Нефть из-за своего сложного химического состава представляет особую пожарную опасность. Несмотря на высокую температуру горения продуктов на ее основе, воспламенение происходит в диапазоне -35 – +21°С, что создает предпосылки для самовозгорания с последующим развитием пожара.
Особенности воспламенения нефти
При определении пожарной опасности сырой нефти и продуктов ее переработки учитывают в комплексе три параметра температуры:
- вспышки;
- воспламенения;
- горения.
По химическому составу горючее полезное ископаемое представляет собой смесь жидких углеводородов и гетероатомных органических веществ с небольшими примесями углеводородных газов, воды и минеральных солей. Всего может быть до 1000 компонентов, по которым и определяют физико-химические свойства нефти и рассчитывают критические параметры вспышки. Это важный показатель, по которому можно вычислить нижний предел взрыва паров нефтепродукта.
Сама вспышка не представляет опасности. Под воздействием источника открытого огня пары на поверхности топлива из-за малого количества молекул кратковременно загораются и быстро тухнут. При повышенной концентрации паров возникает воспламенение от внешнего источника тепла и огня или самовоспламенение, которое характеризуется минимальной температурой нагревания поверхности за счет превышения тепловыделений над теплоотводом без воздействия открытого огня. Самовоспламенение при невысоких показателях в пределах 300-320°С характерно для тяжелых жидких нефтепродуктов, например, гудрона или мазута. Наибольшие значения отмечают у ароматических углеводородов.
От температуры вспышки паров зависит классификация нефтяного топлива. Оно делится на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие жидкости (ГЖ). Для второй группы критический показатель – +61°С при закрытом тигле и +65°С при открытом. Если жидкости вспыхивают при меньших значениях, то их относят к ЛВЖ и распределяют по группам:
- особо опасные (до -18°С) – бензин, ацетон;
- постоянно опасные (-18 – +23°С) – лигроин, толуол, этилбензол, этиловый спирт;
- опасные (+23 – +61°С) – керосин, скипидар.
Если достигнута температура воспламенения, на поверхности нефтепродукта будет наблюдаться устойчивое горение, так как под воздействием тепла концентрация молекул газовоздушной смеси постоянно увеличивается. Далее происходит пожар. Температура возгорания нефти равна показателю появления первого пламени и зависит от фракционного состава.
Сложность пожаров с участием нефти и продуктов ее производства состоит в том, что горение происходит на поверхности жидкости, при этом образуется гомотермический слой с распространением тепла 130-160 градусов в глубину. Скорость выгорания сырой нефти – 5,2*10-5-7,0*10-4 м/сек, а температура ее сгорания – 1100°С.
Если произошло возгорание с устойчивым воспламенением поверхностной пленки, то отмечают высокое тепловое излучение до 46024 кДж/кг. Под его воздействием выделяется большое количество вредных веществ, состав которых зависит от категории нефти и доступа воздуха. Это может быть оксид углерода, азота, серы, органические кислоты, формальдегиды, синильная кислота.
Причины возгорания нефти и нефтепродуктов
В условиях производства частыми причинами пожаров на нефтескладах считаются:
- неисправность оборудования;
- нарушение технологии производства;
- несоблюдение правил ПБ при проведении электрогазосварочных работ;
- неосторожное обращение с огнем;
- перегрев электрооборудования и короткое замыкание.
Оборудование должно регулярно проходить планово-предупредительный ремонт с целью недопущения нарушения герметичности, из-за чего возможна утечка горючей жидкости и ее паров. В результате создается большая взрывоопасная концентрация газовоздушной смеси. Особое внимание необходимо уделять состоянию задвижек, фонтанной или компрессорной арматуры, набивок и прокладочных материалов соединений, крышек люков.
Нарушение технологического процесса проявляется в несоответствии параметров бурового раствора, используемого при вскрытии пласта, геолого-технологическому наряду. Возможно также увеличение давления в газопроводе, подъем бурового инструмента без долива скважины. Часто происходит нарушение процесса транспортировки нефти с неполным отделением основного продукта и газа.
При неисправности электрооборудования возникает воспламенение паровоздушных горючих смесей, поэтому при проведении планово-предупредительных работ обязательно следят за состоянием изоляции проводов и прочностью контактов в местах соединения токоведущих частей. Также на предприятиях по производству и хранению нефтепродуктов недопустимо нарушение правил ПБ. При наличии горючей среды, окислителя и источника зажигания риск вспышки и воспламенения повышается в разы. Необходимо следить за отсутствием статического напряжения, из-за которого при условии пониженной температуры воспламенения отдельных фракций нефти возможно загорание горючей среды.
Действия при возгорании нефти
Алгоритм при горении фонтана:
- остановить все работы с использованием открытого огня и электрооборудования;
- полностью обесточить объект;
- привести в действие установки автоматического пожаротушения;
- локализовать очаг возгорания;
- вывести ЛВЖ из аппаратов и хранилищ в непосредственной близости от очага.
При воспламенении фонтана происходит взрыв газовоздушной смеси по всему объему зоны поражения. Если возникает разлив жидкости, то горение распространяется на значительные расстояния, включая места скопления конденсата.
Основные способы тушения фонтанирующей нефти:
- подача воды через устьевое оборудование;
- использование водяных струй;
- взрыв заряда;
- порошковое тушение с подачей ОТВ специальными установками.
При тушении скважин используют накрывной колпак и металлические трубы, выполняющие роль охлаждающего элемента с жидким азотом. Эти установки по мере борьбы с возгоранием постепенно приближают к очагу и одновременно подают струи воды с пылеобразными частицами изолирующего кислород материала. Чаще всего с этой целью вводят доломит.
Если пожар происходит с горением вязких жидкостей (масел, мазута), то возможно тушение распыленной водой. При этом обязательно контролируют температуру ОТВ, которая не должна превышать порога вспышки. Порошковые средства допустимы при локализации огня между сваями под резервуарами или на фланцевых соединениях и зазорах между крышей и стеной резервуара.
