Форсунки для пожаротушения и охлаждения резервуаров

Распылительные системы воды для пожаротушения постоянно совершенствуются и могут иметь достаточно сложную конструкцию. Выбор правильных форсунок, которые дадут распыление всей зоны покрытия и нужную плотность потока воды, является залогом успешного функционирования всей системы пожаротушения. Конечно, есть и масса других, не менее важных и сложных нюансов, которые должны учитываться при разработке и проектировании распылительных систем, однако, именно от выбора правильной форсунки зависит, будет ли система работать правильно.

Системы охлаждения резервуаров с использованием форсунок

Существует множество применений форсунок для охлаждения и пожаротушения. В основном, форсунки используются в противопожарных системах резервуаров для хранения легковоспламеняющихся и взрывоопасных жидкостей. Такие распылительные системы предназначены для охлаждения корпуса резервуара, для работы в аварийных ситуациях и при распространении огня. При правильной разработке и установке, водные противопожарные распылительные системы успешно решают задачи предотвращения возгорания жидкого топлива и других горючих жидкостей, взрывоопасных материалов класса «А», электротрансформаторов.

Тушение огня с помощью водных распылительных систем производится за счет охлаждения, ограничения подачи кислорода к пламени, эмульгирования, разбавления горючей жидкости или комбинацией этих факторов.

Распыление воды на стенки танка служит для их защиты от перегрева во время пожара. Под «перегревом» понимаются условия, при которых происходит увеличение внутреннего давления в резервуаре и уменьшение прочности стенок резервуара, что может приводить к его разрушению. Также при высоких температурах может произойти тепловой пробой уплотнительных элементов различных разъемных соединений. Форсуночные распылительные системы могут быть разработаны для различных форм резервуаров.

Форсунки для вертикальных цилиндрических танков и систем орошения колонных аппаратов

Для охлаждения и пожаротушения вертикальных резервуаров и колонных аппаратов высотой до 12 метров можно использовать распылительную систему с одним круглым контуром распыления, если высота более 12 метров, то 2-3 круглых трубопровода с форсунками.

Для резервуаров диаметром более 20 метров в трубопроводе с форсунками обычно выделяют 2-3 зоны охлаждения, чтобы избежать увеличения размера труб. Подвод воды к форсункам в этих секторах осуществляется последовательно. Контур охлаждения с форсунками обычно располагается ниже кругового сварного шва резервуара. В некоторых случаях в противопожарных целях контуры распыления устанавливают на крышах танков с направлением распыла вверх или вниз.

Для охлаждения стенок вертикальных цилиндрических резервуаров используются плоскоструйные форсунки 616/617 серии или плоскоструйные дефлекторные (язычковые) форсунки 686/687 серии.

В контурах охлаждения на крыше устанавливаются полноконусные форсунки 490 серии или тангенциальные форсунки 422 серии.

Количество форсунок и расходные характеристики систем охлаждения и пожаротушения резервуаров рассчитываются по специальным формулам на основе данных о высоте, диаметре и площади поверхности танка, а также окружности трубопровода и расстояния между форсунками.

Плоскоструйная форсунка серии 616/617

Дефлекторная форсунка серии 686

Полноконусная форсунка 490 серии

Тангенциальная форсунка 422 серии

Форсунки для горизонтальных цилиндрических танков

Для горизонтальных резервуаров предлагается два варианта расположения труб и форсунок. На рисунке ниже показан базовый вариант, который, однако, может быть не совсем эффективен в случае большого пожара.

Две ветки трубопровода необходимы для равномерного охлаждения стенок резервуара по горизонтали. Вертикальные стенки танка (диаметром до 3 метров) могут охлаждаться одной полноконусной форсункой с каждой стороны. Если диаметр вертикальной стенки более 3 метров, то понадобится по 3 форсунки с каждой стороны.

В зависимости от размера форсунки и угла распыла, расстояние А должно быть в пределах 0,7-1,2 м.

Расстояние H до стенок танка должно быть в пределах 0,3-0,4 м.

Расстояние B до вертикальных стенок танка должно быть в пределах 0,4-0,5 м.

Общий расход должен быть не менее 400 л/м2*час, обычно расход находится в пределах 400-600 л/м2*час.

Для установок с высоким потенциальным риском возникновения пожара общий расход может достигать 1000 л/м2*час.

Угол распыла форсунок должен быть не менее 90°

Теперь рассмотрим более усовершенствованное решение по расположению труб и форсунок, которое сможет эффективно работать при больших пожарах и уровнях конвективного теплообмена.

Данное решение (сочетающее использование аксиальных и тангенциальных форсунок) было выработано после консультаций с производителем резервуара и экспертами по пожарной безопасности. Несмотря на некоторую громоздкость, оно зарекомендовало себя как очень эффективное. На нижнюю часть резервуара теперь будет распыляться большое количество воды, так как при пожаре она быстрее нагревается. Для интенсивного охлаждения используются форсунки с большим расходом воды. Также в результате экспериментов выяснили, что вода, стекающая по стенкам танка не способствует эффективному тушению огня. Теперь, благодаря расстановке форсунок с перекрывающимися факелами распыла, вода равномерно наносится на резервуар. Для предотвращения засорения форсунок следует использовать фильтрационное оборудование. Использование тангенциальных форсунок значительно снижает риск их засорения, так как их проходные сечения больше, чем у аксиальных форсунок.

В случае пожара очень важно охлаждать поверхность резервуара со всех сторон полноконусными форсунками. Размещая форсунки только сверху горизонтального танка, мы оставляем нижнюю часть незащищенной. Не рекомендуется допускать стекания воды по стенкам резервуара. Общий минимальный расход воды распылительной системы не должен быть менее 400 л/м2*час.

Форсунки для сферических танков

Сферические (шарообразные) резервуары необходимо охлаждать со всех сторон, включая и опорные сооружения. В многих распылительных охладительных противопожарных системах используются тангенциальные полоконусные форсунки. Однако тесты охлаждения горизонтальных цилиндрических танков показали, что лучше использовать полноконусные форсунки.

Нижняя часть сферического танка должна охлаждаться форсунками с более высоким расходом, чем верхняя часть. Для дополнительного охлаждения рекомендуется устанавливать одну полноконусную форсунки прямо под дном шарообразного резервуара.

Обычно системы распыления в сферических резервуарах диаметром до 18 м состоят из 3 распылительных контуров, а при большем диаметре, из 4 колец трубопроводов с форсунками.

В большинстве случаев для сферических резервуаров мы рекомендуем форсунки 422 серии с тангенциальным подводом жидкости (материалы: сталь или латунь).

Форсунки для охлаждения трансформаторов

Распылительные системы часто используются для огнезащиты и холодной проливки маслонаполненных электротрансформаторов. Трансформаторы бывают разных размеров и конфигураций, что естественно влияет на выбор правильной форсунки. Для данного применения нужны форсунки с большой скоростью распыления, чтобы эффективно погасить возгорание горючих жидкостей в результате катастрофического отказа оборудования или взрыва. В расчет также должны приниматься климатические особенности (ветер), расходные характеристики форсунок, их правильная расстановка.

Система распыления должна разрабатываться с учетом охлаждения и пожаротушения конструктивных элементов трансформатора. А распыление на неизолированные участки оборудования, находящихся под напряжением, должно производиться только после обесточивания оборудования.