Москва

+7 (499) 703 01 32
перезвоните

mail@pnx-spb.ru

Пожаротушение компрессорных станций, установок комплексной подготовки газа и других взрывоопасных объектов

Пожаротушение компрессорных станций, установок комплексной подготовки газа и других взрывоопасных объектов

Проектирование систем пожаротушения (АУПТ) и комплексная поставка оборудования для компрессорных станций, установок комплексной подготовки газа, установок предварительной подготовки газа и других взрывоопасных помещений объектов добычи и транспортировки газа и нефти.

Пожнефтехим, российский производитель оборудования и пенообразователей для пожаротушения, предлагает сравнительный анализ систем пожаротушения и рассказывает о преимуществах пожаротушения пеной низкой кратности с дренчерными оросителями УВПН «Антифайер».

Пожаротушение пеной низкой кратности: нормативное обоснование

Согласно классификации ПАО «Газпром», взрывопожароопасные объекты делятся по типу на две большие группы:

Помещения компрессорных станций в соответствии с требованиями СП 5.13130.2009 А3 п. 11 подлежат защите автоматическими установками пожаротушения (АУПТ) независимо от площади.

Помещения установок комплексной подготовки газа площадью 300 м² и более оснащаются АУПТ согласно п. 6. табл. А.3 СП 5.13130.2009.

Свод правил не определяет способ тушения и вид огнетушащего вещества для помещений с газоперекачивающими агрегатами магистральных газопроводов (компрессорные станции) и других взрывопожароопасных помещений на объектах добычи, сбора, транспортировки и подготовки нефти и газа.

Тип установки пожаротушения, способ тушения, вид огнетушащего вещества определяется организацией-проектировщиком с учетом особенностей защищаемого оборудования (п. 4.3 СП 5.13130.2009).

У компрессорных станций и других взрывоопасных помещений, а также у защищаемого оборудования, много конструктивных и технологических особенностей. Поэтому выбор и проектирование систем и установок автоматического пожаротушения требует участия квалифицированных специалистов.

Проектирование систем пожаротушения АУПТ для компрессорных станций

Данные помещения относятся к взрывопожароопасным помещениям. В случае аварии или пожара есть условия для возникновения взрыва. Поэтому в СП 5.13130.2009 введено ограничение на применение установок объемного пожаротушения. Это связано с необходимостью в случае аварии или пожара сохранить работу аварийной вентиляции, снижающей концентрацию горючих газов и паров в помещении. Для предотвращения взрыва важно, чтобы концентрация не превышала предельно допустимых значений.

Особенность объекта в том, что аварийная вентиляция не позволяет обеспечить герметичность помещения, а прекращение работы аварийной вентиляции может привести к взрыву. Поэтому проектировать установку объёмного (газового) пожаротушения следует по дополнительным нормам, разрабатываемым для конкретного объекта в соответствии с требованием п. 8.14.4 СП 5.13130.2009.

Также непросто обеспечить огнетушащую концентрацию при работе установки газового пожаротушения после сброса давления до безопасного уровня в результате вскрытия легкосбрасываемых конструкций. Такой сценарий возможен при необходимости пожаротушения после взрыва или в вспышки в защищаемом помещении.

Вместе с тем, в помещениях на объектах добычи и транспортировки газа, обращаются ЛВЖ и ГЖ, а также горючие ГАЗЫ под высоким давлением. Легковоспламеняемые жидкости интенсивно испаряются при проливе и дополнительно создают взрывоопасные концентрации. Эти жидкости (нестабильный и стабильный газовый конденсат, метиловый спирт т.д.) используются или получаются при подготовке газа и объемы их значительны.

Пожарная опасность обусловлена высокой горючестью газов и турбинного масла, наличием большого количества потенциальных источников загорания. Пожары в помещениях подготовки и транспортировки газа характеризуются быстрым развитием пожара.

В ликвидации быстроразвивающегося пожара необходимо использовать быстродействующие установки автоматического пожаротушения, способные не только потушить начавшееся горение, но и предотвратить повторное возгорание.

