На основании исследований, проведенных СКБ «Тензор» совместно с ВНИИПО МЧС РФ, найдены новые технические решения, обеспечивающие надежную локализацию проливов горящих жидкостей и эффективное подавление пламени. Разработано несколько типов устройств самотушения горящих жидкостей, отличающихся друг от друга конструктивными решениями, обусловленными условиями практического их применения.

УСП-1
    Cостоит только из ячеистой структуры вертикальных каналов без применения сеточных элементов. Основным назначением этого устройства является предотвращение загораний в открытых емкостях и баках, наполненных горючими жидкостями.
   На рис.1 показана принципиальная схема размещения УСП-1 в емкости.
   Если в производственном технологическом процессе уровень жидкости не изменяется, то, в этом случае, с помощью УСП-1 полностью исключается возможность поджога и загорания поверхности жидкости.
   Если уровень жидкости в емкости изменяется во времени в определенных относительно небольших пределах, то при определении общей высоты вертикальных каналов H, следует учесть и максимальную высоту колебаний уровня жидкости.
   В резервуарах, постоянно задействованных в процессе слива и наполнения нефтью или нефтепродуктами, когда достаточно часто изменяется уровень жидкости, возможно применение плавающего варианта УСП.

УСП-2
   Cостоит из ячеистой структуры вертикальных каналов и слоя металлических сеток, расположенных на верхней горизонтальной поверхности этой структуры. Основное назначение устройства – подавление пламени горящей жидкости, находящейся в баках, емкостях и резервуарах . УСП-2 устанавливаются в емкости под поверхностью жидкости. На рис. 2 приведена принципиальная схема конструкции устройства и его размещения в емкости.
   При возникновении пламени на поверхности жидкости 2 в емкости 1 открывается запорное устройство 6 и осуществляется частичный слив жидкости по трубопроводу 5 в резервную емкость 7. Горящая поверхность жидкости опускается вниз и проходит через УСП-2. В это время размеры пламени быстро уменьшаются, и при достижении уровня Нкр, процесс горения полностью прекращается.
   Параметры металлических сеток, размещенных на верхней плоскости вертикальной ячеистой структуры, следует рассчитывать по методике, изложенной в брошюре УСП.
   УСП-2 должно устанавливаться на небольшом расстоянии от поверхности жидкости с учетом возможных колебаний уровня жидкости. Если предполагается, что в аварийной ситуации возможно разрушение верхней части емкости или значительное изменение ее геометрической формы, то в этом случае в емкости следует устанавливать нижний дополнительный слой УСП-2, который гарантированно остановит процесс горения.
   При проектировании всей системы пожаротушения необходимо рассчитать время тушения, которое будет зависеть от количества жидкости, сливаемой в резервную емкость, для того чтобы ее уровень достиг первого или, например, второго яруса УСП-2. Длительность слива будет зависеть, в основном, от диаметра трубопровода для слива его длины и уровня расположения резервной емкости.

УСП-3
Cостоит из ячеистой структуры вертикальных каналов и нескольких слоев металлических сеток, расположенных в плоскости нижнего среза этой структуры. Этот тип устройства самотушения предназначен для ликвидации процесса горения падающих потоков жидкости, образующихся в аварийных ситуациях.
   На рис. 3 приведена принципиальная схема конструкции устройства и показано его поперечное сечение. УСП-3 размещается в открытой металлической емкости 1 и состоит из двух основных элементов: горизонтального слоя осесимметричных вертикально расположенных каналов 2, образующих ячеистую структуру, и слоя, образованного металлическими сетками, плотно прилегающего к нижней части ячеистой структуры вертикальных каналов. Слои сеток 3 и 4 должны быть расположены таким образом, чтобы между ними образовался плоский газовый слой толщиной h<10 мм.
   Функциональное назначение сеток в УСП-3 заключается в следующем. Верхний слой сеток 3 (см. рис. 3) обеспечивает надежное отсечение пламени от жидкости, падающей в устройство самотушения, а нижний слой сеток 4 предотвращает поступление воздуха к пламени, реализуя тем самым эффект объемного тушения.

