Тушение скважин газотурбинными двигателями
способ тушения пожаров фонтанов газовых, нефтяных и газонефтяных скважин и установка для его осуществления - патент РФ 2037321
Использование: в противопожарной технике. Сущность изобретения: газожидкостную струю подают ниже горящей части фонтана, газожидкостную струю удерживают ниже горящей части фонтана до отрыва пламени, а затем перемещают ее вверх по оси фонтана до выведения пламени из зоны направленного действия фонтана. Установка для осуществления способа тушения содержит самоходное шасси с поворотной платформой и корпусом, в котором размещен двигатель, приводы перемещения двигателя, а также трубопроводы и коллекторы подачи огнегасительной жидкости в струю выхлопных газов. 2 с.п. ф-лы, 7 ил. Группа изобретений относится к пожаротушению, преимущественно к тушению пожаров газовых, нефтяных и газонефтяных скважин. Известны способ тушения пожара горящей поверхности [1] и устройство для его осуществления. Способ тушения пожара заключается в срыве пламени направленным под острым углом к поверхности газовым потоком, содержащим соответственно газ и пар огнегасительной жидкости. Устройство для реализации способа содержит стационарно установленный на транспортном средстве реактивный двигатель с соплом и насадком, емкость огнегасительной жидкости с трубопроводом подачи жидкости к насадку, при этом на конце трубопровода установлена форсунка. Недостатком этого изобретения [1] является низкая эффективность тушения пожара из-за возможности повторного возгорания поверхности при недостаточной мощности газожидкостной струи или при колебаниях давления подачи газожидкостной струи, т. к. пламя только срывается газовым потоком с горящей поверхности, а не выводится из зоны поверхности, подлежащей тушению. Известна установка газоводяного тушения пожаров на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах [2] и реализуемый с помощью этой установки способ тушения пожара. Установка газоводяного тушения пожаров содержит шасси с поворотной платформой, установленный на ней турбореактивный двигатель с соплом, снабженным эжектором с камерой смещения, внутри которой равномерно размещены распылители воды. Способ тушения пожаров, осуществляемый с помощью этой установки, заключается в подаче газоводяной струи на горящий фонтан таким образом, чтобы большая ось эллипса конфузора совпадала с продольной осью фонтана, а нижняя граница газоводяной струи была ниже горящей его части. Установка для тушения пожаров [2] и реализуемый с ее помощью способ тушения пожаров фонтанов скважин как наиболее близкие средства того же назначения по совокупности признаков приняты за прототип. Недостатком способа тушения фонтанов газо- и (или) нефтескважин является низкая эффективность из-за возможности повторного вознаграждения, а следовательно, и большая продолжительность тушения пожара фонтана. Так как газожидкостная струя подается на основание фонтана, перемешивается с промежутками фонтана (т. е. с истекающими из скважины нефтью или газом) и при этом остается на неизменной высоте, то в случае снижения энергии газожидкостного потока нижняя негорящая часть фронта может вступить во взаимодействие с верхней горящей частью фонтана, и восстановится первоначальный режим горения фонтана. Предлагаемая группа изобретений направлена на решение задачи по повышению эффективности ликвидации пожаров фонтанов скважин с помощью отработавших ресурс реактивных двигателей самолетов путем обеспечения возможности выведения пламени из зоны направленного действия фонтана. Заявляемый результат (поставленная цель) достигается за счет того, что в предлагаемом способе тушения пожаров фонтанов газовых, нефтяных и газонефтяных скважин, заключающемся в подаче на фонтан ниже горящей части фонтана газожидкостной струи (общие с прототипом признаки), газожидкостную струю перемещают вверх по оси фонтана до выведения пламени из зоны направленного действия фонтана. Для осуществления предложенного способа создана установка, содержащая шасси с поворотной платформой, газотурбинный двигатель с соплом, системами питания и управления режимами работы двигателя, насадки-распылители огнегасительной жидкости и коллекторы подачи огнегасительной жидкости (общие с прототипом признаки), в которой для достижения поставленной цели газотурбинный двигатель установлен с возможностью перемещения в вертикальной плоскости. В частности, двигатель размещен в корпусе с образованием кольцевого зазора между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью двигателя и сопла, корпус выполнен в виде двух соосно расположенных кольцевых оболочек, между которыми размещены топливные баки, топливопроводы и электронные блоки системы управления режимами работы двигателя, установка снабжена монтажной рамой, шарнирно связанной с корпусом и поворотной платформой, и приводами двигателя, один из которых установлен между поворотной платформой и монтажной рамой, другой между монтажной рамой и корпусом, а насадки-распылители огнегасительной жидкости расположены под острым углом к продольной оси двигателя. Указанные отличия являются существенными, т. к. выведение пламени из зоны направленного действия фонтана, которое осуществляется за счет обеспечения возможности перемещения двигателя в вертикальной плоскости, включает возможность повторного возгорания фонтана, следовательно, повышается эффективность и снижается продолжительность тушения пожара. На фиг. 1 изображена схема начального этапа тушения пожара; на фиг. 2 схема тушения пожара на этапе отсечения пламени от фонтана; на фиг. 3 схема тушения пожара на этапе смещения факела пламени за зону действия фонтана; на фиг. 4 схема тушения пожара на этапе завершения тушения пожара в стадии дробления пламени; на фиг. 5 схема тушения пожара наклонного фонтана; на фиг. 6 установка для тушения пожара в разрезе; на фиг. 7 общий вид установки, позиция "а" при горизонтальном расположении двигателя, позиция "б" при направленном вниз положении позиция "в" при направленном вверх положении. Предложенный способ тушения пожаров фонтанов газовых, нефтяных и газонефтяных скважин заключается в следующем. Поток выхлопных газов газотурбинного двигателя ориентиpуют на очаг горения таким образом, чтобы нижняя граница струи была ниже горящей части фонтана (фиг. 1). Затем в поток выхлопных газов газотурбинного двигателя подают огнегасительную жидкость, например воду в определенном соотношении, в течение определенного периода времени воздействуют на фонтан и начинают газожидкостную струю поднимать. В случае, если горение в нижней части фонтана продолжается, газожидкостную струю опускают ниже горючей части фонтана, увеличивают временной период воздействия газожидкостной струи на фонтан и вновь начинают поднимать газожидкостную струю со скоростью, при которой исключается прорыв горящей части факела в негорящую часть фонтана. Газожидкостную струю перемещают вверх по оси фонтана до отделения пламени от фонтана, при этом происходит смещение оси факела относительно оси фонтана на незначительную величину S1, однако ось фонтана по-прежнему проходит через факел (фиг. 2). Постепенно продолжают перемещать газожидкостную струю вверх. Это приводит к увеличению смещения оси факела относительно оси фонтана до величины S2, при которой ось фонтана и огненный очаг не пересекаются, что означает выведение очага горения из зоны направленного действия фонтана (см. фиг. 3). Для окончательной ликвидации огненного очага продолжают перемещать газожидкостную струю вверх до дробления очага на мелкие затухающие очаги (фиг. 4). В предложенном способе в первоначальной стадии тушения нижняя часть факела в результате охлаждения продуктов горения смещается вверх. С перемещением газожидкостной струи вверх непрерывно поднимается и нижняя граница начала горения факела. При этом по мере отдаления горящей части факела от устья фонтана происходит отделение горящей части от негорящей, а затем, т. к. сверху продукты горения из-за разогрева имеют меньший удельный вес и газожидкостная струя из установки легче переносит нагретые продукты сгорания, чем холодные компоненты фонтана, находящиеся под струей, произойдет смещение осей горящей части фонтана относительно его негорящей части, т. е. произойдет выведение пламени из зоны направленного действия фонтана. Предлагаемое устройство для тушения пожаров содержит самоходное шасси 1, поворотную в горизонтальной плоскости платформу 2, газотурбинный двигатель 3 с соплом, установленный в корпусе 4 с образованием кольцевого зазора 5 между двигателем с соплом и корпусом, необходимого для эжектирования направленного потока воздуха, охлаждающего двигатель снаружи, и для увеличения расхода рабочего тела газожидкостной струи за счет подмешивания эжектированного воздуха, систему управления положением двигателя, состоящую из монтажной рамки 6, шарнирными узлами 7 и 8 соединенной соответственно с платформой 2 и корпусом 4, механических или электрических приводов перемещения двигателя, выполненных в данном случае в виде двух, расположенных с боковых сторон корпуса двигателя гидроцилиндров 9, шарнирными узлами 10 и 11 закрепленных соответственно на платформе и монтажной раме, и двух, расположенных с боковых сторон корпуса 4 двигателя гидроцилиндров 12, шарнирными узлами 13 и 14 закрепленных соответственно между монтажной рамкой 6 и корпусом 4, систему питания двигателя, включающую топливные баки 15, связанные между собой, например, через обратные клапаны 16, при этом топливо перетекает от первого (по направлению перекачки) бака к последующему под действием воздуха, топливопровод 17, по которому топливо топливным насосом-регулятором 18 подается в камеры 19 сгорания, двигателя 3, систему управления выносного пульта 21 с кнопками 22 и задатчиками 23 режимов работы двигателя, электролиниями 24 связанными с электронными блоками 25 регулирования режимов двигателя 3, сервомеханизмы исполнения электронных команд, размещенные в насосе-регуляторе 18 (на фиг. 6, 7 не показаны). Устройство содержит насос 26 для подачи огнегасительной жидкости, установленный на внешней насосной станции (на фиг. 6, 7 не показана), всасывающий патрубок 27 которого связан с источником огнегасительной жидкости, а падающий трубопровод 28 через приемный штуцер 29 гибким трубопроводом 30 соединен с раздаточными коллекторами 31 огнегасительной жидкости с насадками-распылителями 32, расположенными в районе среза сопла двигателя так, что струи огнегасительной жидкости направлены внутрь газового потока, истекающего из сопла. Для упрощения компоновки корпус 4 для установки двигателя выполнен в виде двух соосно расположенных кольцевых оболочек, между которыми расположены топливные баки 15, топливопроводы 17 и электронные блоки 25 системы управления режимами работы двигателя. Управление режимами работы двигателя осуществляется либо экипажем с пульта 20 из кабины транспортного средства, на котором установлен двигатель 3, либо дистанционно с выносного пульта 21. Установка работает следующим образом. После занятия удобной для подавления пожара позиции запускают двигатель 3 путем нажатия кнопки 22, и двигатель автоматически выводится на малый газ. Топливо, подаваемое по трубопроводам 17 из баков 15, обеспечивает питание двигателя, причем дозирование его подачи на различных режимах осуществляется по командам от задатчика 23 режимов, управляющего электронными блоками 25 и далее через сервоприводы (на фиг. 6, 7 не показан) насосом-регулятором 18. Двигатель 3 и истекающую из сопла двигателя струю выхлопных газов с помощью поворота платформы 2 в горизонтальной (по команде оператора) ориентируют на горящую скважину. Затем с помощью гидроцилиндров 9 или 12 и механизма поворота платформы корпус 4 с двигателем ориентируют в вертикальной и горизонтальной плоскостях таким образом, чтобы струя выхлопных газов была направлена под основание пламени, причем нижняя граница газожидкостной струи должна быть ниже горящей части фонтана. После этого двигатель 3 переводят на режим повышенной тяги и с помощью насоса 26 внешней насосной станции включают подачу огнегасительной жидкости в коллекторы 31. После необходимой выдержки газожидкостного потока в ориентированном под основание пламени положении начинают перемещение двигателя вверх с определенной скоростью. При этом, если продольная ось двигателя была ниже горизонтальной плоскости, с помощью гидроцилиндров 9 ориентируют двигатель таким образом, чтобы его продольная ось заняла горизонтальное положение, а затем выдвигают гидроцилиндры 12, соединенные узлами 13 и 14 соответственно с монтажной рамой и корпусом 4 двигателя, при этом корпус 4 двигателя поворачивается относительно шарнирных узлов 8 на корпусе двигателя и перемещается вверх. Одновременно перемещается вверх газожидкостная струя, поднимая собой пламя факела, отсекая его от фонтана, выводя пламя из зоны направленного действия фонтана и разбивая пламя на разрозненные очаги до их полного затухания. При тушении наклонного фонтана одновременно с перемещением двигателя вверх на угол осуществляют поворот платформы в горизонтальной плоскости на угол для обеспечения перемещения газожидкостной струи по оси наклонного фонтана. По окончании тушения пожара отключают подачу огнегасительной жидкости с помощью насоса 26, нажатием на кнопку 22 выключают двигатель 3 с помощью цилиндров 12, опускают двигатель 3 в горизонтальное положение и отсоединяют подающий трубопровод 28 огнегасительной жидкости от приемного штуцера. Выведение очага пламени из зоны направленного действия фонтана повышает эффективность тушения пожара, снижает возможность повторного вознаграждения, уменьшает продолжительность тушения пожара.ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ тушения пожаров фонтанов газовых, нефтяных и газоняфтяных скважин, заключающийся в подаче газожидкостной струи ниже горящей части фонтана, отличающийся тем, что газожидкостную струю удерживают ниже горящей части фонтана до отрыва пламени, а затем перемещают вверх по оси фонтана до выведения пламени из зоны направленного действия фонтана. 2. Установка для тушения пожаров фонтанов газовых, нефтяных и газонефтяных скважин, содержащая установленный на поворотной платформе и имеющий приводы перемещения в вертикальной плоскости газотурбинный двигатель с соплом, системами питания и управления режимами работы двигателя, коллекторы подачи огнегасительной жидкости, отличающаяся тем, что двигатель установлен в корпусе с образованием между ними продольного зазора, при этом корпус выполнен в виде двух соосных оболочек, между которыми расположены системы питания и управления режимами работы двигателя.www.freepatent.ru
Установка для газоводяного тушения пожаров на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах
Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано для тушения пожаров на газовых, нефтяных и газоняфтяных скважинах. На перемещаемой платформе 1 установлен турбореактивный двигатель 2 с форсажной камерой, имеющей возможность поворота относительно осей, обеспечиваемый механизмами привода 3 и 4. Установка снабжена экранирующим элементом, образованным сферическими щитками 5 и 6, обращенными выпуклой поверхностью в сторону зоны горения. Причем щиток 5 закреплен на сопле турбореактивного двигателя, а щиток 6 на платформе 1. Щиток 6 в центральной части выполнен с отверстием диаметром, позволяющим поворот сопла со щитком 5 на соответствующие углы, обеспечивая тем самым подачу огнегасящего потока под заданным углом. 1 ил.
Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано для тушения пожаров на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах.
Известно устройство для обеспечения безопасности ведения работ в условиях горящего фонтана, содержащее транспортную базу, несущую платформу, поворотную платформу, регулирующие элементы для поперечного перемещения платформы, углового поворота и наклона ее. Для защиты от теплового излучения устройство имеет отводящую трубу с приспособлением в виде отражательного зонта [1] Известен способ тушения пожаров с помощью смеси продуктов сгорания, подаваемых в зону горения. В способе используют газотурбинный двигатель с отработанным моторесурсом, который устанавливают на подвижной платформе и поток его выхлопных газов направляют в зону пожара [2] Известна также установка газоводяного тушения пожаров на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах, содержащая поворотную платформу и установленный на ней турбореактивный двигатель с соплом и распылители воды [3] Недостатком этой установки является то, что сама газоводяная струя эжектирует в зону горения кислород окружающего воздуха. Целью изобретения является повышение эффективности тушения пожара за счет ликвидации эжекции в зону горения, а также защита двигателя от теплового излучения. Достигается это за счет того, что экранирующее устройство установки выполнено в виде двух скользящих один относительно другого сферических щитков, обращенных выпуклой поверхностью в сторону зоны горения, причем внутренний щиток закреплен на сопле ТРД, а наружный щиток закреплен на платформе и имеет центральное отверстие, диаметр которого обеспечивает постоянное его перекрытие внутренним щитком. На чертеже изображена предлагаемая установка (общий вид). На перемещаемой платформе 1 установлен турбореактивный двигатель 2 с форсажной камерой (ТРДФ) 3, имеющий возможность поворота относительно вертикальной оси, обеспечиваемый механизмом привода 4. Установка снабжена экранирующим устройством, образованным сферическими щитками 5 и 6, обращенными выпуклой поверхностью в сторону зоны горения. Внутренний щиток 6 закреплен на платформе 1. Щиток 6 выполнен с центральным отверстием Д, позволяющим поворот сопла со щитком 5 относительно поперечной горизонтальной оси на углы, обеспечивая тем самым подачу огнегасящего потока под заданным углом. Диаметр центрального отверстия обеспечивает постоянное его перекрытие внутренним щитком 5. Установка работает следующим образом. При тушении пожара установку с запущенным ТРДФ выводят на заданную позицию, фиксируют относительно земли и осуществляют тушение пожара, ориентируя сопло двигателя механизмами привода так, чтобы газоводяная выхлопная струя направлялась в очаг пожара. Наличие сферических щитков, обращенных выпуклой поверхностью в сторону зоны горения, установленных указанным образом, устраняет эжекцию окружающей среды, содержащей кислород, в зону горения, повышая тем самым эффективность тушения пожара. Кроме того, экранирующее устройство, образованное щитками 5 и 6, защищает сам турбореактивный двигатель от лучевого воздействия факела пожара. Для обеспечения максимальной эффективности тушения пожара целесообразно использовать несколько установок, размещая их по кольцу вокруг очага пожара, чтобы свести к минимуму эжекцию воздуха, содержащего кислород.Формула изобретения
УСТАНОВКА ДЛЯ ГАЗОВОДЯНОГО ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ НА ГАЗОВЫХ, НЕФТЯНЫХ И ГАЗОНЕФТЯНЫХ СКВАЖИНАХ, содержащая перемещаемую платформу, установленный на ней турбореактивный двигатель с соплом и экранирующий элемент, отличающаяся тем, что экранирующий элемент выполнен в виде двух скользящих относительно друг друга наружного и внутреннего сферических щитков, обращенных своей выпуклой поверхностью в сторону горения, причем внутренний щиток размещен на сопле турбореактивного двигателя, а наружный на платформе и имеет центральное отверстие, диаметр которого выбирают из условия постоянного его перекрытия внутренним щитком.РИСУНКИ
Рисунок 1findpatent.ru
Способ тушения пожаров на нефтяных скважинах
Изобретение может быть использовано для тушения пожара на нефтескважинах. Вокруг закрытой колпаком скважины по ее окружности расположены два или более охлаждаемых элемента в виде металлических труб, через которые в очаг горения подают жидкий азот. По окружности вокруг скважины располагают дополнительно сегментно-образные охлаждающие элементы с жидким азотом, который в окружающую скважину зону. В процессе тушения трубы и сегментно-образные охлаждающие устройства постепенно приближают к скважине. В зону тушения пожара подают струи воды и частиц из изолирующего поступления кислорода материала, например доломита, размеры которых уменьшают в функции времени тушения пожара до пылеобразных. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к тушению пожаров и может быть использовано для тушения пожара на нефтескважинах.
Известны способы тушения пожара нефтепродуктов путем подачи в зону горения огнегасящих веществ [1]. Однако представленные выше способы малоэффективны и дороги, так как не могут быть применены для тушения больших пожаров на нефтескважинах. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ тушения пожара на нефтескважинах, включающий ее закрытие колпаком и подачу в очаг горения жидкого азота [2]. Однако данный способ длителен и дорог, так как значителен расход пожарогасящих веществ. Для ускорения и удешевления процесса тушения по окружности вокруг скважины располагают сегментно-образные охлаждающие устройства с жидким азотом, который подают в окружающую зону, в процессе тушения трубы и сегментно-образные охлаждающие устройства постепенно приближают к скважине, дополнительно в зону тушения пожара подают струи воды и частиц из изолирующего поступление кислорода материала, например доломита, размеры которых уменьшают в функции времени тушения пожара до пылеобразных. Расположение по окружности вокруг скважины сегментно-образных охлаждающих устройств с жидким азотом, который подают в окружающую скважину зону, постепенное приближение к скважине в процессе тушения труб и сегментно-образных охлаждающих устройств ускоряет и удешевляет процесс тушения. Одновременная подача в зону тушения пожара струи воды и частиц из изолирующего поступление кислорода материала, например доломита, ускоряет и удешевляет процесс тушения. Уменьшение в функции времени тушения пожара частиц доломита до пылеобразных ускоряет процесс тушения пожара, так как быстрее выделяется изолирующий кислород углекислый газ, но постепенное уменьшение интенсивности перемещения струй воздуха не вызывает выведение из зоны пожара пылеобразных частиц доломита. Способ осуществляют следующим образом. Для тушения пожара на нефтескважинах, включающий их закрытие колпаком 1, расположение по окружности вокруг скважины двух или более охлаждаемых металлических труб 2, через которые в очаг горения подают жидкий азот по окружности, вокруг скважины 3 располагают сегментно-образные охлаждающие устройства 4 с жидким азотом, который подают в окружающую скважину зону, в процессе тушения трубы и сегментно-образные охлаждающие устройства постепенно приближают к скважине (из положений 5, 6 в положение 4, 2), дополнительно в зону тушения пожара подают струи воды и частиц из изолирующего поступление кислорода материала, например доломита, размеры которых уменьшают в функции времени тушения пожара до пылеобразных.Формула изобретения
1. СПОСОБ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ НА НЕФТЯНЫХ СКВАЖИНАХ, включающий закрытие ее колпаком и установку по окружности вокруг скважины не менее двух охлаждающих элементов в виде металлических труб с подачей через них в очаг горения жидкого азота, отличающийся тем, что вокруг скважины по окружности дополнительно устанавливают сегментообразные охлаждающие устройства с жидким азотом, затем последние и металлические трубы постепенно приближают к скважине и одновременно с введением в зону горения жидкого азота в нее подают струи воды и частицы из изолирующего поступление кислорода материала, размеры которых уменьшают во времени до пылеобразных. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве частиц из изолирующего поступление кислорода материала в зону горения вводят частицы доломита.РИСУНКИ
Рисунок 1findpatent.ru
Способ тушения пожаров фонтанов газовых, нефтяных и газонефтяных скважин и установка для его осуществления
Использование: в противопожарной технике. Сущность изобретения: газожидкостную струю подают ниже горящей части фонтана, газожидкостную струю удерживают ниже горящей части фонтана до отрыва пламени, а затем перемещают ее вверх по оси фонтана до выведения пламени из зоны направленного действия фонтана. Установка для осуществления способа тушения содержит самоходное шасси с поворотной платформой и корпусом, в котором размещен двигатель, приводы перемещения двигателя, а также трубопроводы и коллекторы подачи огнегасительной жидкости в струю выхлопных газов. 2 с.п. ф-лы, 7 ил.
Группа изобретений относится к пожаротушению, преимущественно к тушению пожаров газовых, нефтяных и газонефтяных скважин.
Известны способ тушения пожара горящей поверхности [1] и устройство для его осуществления. Способ тушения пожара заключается в срыве пламени направленным под острым углом к поверхности газовым потоком, содержащим соответственно газ и пар огнегасительной жидкости. Устройство для реализации способа содержит стационарно установленный на транспортном средстве реактивный двигатель с соплом и насадком, емкость огнегасительной жидкости с трубопроводом подачи жидкости к насадку, при этом на конце трубопровода установлена форсунка. Недостатком этого изобретения [1] является низкая эффективность тушения пожара из-за возможности повторного возгорания поверхности при недостаточной мощности газожидкостной струи или при колебаниях давления подачи газожидкостной струи, т. к. пламя только срывается газовым потоком с горящей поверхности, а не выводится из зоны поверхности, подлежащей тушению. Известна установка газоводяного тушения пожаров на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах [2] и реализуемый с помощью этой установки способ тушения пожара. Установка газоводяного тушения пожаров содержит шасси с поворотной платформой, установленный на ней турбореактивный двигатель с соплом, снабженным эжектором с камерой смещения, внутри которой равномерно размещены распылители воды. Способ тушения пожаров, осуществляемый с помощью этой установки, заключается в подаче газоводяной струи на горящий фонтан таким образом, чтобы большая ось эллипса конфузора совпадала с продольной осью фонтана, а нижняя граница газоводяной струи была ниже горящей его части. Установка для тушения пожаров [2] и реализуемый с ее помощью способ тушения пожаров фонтанов скважин как наиболее близкие средства того же назначения по совокупности признаков приняты за прототип. Недостатком способа тушения фонтанов газо- и (или) нефтескважин является низкая эффективность из-за возможности повторного вознаграждения, а следовательно, и большая продолжительность тушения пожара фонтана. Так как газожидкостная струя подается на основание фонтана, перемешивается с промежутками фонтана (т. е. с истекающими из скважины нефтью или газом) и при этом остается на неизменной высоте, то в случае снижения энергии газожидкостного потока нижняя негорящая часть фронта может вступить во взаимодействие с верхней горящей частью фонтана, и восстановится первоначальный режим горения фонтана. Предлагаемая группа изобретений направлена на решение задачи по повышению эффективности ликвидации пожаров фонтанов скважин с помощью отработавших ресурс реактивных двигателей самолетов путем обеспечения возможности выведения пламени из зоны направленного действия фонтана. Заявляемый результат (поставленная цель) достигается за счет того, что в предлагаемом способе тушения пожаров фонтанов газовых, нефтяных и газонефтяных скважин, заключающемся в подаче на фонтан ниже горящей части фонтана газожидкостной струи (общие с прототипом признаки), газожидкостную струю перемещают вверх по оси фонтана до выведения пламени из зоны направленного действия фонтана. Для осуществления предложенного способа создана установка, содержащая шасси с поворотной платформой, газотурбинный двигатель с соплом, системами питания и управления режимами работы двигателя, насадки-распылители огнегасительной жидкости и коллекторы подачи огнегасительной жидкости (общие с прототипом признаки), в которой для достижения поставленной цели газотурбинный двигатель установлен с возможностью перемещения в вертикальной плоскости. В частности, двигатель размещен в корпусе с образованием кольцевого зазора между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью двигателя и сопла, корпус выполнен в виде двух соосно расположенных кольцевых оболочек, между которыми размещены топливные баки, топливопроводы и электронные блоки системы управления режимами работы двигателя, установка снабжена монтажной рамой, шарнирно связанной с корпусом и поворотной платформой, и приводами двигателя, один из которых установлен между поворотной платформой и монтажной рамой, другой между монтажной рамой и корпусом, а насадки-распылители огнегасительной жидкости расположены под острым углом к продольной оси двигателя. Указанные отличия являются существенными, т. к. выведение пламени из зоны направленного действия фонтана, которое осуществляется за счет обеспечения возможности перемещения двигателя в вертикальной плоскости, включает возможность повторного возгорания фонтана, следовательно, повышается эффективность и снижается продолжительность тушения пожара. На фиг. 1 изображена схема начального этапа тушения пожара; на фиг. 2 схема тушения пожара на этапе отсечения пламени от фонтана; на фиг. 3 схема тушения пожара на этапе смещения факела пламени за зону действия фонтана; на фиг. 4 схема тушения пожара на этапе завершения тушения пожара в стадии дробления пламени; на фиг. 5 схема тушения пожара наклонного фонтана; на фиг. 6 установка для тушения пожара в разрезе; на фиг. 7 общий вид установки, позиция "а" при горизонтальном расположении двигателя, позиция "б" при направленном вниз положении позиция "в" при направленном вверх положении. Предложенный способ тушения пожаров фонтанов газовых, нефтяных и газонефтяных скважин заключается в следующем. Поток выхлопных газов газотурбинного двигателя ориентиpуют на очаг горения таким образом, чтобы нижняя граница струи была ниже горящей части фонтана (фиг. 1). Затем в поток выхлопных газов газотурбинного двигателя подают огнегасительную жидкость, например воду в определенном соотношении, в течение определенного периода времени воздействуют на фонтан и начинают газожидкостную струю поднимать. В случае, если горение в нижней части фонтана продолжается, газожидкостную