitatea spumei debitate, sa asigure functionarea corecta a instalatiei si sa repuna in stare de functionare dupa lichidarea incendiului.

Instalatia de stingere cu spuma se pune in functiune la rezervorul incendiat si in caz de mare pericol si la rezervoarele invecinate insa numai pentru realizarea unui strat protector de spuma. La rezervoarele invecinate se vor pune obligatoriu in functiune instalatiile fixe de racire cu apa.

c. Instalatii mobile. Datorita diametrelor mare ale rezervoarelor cu produse petroliere (20 – 100) si inaltimii apreciabile a acestora (14 – 22 m), precum si a dimensiunilor cuvei de retentie, pentru introducerea spumei in zona incendiata este necesar sa se dispuna de masini si utilaje cu performante superioare de lucru.

Din experimentarile efectuate in unele tari rezulta ca dupa ≈ 60 min apare cel mai mare pericol de propagare a incendiului la rezervorul vecin. Aceasta inseamna ca actiunea de stingere trebuie inceputa cel mai tarziu dupa 30 min de la izbucnirea incendiului, deoarece tinand seama de durata calculata de stingere de ≈ 15 min, se impune ca stingerea incendiului sa se termine inca inainte de a ajunge la factorul critic de timp. Prin urmare, pentru inceperea stingerii incendiului in rezervoare este valabila relatia: T_max = 30 min. De fapt, la rezervoarele cu capac flotant pentru a se evita o incalzire periculoasa a rezevorului vecin, in cazul actionarii cu mijloace, timpul maxim de incepere a racirii este de asemenea de 30 min.

Pentru stingerea incendiului in cuva de retentie a marilor rezervoare, timpul maxim de incepere a actiunii de stingere este considerat, de catre unii specialisti straini, egal cu 60 min. Aceasta ar fi si timpul negativ necesar de pregatire a fortelor si mijloacelor, precum si a unei actiuni eficiente de stingere a incendiului. La aceasta concluzie s-a ajuns avandu-se in vedere ca incendiile la cuva de retentie sunt mai reduse fata de incendiile de rezervoare, astfel de incendii producandu-se in urma unor deversari sau explozii ale rezervoarelor, apreciere justa, daca se are in vedere tendinta actuala de construire a rezervoarelor cu capac flotant sau cu pereti dubli, la care fenomenele amintite nu se produc sau daca au loc, acestea se intampla destul de rar.

In ultima perioada de timp, pentru depozite de rezervoare se prevad si se folosesc pentru stingerea incendiilor tunuri de spuma si de apa de mare capacitate (debite peste 3000/min) amplasate pe reteaua de incendiu sau pe masini cu randament ridicat. Cu acestea, alimentate cu apa si spumant in mod continuu si manuite de personal bine instruit se pot stinge incendiile izbucnite in parcurile de rezervoare.

Succesul in stingerea incendiilor izbucnite la rezervoarele de produse petroliere depinde, in mod deosebit de respectarea unor principii tactice de stingere si de modul cum este pregatit si condus atacul pentru stingerea incendiului.

6. Particularitatile stingerii unor incendii de produse petroliere

6.1. Stingerea incendiilor in rezervoare

Stingerea produselor petroliere albe se poate realiza mai usor in cazul in care capacul rezervorului a fost smuls in intregime si aruncat intr-o parte. Pentru succesul stingerii prezinta importanta nivelul benzinei din rezervor. Daca nivelul benzinei este scazut apare pericolul deformarii rezervorului intr-un timp relativ scurt.

In anumite cazuri, pe timp de iarna racirea abundenta a rezervoarelor vecine cu produse petroliere albe (benzina etc.) amplasate la distantele prevazute de norme, nu este intotdeauna eficienta. Este mai bine ca vaporii de benzina in exces sa iasa prin supapele de respiratie, decat sa condenseze, avand loc si aspiratia aerului in interiorul rezervorului, mai ales pe timp de iarna cand temperatura este scazuta. In nici un caznu trebuie sa se renunte complet la racirea rezervoarelor, deoarece produsul se poate incalzi, se formeaza in interior o presiune ridicata, care poate duce la neetanseitati la capac sau la fisurarea cusaturilor la tole.

Un fenomen invers poate sa apara la rezervoarele cu produse petroliere negre (motorina, pacura etc.). Aceste produse avand temperaturi de fierbere ridicate si limite scazute de explozie a vaporilor, apare necesitatea racirii abundente a rezervoarelor, inlaturandu-se astfel formarea unor amestecuri explozive.

Comandantul interventiei este obligat sa tina seama de aceste particularitati chiar de la inceputul organizarii stingerii incendiului si sa prevada eventualele dificultati care ar putea sa apara in cazul in care capacul rezervorului sau parti din acesta ar cadea (scufunda) in lichid.

In acest caz succesul in lichidarea incendiului se poate obtine prin realizarea unor deschideri in peretel rezervorului mai sus de nivelul arderii cu 50 – 100 cm si introducerea prin ele a unor tevi care sa refuleze spuma, sau prin ridicarea nivelului lichidului din rezervor prin pompare de apa sau produs din rezervoarele invecinate.

Acest procedeu prezinta si un dezavantaj si anume prin deschiderile practicate aerul patrunde in interior, intensificand procesul de ardere si in consecinta se accelereaza deformarea peretelui rezervorului.

Daca prin masurile luate,in cazul nivelului scazut de produs in rezervor, nu se reuseste lichidarea incendiului, atunci se va trece la golirea rezervorului prin conductele ramase nedeteriorate sau la folosirea altor conducte de transvazare care trebuie racite in permanenta. Daca nu este posibil, se va lasa produsul (reziduurile) sa arda, luandu-se masuri de protejare a rezervoarelor vecine si a celui incendiat prin racire cu apa.

