حریق مخازن ذخیره مشتقات نفتی
خواص مشتقات نفتي يا مواد آلي مركب از چند جز (مخلوط يا محلول
در مواد آلي يا مشتقات نفتي ، كربن وهيدروژن بصورت تركيب موجود مي باشد و معمولي ترين آنها عبارتند از گاز متان ، بنزين ، نفت سفيد ، روغن هاي موتور ، كه قابليت اشتعال هر يك از آنها مرتبط با قدرت تبخير شدن آنها در هوا مي باشد .
a) نفت خام (crude oil)
آشنايي با اشتعال نفت خام زماني ميسر است كه مختصات آن بطور كلي شناخته شود كه بشرح ذيل مي باشد :
1) نقطه جوش ابتدايي (initial boiling point) : درجه حرارتي است كه سبكترين قسمتهاي نفت خام در فشار هواي معمولي از نفت جدا شده و بصورت گاز خارج شود .
2) نقطه جوشش انتهايي (final boiling point) : درجه حرارتي است كه سنگين ترين قسمتهاي نفت خام به گاز تبديل مي گردد .
3) نقطه اشتعال (ignition point) : پايين ترين درجه حرارتي است كه انرژي لازم براي اشتعال بخارات و هواي محيط را فراهم مي سازد .
4) مواد سبك نهايي (light end) : دسته كوچكي از هيدروكربنهاي سبك موجود در نفت خام كه نقطه جوش آنها از دماي محيط پايين تر است .
5) مواد سنگين نهايي (heavy end) :دسته كوچكي از هيدروكربنهاي سنگين نفت خام كه نقطه جوش آنها از ساير مواد در نفت خام بالاتر است .
اثر حرارت :
خاموش كردن نفت خام مانند كليه مايعات ديگر در اثر بر هم زدن توازن ميزان هوا و گاز صورت مي گيرد . در هنگام خاموش كردن و اطفا حريق مخازن نفت خام بايد به انتقال حرارت در قسمتهاي پايين تر از سطح آتش و شعله توجه نمود . در اكثر حريق مخازن با مخزني بدون سقف روبرو خواهيم شد . ياسقف شناور مخزن غرق شده و يا سقف ثابت آن در اثر انفجار و شعله از بين رفته است . بخارات مخلوط نفت خام با ميزان با ميزان هواي كافي و غير كافي تركيب شده و به آساني ، احتراق كامل يا ناقصي را بوجود مي آورد . تركيبات سبك موجود در نفت خام بعلت پايين تر بودن دماي جوش آنها ، سريع تر به بخار تبديل شده و در حجم وسيع و زمان كم باعث شعله ور شدن مخزن مي شوند . در همين زمان تركيبات سنگين تر در مجاورت سطح شعله و مواد سبك ، گرم شده ولي اكثرا بدليل نرسيدن به دماي جوش و خروج مواد سبك موجود در لايه هاي پايين تر ، بجاي آنها به لايه هاي زيرين سقوط كرده و فقط ميزان كمي از آنها در مراحل اوليه احتراق شركت مي كنند و بعضا بصورت مولكولي در جريان حركتي ناشي از احتراق از سطح شعله و بستر آتش جدا شده و ستون دود را ايجاد مي كنند.
سقوط مواد سنگين با دمايي بالا به لايه هاي زيرين شعله ، باعث انتقال حرارت به شيوه جابجايي مي شود و تبادل حرارت آنها با مايعات (نفت خام) باعث گرم شدن آنها و بالا رفتن مولكولهاي سبكتر و رسيدن آنها به بستر آتش و شعله مي شود . مواد سبك در نزديكي سطح شعله و بستر آتش به دماي مطلوب جهت تبخير ، رسيده و بخارات آنها در سطح بستر آتش ، با هوا تركيب و باعث ادامه حريق مي شوند .