струю опускают ниже горючей части фонтана, увеличивают временной период воздействия газожидкостной струи на фонтан и вновь начинают поднимать газожидкостную струю со скоростью, при которой исключается прорыв горящей части факела в негорящую часть фонтана. Газожидкостную струю перемещают вверх по оси фонтана до отделения пламени от фонтана, при этом происходит смещение оси факела относительно оси фонтана на незначительную величину S1, однако ось фонтана по-прежнему проходит через факел (фиг. 2). Постепенно продолжают перемещать газожидкостную струю вверх. Это приводит к увеличению смещения оси факела относительно оси фонтана до величины S2, при которой ось фонтана и огненный очаг не пересекаются, что означает выведение очага горения из зоны направленного действия фонтана (см. фиг. 3). Для окончательной ликвидации огненного очага продолжают перемещать газожидкостную струю вверх до дробления очага на мелкие затухающие очаги (фиг. 4). В предложенном способе в первоначальной стадии тушения нижняя часть факела в результате охлаждения продуктов горения смещается вверх. С перемещением газожидкостной струи вверх непрерывно поднимается и нижняя граница начала горения факела. При этом по мере отдаления горящей части факела от устья фонтана происходит отделение горящей части от негорящей, а затем, т. к. сверху продукты горения из-за разогрева имеют меньший удельный вес и газожидкостная струя из установки легче переносит нагретые продукты сгорания, чем холодные компоненты фонтана, находящиеся под струей, произойдет смещение осей горящей части фонтана относительно его негорящей части, т. е. произойдет выведение пламени из зоны направленного действия фонтана. Предлагаемое устройство для тушения пожаров содержит самоходное шасси 1, поворотную в горизонтальной плоскости платформу 2, газотурбинный двигатель 3 с соплом, установленный в корпусе 4 с образованием кольцевого зазора 5 между двигателем с соплом и корпусом, необходимого для эжектирования направленного потока воздуха, охлаждающего двигатель снаружи, и для увеличения расхода рабочего тела газожидкостной струи за счет подмешивания эжектированного воздуха, систему управления положением двигателя, состоящую из монтажной рамки 6, шарнирными узлами 7 и 8 соединенной соответственно с платформой 2 и корпусом 4, механических или электрических приводов перемещения двигателя, выполненных в данном случае в виде двух, расположенных с боковых сторон корпуса двигателя гидроцилиндров 9, шарнирными узлами 10 и 11 закрепленных соответственно на платформе и монтажной раме, и двух, расположенных с боковых сторон корпуса 4 двигателя гидроцилиндров 12, шарнирными узлами 13 и 14 закрепленных соответственно между монтажной рамкой 6 и корпусом 4, систему питания двигателя, включающую топливные баки 15, связанные между собой, например, через обратные клапаны 16, при этом топливо перетекает от первого (по направлению перекачки) бака к последующему под действием воздуха, топливопровод 17, по которому топливо топливным насосом-регулятором 18 подается в камеры 19 сгорания, двигателя 3, систему управления выносного пульта 21 с кнопками 22 и задатчиками 23 режимов работы двигателя, электролиниями 24 связанными с электронными блоками 25 регулирования режимов двигателя 3, сервомеханизмы исполнения электронных команд, размещенные в насосе-регуляторе 18 (на фиг. 6, 7 не показаны). Устройство содержит насос 26 для подачи огнегасительной жидкости, установленный на внешней насосной станции (на фиг. 6, 7 не показана), всасывающий патрубок 27 которого связан с источником огнегасительной жидкости, а падающий трубопровод 28 через приемный штуцер 29 гибким трубопроводом 30 соединен с раздаточными коллекторами 31 огнегасительной жидкости с насадками-распылителями 32, расположенными в районе среза сопла двигателя так, что струи огнегасительной жидкости направлены внутрь газового потока, истекающего из сопла. Для упрощения компоновки корпус 4 для установки двигателя выполнен в виде двух соосно расположенных кольцевых оболочек, между которыми расположены топливные баки 15, топливопроводы 17 и электронные блоки 25 системы управления режимами работы двигателя. Управление режимами работы двигателя осуществляется либо экипажем с пульта 20 из кабины транспортного средства, на котором установлен двигатель 3, либо дистанционно с выносного пульта 21. Установка работает следующим образом. После занятия удобной для подавления пожара позиции запускают двигатель 3 путем нажатия кнопки 22, и двигатель автоматически выводится на малый газ. Топливо, подаваемое по трубопроводам 17 из баков 15, обеспечивает питание двигателя, причем дозирование его подачи на различных режимах осуществляется по командам от задатчика 23 режимов, управляющего электронными блоками 25 и далее через сервоприводы (на фиг. 6, 7 не показан) насосом-регулятором 18. Двигатель 3 и истекающую из сопла двигателя струю выхлопных газов с помощью поворота платформы 2 в горизонтальной (по команде оператора) ориентируют на горящую скважину. Затем с помощью гидроцилиндров 9 или 12 и механизма поворота платформы корпус 4 с двигателем ориентируют в вертикальной и горизонтальной плоскостях таким образом, чтобы струя выхлопных газов была направлена под основание пламени, причем нижняя граница газожидкостной струи должна быть ниже горящей части фонтана. После этого двигатель 3 переводят на режим повышенной тяги и с помощью насоса 26 внешней насосной станции включают подачу огнегасительной жидкости в коллекторы 31. После необходимой выдержки газожидкостного потока в ориентированном под основание пламени положении начинают перемещение двигателя вверх с определенной скоростью. При этом, если продольная ось двигателя была ниже горизонтальной плоскости, с помощью гидроцилиндров 9 ориентируют двигатель таким образом, чтобы его продольная ось заняла горизонтальное положение, а затем выдвигают гидроцилиндры 12, соединенные узлами 13 и 14 соответственно с монтажной рамой и корпусом 4 двигателя, при этом корпус 4 двигателя поворачивается относительно шарнирных узлов 8 на корпусе двигателя и перемещается вверх. Одновременно перемещается вверх газожидкостная струя, поднимая собой пламя факела, отсекая его от фонтана, выводя пламя из зоны направленного действия фонтана и разбивая пламя на разрозненные очаги до их полного затухания. При тушении наклонного фонтана одновременно с перемещением двигателя вверх на угол осуществляют поворот платформы в горизонтальной плоскости на угол для обеспечения перемещения газожидкостной струи по оси наклонного фонтана. По окончании тушения пожара отключают подачу огнегасительной жидкости с помощью насоса 26, нажатием на кнопку 22 выключают двигатель 3 с помощью цилиндров 12, опускают двигатель 3 в горизонтальное положение и отсоединяют подающий трубопровод 28 огнегасительной жидкости от приемного штуцера. Выведение очага пламени из зоны направленного действия фонтана повышает эффективность тушения пожара, снижает возможность повторного вознаграждения, уменьшает продолжительность тушения пожара.Формула изобретения
1. Способ тушения пожаров фонтанов газовых, нефтяных и газоняфтяных скважин, заключающийся в подаче газожидкостной струи ниже горящей части фонтана, отличающийся тем, что газожидкостную струю удерживают ниже горящей части фонтана до отрыва пламени, а затем перемещают вверх по оси фонтана до выведения пламени из зоны направленного действия фонтана. 2. Установка для тушения пожаров фонтанов газовых, нефтяных и газонефтяных скважин, содержащая установленный на поворотной платформе и имеющий приводы перемещения в вертикальной плоскости газотурбинный двигатель с соплом, системами питания и управления режимами работы двигателя, коллекторы подачи огнегасительной жидкости, отличающаяся тем, что двигатель установлен в корпусе с образованием между ними продольного зазора, при этом корпус выполнен в виде двух соосных оболочек, между которыми расположены системы питания и управления режимами работы двигателя.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7findpatent.ru
установка для газоводяного тушения пожаров на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах - патент РФ 2047736
Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано для тушения пожаров на газовых, нефтяных и газоняфтяных скважинах. На перемещаемой платформе 1 установлен турбореактивный двигатель 2 с форсажной камерой, имеющей возможность поворота относительно осей, обеспечиваемый механизмами привода 3 и 4. Установка снабжена экранирующим элементом, образованным сферическими щитками 5 и 6, обращенными выпуклой поверхностью в сторону зоны горения. Причем щиток 5 закреплен на сопле турбореактивного двигателя, а щиток 6 на платформе 1. Щиток 6 в центральной части выполнен с отверстием диаметром, позволяющим поворот сопла со щитком 5 на соответствующие углы, обеспечивая тем самым подачу огнегасящего потока под заданным углом. 1 ил. Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано для тушения пожаров на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах. Известно устройство для обеспечения безопасности ведения работ в условиях горящего фонтана, содержащее транспортную базу, несущую платформу, поворотную платформу, регулирующие элементы для поперечного перемещения платформы, углового поворота и наклона ее. Для защиты от теплового излучения устройство имеет отводящую трубу с приспособлением в виде отражательного зонта [1]Известен способ тушения пожаров с помощью смеси продуктов сгорания, подаваемых в зону горения. В способе используют газотурбинный двигатель с отработанным моторесурсом, который устанавливают на подвижной платформе и поток его выхлопных газов направляют в зону пожара [2]
Известна также установка газоводяного тушения пожаров на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах, содержащая поворотную платформу и установленный на ней турбореактивный двигатель с соплом и распылители воды [3] Недостатком этой установки является то, что сама газоводяная струя эжектирует в зону горения кислород окружающего воздуха. Целью изобретения является повышение эффективности тушения пожара за счет ликвидации эжекции в зону горения, а также защита двигателя от теплового излучения. Достигается это за счет того, что экранирующее устройство установки выполнено в виде двух скользящих один относительно другого сферических щитков, обращенных выпуклой поверхностью в сторону зоны горения, причем внутренний щиток закреплен на сопле ТРД, а наружный щиток закреплен на платформе и имеет центральное отверстие, диаметр которого обеспечивает постоянное его перекрытие внутренним щитком. На чертеже изображена предлагаемая установка (общий вид). На перемещаемой платформе 1 установлен турбореактивный двигатель 2 с форсажной камерой (ТРДФ) 3, имеющий возможность поворота относительно вертикальной оси, обеспечиваемый механизмом привода 4. Установка снабжена экранирующим устройством, образованным сферическими щитками 5 и 6, обращенными выпуклой поверхностью в сторону зоны горения. Внутренний щиток 6 закреплен на платформе 1. Щиток 6 выполнен с центральным отверстием Д, позволяющим поворот сопла со щитком 5 относительно поперечной горизонтальной оси на углы, обеспечивая тем самым подачу огнегасящего потока под заданным углом. Диаметр центрального отверстия обеспечивает постоянное его перекрытие внутренним щитком 5. Установка работает следующим образом. При тушении пожара установку с запущенным ТРДФ выводят на заданную позицию, фиксируют относительно земли и осуществляют тушение пожара, ориентируя сопло двигателя механизмами привода так, чтобы газоводяная выхлопная струя направлялась в очаг пожара. Наличие сферических щитков, обращенных выпуклой поверхностью в сторону зоны горения, установленных указанным образом, устраняет эжекцию окружающей среды, содержащей кислород, в зону горения, повышая тем самым эффективность тушения пожара. Кроме того, экранирующее устройство, образованное щитками 5 и 6, защищает сам турбореактивный двигатель от лучевого воздействия факела пожара. Для обеспечения максимальной эффективности тушения пожара целесообразно использовать несколько установок, размещая их по кольцу вокруг очага пожара, чтобы свести к минимуму эжекцию воздуха, содержащего кислород.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
УСТАНОВКА ДЛЯ ГАЗОВОДЯНОГО ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ НА ГАЗОВЫХ, НЕФТЯНЫХ И ГАЗОНЕФТЯНЫХ СКВАЖИНАХ, содержащая перемещаемую платформу, установленный на ней турбореактивный двигатель с соплом и экранирующий элемент, отличающаяся тем, что экранирующий элемент выполнен в виде двух скользящих относительно друг друга наружного и внутреннего сферических щитков, обращенных своей выпуклой поверхностью в сторону горения, причем внутренний щиток размещен на сопле турбореактивного двигателя, а наружный на платформе и имеет центральное отверстие, диаметр которого выбирают из условия постоянного его перекрытия внутренним щитком.www.freepatent.ru
Тушение газовых и нефтяных фонтанов
Газовые и нефтяные фонтаны подразделяются по составу фонтанирующего вещества, виду струи и числу фонтанирующих скважин.
По составу фонтанирующего вещества фонтаны бываютнефтяные (содержащие по массе более 50 % нефти или конденсата),газонефтяные (до 50 % нефти или конденсата) игазовые (более 90 % газа).
По виду струи различают фонтаныкомпактные, распыленные и комбинированные, а по числу одновременно фонтанирующих скважинодиночные и групповые.
Основным параметром фонтанирующей скважины, по которому определяют приемы тушения пожара и расходы огнетушащих средств, является дебит фонтана по нефти или газу. Эквивалентным коэффициентом для пересчета фонтана в чисто газовый или нефтяной принимают 1 м3 нефти = 1000 м3 газа. Данные о дебите и составе фонтана устанавливает штаб по ликвидации аварии.
Процесс тушения пожара состоит из трех основных этапов, которые включают комплекс тактических действий:
первый - охлаждение устьевого оборудования, металлоконструкций вокруг скважин и прилегающей территории; орошение струи фонтана с целью снижения интенсивности теплоизлучения; тушение очагов горения нефти и конденсата вокруг устья скважины; уборка территории от металлоконструкций; создание необходимого запаса воды (2,5 - 5,0 тыс. м3) и др.;
второй - непосредственное тушение фонтана с одновременным продолжением операций первого этапа;
третий -охлаждение устья скважины и орошение струи фонтана после тушения.
Продолжительность каждого этапа описана в п. 2.4, а расходы воды на производимые операции приведены в табл. 6.15.
Боевые действия по охлаждению на первом и втором этапах проводят с учетом наличия двух зон. К первой относятся территория (площадь) и металлоконструкции, охваченные фронтом пламени. Вторая зона включает территорию и металлоконструкции, отстоящие от пламени на 10 - 15 м.