Обратимся к стандарту организации ОАО «Газпром» «Классификатор установок пожаротушения, применяемых на объектах ОАО «Газпром» СТО Газпром 2-1.1 и «Концепции противопожарной защиты объектов ОАО «ГАЗПРОМ». Указанные документы рекомендуют применять для защиты помещений УКПГ дренчерные установки пенного пожаротушения с процентом дозирования 1-3 %.

Кроме того, предусматривается тушение компрессорных станций углекислым газом для кожухов газоперекачивающих агрегатов и помещения (локальное или объемное).

В качестве пожарных извещателей рекомендуются для применения извещатели пламени во взрывозащищенном исполнении, работающие в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах.

Рассмотрим подробнее особенности проектирования установок пожаротушения для компрессорных станций и установок комплексной подготовки газа.

УСТАНОВКА ПОЖАРОТУШЕНИЯ ДЛЯ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ

Наиболее распространенные газоперекачивающие агрегаты (ГПА) в компрессорных станциях – с газотурбинным приводом (более 85% мощности для ПАО «Газпром»).

Защищаемый типовой объект: газоперекачивающий агрегат ГПА-32 «Ладога». Рассмотрим принципы проектирования на его примере.

Иллюстрация 1. Внешний вид ГПА-32

Газоперекачивающий агрегат состоит из следующий основных систем:

Газотурбинная установка MS5002E с нагнетателем размещаются в индивидуальном укрытии ангарного типа. Габаритные размеры ангара (Д х Ш х В, м): 30,0 х 15,8 х 15,1.

Газотурбинная установка размещается в шумотеплоизолирующем кожухе.

Иллюстрация 2. Основные системы газотурбинной установки

Основные системы газотурбинной установки:

  1. турбоблок MS5002E на собственной раме;
  2. рама вспомогательных устройств (РВУ), на которой расположены все системы, обеспечивающие работоспособность газотурбинной установки: пусковая система, система маслоснабжения и топливная система;
  3. кожух шумотеплоизолирующий (КШТ) газотурбинной установки;
  4. кожух шумотеплоизолирующий (КШТ) РВУ.

Рама вспомогательных устройств предназначена для размещения вспомогательного оборудования газотурбинной установки MS5002E: системы маслоснабжения, системы топливоподачи и пусковой системы. Одновременно, РВУ является резервуаром для хранения масла.

Пожарная опасность газоперекачивающих агрегатов

Для газовых компрессорных характерно наличие большого количества горючих газов в магистральных трубопроводах, высокое давление в трубопроводах, большие объемы горючих жидкостей (смазочные материалы и абсорбенты).

Как показывают статистика и опыт эксплуатации, пожары на компрессорных станциях происходят в основном из-за:

Пожарная опасность ГПА обусловлена высокой горючестью природного газа и турбинного масла, применяемого в системах смазки, охлаждения и уплотнения газоперекачивающих агрегатов, их энергоемкостью и наличием большого количества потенциальных источников зажигания. К ним относятся нагретые доя высокой температуры поверхности ГПА. Попадание на них масла, которое циркулирует в системах смазки агрегатов под давлением, приводит к его воспламенению.

При герметизации фланцевых соединений маслопроводов образуется струя распыленного масла, горение которого можно сравнить с высокотемпературным факелом, обладающим высокой воспламеняющей способностью. Причинами протечки масла могут быть некачественный монтаж фланцевых соединений, ненадежное уплотнение на стопорных регулирующих клапанах турбогенератора, дефекты металла, из которого изготовлены элементы турбины (диск, лопатки и т.д.), переполнение маслобаков и рам маслобаков, эксплуатация агрегатов с загрязненными маслофильтрами и т.п.

Обоснование основного варианта возникновения и развития пожаров

Основные причины возникновения аварийных ситуаций, приводящих к взрыву и пожару на компрессорных станциях:

Основные причины аварий таких ГПА:

Все это приводит к выбросу в помещение станции природного газа или горючего масла под высоким давлением. Если в помещении присутствует источник воспламенения (нарушена тепловая изоляция камер сгорания, выхлопных коллекторов, неисправны электрические цепи, фрикционные искры, разряды статического электричества и т.п.), возникает пожар.