هر اندازه حرارت زياد و سوخت ادامه داشته باشد اين حركت بيشتر ادامه داشته و به قسمتهاي پايين تر و كف مخزن انتقال مي يابد . تا زماني كه قسمتهاي سبك در مخزن موجود است ، تبخير و بسطح آتش انتقال مي يابد و با كم شدن ميزان آنها به آرامي فاصله شعله تا سطح مايع كمتر مي شود و دماي شعله از 300 درجه فارينهايت به حدود 600 درجه فارينهايت افزايش مي يابد . با رسيدن حرارت به لايه هاي پايين و كف مخزن ، در صورت موجود بودن آب در آن ناحيه ، تبخير شده و افزايش حجم بسيار بالاي آن (حدود 1600 الي 1700 برابر ) باعث بالا رفتن سطح مايع و لبريز و پاشيده شدن آن به محيط اطراف مي گردد .
بنابراين بايد از هر گونه ورود آب در هنگام اطفا حريق مخازن به درون آنها خودداري نمود . و صرفا بايد جهت خنك نمودن جداره مخزن استفاده نمود . در اكثر مخازن سيستم خنك كننده اسپري آب جداره از سيستم خنك كننده سقف مخزن جداگانه طراحي و از مسيرهاي جداگانه و ولوهاي مجزا استفاده مي شود و در صورت انهدام سقف ، براي جلوگيري از ورود هر گونه مقدار آب از قسمت سقف ، بايد جريان آب منتهي به سقف را قطع نمود .
روش اطفا حريق مخازن :
1) در اولين فرصت اقدام به خنك كردن سطح جداره مخزن نماييد.
2) در صورت امكان محتويات داخل مخزن را تخليه نماييد .
3) در صورت سرايت حريق به محوطه اطراف مخازن ، اقدام به اطفا حريق نماييد .
4) با استفاده از فوم به ميزان كافي نسبت به اطفا حريق سوخت درون مخازن اقدام نماييد .
خنك كردن مخزن COOLING
تمامي مخازن حاوي مايعات قابل اشتعال داراي سيستم خنك كننده اسپري آب مي باشند كه بصورت رينگهاي لوله آب كه در فواصل مناسب نازلهاي آب پاش بروي آن نصب شده است ، هستند. اگر مخزني دچار حريق شده باشد بايد ميزان 10 ليتر در هر دقيقه براي هر متر مربع از سطح مخزن ، آب بصورت اسپري استفاده شود .
با توجه به جهت وزش باد، بايد توسط مانيتور و نازلهاي آب جداره مخزن در بالاترين قسمت و نزديك به لبه فوقاني آن خنك شود تا در اثر حرارت ناشي از حريق ، لبه فوقاني جداره تغيير شكل ندهد و باعث جاري شدن محتويات درون مخزن به محوطه اطراف مخازن نگردد . هرگز آب بداخل مخزن وارد نشود . همچنين مخازن مجاور حريق نيز به نسبت فاصله از مركز مخزن مورد حريق ، بايد خنك شوند .
محاسبه ميزان آب مورد نياز براي خنك نمودن مخازن
همان طوري كه قبلا ذكر شد براي مخزن مورد حريق ميزان ( lit/min/m2 10) آب نياز مي باشد . مركز هندسي سطح مقطع مخزن مورد حريق را مد نظر گرفته و كميت T را بصورت ذيل محاسبه مي كنيم .
=R+30 T
Rشعاع مخزن مورد حريق
هر مخزني كه در محوطه دايره شكل به مركز مخزن مورد حريق و به شعاعT قرار گرفته باشد بميزان 3 ليتر در هر دقيقه براي هر متر مربع آب براي خنك شدن نياز دارد . و در صورتيكه مخزن خارج از اين محوطه دايره شكل باشد بميزان 1 ليتر در دقيقه براي هر متر مربع آب براي خنك شدن كافي مي باشد .