Интенсивность подачи воды на охлаждение в первой и второй зонах принимают по табл. 2.10. Для охлаждения подают компактные струи из ручных и лафетных стволов. В первой зоне применяют только лафетные стволы с насадком 25 - 28 мм. В зависимости от характеристики фонтана, его вида и возможностей гарнизона пожарной охраны тушение пожара осуществляют закачкой воды в скважину, компактными водяными струями, газоводяными струями и путем взрыва заряда ВВ. Тушение фонтанов закачкой воды в скважину возможно в том случае, когда сохранилось устьевое оборудование, позволяющее подключить заливочные агрегаты. Воду в скважину подают агрегатами высокого давления. Требуемый расход воды для тушения фонтанов данным способом приведен в табл. 6.16.
Для тушения компактных газовых и нефтяных фонтанов водяными струями используют лафетные стволы с насадками 25 - 28 мм, которые размещают равномерно вокруг устья скважины с наветренной стороны по дуге 210 - 270° на расстоянии 6 - 8 м от устья, но не далее 15 м. Напор перед стволом принимают 60 - 80 м. Расход воды , необходимый для тушения фонтанов водяными струями, приведен в табл. 6.17.
Газоводяные струи применяют для тушения пожаров всех видов фонтанов. Для этого используют автомобили с турбореактивными установками (АГВТ). Предельный дебит фонтана, который может быть потушен одним автомобилем газоводяного тушения, приведен в табл. 6.18. В тех случаях, когда АГВТ недостаточно, фонтан тушат комбинированно, газоводяными струями от АГВТ и водяными струями из лафетных стволов. При этом коэффициент эффективности лафетных стволов принимают равным 0,7. При тушении лафетные стволы устанавливают вокруг скважины так, чтобы газоводяные струи не могли сбить их с выбранных позиций. Стволы вводят до включения в работу и закрепляют на позициях.
Комбинированный прием тушения компактных фонтанов используют при дебите, вревышающем предельный дебит фонтана, тушение которого возможно имеющимися АГВТ. В этом случае из фактического дебита вычитывают предельный дебит, который тушится АГВТ (см. табл. 6.18) и по полученной разности определяют требуемое число лафетных стволов, пользуясь табл. 6.17 и формулой (2.12).
Тушение фонтанов взрывом заряда ВВ является резервным способом. Этот способ применяют для тушения всех видов фонтанов и любой мощности. Для тушения используют заряд, состоящий из смеси взрывчатого вещества и ингибирующей добавки. Наиболее эффективными ВВ являются аммонит 6ЖВ, зерногранулит 79/21В и аммонит № 6, имеющие близкий к нулю кислородный баланс. В качестве ингибирующей добавки применяют хлористый натрий (техническая поваренная соль) в соотношении с ВВ 1:1. Расчетная масса заряда ВВ для тушения фонтанов приведена в табл. 6.19.
Заряд ВВ и устройство для его подвода необходимо защищать водяными струями из лафетных стволов. Для этого при расчете сил и средств предусматривают не менее трех лафетных стволов.
Перед началом взрыва личный состав удаляется на безопасное расстояние, определяемое по формуле
, (6.9)
где R — допустимое расстояние от места взрыва до места нахождения людей, ч; QВВ - масса чистого ВВ в составе заряда, кг.
Силы и средства, необходимые для тушения пожаров фонтанов любым способом, рассчитывают по общей методике (см. гл. 5) с учетом характерных особенностей и уравнений, приведенных в табл. 6.20. При этом необходимо иметь в виду, что при тушении фонтанов должна соблюдаться последовательность выполнения боевых действий. После завершения одного этапа силы и средства используют на операциях следующего этапа. Поэтому общее количество пожарных подразделений определяют по второму этапу тушения, так как в данный момент потребность в них наибольшая.
ТАБЛИЦА 6.15. РАСХОД ВОДЫ, НЕОБХОДИМЫЙ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ГАЗОВЫХ И НЕФТЯНЫХ ФОНТАНОВ
| Этап тушения | Операции | Требуемый расход воды, л/с, при дебите фонтана, млн, м3/сут газа или тыс. т/сут нефти | ||||||||||||
| фонтан компактный | фонтан распыленный | |||||||||||||
| 0,5 | 1,0 | 2,0 | 3,0 | 4,0 | 5,0 | 6,0 | 7,0 | 8,0 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | ||
| Охлаждение оборудования, металлоконструкций и территории | ||||||||||||||
| Орошение фонтана | ||||||||||||||
| Итого | ||||||||||||||
| Охлаждение зоны пожара | ||||||||||||||
| Тушение фонтана | Принимается в зависимости от способа тушения (табл. 6.16 и 6.17) | |||||||||||||
| Охлаждение устья скважины | ||||||||||||||
| Орошение фонтана | ||||||||||||||
| Итого |
Примечание. При тушении фонтана взрывом заряда ВВ требуется дополнительный расход воды 60 л/с на защиту заряда и подающих устройств.
ТАБЛИЦА 6.16. ТРЕБУЕМЫЙ РАСХОД ВОДЫ ДЛЯ ТУШЕНИЯ КОМПАКТНЫХ ФОНТАНОВ ЗАКАЧКОЙ ЕЕ В СКВАЖИНУ
| Диаметр устья, мм | Требуемый расход воды, л/с, при дебите фонтана, млн.м3/сут газа или тыс. м3/cyт нефти | |||||
| 1,0 | 2,0 | 3,0 | 4,0 | 5,0 | 6,0 | |
| - | - | |||||
Примечание. При фонтанировании скважины по кольцевому зазору эквивалентный диаметр устья вычисляют по площади истечения.
ТАБЛИЦА 6.17. ТРЕБУЕМЫЙ РАСХОД ВОДЫ ДЛЯ ТУШЕНИЯ КОМПАКТНЫХ ФОНТАНОВ ВОДЯНЫМИ СТРУЯМИ
| Диаметр устья, мм | Требуемый расход воды, л/с, при дебите фонтана млн. м3/сут газа или тыс. м3 /сут нефти | ||||
| 0,5 | 1,0 | 1,6 | 2,0 | 3,0 | |
ТАБЛИЦА 6.18. ПРЕДЕЛЬНЫЙ ДЕБИТ ФОНТАНА, КОТОРЫЙ ТУШИТСЯ ОДНИМ АВТОМОБИЛЕМ АГВТ
| Вид фонтана | Предельный дебит, млн. м3/cут газа или тыс. м3/сут нефти | |
| АГВТ-100 | АГВТ-150 | |
| Компактный вертикальный Компактный горизонтальный Распыленный Комбинированный | 3,0 2,5 1,5 1,5 | 4,5 3,6 2,0 2,0 |
Примечания: 1. На кусте скважин при расстоянии между ними до 3 м требуемое количество АГВТ определяют из расчета один автомобиль на два компактных фонтана с дебитом каждого до 750 т/сут нефти и два автомобиля на три компактных фонтана с дебитом 750 - 1500 т/сут нефти. 2. При тушении распыленных фонтанов на кусте количество АГВТ определяют из расчета на каждый фонтан.
ТАБЛИЦА 6.19. УДЕЛЬНЫЙ РАСХОД ЗАРЯДА ВВ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ФОНТАНОВ
| Вид фонтана | Состав заряда ВВ | Удельный расход заряда на 1 млн. м3/сут газа или 1 тыс. м3/сут нефти |
| Компактный Распыленные | 50 % ВВ+50 % NаС1 То же |
ТАБЛИЦА 6.20. ФОРМУЛЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ ГАЗОВЫХ И НЕФТЯНЫХ ФОНТАНОВ
| №п/п | Показатель | Формула | Значения величин, входящих в формулу | |
| обозначение | наименование, единица измерения | |||
| Количество пожарных машин для выполнения операций на первом этапе тушения фонтана | Nм1 = Q1 / Nсхст.А Q ст.А + + Q2 / Nсхст.л Q ст.л | Nм1 | Количество пожарных машин на первом этапе тушения, шт. | |
| Q1 | Расход воды на охлаждение оборудования, металлоконструкций и территории на первом этапе тушения (см. табл. 6.15). л/с | |||
| Q2 | Расход воды на орошение фонтана на первом этапе тушения (см. табл. 6.15), л/с | |||
| Nсхст.А, Nсхст.л | Соответственно число стволов А в лафетных в схеме боевого развертывания, шт. | |||
| Q ст.А, Q ст.л | Соответственно расход воды из ствола А (или лафетного) с насадком 25 мм при напоре 40 м и из лафетного с насадном 28 мм при напоре у ствола 60 м (см. табл. 3.25), л/с | |||
| Количество пожарных машин для выполнения операций на втором этапе тушения фонтана: | ||||
| 2.1. Водяными струями | Nм2 = Nм1 + Q4 / Nсхст.л Q ст.л + + 0,5Nтст.л QРС-А / Nсх РС-А Q РС-А | Nм2 | Количество пожарных машин на втором этапе тушения, шт. | |
| Q4 | Расход воды на тушение фонтана (см. табл. 6.15), л/с | |||
| Nтст.л | Число лафетных стволов на тушение фонтана, шт. | |||
| QРС-А | Расход воды из ствола РС-А при напоре у ствола 40 и (табл. 3.26),л/с | |||
| Nсх РС-А | Число стволов РС-А в схеме боевого развертывания, шт. | |||
| 2.2. Газоводяными струями | Nм2 = Nм1 + NАГВТ QтАГВТ / Q н + + NАГВТ QзАГВТ / Nсх ст.А Q ст.А | NАГВТ | Количество автомобилей газоводяного тушения, участвующих в тушении фонтана, шт. | |
| QтАГВТ | Расход воды, подаваемый к АГВТ для тушения (принимается 60 л/с для АГВТ-100 и 90 л/с для АГВТ-150). | |||
| QзАГВТ | Расход воды для защиты одного АГВТ (принимается 15 - 20 л/с) | |||
| Q н | Фактическая подача воды к АГВТ от пожарных насосов, л/с | |||
| 2.3. Взрывом заряда ВВ | Nм2 = Nм1 + Nзст.л / Nсх ст.л | Nзст.л | Число лафетных стволов, подаваемых на орошение заряда, троса и подающего устройства (см. примеч. к табл. 6.16), шт. | |
| 2.4. Закачкой воды в скважину (число агрегатов) | Nагр = Qтр / Q агр | Nагр | Число заливочных агрегатов высокого давления, шт. Требуемый расход воды для тушения фонтана (см. табл. 6.16), л/с | |
| Q тр | Требуемый расход воды для тушения фонтана (см. табл. 6.16), л/с | |||
| Q агр | Подача агрегата, л/с | |||
| Количество пожарных машин для выполнения операций на третьем этапе тушения фонтана | Nм3 = Q6 / Nсхст.А Q ст.А+ + Q7 / Nсхст.л Qст.л | Nм3 | Количество пожарных нашив на третьем этапе тушения, шт. | |
| Q6, Q7 | Соответственно расход воды на охлаждение устья скважины и орошение фонтана (см. табл. 6.15), л/с | |||
| Расход воды: | ||||
| 4.1. На орошение личного состава и рукавных линий в зоне опасного теплового воздействия | Q5 = NРС-А Q РС-А | Q5 | Расход воды, подаваемой на орошение личного состава, работающего в зоне опасного теплового воздействия и рукавных линий, л/с | |
| NРС-А | Число стволов-распылителей РС-А или РС-Б, поданных на орошение (принимается один ствол-распылитель на два лафетных ствола, работающих по тушению), шт. | |||
| Q РС-А | Расход воды из ствола-распылителя РС-А или РС-Б, при напоре у ствола 40 м (см. табл. 3.26), л/с | |||
| 4.2. Для создания газоводяных струй | Q8 = NАГВТ QтАГВТ | Q8 | Расход воды, подаваемой для создания газоводяных струй, л/с | |
| QтАГВТ | См. формулу (2.2) табл. 6.20 | |||
| 4.3. Для защиты АГВТ | Q9 = NАГВТ QзАГВТ | Q9 | Расход воды, подаваемой для защиты автомобилей газоводяного тушения, л/с | |
| QзАГВТ | См. формулу (2.2) табл. 6.20 | |||
| 4.4. Для защиты заряда ВВ | Q10 = Nзст.л Qст.л | Q10 | Расход воды, подаваемой для защиты заряда ВВ и подающих устройств, л/с | |
| Nзст.л | См. формулу (2.3) табл. 6.20 | |||
| Часть дебита фонтана, подлежащий тушению водяными струями при недостаточном количестве АГВТ | Qфост= Qфон - QфАГВТ | Qфост | Часть дебита фонтана, подлежащий тушению лафетными стволами, млн. м3/сут газа или тыс. м3/сут нефти | |
| QфАГВТ | Предельный дебит фонтана, который тушится задействованными АГВТ (см. табл. 6.18), млн. м3/сут газа или тыс. м3/сут нефти | |||
| Qфон | Фактический дебит фонтана, млн.м3/сут газа или тыс. м3/сут нефти | |||
| Количество водяных стволов: | ||||
| 6.1. Для выполнения операций на этапах тушения фонтана (согласно табл. 6.15) | Nст.л= Qтр / Qст.л | Nст.л | Число лафетных стволов (или А с насадком 25 мм),подаваемых для выполнения операций на этапе тушения фонтана, шт. | |
| Qтр | Требуемый расход воды для выполнения операций на этапе тушения фонтана, л/с | |||
| Qст.л | Расход воды из лафетного ствола, л/с (см. табл. 3.25) | |||
| 6.2. На орошение личного состава и рукавных линий в зоне опасного теплового воздействия. | NРС-А = 0,5 Nтст.л | NРС-А | Число стволов-распылителей РС-А или РС-Б, шт. | |
| Nтст.л | Число лафетных стволов, работающих в зоне опасного теплового воздействия, шт | |||
| 6.3. Для тушения остаточной части фонтана при недостаточном количестве АГВТ | Nтрст.л= Q4 / КэQст.л | Nтрст.л | Требуемое число стволов для тушения остаточной части фонтана, шт. | |
| Q4 | Расход воды на тушение фонтана при остаточном дебите (см. табл.6.15). л/с | |||
| Кэ | Коэффициент эффективности работы стволов, равный 0,7 | |||
| Запас воды в водоемах: | ||||
| 7.1. При тушении фонтана водяными струями | Vв =K (Q1 + Q2 + … Q7)t1-7 ´ ´ (1 – Qводопр / Q1 + Q2 + … Q7) | Vв | Общая емкость водоемов (резервуаров),м3 | |
| Q1, Q2 | Соответственно расход воды на первом этапе тушения фонтана (см. табл. 6.15), л. с. | |||
| Q3,Q4 | Соответственно расход воды на охлаждение зоны пожара на втором этапе тушения фонтана (см. табл. 6.15), л. с. | |||
| Q5 | Расход воды на орошение личного состава, работающего в зоне опасного теплового воздействия и рукавных линий, л/с (см. формулу 4.1, табл. 6.20) | |||
| Q6 Q7 | Соответственно расход воды на охлаждение устья скважины и орошения фонтана (см. табл. 6.15), л. с. | |||
| 7.2. При тушении фонтана газоводяными струями | Vв =K (Q1 + Q2 + … Q7)t1-7 + + (Q8 + Q9t8-9 (1 – Qводопр / Q1 + Q2 + … Q9) | Q8, Q9 | Расход воды на втором этапе тушения фонтана газоводяными струями [см. формулы (4.2) - (4.3) табл. 6.20], л/с | |
| t1-9 | Продолжительность производимых операций на этапах тушения фонтана (см. разд. 2.4), ч | |||
| K | Коэффициент, учитывающий потери воды на фильтрацию и мертвый остаток (принимается: для земляных водоемов - 1,5; для стальных и бетонных - 1,2) | |||
| Qводопр | Расход воды из трубопровода, пополняющего водоемы, м'/ч (см. табл. 4.1) |
Дата добавления: 2016-07-22; просмотров: 5833;
Похожие статьи:
poznayka.org
Особенности эксплуатации газотурбинного привода насосов
В настоящее время привод всех насосов нефтеперекачивающих станций отечественных магистральных нефтепроводов осуществляется исключительно электроприводом. Благодаря определенным преимуществам электропривода такая тенденция сохранится. Это обусловливается достаточно высокой надежностью самого электродвигателя, относительной простотой его конструкции, простотой обслуживания, отработанной технологией его ремонта, наличием разветвленной сети энергоснабжения и другими факторами.