Если в помещении нет источников зажигания, то возникает зона загазованности. В случае, если зона взрывоопасных концентраций достигает источников воспламенения (открытое пламя, электрические и механические искры, воспламенение пирофорных отложений, работающие двигатели внутреннего сгорания, разряды статического электричества, грозовые разряды и т.п.), происходит сгорание газового облака, после чего горение локализуется в месте утечки газа [см.1.]

В качестве расчетной аварии принимается разрыв маслопровода с последующим розливом и воспламенением масла.

Авария может произойти в пределах шумотеплоизолирующего кожуха и в помещении ангара [12].

Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов. Официальное издание, М.: Нефть и газ, 1999 год

Выбор огнетушащего вещества

СП 5.13130 организации-проектировщику самостоятельно определять принимать тип установки пожаротушения, способ тушения, вид огнетушащего вещества (п. 4.3; А.3).

Для тушения пожаров могут применяться следующие огнетушащие вещества (ОТВ):

Рекомендации по применяемым огнетушащим веществам для различных видов пожарной нагрузки изложены в Справочнике [11] и рекомендациях [5].

Практический опыт эксплуатации различных огнетушащих веществ представлен в статье [10]. Приведем некоторые выдержки:

«Самые дешевые системы пожаротушения – порошковые и аэрозольные. Однако распыляемый в помещении порошок, являясь химически активным, приводит к коррозии металла и различным видам деструкции пластика, резины и других материалов, неэффективен из-за наличия труднодоступных локальных объемов технологического оборудования ГПА. Поэтому применение систем порошкового тушения совершенно неэффективно. Кроме того, порошковая установка не охлаждает зону горения, порошок спекается на горячих поверхностях ГПА, при хранении слеживается и требуется его замена. Примеров того, как порошковая система при срабатывании не тушит пожар, много…»

«Аэрозольный способ пожаротушения оказался довольно опасным. При горении аэрозолеобразующего состава возникает факел с температурой до 600 °С, который сам может явиться причиной возгорания. Известны неоднократные случаи самосрабатывания аэрозольных установок, повлекшие за собой человеческие жертвы и нанесшие огромный материальный ущерб объектам, на которых они были установлены».

(1) Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов. Официальное издание, М.: Нефть и газ, 1999 год

Огнетушащие газы дороги, а спроектировать установку газового пожаротушения, с учетом вскрывшихся после хлопка (взрыва) легкосбрасываемых конструкций невозможно в связи с отсутствием методик и отсутствия герметичности защищаемого помещения. Такие установки целесообразно использовать для защиты теплошумозащитных кожухов ГПА, кабельных сооружений, серверных, электрощитовых и помещений трансформаторов. В дальнейшем мы не рассматриваем установку автоматического пожартушения внутри теплошумозащитных кожухов.

Пенное пожаротушение эффективно, но использовать его следует с большим вниманием. На курсах повышения квалификации мы рассказываем о современных технологиях пенного пожаротушения. Мы разделяем традиционные и современные технологии пенного пожаротушения. Такая классификация условная и не закреплена в нормативных документах.

Традиционные технологии – совокупность способов подачи пены и тактических приемов тушения пожаров, основанных на применении синтетических пенообразователей и генераторов пены средней кратности. Разработаны в 1964 году в СССР.

Современные технологии – совокупность способов подачи пены и тактических приемов тушения пожаров, основанных на применении пленкообразующих пенообразователей и генераторов пены низкой кратности. К современным технологиям также относятся пенообразователи для тушения полярных жидкостей и эжекционные генераторы пены высокой кратности. Разработаны в 1964 году в США, широкое распространение получили в России с 2000-х годов.

Газпром до 2006 годов применял только традиционные технологии пенного пожаротушения.

