Решения для подавления пожара для взрывоопасных и воспламеняющихся объектов хранения жидкостей
Понимание уникальных рисков взрывоопасных и воспламеняющихся объектов хранения жидкостей
Устройства, которые хранят взрывчатые материалы и легковоспламеняющиеся жидкости, работают в соответствии с некоторыми из самых строгих требований безопасности в промышленности. Врожденная волатильность этих веществ требует систем пожаротушения, которые не только эффективны, но и тщательно спроектированы, чтобы избежать запуска вторичных взрывов или высвобождения токсичных побочных продуктов. Бензин, этанол, растворители, пропелленты и твердые окислители представляют собой различные опасности: быстрое распространение пламени, пожары в бассейне, взрывы облаков пара и взрывы кипящей жидкости, расширяющие взрывы пара (BLEVEs). Один источник воспламенения может перерасти в катастрофические последствия в секундах, если система подавления не соответствует опасности.
Понимание пределов воспламеняемости, точек вспышки и температур автовоспламенения хранящихся материалов имеет важное значение. Например, легковоспламеняющиеся жидкости с низкими точками вспышки (например, диэтиловый эфир при -45 ° C) требуют стратегий подавления паровой фазы, в то время как жидкости с высокой температурой вспышки (например, тяжелые топливные масла) более восприимчивы к пожарам в бассейне. Взрывчатые материалы, такие как нитрат аммония или органические пероксиды, могут подвергаться дефлагации или детонации, что делает обычное подавление огня недостаточным, если система не предназначена для взрывоопасных сред. Оценки риска также должны учитывать конфигурации хранения - барабаны, бочки, резервуары или аэрозоли - и для потенциала каскадных отказов, когда один огонь компрометирует соседние контейнеры.
Соблюдение стандартов , таких как NFPA 30 (Кодекс пожароопасных и горючих жидкостей), NFPA 68 (Защита от взрыва с помощью дефлаграционного вентиляции) и NFPA 69 (Системы предотвращения взрыва) не подлежит обсуждению. Кроме того, Постановление 29 CFR 1910.106 устанавливает минимальные требования к хранению и обращению с легковоспламеняющимися жидкостями. Эти рамки определяют выбор, установку и тестирование систем подавления в средах с высоким риском.
Типы систем пожаротушения для высокорискового хранения
Водо- и пенопластовые системы
Вода сама по себе редко используется во взрывоопасных или легковоспламеняющихся жидкостях, потому что она может распространять горящие жидкости, бурно реагировать с определенными химическими веществами (например, щелочными металлами) и может не достигать достаточного охлаждения на крупных пожарах в бассейне. Однако пенопластовые системы (такие как водная пленка-формирующая пена, AFFF или фторированная пена) создают отдельное пенообразующее покрытие, которое отделяет топливо от кислорода. Они также охлаждают огонь и подавляют пары, что делает их основой для резервуаров для хранения и погрузочных зон. Для сред, где экологические проблемы требуют вариантов без фтора, устойчивые к алкоголю пены (AR-AFFF) или синтетические белковые пены доступны.
Установочные соображения включают оборудование для пропорционирования пены, хранение для концентрата пены и систему разряда (сопла с крышей резервуара, подземные впрыскивания или фиксированные пенокамеры). Обнаружение должно быть быстрым - детекторы пламени или лучистой энергии предпочтительны по сравнению с детекторами дыма в наружных или больших объемах в помещениях.
Для взрывчатых веществ вода может применяться в качестве тонкого тумана для охлаждения и подавления дефлагации без нарушения хранения материалов, но только в том случае, если были выполнены тесты на совместимость.Использование воды на водореактивных взрывчатых веществах (таких как азид натрия или некоторые органические пероксиды) строго запрещено.
Углеродный диоксид (CO2) системы
CO2 функционирует за счет вытеснения кислорода в защищенном пространстве, понижения его до уровня, недостаточного для сгорания. Он идеально подходит для электрических органов управления, герметичных хранилищ или закрытых помещений, где горючие жидкости хранятся в небольших контейнерах. CO2 быстро затопляет область, и поскольку он электрически непроводящий, он может защитить чувствительную электронику (например, ПЛК и газовые детекторы). Однако CO2 представляет опасность удушья для персонала, поэтому системы должны включать предразрядные сигнализации и задержки. Кроме того, CO2 менее эффективен при глубоко расположенных пожарах в волокнистых материалах и может быть неэффективным, если пространство не надлежащим образом герметично.
В взрывоопасных средах CO2 может использоваться для инертирования — предотвращения образования горючих атмосфер — а не просто для подавления. Например, постоянная низкотемпературная очистка CO2 в емкости для хранения может удерживать уровень кислорода ниже предельной концентрации кислорода (LOC). Этот подход распространен в химических процессах, но менее распространен в общих хранилищах из-за затрат и требований к мониторингу.