В то же время ресурсы нефти в освоенных районах страны уменьшаются. Дефицит нефти в ближайшее время будет расти и встает задача освоения новых месторождений Восточной Сибири, Крайнего Севера, шельфов Ледовитого и Тихого океанов.
Одновременно возникают проблемы выработки электроэнергии для снабжения отраслей промышленности. Это связано с большими вложениями и длительностью строительства гидроэлектростанций, уменьшением доли энергии, вырабатываемой атомными электростанциями, дефицитом топлива для тепловых электростанций.
Следует также иметь ввиду, что строительство линий электропередач в суровых районах страны представляет собой
большую проблему. Во-первых, строительство ЛЭП требует значительных капитальных затрат, во-вторых при их протяженности в одну-две тысячи километров потери электроэнергии будут доходить до 8-12 %.
При отсутствии внешнего энергоснабжения или значительных сроках и затратах в сооружение ЛЭП, а также при частых изменениях режимов перекачки и большом времени ввода нефтепровода на расчетный режим эксплуатации в качестве привода магистральных нефтяных насосов целесообразно использовать газотурбинный двигатель.
Учитывая конверсию оборонных предприятий, в первую очередь выпускающих газотурбинные двигатели, создание отечественных автономных насосных установок становится реальным, и их применение в нефтепроводном транспорте является актуальной проблемой.
Существование сферы применения турбонасосных установок в нефтепроводном транспорте подтверждается объективными причинами и наличием потенциальных возможностей повышения его эффективности и надежности. Так практика сооружений магистральных нефтепроводов показывает, что одной из основных причин медленного ввода в эксплуатацию магистральных нефтепроводов является отставание строительства насосных станций и линий электропередач. Причем, период стадийного пуска нефтепровода на полную производительность, доходящий иногда до 6-8 лет, характеризуется неэкономичной работой насосно-силового оборудования и вызывает большие эксплуатационные затраты.
Особенно остро эти проблемы стоят при сооружении НПС в малоосвоенных районах, где они являются единственными крупными потребителями энергии.
Снижение эффективности до 10 % и более по КПД насоса имеет иногда место и после выхода нефтепровода на расчетный режим работы, из-за смены режимов перекачки.
Успешное решение указанных проблем возможно за счет создания блочных насосных установок с регулируемым по оборотам газотурбинным приводом.
В зависимости от назначения и условий эксплуатации насосные установки с приводом от газотурбинного двигателя могут выполняться в блочном, транспортабельном исполнении и как стационарные установки. В первом случае они могут быть использованы в качестве временного насосно-силового оборудования для ускорения ввода в эксплуатацию нефтепроводов, в ремонтных, пиковых и аварийных ситуациях.
Газотурбинный двигатель наиболее подходит и для привода
высокооборотных магистральных нефтяных насосов, так как создание надежного регулируемого электропривода с частотой вращения ротора более 50 об/с требует решения многих специфических вопросов, усложняет конструкцию установки, увеличивает габариты и массу, уменьшает надежность.
Из различных типов газотурбинных двигателей, применяемых в качестве силового привода насосов и компрессоров магистральных трубопроводов за рубежом, наибольшее распространение получили ГТД со свободной силовой турбиной, созданные на базе авиационных двигателей, темпы развития и совершенствования которых очень высоки и опережают темпы развития энергетического газотурбостроения. Выпускаемые крупными сериями, что ведет к низкой удельной стоимости, ГТД авиационного типа характеризуется компактностью, простотой конструкции, обслуживания и ремонта, малой массой и габаритами, высокой надежностью, допускают для питания применение газообразного и жидкого топлива, в качестве которых могут быть использованы попутные и природные газы, керосины, дизельные топлива, а также нефть, прошедшая предварительную подготовку, работоспособны в любых климатических условиях, обладают высокой степенью автоматизации.
Удельная масса авиационных ГТД составляет 0,40-0,70 кг/кВт, а удельный объем 0,01-0,04 м3/кВт; для промышленных ГТД эти показатели соответственно равны 3,5-8,5 Í„/ÍÇÚ Ë 0,05-0,15 Ï3/ÍÇÚ.
Некоторое промежуточное положение занимают ГТД судового типа, получающие в последнее время развитие в качестве силового привода газоперекачивающих агрегатов и по некоторым своим показателям не уступающие авиационным.
Насосные установки на базе ГТД мобильны, требуют малых капитальных затрат, легки в монтаже, имеют высокий коэффициент готовности, делают возможным осуществление блочно-комплектных поставок турбонасосных агрегатов.
Широкие возможности у газотурбинного привода открываются при его использовании для привода полнонапорных высокооборотных насосов, соединенных на НПС по параллельной схеме. В этом случае достигается наибольшая компактность, уменьшаются размеры и масса нефтяного насоса и трубопроводной обвязки, появляется возможность дальнейшего совершенствования блочно-комплектного изготовления установки в состоянии полной заводской готовности, сокращаются строительно-монтажные работы на НПС. Количество типоразмеров насосов и газовых турбин существенно сократится, достигается унификация вспомогательного оборудования.
Параллельная схема насосов способствует повышению надежности насосных агрегатов и эксплуатации нефтепровода, проложенного в горной местности, увеличивает эффективность регулирования режима работы трубопровода.
Возможность при газотурбинном приводе со свободной силовой турбиной более медленного снижения частоты вращения ротора насоса при остановке и постепенного увеличения оборотов при пуске создает благоприятные, по сравнению с электроприводом, условия работы нефтепровода и оборудования НПС. Снижается величина гидравлического удара, облегчается работа торцовых уплотнений, сокращается время выхода насоса на рабочий режим, повышается надежность нефтепроводной системы.
Использование ГТД для привода насосов уменьшило сроки строительства и снизило эксплуатационные затраты на крупнейших зарубежных нефтепроводах: Трансаляскинском и Трансканадском, где ГТД авиационного типа приспособлены для работы на газообразном и жидком топливе. Последнее получается из перекачиваемой нефти с помощью специальных отгоночных аппаратов, рассчитанных на автоматическое управление. Газотурбинные насосные установки используются также в Иране, Ираке, на шельфах Северного моря и пр.
Интересно применение 16 насосных установок с газотурбинным приводом, из которых 3 передвижные резервные, на 800-километровом нефтепроводе Тейлор - Камлупс и Канаде. Каждая из 12 насосных станций трубопровода имеет специально подготовленную площадку для быстрого подключения мобильных резервных установок в случае ремонта или аварии.
Такую же цель для исключения убыточного простоя нефтепровода от Хауд-эль-Махры до Беджайм в Алжире преследовала компания Сопег, применившая пять блочных автоматизированных насосных агрегатов на базе газовой турбины ТНМ-1102 и высокооборотного насоса Гуинард (пн = = 7200 Ó·/ÏËÌ).
В отечественном нефтепроводном транспорте газотурбинные насосные установки ПГНУ-2 успешно использовались для увеличения производительности нефтепровода Салават- Орск.
Эффективность их применения признана и для перекачки нефти по нефтепроводу Тенгиз-Новороссийск.
Коэффициент эксплуатационной надежности ГТД, эксплуатируемых на магистральных трубопроводах составляет 99,0-99,8 %, коэффициент готовности 95-99,7 %. Ресурс до первого ремонта составляет 7-30 тыс. ч, а общий срок службы 366
доходит до 100 тыс. ч. Коэффициент полезного действия ГТД определяется в основном особенностью конструкции и для двигателей, работающих по простому циклу, обычно находится в пределах 20-26 %, а для ГТД с регенерацией - в пределах 28-36 %.
Утилизация тепла выхлопных газов может повысить КПД до 38-46 % и даже более. Тепло выхлопных газов можно использовать для подогрева и снижения вязкости перекачиваемой нефти, особенно высоковязкой.
Экономия электроэнергии при этом может доходить до 20 %.
Указанные преимущества позволили использовать насосные установки с газотурбинным приводом в различных случаях эксплуатации магистральных нефтепроводов во многих странах мира.
Низкие эксплуатационные затраты получены благодаря высокой степени автоматизации, телеуправлению и за счет использования в качестве топлива перекачиваемой нефти. Капитальные вложения составили величину в 6 раз меньше, по сравнению с аналогичными станциями с электроприводом.
Основным недостатком ГТД, эксплуатируемых на магистральных трубопроводах, является сравнительно низкая экономичность. Но возможность применения дешевых сортов топлива, включая нефть и мазут, и использование тепла отработанных газов может скомпенсировать этот недостаток.
Кроме того, при использовании газотурбинного привода химическая энергия топлива переходит непосредственно в механическую работу на валу двигателя, в то время как при электроприводе значительные потери, доходящие до 10 % и более, возникают при передаче энергии к потребителю. Необходимо также учесть, что свыше 80 % электроэнергии в нашей стране вырабатывается на тепловых электростанциях, КПД которых редко превышает 40 %, и их роль в энергетике будет еще долгое время оставаться определяющей.
Определенные мощности в энергетике вырабатываются также на пиковых и полупиковых газотурбинных электростанциях, экономические показатели которых находятся на одном уровне с показателями газотурбинного привода нефтяных насосов магистральных трубопроводов.
Так же можно отметить, что значительная длина ЛЭП, наличие большого количества вспомогательных элементов системы энергоснабжения делают надежность работы электропривода зависимой от большого числа внешних факторов, которые являются одними из основных причин отказов в работе существующих отечественных НПС.
Транспортабельные блочные насосные агрегаты могут быть созданы на базе газотурбинных двигателей авиационного и судового типа.
Для привода центробежных нефтяных насосов наиболее подходят газотурбинные двигатели со свободной (силовой) турбиной.
Наличие свободной турбины дает возможность снизить мощность пускового устройства и облегчить пуск агрегата, а также позволяет наиболее удачным образом сочетать характеристики газотурбинного двигателя с характеристиками насоса в широком диапазоне изменения режимов работы нефтепровода.
Из газотурбинных двигателей, выпускаемых в настоящее время, наиболее подходят двигатели авиационной и судовой промышленности.
Для агрегирования с газовой турбиной наиболее целесообразно использовать высокооборотный насос (п = 5000-*-+6000 об/мин), обеспечивающий одним агрегатом создание напора, необходимого для перекачки. Параллельное соединение таких насосов может обеспечить широкий диапазон объемов перекачки, что позволит значительно сократить число типо-раз-меров насосного оборудования для магистральных нефтепроводов. Существующее поле рабочих режимов магистральных нефтепроводов перекрывается двумя типоразмерами полнонапорных высокооборотных насосов производительностью 1250 и 2500 м3/ч. Напор, развиваемый насосами, равен 500-710 м.
В конструкции турбонасосной установки могут быть использованы выпускаемые промышленностью блоки и узлы газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом.
Эксплуатация газотурбинных насосных установок возможна на открытом воздухе, при температурах -50 °С до +50 °С и относительной влажности от 60 % до 90 %.
Режим работы турбонасосной установки — круглосуточный, в течение ресурса без остановки и без постоянного присутствия обслуживающего персонала.
Топливом для газотурбинного двигателя может служить: нефтяной газ, авиационный керосин и дизельное топливо, а также широкая фракция нефти или подготовленная нефть.
Турбонасосная установка состоит из:
o турбонасосного блок-бокса;
o воздушно-очистительного устройства с шумоглушением;
o всасывающей камеры с контейнером автоматики;
o маслоохладителей;
o выхлопного устройства с шумоглушением.
Блок-бокс состоит из 2-х отсеков: двигательного и насосного, отделенных друг от друга герметической перегородкой. Необходимая жесткость конструкций достигается за счет установки блока турбоагрегата на железобетонную фундаментную плиту.
Таким образом, анализ современного состояния и развития газотурбостроения, зарубежный опыт, особенности дальнейшего развития добычи и транспорта нефти подтверждают актуальность развития направления, позволяющего создать и оснастить нефтепроводный транспорт нашей страны блочными, автономными насосными установками на базе газотурбинного привода со свободной силовой турбиной.
Пропускная способность свободной турбины на основных режимах почти не зависит от ее частоты вращения, поэтому при постоянной частоте вращения турбокомпрессора сохраняются неизменными значения давления и температуры за турбиной компрессора и расход воздуха. Кроме того, поскольку турбокомпрессор работает на одном и том же режиме, то остается одинаковым и относительный расход топлива.