УСП-3 имеет несколько вариантов применения:

1. Металлическая открытая емкость с установленным в ней УСП-3 может размещаться в специальном приямке для приема стекающей по полам горящей жидкости при ее аварийном разливе.

2. УСП-3 может быть установлено непосредственно в открытых баках и относительно небольших резервуарах под слоем горючей жидкости. В случае ее загорания процесс тушения будет достигнут посредством слива жидкости из нижней части емкости.

3. Конструкцию УСП-3 следует применять для приема и тушения вертикально падающих горящих потоков жидкости малых и больших расходов. В этих устройствах пламя отсекается, а потушенная жидкость может либо оставаться в емкости, либо сливаться в специальную резервную емкость

4. Конструкция устройства самотушения может быть выполнена в виде горизонтальных пламегасящих полов. При этом полы рассчитываются на прием всей жидкости, находящейся в обращении.

Проведенные огневые испытания показали высокую эффективность тушения горящих жидкостей этими устройствами. В настоящее время разрабатываются несколько дополнительных вариантов УСП.

Пример максимальной проектной аварии

   Допустим, что произошло полное разрушение маслобака, содержащего несколько тонн масла, и все это количество горящей жидкости разлилось по полам помещения, т.е. практически мгновенно возник мощный пожар наивысшей сложности тушения. Если предположить, что автоматические системы пожаротушения также подверглись повреждению и своевременно не сработали, то возникает катастрофическая ситуация.
   

Практические рекомендации по указанной выше проблемы состоят в следующем:

- емкость с установленным в ней УСП-3 следует разместить в бетонном приямке, как показано на рис. 4.

– объем ее должен быть рассчитан на прием всего количества масла, находящегося в баке;

- при расчете параметров УСП-3 следует в 2-3 раза увеличить высоту всей структуры вертикальных каналов, что придаст повышенную прочность всей системе тушения;

- в качестве дополнительного предохранения устройства самотушения от повреждений, можно установить прочную стальную решетку над поверхностью вертикальных каналов. Это дополнение не повлияет на эффективность тушения;

- под емкостью с горючей жидкостью должен быть обеспечен круговой уклон к приямку с размещенной в нем емкостью с УСП-3, а по периметру уклона должно иметься ограждение, предотвращающее возможное растекание жидкости;

- покрытие уклона необходимо изготовить из материала, который не горит в атмосфере.

Основные требования к конструированию, монтажу и обслуживанию УСП

   УСП изготавливаются главным образом из листовой стали. Марки стали определяются в зависимости от условий, в которых будут эксплуатироваться эти устройства.
   Устройства самотушения и емкости, в которых они устанавливаются, не должны подвергаться коррозии. Верхняя и нижняя поверхности ячеистой структуры должны быть абсолютно плоскими и не должны иметь неровностей и выступов. УСП должны располагаться в емкости строго горизонтально. Каждый канал ячеистой структуры в сечении должен иметь осесимметричную форму. Толщина листовой стали, из которой изготавливается ячеистая структура вертикальных каналов, определяется требованиями прочности к конструкции.
   Допустимые размеры зазоров при сборке вертикальных каналов не должны превышать 0,3 – 0,4 мм. Допустимые размеры зазоров между емкостью и УСП, установленным в ней, также не должны превышать 0,3 - 0,4 мм. Сеточные элементы, входящие в конструкцию, например, УСП-3, должны плотно прилегать к нижней горизонтальной поверхности ячеистой структуры. Это требование должно выполняться и при расположении сеток на верхней горизонтальной поверхности ячеистой структуры УСП.
   При проектировании и изготовлении УСП должны строго выполняться условия, предотвращающие проникновение потоков естественной конвекции в емкость с горючей жидкостью.
   Устройства самотушения жидкостей, не требуют сложного технического обслуживания. Их рабочее состояние (постоянная готовность к тушению пламени) стабильно во времени. Необходимо лишь через определенные промежутки времени (в зависимости от условий эксплуатации и чистоты помещений) проверять, нет ли засорений и повреждений сеточных устройств и элементов ячеистой структуры.