Статья [10]:

«… системы пожаротушения пеной средней кратности оказались неэффективными. Во-первых, потому, что они отличаются большой инерционностью. Время их срабатывания составляет 3 минуты, и там, где все решают секунды, ставить такие системы абсурдно. Во-вторых, с точки зрения надежности такие системы очень “капризны”. <…> Поэтому было принято решение заменить системы с пеной средней кратности на обычные дренчерные системы водяного пожаротушения с добавлением в воду специального фторсодержащего пленкообразующего пенообразователя

Статья [9]:

«… При высокой скорости развития пожара она (традиционная система пенного тушения – Прим. Ю. Потеряева) выходила из строя, не успев сработать, или срабатывала с большим опозданием. К тому же, как показал опыт работы, и пена получалась некачественная»

«После нескольких происшедших инцидентов руководители ряда предприятий ОАО “Газпром” потребовали обязательной замены (традиционных – Прим. Ю. Потеряева) систем пожаротушения на дренчерные с пленкообразующим пенообразователем (т.е. современных технологий пенного пожаротушения – Прим. Ю. Потеряева). Разработанная технология пожаротушения прошла апробацию и успешно применяется в масштабах ОАО “Газпром”, внедряется в компаниях “Сибур”, “Газпромнефть”, “Сахалин Энергджи”, на МЛСП “Приразломная”».

Таким образом, можно сделать вывод о целесообразности применения пенного пожаротушения с использованием фторсинтетических пленкообразующих пенообразователей.

Выбор пеногенераторов и дренчерных оросителей для АУПТ взрывоопасных помещений

В традиционных установках пожаротушения применяются генераторы ГПС.

Иллюстрация 3. Генераторы ГПС-600 для защиты ГПА ГТК-10

При использовании пенообразователя ГПС возникали технические проблемы. Например, генераторы ГПС чувствительны к тепловому воздействию.

Требования по размещению ГПС указаны в паспорте (см. рис. 4).

Иллюстрация 4. Фрагмент паспорта ГПС-600

Помимо сеток от высоких температур разрушается пластмассовый распылитель.

1 - насадок; 2 - кассета сеток; 3 - корпус генератора; 4 - корпус распылителя; 5 - распылитель; 6 - соединительная головка ГМ-70; 7 - ремень; 8 – ручка

Иллюстрация 5. Разрез генератора пены средней кратности ГПС-600 согласно ГОСТ Р 50409-92

Малая дальность струи вынуждает размещать ГПС-600 всегда в непосредственной близости от потенциального очага, в зоне воздействия высоких температур. За время инерционности установки пожаротушения сетки и распылитель способны разрушиться, что отмечено в Концепции [7].

Другая сложность – компактность струи и невозможность тушить и охлаждать ГПА полностью. В качестве компенсирующего мероприятия применяют несколько ГПС-600, направив из места наиболее вероятного горения, однако защиты значительной части оборудования ГПС не обеспечивают.

Иллюстрация 6. Размещение ГПС-600 на ГПА

Современные технологии пожаротушения не имеют указанных недостатков

Применение пленкообразующих пенообразователей позволяет перейти от ГПС на универсальные водопенные насадки (дренчерные оросители специального назначения) УВПН «Антифайер» для получения пены низкой кратности.

Насадки и оросители не содержат горючих и легкоплавких элементов и легко обеспечивают работоспособность установки пенного пожаротушения после воздействия высоких температур в течение времени инерционности. В качестве внутренней корпоративной нормы рекомендуем задать требования по применению пеногенераторов, прошедших промышленные огневые испытания по утвержденной методике (аналогично требованию А.7 СП 155.13130.2014).

Использование водопенного насадка «Антифайер» с гидравлическим осциллятором позволяет тушить и охлаждать ГПА во всей площади без завышения расходов огнетушащего вещества.

Применение обычных дренчеров для получения пены низкой кратности также обеспечит равномерность подачи огнетушащего вещества, однако динамика огнетушащих струй намного ниже в виду их конструктивных особенностей, а монтаж и обслуживание трубопроводной сети с ними значительно сложнее.