При этих условиях зависимость основных показателей двигателя от частоты вращения свободной турбины обусловлена изменением КПД свободной турбины при работе с переменной окружной скоростью рабочих лопаток и постоянной адиабатической работой турбины. В подобных случаях зависимость свободной турбины по оборотам имеет максимум и соответственно такой характер имеет и зависимость мощности от оборотов.
Поскольку при этом сохраняется постоянный расход топлива GT = const, то удельный расход топлива Судизменяется обратно пропорционально мощности (рис. 14.1).
Сложность протекания рабочих процессов, особенности конструкции двигателей и характеристик их элементов, необходимость одновременного учета многих факторов практически не позволяют получить для двигателей со свободной турбиной строгую аналитическую зависимость между основными эксплуатационными параметрами - оборотами свободной турбины пст, расходом топлива GT и мощностью NCT. В то же время при назначении режима работы насосного агрегата в системе нефтепровода возникает необходимость определения рабочих параметров насосной установки и двигателя и оценки экономичности того или иного режима, определения взаимосвязи между оборотами, расходом топлива и мощностью.
За номинальные параметры принимают значения величин на расчетном режиме, соответствующие, как правило, максимальному КПД двигателя.
Несмотря на отличие двигателей по мощности, степени совершенства элементов конструкции и рабочего процесса, исполнению отдельных узлов и пр., выявлено, что относительные изменения параметров (температуры, давления, расхода воздуха, КПД компрессора и турбин, коэффициентов потерь полного давления, механических потерь и т.д.) при регулировании рабочего режима имеют одинаковый характер и мало отличаются по своей величине.
Таким образом, применительно к исследуемым вопросам в области нефтепроводного транспорта, можно получить более прос-тую зависимость между относительными величинами мощности, расходом топлива, частотой вращения ротора насоса, в то время как зависимость между указанными величинами в размерном виде включала бы многие другие параметры, характеризующие физический процесс в составляющих двигателях элементах, конструкцию двигателя, физические свойства рабочего тела и пр., и связанных друг с другом сложными функциями.
www.tehnik.top
Газотурбинный двигатель подробно — Энциклопедия журнала "За рулем"
ИДЕЯ применить в автомобилях газотурбинные двигатели возникла давно. Но лишь за последние несколько лет их конструкция достигла той степени совершенства, которая дает им право на существование.
Высокий уровень развития теории лопаточных двигателей, металлургии и техники производства обеспечивает теперь реальную возможность создания надежных газотурбинных двигателей, способных с успехом заменить на автомобиле поршневые двигатели внутреннего сгорания.
Что представляет собой газотурбинный двигатель?
На рис. показана принципиальная схема такого двигателя. Ротационный компрессор, находящийся на одном валу с газовой турбиной, засасывает воздух из атмосферы, сжимает его и нагнетает в камеру сгорания. Топливный насос, также приводимый в движение от вала турбины, нагнетает топливо в форсунку, установленную в камере сгорания. Газообразные продукты сгорания поступают через направляющий аппарат на рабочие лопатки колеса газовой турбины и заставляют его вращаться в одном, определенном направлении. Газы, отработавшие в турбине, выпускаются в атмосферу через патрубок. Вал газовой турбины вращается в подшипниках.
По сравнению с поршневыми двигателями внутреннего сгорания газотурбинный двигатель обладает весьма существенными преимуществами. Правда, он тоже еще не свободен от недостатков, но они постепенно ликвидируются по мере развития конструкции.
Характеризуя газовую турбину, прежде всего следует отметить, что она, как и паровая турбина, может развивать большие обороты. Это дает возможность получать значительную мощность от гораздо меньших по размерам (по сравнению с поршневыми) и почти в 10 раз более легких по весу двигателей.
Вращательное движение вала является по существу единственным видом движения в газовой турбине, в то время как в двигателе внутреннего сгорания, помимо вращательного движения коленчатого вала, имеет место возвратно-поступательное движение поршня, а также сложное движение шатуна. Газотурбинные двигатели не требуют специальных устройств для охлаждения. Отсутствие трущихся деталей при минимальном количестве подшипников обеспечивают длительную работоспособность и высокую надежность газотурбинного двигателя.
Для питания газотурбинного двигателя используется керосин либо топлива типа дизельных.
Основная причина, которая сдерживает развитие автомобильных газотурбинных двигателей, заключается в необходимости искусственно ограничивать температуру газов, поступающих на лопатки турбины. Это снижает коэффициент полезного действия двигателя и приводит к повышенному удельному расходу топлива (на 1 л. с ). Температуру газа приходится ограничивать для газотурбинных двигателей пассажирских и грузовых автомобилей в пределах 600—700°С, а в авиационных турбинах до 800—900°С потому, что еще очень дороги высокожаропрочные сплавы.
В настоящее время уже существуют некоторые способы повышения коэффициента полезного действия газотурбинных двигателей путем охлаждения лопаток, использования тепла отработавших газов для подогрева поступающего в камеры сгорания воздуха, производства газов в высоко эффективных свободно-поршневых генераторах, работающих по дизель-компрессорному циклу с высокой степенью сжатия и т. д. От успеха работ в этой области во многом зависит решение проблемы создания высокоэкономичного автомобильного газотурбинного двигателя.
Принципиальная схема двухвального газотурбинного двигателя с теплообменником
Большинство существующих автомобильных газотурбинных двигателей построено по так называемой двухвальной схеме с теплообменниками. Здесь для привода компрессора 1 служит специальная турбина 8, а для привода колес автомобиля — тяговая турбина 7. Валы турбин не соединены между собой. Газы из камеры сгорания 2 вначале поступают на лопатки турбины привода компрессора, а затем на лопатки тяговой турбины. Воздух, нагнетаемый компрессором, прежде чем поступить в камеры сгорания, подогревается в теплообменниках 3 за счет тепла, отдаваемого отработавшими газами. Применение двухвальной схемы создает выгодную тяговую характеристику газотурбинных двигателей, позволяющую сократить число ступеней в обычной коробке передач автомобиля и улучшить его динамические качества.
Ввиду того, что вал тяговой турбины механически не связан с валом турбины компрессора, число его оборотов может изменяться в зависимости от нагрузки, не оказывая существенного влияния на число оборотов вала компрессора. Вследствие этого характеристика крутящего момента газотурбинного двигателя имеет вид, представленный на рис., где для сопоставления нанесена также и характеристика поршневого автомобильного двигателя (пунктиром).
Из диаграммы видно, что у поршневого двигателя по мере уменьшения числа оборотов, происходящего под влиянием возрастающей нагрузки, крутящий момент вначале несколько возрастает, а затем падает. В то же время у двухвального газотурбинного двигателя крутящий момент автоматически возрастает по мере увеличения нагрузки. В результате необходимость в переключении коробки передач отпадает либо наступает значительно позже, чем у поршневого двигателя. С другой стороны, ускорения при разгоне у двухвального газотурбинного двигателя будут значительно большими.
Характеристика одновального газотурбинного двигателя отличается от показанной на рис. и, как правило, уступает, с точки зрения требований динамики автомобиля, характеристике поршневого двигателя (при равной мощности).
Принципиальная схема газотурбинного двигателя со свободно-поршневым генератором газаБольшую перспективу имеет газотурбинный двигатель. В этом двигателе газ для турбины вырабатывается в так называемом свободно-поршневом генераторе, представляющем собой двухтактный дизель и поршневой компрессор, объединенные в общем блоке. Энергия от поршней дизеля передается непосредственно поршням компрессора. Ввиду того, что движение поршневых групп осуществляется исключительно под действием давления газов и режим движения зависит только от протекания термодинамических процессов в дизельном и компрессорных цилиндрах, такой агрегат и называется свободно-поршневым. В его средней части расположен открытый с двух сторон цилиндр 4, имеющий прямоточную щелевую продувку, в котором протекает двухтактный рабочий процесс с воспламенением от сжатия. В цилиндре оппозитно перемещаются два поршня, один из которых 9 во время рабочего хода открывает, а во время возвратного хода закрывает выхлопные окна, прорезанные в стенках цилиндра. Другой поршень 3 также открывает и закрывает продувочные окна. Поршни связаны между собой легким реечным или рычажным синхронизирующим механизмом, не показанным на схеме. Когда они сближаются, воздух, заключенный между ними, сжимается; к моменту достижения мертвой точки температура сжимаемого воздуха становится достаточной для воспламенения топлива, которое впрыскивается через форсунку 5. В результате сгорания топлива образуются газы, обладающие высокой температурой и давлением; они заставляют поршни разойтись в стороны, при этом поршень 9 открывает выхлопные окна, через которые газы устремляются в газосборник 7. Затем открываются продувочные окна, через которые в цилиндр 4 поступает сжатый воздух, вытесняет из цилиндра выхлопные газы, смешивается с ними и также поступает в газосборник. За то время, пока продувочные окна остаются открытыми, сжатый воздух успевает очистить цилиндр от выхлопных газов и заполнить его, подготовив таким образом двигатель к следующему рабочему ходу.
С поршнями 3 и 9 связаны компрессорные поршни 2, двигающиеся в своих цилиндрах. При расходящемся ходе поршней идет всасывание воздуха из атмосферы в компрессорные цилиндры, при этом самодействующие впускные клапана 10 открыты, а выпускные 11 закрыты. При встречном ходе поршней впускные клапана закрыты, а выпускные открыты и через них воздух нагнетается в ресивер 6, окружающий дизельный цилиндр. Поршни двигаются навстречу друг другу за счет энергии воздуха, накопившейся в буферных полостях 1 во время предыдущего рабочего хода. Газы из сборника 7 поступают в тяговую турбину 8, вал которой соединен с трансмиссией. Следующее сопоставление коэффициентов полезного действия показывает, что описанный газотурбинный двигатель уже сейчас по своей эффективности не уступает двигателям внутреннего сгорания:
Дизель 0,26—0,35
Двигатель бензиновый 0,22—0,26
Газовая турбина с камерами сгорания постоянного объема без теплообменника 0,12-0,18
Газовая турбина с камерами сгорания постоянного объема с теплообменником 0,15—0,25
Газовая турбина со свободно-поршневым генератором газа 0,25—0,35
Таким образом, КПД лучших образцов турбин не уступает КПД дизелей. Не случайно поэтому количество экспериментальных газотурбинных автомобилей различного типа возрастает с каждым годом. Все новые фирмы в различных странах объявляют о своих работах в этой области.
Схема реального газотурбинного двигателяЭтот двухкамерный двигатель, без теплообменника, имеет эффективную мощность 370 л. с. Топливом для него служит керосин. Скорость вращения вала компрессора достигает 26 000 об/мин, а скорость вращения вала тяговой турбины от 0 до 13 000 об/мин. Температура газов, поступающих на лопатки турбины, равна 815° Ц, давление воздуха на выходе из компрессора — 3,5 ат. Общий вес силовой установки, предназначенной для гоночного автомобиля, составляет 351 кг, причем газопроизводящая часть весит 154 кг, а тяговая часть с коробкой передач и передачей на ведущие колеса — 197 кг.
wiki.zr.ru
Способ тушения пожара нефтяной или газовой скважины и устройство для его осуществления
Изобретение относится к горной промышленности, в частности к тушению пожаров нефтяных и газовых скважин. Устройство включает кожух с тангенциально расположенными патрубками, воздуховоды и воздуходувки с двигателем. Кожух состоит из двух состыкованных при помощи замка половинок. Замок имеет на одной половине боковую гладкую кромку, а на другой соответственно против нее щель. Кожух может быть круглым или овальным. Его высота от 8 до 15 м. Обе половины симметричны и автономны. Кожух имеет внутри желоб для отвода конденсата. Подающий патрубок расположен на высоте 2 м от земли и выполнен в виде кармана с желюзной решеткой. Длина трубы каждого воздуховода принимается 20 м. Воздуховоды и воздуходувки смонтированы на плите, расположенной на катках. При помощи трактора обе половины устройства передвигаются и стыкуются вокруг скважины. Фонтанирующую из скважины струю нефти или природного газа заключают в кожух. Воздух из воздуходувки по трубопроводам поступает в подающий патрубок и выходит через жалюзную решетку закрученным по бокам кожуха. Струю нефти или газа разбавляют воздухом у земли. Факел угасает без применения традиционных способов тушения только за счет разбавления воздухом фонтанирующей нефти или газа. 2 с. п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к способам и устройствам для тушения пожара на буровых скважинах,которые могут быть использованы на нефте- и газодобывающих промыслах, складах, хранилищах и танкерах, содержащих нефть и нефтепродукты.
