защитное сооружение резервуаров, предназначенных для хранения жидких опасных веществ

Формула изобретения

1. Защитное сооружение резервуаров, предназначенных для хранения жидких опасных веществ, содержащее вертикальную стену для удержания гидродинамического истечения жидкостей и защитный волноломный зуб, установленный с внутренней стороны стены, отличающееся тем, что защитный волноломный зуб установлен от стены на расстоянии l, определяемом неравенством

где d - расстояние между стеной и периметром зоны размещения резервуара,

при этом высота h зуба соответствует переделу соотношений

где Н - высота резервуара.

2. Защитное сооружение по п.1, отличающееся тем, что зуб выполнен в виде ромбовидного рассекателя с углом ромба (): 5°80°.

3. Защитное сооружение по п.1, отличающееся тем, что зуб выполнен перфорированным.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства, в частности к сооружениям, ограждающим резервуары для хранения жидких опасных веществ и защищающим окружающую среду от воздействия хранимых жидкостей путем локализации площади разлива жидкостей при аварийной разгерметизации резервуаров.

Известны сооружения ограждающие группы резервуаров с нефтепродуктами, выполненные в виде замкнутого земляного обвалования или ограждающих стен из негорючих материалов [1]. Высота обвалования или ограждающей стены должна быть на 0,2 м выше уровня разлившейся жидкости, но не менее 1 м для резервуаров номинальным объемом до 10000 м³ и 1,5 м для резервуаров объемом 10000 м³ и более.

Однако как показывают расчеты [2, 3], при быстром разрушении резервуара образуется гидродинамическая волна (“волна прорыва”), которая по законам волнового движения жидкости распространяется в сторону ограждающей стенки и перехлестывает через нее. Таким образом значительная часть (20-50%) жидкости, в частности нефти, из резервуара может оказаться за пределами территории нефтебазы.

Известна конструкция ограждающей стены для удержания гидродинамического истечения жидкости в случае разрушения резервуара [4], выбранная в качестве прототипа. Вертикальная стена 1 размещена на опорном основании 2. На этом же основании с внутренней стороны стены 1, обращенной к резервуару, установлен защитный волноломный зуб 3. Стена в верхней своей части снабжена волноотражающим козырьком 4, который позволяет уменьшить высоту стены. Защитный зуб 3 предназначен для принятия основной ударной нагрузки, возникающей при гидродинамическом истечении.

Для частичного решения этой задачи в прототипе предложено установить дополнительный козырек. Но как следует из тех же расчетов в этом случае все же необходимо строить стенку высотой h₀, соизмеримой с высотой Н резервуара. Это чрезвычайно громоздко, технически нерентабельно и дорого, т.к. высота резервуара на практике, как правило, составляет 10-20 м.

Техническим результатом настоящего изобретения является устранение указанных недостатков прототипа, конкретно снижение габаритов защитного сооружения с осуществлением надежной защиты от перетекания жидкости за пределы ограждаемой территории, а также снижение затрат при возведении сооружения.

Для достижения этого технического результата предложено усовершенствовать известное защитное сооружение резервуаров, предназначенных для хранения опасных жидкостей, содержащее вертикальную стену для удержания гидродинамического истечения жидкостей и защитный волноломный зуб, установленный с внутренней стороны стены.

Усовершенствование заключается в том, что защитный волноломный зуб установлен от стены на расстоянии l, определяемом неравенством d/4ld/2, где d - расстояние между стеной и периметром зоны размещения резервуара, при этом высота h зуба соответствует переделу соотношений Н/10hН/4, где Н - высота резервуара. Зуб может быть выполнен в виде ромбовидного рассекателя с углом ромба 580. В одном из вариантов зуб выполнен перфорированным.

Существо изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема оградительного сооружения резервуаров - прототип, на фиг.2 схематично показано предложенное защитное сооружение резервуаров, предназначенных для хранения опасных жидкостей, а на фиг.3 показана та же схема с ромбовидными рассекателями.

Предложенное сооружение, также как и прототип, представляет собой вертикальную стену 1, установленную на опорном основании 2. На том же опорном основании 2 или на отдельном фундаменте, на расстоянии l от стены размещен волноломный зуб 3. Расстояние l между зубом и стеной определяется следующим соотношением d/4ld/2, где d расстояние между стеной 1 и резервуаром (на чертеже не показан). Высота h зуба соответствует пределу соотношений Н/10hН/4, где Н высота резервуара.

Наличие в защитном сооружении волноломного зуба с указанной высотой и установленного описанным выше образом позволяет разрушить гидродинамическую волну жидкости вдали от ограждающей вертикальной стены 1, что существенно снижает возможность перетекания “волны прорыва” за пределы ограждаемой территории.

Расстояние l размещения волноломного зуба и его высота h выбраны с учетом расчетных и экспериментальных данных. При <d/4 волна прорыва еще не успевает сформироваться и поэтому воздействие зуба не влияет на дальнейшее течение жидкости. При l>d/2 гидродинамическая волна уже “не замечает” волноломного устройства.

Также и при выборе высоты зуба: если h не превышает Н/10, то волноломный эффект отсутствует, а выполнение условия hH/4 уже достаточно для разбивания волны.

Выполнение волноломного зуба с перфорацией, т.е. в виде сетчатой конструкции, полупрозрачной для жидкости, приводит к дополнительному волногасящему эффекту и резко снижает ударное воздействие волны прорыва на оградительную стену.

Предусмотрен еще один вариант уменьшения вероятности переливания жидкости через ограждающую стенку путем отклонения основного вектора “волны прорыва” от прямого ее направления со стороны резервуара к ограждающей стенке. Это достигнуто с помощью выполнения волноломного зуба в виде ромбовидной конструкции, своеобразного “плуга”. Угол вершины ромба, обращенной к резервуару, как показывают расчеты, может изменяться в широких пределах от 5 до 80. При углах >80 конструкция подвергается излишне сильному гидравлическому удару, а при углах <5 отклонение вектора “волны прорыва” недостаточно, чтобы уменьшить воздействие на внешнюю оградительную стену.

Основное достоинство предложенного технического решения заключается в существенном (в 1,5-2 раза) снижении высоты h_o основной стены, ограждающей территорию нефтебазы. При этом обеспечивается надежная защита от разлива нефтепродуктов за пределы нефтебазы, в том числе исключается “перехлест волны прорыва” нефтяного потока, образующегося при быстром (мгновенном) разрушении резервуаров. Предложенное техническое решение резко снижает стоимость работ по созданию оградительных сооружений на нефтебазах.

Источники информации

1. СНиП 2.11.03-93 “Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы” п.3.6.

2. Л.Н.Лебедева, М.В.Лурье, А.Н.Швырков. “Лавинные выбросы при разрушении резервуаров с жидкостями”. Инженерно-физический журнал, т. 61, №5, 1991 г.

3. Ю.Н.Шебеко, А.П.Шевчук, И.М.Смолин. “Расчет влияния на растекание горючей жидкости при разрушении резервуара”. Химическая промышленность, №4, 1994.

4. “Рекомендации по обеспечению пожарной безопасности объектов. Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны. М. 1997 г., стр. 44-45 (прототип).