Для наиболее равномерной подачи огнетушащего вещества применяются универсальные водопенные насадки (дренчерные оросители специального назначения) с гидравлическим осциллятором.

Иллюстрация 7. Универсальный водопенный насадок с осциллятором (дренчерный ороситель специального назначения)

Для защиты щелевых отверстий генераторов пены необходимо применять пожарные фильтры с функцией предотвращения полного перекрытия подачи воды при засорении. Размер фильтрующей ячейки фильтра должен быть меньше щелевого выходного отверстия УВПН. Конструкция фильтра должна позволять дренировать воду без разбора конструкции и демонтажа устройства с трубопровода. Фильтр устанавливается на горизонтальном участке трубопровода в удобном для обслуживания месте.

Для промывки трубопроводов согласно п. 5.1.19 ГОСТ Р 50800-95 предусматриваются узлы для промывки, выведенные в удобное для обслуживания место на высоту 1-1,5 м от уровня пола.

План размещения водопенных насадков

План размещения насадков с учетом карт орошения

По запросу специалисты отдела технической поддержки проектирования предоставляют методики расчетов, чертежи оборудования, технологические схемы, карты орошения, опросные листы и другую документацию. Все материалы предоставляются в редактируемом формате.

Запросить документацию для проекта

Технологическая схема пожаротушения

Технологическая схема должна обеспечивать соответствие действующим нормативным документам, минимальную инерционность, удобство выполнения приемосдаточных работ и эксплуатационных регламентов.

Технологическая схема распределительного трубопровода с дренчерами представлена на рисунке.

Технологическая схема насосной станции представлена на рисунке.

Для минимальной инерционности предусматриваются следующие мероприятия:

Отметим, что для таких быстродействующих систем необходимо производить расчет на гидравлический удар.

Системы дозирования выбираются из каталога. Рекомендуется к применению баки-дозаторы  или Системы хранения и дозирования пенообразователя СХДП.

СХДП с турбинными осевыми дозаторами M-TU

Бак-дозатор «Антифайер»

Для внутреннего противопожарного водопровода рекомендуем применять шкафы пенные пожарные (ШПП) «МастерПен».  

Запросить документацию для проекта

АВТОМАТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПЕННОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ ДЛЯ УСТАНОВОК КОМПЛЕКСНОЙ ПОДГОТОВКИ ГАЗА

Установка комплексной подготовки газа представляет собой комплекс технологического и вспомогательного оборудования для обработки природного газа и газового конденсата.

Основное оборудование установки комплексной подготовки газа: сепараторы и абсорберы.

В абсорберах находятся большие объемы водорастворимых жидкостей (спирты, триэтиленгликоль и пр.)

Иллюстрация 8. Установка комплексной подготовки газа на Заполярном месторождении

Пожарная опасность установки комплексной подготовки газа

Пожарная опасность сепараторов для осушки газа с применением жидких поглотителей (абсорбентов) обусловлена высокой пожарной опасностью газа и применяемых абсорбентов.

Технологический процесс предусматривает использование только полярных жидкостей для улавливания паров воды, что требует особого подхода к выбору огнетушащих веществ. При этом количество ЛВЖ в сепараторах для осушки газа превышает объем ГЖ в ГПА в 100 и более раз.

Обоснование основного варианта возникновения и развития пожаров

Наиболее опасной аварией является разгерметизация абсорбера, вытекание абсорбирующей жидкости на всю площадь пола и ее воспламенение.

Выбор огнетушащего вещества

Принципы выбора огнетушащего вещества для установки комплексной подготовки газа аналогичны компрессорным станциям, с той лишь разницей, что следует использовать пенообразователи для тушения полярных жидкостей: S/AR или AFFF/AR.

Пенообразователи с маркировкой /AR отличаются от прочих устойчивость на поверхности водорастворимых жидкостей.  

Пенообразователи S/AR и AFFF/AR имеют ряд отличий. Важнейшие из которых:

Пенообразователи S/AR и AFFF/AR универсальны и могут применяться как для тушения смазочных материалов, так и для жидких абсорбентов.