Известен способ тушения подземных пожаров в горных выработках путем подачи в выработку инертного газа, получаемого разложением атмосферного воздуха, причем инертный газ в горную выработку направляют в виде гидратов газов или летучих органических жидкостей, а их разложение осуществляют при давлениях, меньших давлений диссоциации и/или температурах, превышающих температуру диссоциации гидратов [1] Известный способ требует использования дорогостоящего инертного газа, который нужно предварительно получать из атмосферного воздуха, что очень усложняет подготовку к тушению пожаров. Известен также способ тушения крупномасштабных пожаров созданием бескислородной зоны путем распыления пропана, который, выгорая, оставляет зону бескислородной. Для этого используют сосуд, заполненный жидким пропаном при 80оС, нагревают его до 100оС, испарение происходит через 30 с, пар через сопла рассеивается в зоне около 5000 м3 и обескислороживает ее [2] Известный способ требует использования дорогостоящего и дефицитного газа для тушения пожара. Известна самоходная установка для тушения пожаров на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах [3] содержащая шасси и распылители, соединенные гибкими трубопроводами с насосной станцией и резервуаром с огнетушащим составом, а также коллектор с распылителями и полую штангу, соединенную с коллектором и шасси. Наиболее близким из известных устройств (прототипом) является устройство для тушения пожара в устье скважины [4] включающее охватывающий устье открытый в верхней части коллектор и патрубок для ввода в коллектор огнетушащего состава, установленный тангенциально к поверхности коллектора в его нижней части. Известные устройства являются громоздкими, так как в их состав входят резервуары для огнетушащих составов, которые имеют ограниченные объемы и их хватает на небольшой период тушения пожара. Кроме того, известные способы требуют использования дорогостоящих и дефицитных рабочих агентов. Цель изобретения упрощение способа тушения пожара нефтяной или газовой скважины, в котором путем подачи атмосферного воздуха в основание струи нефти или газа обеспечивается разбавление струи у основания доступным и недефицитным рабочим агентом, за счет чего исключаются операции подготовки дефицитных рабочих агентов; создание устройства для осуществления предлагаемого способа, в котором выполнение кожуха и патрубков обеспечивает подачу атмосферного воздуха в корень струи нефти или газа, за счет чего удаленный факел угасает без тушения. Цель достигается тем, что в способе тушения пожара нефтяной или газовой скважины путем подачи в фонтанирующую струю рабочего агента, в качестве рабочего агента используют атмосферный воздух, который подают в основание струи в количестве не менее 20 м3 на 1 кг нефти или 1 м3 газа. Поставленная цель также решена тем, что в устройстве для тушения пожара нефтяной или газовой скважины, содержащем кожух с тангенциально расположенными патрубками для подачи газообразного рабочего агента, кожух выполнен в виде двух разъемных корпусов, один из которых имеет гладкую боковую кромку, а другой соответственно напротив нее щель, причем патрубки соединены с нижней частью каждого из корпусов и выполнены в виде кармана с жалюзной решеткой для прохождения атмосферного воздуха и с желобами для стекания образующегося в процессе работы конденсата, имеют воздуходувки с моторами и площадку на катках для установки на ней последних. Подача большого количества воздуха в основание факела отрывает его от фонтанирующей нефти или газа, а удаленный от источника горючих веществ факел гаснет без тушения. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 то же, разрез для осуществления предлагаемого способа путем подачи атмосферного воздуха в основание струи в количестве не менее 20 м3 на 1 кг нефти или 1 м3 газа. Устройство включает в себя кожух 1 с тангенциально расположенными подающими патрубками 2 и воздуховоды 3, соединяющие кожух с воздуходувками 4. Кожух выполнен из состыкованных при помощи замка 5 двух разъемных корпусов, один из которых имеет боковую гладкую кромку, а другой соответственно против нее щель. Кожух имеет цилиндрическую форму, а может быть в сечении круглым или овальным. Высота его 8-15 м. Оба корпуса симметричны и автономны. Подающие патрубки 2 расположены на высоте 2 м от земли, соединены с нижней частью каждого из корпусов и выполнены в виде карманов с жалюзными решетками 6 для прохождения атмосферного воздуха, составляющими часть цилиндрической поверхности кожуха. Длина каждого воздуховода около 20 м. Воздуходувки 4 и воздуховоды установлены на площадке 7, расположенной на катках 8. На внутренней поверхности карманов выполнены желоба 9 для стекания образующегося в процессе работы конденсата. Устройство размещено у скважины 10. Предлагаемое устройство работает следующим образом. При помощи трактора обе половины кожуха подводят к скважине с двух сторон и стыкуют вокруг нее. Таким образом фонтанирующую из скважины струю нефти или природного газа заключают в кожух. Воздух из воздуходувок 4 по воздуховодам 3 поступает в подающие патрубки 2 и выходит через жалюзные решетки 6 закрученным по бокам кожуха 1. Струю нефти или газа разбавляют воздухом у основания, при этом факел угасает без применения традиционных способов тушения только за счет разбавления воздухом фонтанирующей нефти или газа. Расход воздуха на разбавление 1 кг нефти или 1 м3 природного газа составляет не менее 20 м3. Разбавление в указанных соотношениях дает гарантию, что смесь не способна гореть в открытой атмосфере. Интенсивное вращательное движение позволяет количественно смешивать оба потока в середине кожуха. В результате вращательного движения на стенках кожуха происходит осаждение конденсата воды и нефти, который, стекая в желоб 9, выводится наружу через отверстия внизу кожуха. Тушение пожара способом разбавления атмосферным воздухом фонтанирующей струи нефти или газа при его практическом освоении позволит во много раз уменьшить время на тушение и исключить затраты на химические реагенты, применяемые при тушении пожара.Формула изобретения
1. Способ тушения пожара нефтяной или газовой скважины путем подачи в фонтанирующую струю газообразного рабочего агента, отличающийся тем, что в качестве газообразного рабочего агента используют атмосферный воздух, который подают в основание струи в количестве не менее 20 м3 на 1 кг нефти или 1 м3 газа. 2. Устройство для тушения пожара нефтяной или газовой скважины, содержащее кожух с тангенциально расположенными патрубками для подачи газообразного рабочего агента, отличающееся тем, что кожух выполнен в виде двух разъемных корпусов, один из которых имеет гладкую боковую кромку, а другой соответственно напротив нее щель, причем патрубки соединены с нижней частью каждого из корпусов и выполнены в виде кармана с жалюзной решеткой для прохождения атмосферного воздуха и с желобами для стекания образующегося в процессе работы конденсата, и имеют воздуходувки с моторами и площадку на катках для установки на ней последних.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2findpatent.ru
Самоходная установка для тушения пожаров фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах
Использование: пожарная техника. Сущность изобретения: самоходная установка содержит шасси, полую штангу с размещенными на одном конце незамкнутым кольцевым коллектором с равномерно расположенными по его периметру распылителями, другой конец которой поворотно соединен с шасси и соединен с резервуаром с огнетушащим составом, систему дистанционного управления, дополнительную полую штангу с коллектором с распылителем и пневмоклапаном, систему смыва, экранную изоляцию, порошковые пушки, два балансира и систему жизнеобеспечения с криогенным теплообменником, при этом резервуар с огнетушащим составом выполнен в виде емкости с жидким азотом и теплообменником внутри, размещенная на шасси и соединенная гибкими трубопроводами с полыми штангами система смыва размещена над емкостью с жидким азотом и соединена с системой дистанционного управления, полые штанги размещены внутри силовой фермы, соединенной через балансир с ситемой дистанционного управления, порошковые пушки размещены с возможностью перемещения в вертикальной плоскости на втором балансире, соединенном с системой дистационного управления, система жизнеобеспечения размещена на шасси и через криогенный теплообменник соединена трубопроводом с емкостью с жидким азотом, а шасси, емкость с жидким азотом, система жизнеобеспечения и система дистанционного управления защищены экранной изоляцией, причем распылители на коллекторах выполены в виде отверстий и расположены по внутреннему периметру коллекторов по крайней мере в два ряда под радиальными углами оносительно штанги, соответствующими местоположению границ фронта пламени скважины. 3 ил.
Изобретение относится к пожарной технике и в частности к установкам для тушения пожаров фонтанов, возникающих при разработке газовых, нефтяных и газонефтяных скважин в процессе бурения или эксплуатации.
Известна система пожаротушения, содержащая самоходные пожарные агрегаты на гусеничном ходу, защищенные металлическим кожухом, в каждом из которых размещены резервуары с огнетушащей жидкостью и соединенные с ними баллоны со сжатым воздухом, система подачи пены и выпускные сопла, силовой двигатель, система тепловой защиты в виде водяных емкостей, телекамера с устройством дистанционного управления. Кроме того, имеются передвижные насосные станции и связанные с ними лопасти для подачи туманообразователя на площадь пожара. Недостатком этой системы пожаротушения являются: невозможность тушения фонтанов с кратером, ограниченность применения для тушения обширных площадей пожара, низкая эффективность тушения фонтанов дебитом более 1 млн м3/сут. большой расход воды на тушение пожара и защиту личного состава, что усложняет тушение пожара в безводных районах. Известна самоходная установка для тушения пожаров на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах, содержащая шасси и распылители, соединенные гибкими трубопроводами с насосной станцией и резервуаром с огнетушащим составом, незамкнутый кольцевой коллектор (с технологическим зазором между его ветвями для подвода коллектора к скважине, на котором равномерно по периметру установлены шарнирно распылители, управляемый дистанционно приводной механизм, обеспечивающий радиальный поворот распылителей, и полую штангу, один конец которой соединен с кольцевым коллектором, а другой шарнирно закреплен на шасси и соединен гибким трубопроводом с насосной станцией [1] Недостатком этой установки пожаротушения является низкая эффективность тушения фонтанов с кратером, слабая защита личного состава при атаке на фонтан, невозможность использования комбинации огнетушащих средств. Кроме того, установка обеспечивает тушение фонтанов дебитом только до 1 млн м3/сутки. Данная установка может быть принята в качестве прототипа ввиду сходства с заявляемой по совокупности признаков. Предложенная самоходная установка для тушения пожаров фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах содержит шасси, полую штангу с размещенным на одном конце незамкнутым кольцевым коллектором с равномерно расположенными по его периметру распылителями, другой конец которой поворотно соединен с шасси и соединен с резервуаром с огнетушащим составом, систему дистанционного управления, дополнительную полую штангу с коллектором с распылителями и пневмоклапаном, систему смыва, экранную изоляцию, порошковые пушки, два балансира и систему жизнеобеспечения с криогенным теплообменником, при этом резервуар с огнетушащим составом выполнен в виде емкости с жидким азотом и теплообменником внутри, размещенной на шасси и соединенной гибкими трубопроводами с полыми штангами, система смыва размещена над емкостью с жидким азотом и соединена с системой дистанционного управления, полые штанги размещены внутри силовой фермы, соединенной через балансир с системой дистанционного управления, порошковые пушки размещены с возможностью перемещения в вертикальной плоскости на втором балансире, соединенном с системой дистанционного управления, система жизнеобеспечения размещена на шасси и через криогенный теплообменник соединена с трубопроводом с емкостью с жидким азотом, а шасси, емкость с жидким азотом, система жизнеобеспечения и система дистанционного управления защищены экранной изоляцией, причем распылители на коллекторах выполнены в виде отверстий и расположены по внутреннему периметру коллекторов по крайней мере в два ряда под радиальными углами относительно штанги, соответствующими местоположению границ фронта пламени скважины. Данная совокупность признаков позволяет получить новый технический результат, заключающийся в повышении эффективности тушения за счет изменения конструкции установки и обеспечения безопасности личного состава при атаке на фонтан. На фиг. 1 изображена установка для тушения пожаров, общий вид; на фиг.2 схема подачи огнетушащего вещества через коллектор; на фиг.3 принципиальная схема установки, где Е емкость с жидким азотом ТА теплообменные аппараты ВН вентили КВ коммуникации вывода БВ баллон со сжатым воздухом БК баллон со сжатым кислородом РД редуктор В вентилятор Самоходная установка для тушения пожаров фонтанов содержит шасси 1, полую штангу 2 с размещенным на ней незамкнутым кольцевым коллектором 3 с распылителями 4, емкость 5 с жидким азотом и теплообменником 6 для подогрева азота до состояния насыщения внутри, экранную изоляцию 7, систему смыва 8, систему 9 дистанционного управления, дополнительную полую штангу 10 с коллектором 11 с распылителями 12 и пневмоклапан 13, порошковые пушки 14, балансир 15, систему жизнеобеспечения 16 с криогенным теплообменником 17. При этом емкость 5 для жидкого азота размещена на шасси 1 и соединена гибким трубопроводом 18 с полыми штангами 2 и 10, система смыва 8 размещена над емкостью 5 с жидким азотом, полые штанги 2 и 10 размещены внутри силовой фермы 19, соединенной через балансир 20 и силовой привод 26 с системой 9 дистанционного управления. Порошковые пушки 14 размещены с возможностью перемещения в вертикальной плоскости на другом балансире 15, соединенном с системой дистанционного управления 9. Система жизнеобеспечения 16 размещена на шасси 1 и через криогенный теплообменник 17 соединена трубопроводом с емкостью с жидким азотом 5. При этом шасси 1, емкость 5 с жидким азотом, система жизнеобеспечения 16, система 9 наведения и управления защищена от лучистой энергии экранной изоляции 7. Распылители 4 и 12 на коллекторе 3 и 11 размещены по крайней мере в несколько рядов под разными углами относительно штанги 2 и 10. Для доведения жидкого азота до состояния насыщения может использоваться, например, внешний теплообменник 25. Распылители выполнены в виде отверстий (форсунок) и расположены по внутреннему периметру коллекторов. Минимальное количество рядов отверстий, расположенных под радиальными углами относительно штанги и соответствующих местоположению границ фронта пламени скважины, определяется, исходя из условия полного (по высоте) охвата пламени скважины, а максимальное из условия равномерности подачи огнетушащего состава по всему фронту. Самоходная установка пожаротушения работает следующим образом. При пожаре газового, нефтяного или газонефтяного фонтана самоходная установка пожаротушения, управляемая оператором, подводится к устью скважины. Одновременно с этим включается система 16 жизнеобеспечения личного состава. При приближении коллектора 3 к скважине оператор, включая систему 9 дистанционного управления по горизонтали и вертикали, подводит коллектор 3 к устью скважины таким образом, чтобы скважина оказалась в геометрическом центре коллектора 3. После установки коллектора 3 на устье оператор включает коммуникации вывода огнетушащего вещества (азота) на тушение пожара (ВНЗ и ВН4). Подавая азот через распылители коллектора 3 с предварительно выставленными радиальными углами, оператор прекращает процесс горения в кратере фонтана и, переводя штангу 2 по вертикали вверх поднимает пламя и прекращает процесс горения. После тушения включается система инертизации, при этом подается инертный газ с малым расходом по коммуникациям в коллектор 11 с распылителями 12 и тем самым предотвращается повторное воспламенение и обеспечивается охлаждение зоны горения и защита личного состава. В качестве резервного устройства для тушения пожара применяются порошковые пушки 14. В случае забрызгивания наружных поверхностей самоходной установки нефтью применяется система смыва 8, которая приводится в действие оператором путем открытия дистанционного вентиля 21 и сжатый воздух из баллона 22 вытесняет смывную жидкость из емкости 23 через распылители, установленные на трубопроводах 24. Такая новая конструкция установки пожаротушения с наличием в ее составе системы жизнеобеспечения, экранной изоляции и возможности использования комбинации огнетушащих средств позволяет эффективно тушить фонтаны, в том числе фонтаны с кратером, и обеспечивает надежную защиту личного состава при установке арматуры и глушения скважины в безводных районах.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 29.11.2009
Дата публикации: 10.12.2011
findpatent.ru
способ тушения очаговых пожаров - патент РФ 2375091 -
Изобретение относится к противопожарной технике и, в частности, к способам сдерживания огня преимущественно при очаговых пожарах. Известным способом тушения такого пожара является отторжение воздуха от огня инертным газом и подавление тяги восходящего потока массой зависающего в нем аэрозоля. Генератором инертного газа может служить газотурбинная установка с контуром получения жидкого воздуха. Сущность изобретения заключается в том, что жидкий воздух разделяют в воздухоразделительной установке на азот и кислород, кислород, горючее и воду нагнетают насосом, азот и кислород испаряют и нагревают в теплообменниках контура циркуляции хладагента, кислород, горючее и воду подают в газогенератор ГТУ, а азот используют для дополнительной ОГС. Техническим результатом изобретения является получение и использование новых эффективных средств для борьбы с пожарами. В результате повышается удельная производительность генератора инертных газов, снижается до минимума в них доля окислителя, утяжеляются аэрозолями обе огнегасящие среды. В то же время упрощается ГТУ за счет исключения из ее состава воздушного компрессора. Кроме тушения пожаров предложенное изобретение может быть использовано для создания защитных полос и препятствий при проведении оборонительных действий.