فرماندهي عمليات اطفا حريق بايد از ميزان ذخيره آب و فشار شبكه آب آتش نشاني اطلاع كامل داشته باشد و ميزان مصرف آب را بر اساس اولويت بندي مناسب و زمان تقريبي اطفا حريق مد نظر داشته باشد . همچنين پساب هاي ناشي از عمليات اطفا حريق مي تواند مشكل ساز باشد و در صورت وجود نشت مواد نفتي و قابل اشتعال بسيار خطرساز باشد. بسياري از سيستمهاي پساب توان چنين حجم بالاي آب را ندارند و آب گرفتگي محوطه دور از انتظار نخواهد بود . در چنين مواردي نياز به پمپهاي جمع آوري آبهاي سطحي (وكيوم لاري) مي باشد و اگر با كمبود آب مواجه باشيم استفاده مجدد از پساب مي تواند براي cooling مد نظر قرار گيرد .
روش هاي طراحي سيستم كولينگ
1) براي مخازن استوانه اي با قطر كوچك اكثرا سيستم رينگ اسپري آب و سيستم آب افشان بروي سقف طراحي و نصب نمي گردد و نصب چند مانيتور آب با قابليت فوگ و جت شدن در فاصله مناسب از مخازن اقدام مي شود . كه در مواقع لازم بكارگيري مي شوند .
2) براي مخازن استوانه اي با قطر كوچك گاهي از يك رينگ اسپري آب در لبه فوقاني جداره استفاده مي شود و از همان رينگ يك انشعاب جهت سيستم آب افشان بروي سقف نيز گرفته ميشود . كه در نتيجه در يك زمان و بوسيله يك ولو كولينگ مخزن صورت مي گيرد .
3) براي مخازن استوانه اي برزگ سيستم كولينگ اسپري آب جداره و سقف مجزا از يكديگر نصب مي گردد تا اين امكان براي عملكرد جداگانه آنها فراهم باشد . گاهي اوقات براي كولينگ جداره مخزن از دو يا سه مسير مختلف استفاده مي شود . بدين ترتيب مي توان بطور مثال نيمه شمالي سطح را جداگانه از نيمه جنوبي آن ، از لحاظ ميزان آبدهي كنترل نمود .گاهي فقط از يك رينگ با ميزان آبدهي مشخص در لبه فوقاني سطح جداره مخزن استفاده مي شود كه در اين روش با توجه به حرارت بسيار زياد آن ناحيه در هنگام حريق ، اين ميزان آب مفيد مي باشد و در درجه اول حساس ترين و گرم ترين نقاط با ميزان آب بالا، خنك مي شوند و با جاري شدن بروي ساير نقاط سطح از بالا تا پايين باعث خنك شدن مخزن مي گردد . در طراحي ديگر از چند رينگ باريكتر و در فواصل متناسب بترتيب از بالاي مخزن تا پايين آن پوشش لازم صورت مي پذيرد و بطور مثال از 4 رينگ بجاي يك رينگ استفاده مي شود . يكي از ايرادهاي وارده به اين روش ، بعلت كم قطر شدن رينگهاي متعدد ، كاهش ميزان آب پوشش دهنده لبه فوقاني جداره مخزن نسبت به حالت تك رينگ مي باشد البته با كم كردن فواصل رينگها در قسمتهاي فوقاني اين مشكل برطرف ميگردد. مزيت استفاده از رينگهاي متعدد ، در شرايط حريق مخزن وتغيير شكل قسمت فوقاني جداره در اثر حرارت و آسيب ديدن بالاترين رينگ ، كاركرد ساير رينگها و در نتيجه عمليات كولينگ مختل نمي گردد در صورتيكه استفاده از يك رينگ ، باعث عدم كارايي كل مجموعه در چنين شرايطي مي گردد .
2) تخليه مواد درون مخزن
همانگونه كه قبلا گفته شد يكي از كارهاي موثر جهت اطفا حريق كاهش سوخت يا گرسنگي آتش مي باشد و با حذف ضلع سوخت از مثلث آتش مي توان اطفا حريق را انجام داد . اطفا حريق يك مخزن بسيار پر هزينه و زمان بر مي باشد و نياز به وسايل و مواد قابل ملاحظه اي دارد. در صورت امكان از همان لحظات اوليه اطفا حريق بايد اقدام به تخليه مواد از درون مخزن و در شرايط حاد ، حتي مخازن همجوار ، نمود . البته واضح است حتي در صورت اطفا حريق ، مواد باقي مانده در مخزن ، بعلت تغيير خلوص و خصوصيات ديگر ، قابل استفاده نخواهد بود . از جهات ديگر زمان حريق و اثرات مخرب ادامه آن بر محيط زيست و ايمني مناطق همجوار و كاهش اعتبار آن مجموعه را در نظر گرفت در اين صورت هزينه هاي مستقيم اطفا حريق بسيار ناچيز شمرده مي شود.