Сухие химические системы
Сухие химические агенты (бикарбонат натрия, бикарбонат калия, моноаммонийфосфат) прерывают цепную реакцию сгорания. Порошки ABC универсальны и эффективны против пожаров класса А, В и С. При правильной конструкции сухие химические системы могут быть установлены в корпусах с взрывчатым покрытием и использовать механизмы высвобождения без искривления. Однако сухой химический разряд создает плотное облако, которое снижает видимость, может повредить чувствительное оборудование и усложняет очистку в областях с пищевой или электронной чувствительностью. Для хранения взрывчатой жидкости часто предпочтительны агенты с рейтингом BC (бикарбонат натрия или калия) (натрий или бикарбонат калия) (натрий или бикарбонат калия) (натрий или бикарбонат калия) (натрий или бикарбонат калия) (
Основной риск, связанный с использованием сухих химических веществ во взрывоопасных средах, заключается в потенциале взрыва пыли , если в воздухе диспергируются чрезвычайно мелкие порошки. Хотя такие события редки, конструкция системы должна учитывать возможность вторичных взрывов с использованием клапанов взрывоизоляции и пылезащитных ограждений. Регулярное обслуживание картриджей и трубопроводов с топливом имеет решающее значение для обеспечения мгновенной доставки.
Системы чистых агентов (FM-200, Novec 1230 и другие)
Чистые агенты - это газообразные супрессоры, которые не оставляют следов и безопасны для использования в занятых пространствах (при условии, что уровни концентрации остаются ниже уровня ненаблюдаемого неблагоприятного эффекта). FM-200 (HFC-227ea) и Novec 1230 (fluoro-ketone) являются популярными вариантами для объектов, в которых содержатся как легковоспламеняющиеся жидкости, так и чувствительные системы автоматизации. Они работают в основном за счет физического поглощения тепла (Novec 1230) или за счет комбинации поглощения тепла и химического прерывания (FM-200).
Эти системы идеально подходят для электронных диспетчерских, центров обработки данных, прилегающих к зонам хранения, или для защиты от полного наводнения небольших хранилищ. Они требуют герметичных корпусов и фиксированной концентрации конструкции, которая должна быть проверена. Для взрывоопасных сред контейнеры и трубопроводы системы должны быть оценены для классификации области (класс I, подразделение 1 или 2 на NEC 500). Чистые агентные системы не подходят для открытых или высоковоздушных пространств, потому что агент рассеивается слишком быстро для поддержания эффективной концентрации.
Современные альтернативы, такие как FLT:0, Novec 1230, FLT:2, имеют более низкий потенциал глобального потепления, чем более ранние галогеноуглеродные агенты, что делает их предпочтительными в соответствии со все более строгими экологическими нормами.
Специализированные технологии подавления
Системы подавления взрывов
Для объектов, хранящих материалы, которые могут детонировать или подвергаться быстрому дефлагированию, обычное подавление пожара может быть слишком медленным. Системы подавления взрыва используют высокоскоростные оптические детекторы (ультрафиолет/инфракрасный), которые обнаруживают начальную волну давления или пламя в течение миллисекунд. При обнаружении супрессор разряжает химический агент (обычно сухой порошок или водяной туман) на сверхзвуковых скоростях, чтобы утолить взрыв до того, как он может достичь разрушительного давления. Эти системы управляются NFPA 69 и часто интегрируются с панелями взрывного вентиляции для резервного копирования.
Гибридный водяной туман с инертным газом
Гибридные системы сочетают мелководный спрей с азотом или аргоном. Водный туман обеспечивает охлаждение, в то время как инертный газ снижает уровень кислорода - создавая синергетический эффект. Этот подход может быть использован в больших крытых складах , хранящих легковоспламеняющиеся жидкости в банках или барабанах. Гибридные системы требуют тщательной конструкции сопла, чтобы избежать создания облаков пара, которые увеличивают дисперсию легковоспламеняющихся паров. Они также нуждаются в достаточном водоснабжении для запланированной продолжительности разряда (обычно 30-60 минут).
Ультра-высоко-давление (UHP) водяной туман
Системы УВП поставляют воду на 1000 бар или более через специализированные сопла, производя туман капель менее 10 микрон. Эти капли быстро поглощают тепло и вытесняют кислород в огненном шлейфе. Системы УВП используют очень мало воды (2-4 л/мин на сопло), что делает их пригодными для экологически чувствительных областей , где стоки должны быть сведены к минимуму. Они используются в некоторых магазинах хранения боеприпасов и химических складах, хотя стоимость выше, чем у обычных спринклеров.
Проектирование систем подавления во взрывоопасных средах
Классификация опасности и электрическая классификация района
Каждая зона хранения должна быть классифицирована в соответствии с Национальным электрическим кодексом (NEC) Статья 500 в класс I (горючие газы / пары), класс II (горючая пыль) или класс III (горючие волокна). Конкретное хранение взрывчатых веществ может также подпадать под класс I, группу D или группу C в зависимости от химических свойств. Все оборудование - детекторы, клапаны, корпуса панелей и исполнительные механизмы - должны быть оценены для соответствующего подразделения (1 или 2) и группы. Неправильно оцененные компоненты могут сами стать источниками воспламенения.