Изобретение относится к противопожарной технике и, в частности, к способам сдерживания огня преимущественно при сильных очаговых пожарах.
Очаговые пожары обычно развиваются на крупных запасах горючих материалов: на фонтанах нефти или газа, на хранилищах нефтепродуктов, деревоскладах и других. Продукты горения, поднимаясь в восходящем потоке вверх, развивают тягу, которая увеличивает подсос воздуха в зону горения и увеличивает мощность пожара.
Известным способом тушения такого пожара является отторжение воздуха от огня инертным газом и подавление тяги восходящего потока массой зависающего в нем аэрозоля.
Так, известны стационарная установка «Саупиг», выбрасывающая инертный и охлаждающий газ - жидкий азот, и передвижная - «Штурм», см. патент РФ № 2050865. Однако мощности обеих установок недостаточны для подавления крупных пожаров. Так, установка «Саупиг» имеет запас жидкого азота в количестве 10 т, а установка «Штурм» - всего 6 т.
Известна также Установка для пожаротушения, использующая воздушно-реактивный двигатель для подачи водовоздушной огнегасящей среды (ОГС), см. патент РФ № 2236876.
В качестве генератора инертного газа используют отработавшие авиационные газотурбинные двигатели (ГТД). Известен авиационный ГТД, используемый для тушения пожаров на промыслах нефти и газа, см. патент РФ № 2039212.
В настоящее время многие применяемые огнегасящие среды содержат аэрозоли, которые доставляются в очаг горения с инертным газом и способствуют поглощению тепла и кислорода при смешении с продуктами горения. Однако значительную часть аэрозолей вырабатывают путем сжигания твердотопливных (пороховых) зарядов.
Известен, например, способ генерации инертной среды путем сжигания твердого топлива с выделением аэрозолей щелочных металлов по патенту РФ № 2005516. Известен способ получения пороховых газов с аэрозолями твердых ингибиторов по патенту РФ № 2019214. Известен также способ получения пороховых газов с аэрозолями по патенту РФ № 2078599.
Известен также способ тушения пожара по патенту РФ № 2102093, по которому получают инертную пену средней кратности. После смешения пены с пиротехническим газом получают инертную пену высокой кратности, содержащую аэрозоль.
Известно применение аэрозолей в виде огнестойких порошков, доставляемых в зону горения метанием, см. патенты РФ № 1818107 и № 2027452, струей гасящей среды, см. патент РФ № 2036674.
Известен также способ тушения пожара по патенту РФ № 2110302, по которому в очаг горения подают огнестойкие частицы, размеры которых принимают из расчета зависания или взвешивания частиц в восходящем потоке продуктов горения.
Известен также способ работы газотурбинной установки, см. заявку на изобретение № 2007115015. По этому способу запасенный в баке жидкий азот подают в контур циркуляции, где его нагнетают насосом, испаряют и нагревают в первом теплообменнике и сжижают во втором теплообменнике, а атмосферный воздух сжижают жидким азотом в первом теплообменнике, нагнетают насосом до высокого давления, испаряют и нагревают газообразным азотом во втором теплообменнике и подают в камеру сгорания.
Известен также способ тушения пожара реактивной струей ТРД, см. патент РФ № 2130793.
Способ работы этой установки принят за прототип предлагаемого изобретения.
Недостатками указанного способа являются низкая экономичность ТРД как генератора инертного газа и неполная инертность газа. Из-за больших затрат мощности на сжатие воздуха в компрессоре расход горючего на единицу инертного газа оказывается завышенным, а выхлопные газы ТРД содержат не связанный кислород. Кроме того, сам компрессор является сложным и дорогостоящим агрегатом.
Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков: повышение экономичности получения инертного газа, исключение кислорода из состава газа и исключение компрессора из состава газотурбинной установки.
Для достижения поставленной цели может быть применена известная криогенная газотурбинная установка с контуром циркуляции жидкого хладагента.
Поставленная цель достигается по предлагаемому способу тушения очаговых пожаров, преимущественно сильных, создающих восходящие потоки продуктов горения, по которому в зону горения подают по крайней мере одну огнегасящую среду (ОГС), состоящую из смеси инертного газа с аэрозолем, при этом в качестве инертного газа используют выхлопные газы криогенной газотурбинной установки (ГТУ), в которой атмосферный воздух сжижают в контуре циркуляции жидкого хладагекта и нагнетают насосом до высокого давления, а в качестве аэрозоля используют порошок огнестойких частиц, размеры которых принимают из расчета взвешивания и зависания в восходящем потоке очага горения.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что жидкий воздух разделяют в воздухоразделительной установке на азот и кислород, кислород, горючее и воду нагнетают насосом, азот и кислород испаряют и нагревают в теплообменниках контура циркуляции хладагента, кислород, горючее и воду подают в газогенератор ГТУ, а азот используют для дополнительной ОГС.
Воздух содержит значительную долю инертного азота и достаточную долю окислителя для получения энергии и выхлопных газов. Предлагаемое разделение воздуха на компоненты полезно для получения двух ОГС: на основе азота нормальной температуры и на основе выхлопных газов. Обычно жидкий воздух разделяют ректификацией. При ректификации сжатого воздуха размеры теплообменников уменьшаются благодаря большей плотности компонентов и лучшей передаче тепла. Поэтому воздухоразделителькая установка может быть размещена на борту пожарной машины. Однократное испарение азота не дает высокой степени очистки кислорода от азота, но оно и не требуется. После разделения воздуха жидкий кислород нагнетают отдельным насосом до более высокого давления. После нагнетания компонентов их испаряют и нагревают хладагентом в отдельных теплообменниках контура циркуляции. Сжигание жидких горючих продуктов с кислородом осуществляется во многих ЖРД. Для охлаждения газогенератора используется один из компонентов. По предлагаемому способу газогенератор ГТУ можно охлаждать водой, а после этого вода должна подаваться на разбавление газов для понижения температуры газов, подаваемых на турбину. Разбавление продуктов сгорания широко применяют в газогенераторах ЖРД и достигают впрыском компонента в пояс разбавления на выходе газогенератора. Вода может нагнетаться насосом, установленным на валу ГТУ, или отдельной насосной установкой.
В качестве аэрозоля в инертный газ подмешивают измельченные частицы глины или грунта, получаемые на месте пожара или заготавливаемые на базах. После измельчения аэрозоля его порошок разделяют на фракции в известных аэродинамических сепараторах, см. патенты РФ № № 2102113, 2102114, 2122887 и др. Размеры взвешиваемых и зависающих частиц аэрозоля определяют исходя из расчетной величины тяги восходящего потока в очаге горения. Аэрозоли подают в смеси с инертным газом при избыточном давлении в газовые эжекторы и эжектируют за счет энергии сверхзвуковой струи инертного газа. При смешении выхлопных газов с аэрозолями температура газов понижается.
При тушении сильного очага горения ОГС подают в зону горения со всех сторон или при ветре - с наветренной стороны. При подсосе ОГС в зону горения инертные разы, разбавляя воздух, снижают интенсивность горения. При поступлении ОГС в очаг горения взвешиваемые и зависающие частицы аэрозоля, попадая в восходящий поток, утяжеляют продукты горения и уменьшают тягу потока. С падением тяги снижается подсос воздуха в зону горения, а подаваемые ОГС оттесняют воздух, ослабляют и прекращают пожар.
Технический результатом предлагаемого изобретения является получение и использование новых эффективных средств для борьбы с очаговыми пожарами. При этом повышается удельная производительность генератора инертных газов, снижается до минимума в них доля окислителя, утяжеляются аэрозолями обе огнегасящие среды. В то же время упрощается ГТУ за счет исключения из ее состава воздушного компрессора.
Сущность изобретения поясняется на примерах.
Пример 1. Сухое деревянное здание массой 12 т полностью сгорает за 15 минут, При этом тепловая мощность огня составляет 196 МВт, а расход воздуха составляет 70 кг/с. Для надежного тушения такого пожара принимают полуторное превышение расхода воздуха массой инертного газа, что соответствует расходу азота 70 кг/с, кислорода и воды - по 17,5 кг/с. Жидкий воздух нагнетают в контуре циркуляции азота до 0,5 МПа. После разделения воздуха азот нагревают в контуре циркуляции и подают в эжектор для эжектирования аэрозоля. Кислород нагнетают насосом до 5,0 МПа, нагревают в контуре циркуляции и подают в газогенератор. Горючее (керосин) и воду нагнетают насосами до 5,0 МПа и подают в газогенератор. Генераторные газы срабатывают на турбине и разгоняют в эжекторе для эжектирования аэрозоля. Часть жидкого азота после разделения воздуха подают в контур циркуляции для компенсации потерь хладоресурса. Полезная мощность ГТУ превышает 60 МВт.
Весь пирогасящий комплекс может доставляться к горящему объекту на пожарных автомобилях и выходить на режим до набора огнем полной мощности. При подаче двух ОГС с нескольких сторон от очага горения доступ воздуха к огню отсекают, огонь ослабляют и подавляют.
Пример 2. При пожаре на нефтехранилище тепловая мощность огня составляет 600 МВт. При этом расход воздуха составляет 200 кг/с. Для тушения такого пожара принимают двойное превышение воздуха массой инертного газа, что соответствует расходу азота 280 кг/с, кислорода и воды - по 70 кг/с. Жидкий воздух нагнетают в контуре циркуляции азота до 0,5 МПа. После разделения воздуха азот нагревают в контуре циркуляции и подают в эжектор для эжектирования аэрозоля. Кислород нагнетают насосом до 7,0 МПа, нагревают в контуре циркуляции и подают в газогенератор. Горючее и воду нагнетают насосами до 7,0 МПа и подают в газогенератор. Генераторные газы используют на турбине и подают в эжектор для эжектирования аэрозоля. Часть жидкого азота после разделения воздуха используют в контуре циркуляции хладагента. Полезная мощность ГТУ может превышать 180 МВт.
Пирогасящий комплекс может находиться на территории склада нефтепродуктов и в готовности выйти на режим еще до набора огнем части мощности. При подаче двух ОГС по газоводам с нескольких сторон от горящей цистерны доступ воздуха к огню отсекают, огонь ослабляют и подавляют.
Пример 3. Пожар на газовом фонтане развивает тепловую мощность огня 2000 МВт. Пожар создает восходящий поток газов большой высоты, который втягивает в себя расход воздуха около 600 кг/с. Для тушения такого пожара принимают двойное превышение воздуха массой инертного газа. Для этого применяют две ГТУ с расходом азота у каждой 400 кг/с/ кислорода и воды - по 100 кг/с. Жидкий воздух нагнетают в контуре циркуляции азота до 0,7 МПа. После разделения воздуха азот нагревают в контуре циркуляции и подают в эжектор для эжектирования утяжеленного аэрозоля. Кислород нагнетают насосом до 7,0 МПа, нагревают в контуре циркуляции и подают в газогенератор. Горючее и воду нагнетают насосами до 7,0 МПа и подают в газогенератор. После турбины выхлопные газы разгоняют в эжекторе для подачи утяжеленного аэрозоля. Часть жидкого азота после разделения воздуха подают в контур циркуляции. Полезная мощность ГТУ может превышать 250 МВт.
Две мощные ГТУ устанавливают в центре промысловой площадки и подводят от них к скважинам по три газовода диаметром 1,6 м с затворами. Эжекторы устанавливают в конце газоводов. Скважины окружают кольцевыми коллекторами с отверстиями для выпуска ОГС. Весь пирогасящий комплекс может выходить на режим до набора огнем полной мощности. При подаче двух ОГС со всех сторон от горящего фонтана доступ воздуха к огню отсекают, восходящий поток загружают аэрозолями, его тягу ослабляют и огонь подавляют.
Предлагаемое изобретение может иметь широкую область применения: для транспортировки сыпучих материалов, для борьбы с лесными и торфяными пожарами, для борьбы с террористами и противником путем создания защитных полос и препятствий для передвижения боевой техники и живой силы. Применение ОГС по широкой полосе или по площади позволяет блокировать и выдавливать из укрытия террористов, крыс, саранчу и других врагов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ тушения очаговых пожаров, преимущественно сильных, создающих восходящие потоки продуктов горения, по которому в зону горения подают по крайней мере одну огнегасительную среду, состоящую из смеси инертного газа с аэрозолем, при этом в качестве инертного газа используют выхлопные газы криогенной газотурбинной установки, в которой атмосферный воздух сжижают в контуре циркуляции жидкого хладагента и нагнетают насосом до высокого давления, а в качестве аэрозоля используют порошок огнестойких частиц, размеры которых принимают из расчета взвешивания и зависания в восходящем потоке очага горения, отличающийся тем, что жидкий воздух разделяют в воздухоразделительной установке на азот и кислород, кислород, горючее и воду нагнетают насосом, азот и кислород испаряют и нагревают в теплообменниках контура циркуляции хладагента, кислород, горючее и воду подают в газогенератор газотурбинной установки, а азот используют для дополнительной огнегасительной среды.
www.freepatent.ru