نكته قابل ذكر درمورد تخليه مواد درون مخزن پايين آمدن سطح مشتعل مايع مي باشد كه موجب مي شود فاصله شعله از بستر آتش و سطح سوخت بيشتر شده و باعث كاهش نسبي دما در سطح سوخت و كاهش تبخير آن و بخارات قابل اشتعال مي شود . بخارات قابل اشتعال در كنار اكسيژن هوا شعله ور مي شوند و هر چه سطح مايع درون مخزن فاقد سقف پايين تر باشد عمل تركيب با هوا مشكل تر صورت گرفته و در فاصله نزديك به لبه فوقاني جداره شعله ظاهر مي شود همچنين سرعت باد در صورت پايين بودن سطح سوخت تاثير كمتري بر افزايش ميزان احتراق و شعله مي گذارد .
3) اطفا حريق محوطه اطراف مخازن (BUND)
در صورت هرگونه حريق يا نشت مواد قابل اشتعال در اطراف مخزن سريعا بوسيله فوم محل را پوشش دهيد ، لوله ها و اتصالات موجود را بوسيله اسپري آب خنك كنيد . براي پوشش واطفا حريق اين نواحي از فومهاي ميان توسعه با ضريب انبساط بيشتر از 20 استفاده كنيد . فوم AFFF بعلت گسترش سريع در سطح دو بعدي براي چنين حالتي مفيدتر از فومهاي پروتئين مي باشد.
در صورت حريق فلنج لوله هاي تحت فشار حاوي سوخت و وجود حريق تحت فشار JET FIRE از پودر خشك شيميايي يا اسپري آب براي اطفا استفاده نماييد ، پوشش فوم در چنين شرايطي كارايي ندارد و فقط براي پوشش سطح زيرين اتصالات و اطفا حريق سوخت تجمع يافته pool fire مناسب مي باشد . فاصله نفرات آتش نشان از مخزن بايد مناسب باشد و با استفاده از وسايل ثابت مانند مانيتور مي توان با حداقل نيروي انساني و در نقاطي با احتمال خطر بالا ، اطفا حريق را انجام داد . در هنگام تردد از نواحي آب گرفته ، دقت كنيد . ممكن است عمق آب زياد و دماي آن زياد باشد و گل بوجود آمده ميتواند سوزاننده باشد . لايه كف در مقابل اسپري در مقابل اسپري شديد آب آسيب پذير است . سعي كنيد آنرا حفظ كنيد ودر صورت گسستگي ، هر چند مدت با تزريق مجدد كف ، آنرا ترميم كنيد و با اين كار مانع از شعله وري مجدد سوختهاي پراكنده در محل و اطراف لوله ها و اتصالات شويد زيرا آسيب در اين ناحيه با توجه به ارتفاع سطح مايعات قابل اشتعال ذخيره شده در مخازن ، به معناي نشت شديد سوخت و گسترش حريق به ساير مخازن مي باشد.
4) عمليات حمله به مخزن با فوم
اكثر مخازن مايعات قابل اشتعال ( مخازن استوانه اي با فشاري برابر با فشار محيط ) بر اساس استاندارد NFPA مجهز به سيستم ثابت فوم مي باشند . اين سيستم شامل دو قسمت مي باشد قسمت اول شامل خطوط لوله و فوم چمبر است و وظيفه انتقال محلول آب و فوم را بدرون مخزن دارد . محلول قبل از ورود به مخزن در فوم چمبر با هوا به اندازه كافي مخلوط شده و كف حاصل به آرامي در مجاورت سطح داخلي جداره مخزن بروي سطح مايع فرود مي آيد و به سمت مركز دايره سطح مقطع حركت مي كند .