Deoarece incendiile de produse negre se caracterizeaza prin fenomene de fierbere si eruptie, comandantul interventiei, in afara organizarii racirii rezervorului aprins si celor vecine, precum si a pregatirii atacului cu spuma va lua masuri si de supraveghere continua a pozitiei frontului undei termice in masa produsului petrolier si a existentei apei pe fundul rezervorului. Titeiul brut este cel mai expus la fierbere si eruptie. La arderea lui, inca in cursul primei ore se poate produce fierberea si revarsarea lichidului peste marginea rezervorului, daca nivelul de titei in rezervor este ridicat. Existenta picaturilor de apa in stare de suspensie in titei ca si patrunderea apei pe timpul racirii contribuie la producerea fenomenului amintit mai inainte. Apa in stare de suspensie, la incalzirea produsului petrolier are proprietatea de a se separa si a acumula pe fund.

Comandantul interventiei trebuie sa calculeze cu precizie timpul cand este posibila eruptia (aruncarea) produsului, in cazul in care frontul undei termice va ajunge la nivelul apei de la fundul rezervorului.

In cazul aparitiei unor semne de modificare a procesului de ardere (cresterea vizibila a inaltimii si aparitia unui zgomot caracteristic), precum si revarsarea lichidului aprins peste marginea rezervorului este necesar ca pe partea ferita de vant, mijloacele de interventie transportabile si rezervoarele sa se aduca in pozitii sigure, fara a se opri refularea spumei si racirea peretilor rezervorului incendiat si a celor vecine.

6.2. Stingerea tortelor aprinse la rezervoarele etansate

Tortele deasupra supapelor de respiratie si flacarilor aparute la neetanseitatile cu suprafata mica se pot lichida cu succes prin folosirea jeturilor de apa si abur, a paturilor, prelatelor, panzelor de azbest si a sacilor de nisip.

In cazul deschiderilor mai mari, incendiul poate fi lichidat prin actiunea combinata a jeturilor de apa compacte si pulverizata sau a aplicarii unor „plasturi” de anumite dimensiuni din patura sau prelata de incendiu, folosind si jeturi de apa care sa reteze forta.

Se mai poate folosi si actiunea combinata a jeturilor de apa si abur in locul de ardere a vaporilor si introducerea aburului in spatiul de gaze al rezervorului.

7. Calculul substantelor de stingere si de racire

Rezervorul trebuie racit in intregul perimetru, luandu-se in calcul debitul de 0,5 l/s apa la 1 m lungime a circumferintei, iar pentru rezervoarele vecine 0,2 l/s pe jumatate din lungimea circumferintei rezervorului, adica pe partea expusa catre incendiu.

Daca rezervorul se afla in zona actiunii temperaturii ridicate a focarului de ardere din cuva de retentie si in caz de producere a unor defectiuni la rezervor sau conducte, se recomanda ca intensitatea de racire a peretilor rezervorului sa se mareasca pana la 1 l/s ∙ m.

Pentru asigurarea racirii rezervoarelor cu tevi manuale valorile specificate sunt orientative. In practica, in anumite situatii este nevoie de un debit mai mare. La racirea unui rezervor incendiat trebuie sa se foloseasca cel putin dpua tevi tip B.

Racirea rezervoarelor situate la o distanta egala cu doua sau mai multe diametre de la rezervorul incendiat nu este necesara.

Rezervoarele se racesc in mod continuu, inclusiv in timpul atacului cu spuma, precum si dupa reusita acestuia, pana la racirea completa a produsului petrolier respectiv.

Intensitatea de refulare a spumei chimice (coeficient de infoiere ≈ 5) pentru stingerea incendiilor de produse petroliere in rezervoare, cu temperatura de inflamabilitate de 28ºC si mai putin, se ia de regula, 0,75 l/s ∙ m, pentru cele cu temperatura de inflamabilitate intre 28 si 45ºC de 0,5 l/s ∙ m², iar pentru care depasesc 45ºC de 0,3 l/s ∙ m².

La folosirea spumei cu coeficient mare de infoiere, intensitatea de refulare trebuie sa gie de 0,08 l/s ∙ m² suprafata incendiata pentru lichide cu temperatura de inflamabilitate de 28ºC si mai putin de 0,05 l/s ∙ m² pentru titei si produse petroliere cu temperatura de inflamabilitate peste 28ºC.

Intensitatile minime orientative de stingere cu spuma aeromecanica sunt date in tabelul 14.

Tabelul 14

Valorile minime ale intensitatii specifice i_­s si marimile cu care se determina

debitul de calcul al intensitatii de spuma grea

¹⁾ Pentru lichidele combustibile cu temperaturi de inflamabilitate a vaporilor mai mari de 60ºC, valorile intensitatii specifice de stingere, prevazute la punctele 1 si 4 se pot reduce cu 50%

²⁾ La rampele cu suprafete mari se pot lua in calcul ½ - ⅓ din aria acestora, fara a se cobora sub o suprafata minima de 300 m²

Timpul minim teoretic (T_t) de functionare a instalatiei pentru o prima interventie este de: ● 15 min pentru instalatii fixe de spuma aeromecanica la parcurile rezervoare; ● 10 min pentru cele de spuma chimica.

La instalatiile mobile este indicat sa se majoreze durata de functionare cu 20 – 40%.

In cazul in care se aplica intensitati de stingere mai mari decat cele minime indicate in tabelul 14 timpul real de functionare T_r se poate reduce proportional, fara ca valoarea lui sa coboare sub 0,7 T_t.