Выбор системы обнаружения
Огнеизвлекатели (УФ/ИР) являются наиболее быстрой реакцией на жидкие пожары, обеспечивая обнаружение в менее 50 миллисекунд . Для тлеющих или глубоко расположенных пожаров используются тепловые или скоростные детекторы, но они медленнее. Во взрывоопасных средах, запуск обнаружения должен также активировать аварийные отключения, изоляцию вентиляции и инерцию газа, если они установлены. Многокритериальные детекторы (объединяющие тепловое, ИК и газочувствительное) уменьшают ложные тревоги, распространенные при сварке или солнечном отражении.
Совместимость агентов и факторы окружающей среды
Не все средства подавления совместимы с хранящимися материалами. Например, CO2 может взаимодействовать с некоторыми щелочными металлами для получения монооксида углерода, а вода может взаимодействовать с карбидом кальция для получения ацетилена. Рекомендуется тестирование на совместимость по ASTM E-1194. Кроме того, экологические правила, такие как программа SNAP (Significant New Alternatives Policy) из EPA, ограничивают определенные галогенуглероды. Системы с использованием перфторированных соединений (PFC) выходят из моды; 3M Novec 1230 и FK-5-1-12 являются предпочтительными альтернативами из-за их ультранизкого потенциала глобального потепления.
Системное зонирование и кросс-зонирование
Для предотвращения случайного разряда (который может привести к инертной атмосфере или вызвать дуговую вспышку) многие установки требуют перекрестного зонирования: два независимых детектора должны оба ощущать огонь до выпуска. Это особенно важно для систем CO2 и чистых агентов, где разряд может создавать кислород-дефицитные атмосферы в замкнутых пространствах. Во взрывоопасных объектах перекрестное зонирование с логикой голосования (1 из 2 или 2 из 3) уменьшает ложные поездки, которые могут вызвать аварийные отключения и сбои в процессе.
Протоколы испытаний и технического обслуживания
Все системы подавления должны пройти приемо-сдаточные испытания на NFPA 13, NFPA 2001 (чистые агенты) или NFPA 12 (CO2). После установки требуются ежеквартальные визуальные проверки и ежегодные испытания полного потока. Контейнеры для хранения агентов должны взвешиваться или проверяться давлением; картриджи для хранения топлива (для сухого химического вещества) должны быть заменены в соответствии с графиками производителя. В зонах хранения взрывчатых веществ любое техническое обслуживание, которое включает инструменты для искрового производства, должно проводиться в соответствии с разрешением на горячую работу. Записи технического обслуживания должны храниться для соблюдения OSHA и целей страхования.
Увольнение и резервные системы
Критические объекты часто включают в себя системы двойного агента — например, потоп пено-воды для резервуарных зон в сочетании с сухой химической системой для небольших локальных пожаров. Избыточное обнаружение и вторичный источник питания (ИБП или генератор) обеспечивают защиту даже во время первичного отказа питания. Там, где безопасность жизни является проблемой, система резервного копирования с ручным управлением (например, станция шланга с концентратом пены) позволяет персоналу вмешиваться, если автоматическая система выходит из строя.
Заключение
Выбор и внедрение решений для пожаротушения для взрывоопасных и легковоспламеняющихся жидкостных хранилищ является многомерной инженерной задачей. Ни одна технология подавления не работает универсально; оптимальная конструкция часто сочетает в себе пену на водной основе, сухие химические и чистые агенты с высокоскоростным обнаружением и подавлением взрыва. Соблюдение стандартов NFPA , правильная классификация области и строгое техническое обслуживание являются столпами надежной стратегии противопожарной защиты.
Помимо оборудования, обучение персонала имеет решающее значение. Персонал должен понимать, как реагировать на сигналы тревоги, когда эвакуироваться и как управлять станциями ручного подавления без ущерба для безопасности. Регулярные учения, которые имитируют условия пожара и сброса системы (включая потенциальное истощение кислорода или химическое воздействие) могут значительно уменьшить панику и травмы. Кроме того, руководители объектов должны оценивать планы экстренного реагирования , которые интегрируют системы подавления с местными пожарными службами, особенно если на объекте хранятся материалы, требующие специальной тактики пожаротушения (например, термические бегущие прекурсоры).
Продолжающиеся инновации в чистых агентах, гибридных системах и цифровом мониторинге (таких как датчики давления с поддержкой IoT и дистанционная диагностика) делают противопожарную защиту более надежной и соответствующей экологическим мандатам. Для существующих объектов модернизация старых систем с современными детекторами и эффективными соплами может повысить защиту без полной стоимости замены. В конечном счете, инвестиции в комплексное подавление пожара - это инвестиции в непрерывность работы, экологическое управление и безопасность работников и окружающих общин.
Для дальнейшего руководства обратитесь к Ресурсы химической безопасности FEMA и NIOSH рекомендации для обработки опасных материалов. Только посредством систематической, хорошо обслуживаемой и надлежащим образом разработанной системы подавления эти хранилища высокого риска могут работать с приемлемым уровнем безопасности.