AFFF/AR полностью не разлагается, а широко используемые методы сточных вод с помощью каталитических систем Фентона и Раффа, даже с последующей сорбцией углями, малоэффективны для разрушения перфторПАВ [8]. S/AR значительно экологичнее: последние исследования и экологические экспертизы позволяют утверждать, что эти пенообразователи являются полностью биоразлагаемыми и не требуют специальных мероприятий по сбору и утилизации раствора пенообразователя.

При использовании пенообразователя S/AR следует руководствоваться Рекомендациями по применению [6] (предоставляются по запросу в Пожнефтехим).

Запрос на подбор пенообразователя

Выбор генераторов пены и дренчерных оросителей

При использовании пенообразователей S/AR или AFFF/AR следует использовать генераторы пены низкой кратности «Антифайер» или генераторы пены средней кратности «Турбопен».

УВПН «Антифайер»

УГП «Турбопен»

От ГПС универсальный генератор пены «Турбопен» отличается следующим:

Технологическая схема пожаротушения

Технологические схемы распределительного трубопровода с дренчерами и УГП представлены на рисунках.

Распределительный трубопровод с дренчерами

Распределительный трубопровод с универсальными генераторами пены

Для работы УГП «Турбопен» (как и для УВПН «Антифайер») необходим пожарный фильтр.

Технологическая схема насосной станции с системой дозирования идентична установке тушения компрессорных.

Для подбора системы дозирования нужно учитывать вязкость пенообразователей, поэтому рекомендуем для ее подбора обратить к специалистам отдела технической поддержки проектирования.

Список литературы

1. ГОСТ Р 50588-2012 Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний

2. ГОСТ Р 50800-95 Установка пенного пожаротушения автоматические. Общие технические требования. Методы испытаний

3. ГОСТ Р 50409-92 Генераторы пены средней кратности. Технические требования

4. СП 5.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования 

5. Рекомендации ФГБУ ВНИИПО МЧС России «Средства пожарной автоматики. Область применения. Выбор типа» Москва, 2004

6. Рекомендации по применению пенообразователя для тушения пожаров «Аквафом S/AR», ВНИИПО 2015

7. Концепция противопожарной защиты объектов ОАО «Газпром», 2009 г.

8. В.В. Бочаров, М.В. Раевская Пенообразователи для тушения пожаров на основе перфторированных ПАВ. Оценка их биоразлагаемости и возможных методов утилизации. Вестник ТГУ, т.19, вып.5, 2014. С. 1384-1387

9. А.В. Павленко Разработка системы автоматической противопожарной защиты на объектах комплексной подготовки газа с применением дренчерной системы пожаротушения и специальных фторсинтетических пленкообразующих пенообразователей. Журнал «Пожаровзрывобезопасность», 2010 том 19 №1 стр. 50-52

10. Р.М. Тагиев Принципы оптимизации систем пожарной безопасности ОАО «Газпром». Журнал «Пожаровзрывобезопасность», 2006 том 15 №4 стр. 70-73

11. А.Я. Корольченко, Д.А. Корольченко Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник: в 2-х ч. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Асс. «Пожнаука», 2004

12. Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов. Официальное издание, М.: Нефть и газ, 1999 год

Проконсультируйтесь со специалистом



Стандарт Пожнефтехим "Базовые проблемы проектирования систем пенного пожаротушения. Пути решения". 2018 (pdf, 2.32 Mb)

Контактная информация для заказа комплексных поставок Пожнефтехим

Вопросы по выбору пенообразователя

Татьяна Потапенко, руководитель пенного проекта +7 (499) 703 01 32, доб.172

Вопросы по выбору оборудования

Сергей Выприцкий, руководитель проектного отдела +7 (499) 703 01 32, доб.153

Вопросы по документации МОПБ и СТУ

Сергей Титенков, руководитель нормативно-технического отдела +7 (499) 703 01 32, доб.159