close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

281. Пожарная безопасность газонефтепроводов и газонефтехранилищ

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»
Кафедра пожарной и промышленной безопасности
Пожарная безопасность газонефтепроводов и
газонефтехранилищ
Методические указания
к практическим занятиям
для студентов направления
подготовки 21.03.01 Нефтегазовое дело
Воронеж 2016
1
УДК 614.8:622.692.4(07)
ББК 38.96:35.513я73
Составители
Э.В. Соловьева, И.И. Переславцева
Пожарная безопасность газонефтепроводов и газонефтехранилищ: метод.
указания к практическим занятиям / Воронежский ГАСУ ; сост.: Э.В. Соловьева, И.И. Переславцева. – Воронеж, 2016. – 34 с.
Приводится краткий теоретический материал, необходимый для выполнения практических заданий по дисциплине «Пожарная безопасность газонефтепроводов и газонефтехранилищ».
Предназначены для студентов 2-го курса, обучающихся по направлению
подготовки 21.03.01 Нефтегазовое дело.
Ил. 1. Табл. 16 . Библиогр.: 6 назв.
УДК 614.8:622.692.4(07)
ББК 39.96:35.513я73
Печатается по решению учебно-методического совета
Воронежского ГАСУ
Рецензент – А.И. Колосов, доцент кафедры теплогазоснабжения и нефтегазового дела Воронежского ГАСУ, к.т.н.
2
Введение
Методические указания к практическим занятиям для студентов по учебной дисциплине «Пожарная безопасность газонефтепроводов и газонефтехранилищ » по специальности 21.03.01 (131000.62) Нефтегазовое дело составлены в соответствии с примерной
программой дисциплины, соответствующей требованиям Государственного образовательного стандарта к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников для специальности 21.03.01 (131000.62) Нефтегазовое дело.
Учебная дисциплина «Пожарная безопасность газонефтепроводов и газонефтехранилищ.» является профессиональной, устанавливающей базовые знания для освоения других специальных дисциплин и производственной (профессиональной) практики.
Изучение дисциплины «Пожарная безопасность газонефтепроводов и газонефтехранилищ» строится на базе знания студентами математики, физики, технической механики, материаловедения, основ стандартизации, инженерной графики, основ нефтегазового производства, гидравлики, термодинамики.
В процессе преподавания дисциплины необходимо формировать у студентов интерес к профессии, навыки самостоятельного изучения учебного материала и работы с нормативно справочной литературой, применять эффективные формы и методы обучения,
позволяющих развить творческие способности студентов.
Необходимо соблюдать единство терминологии и обозначений в соответствии с
действующими международными, государственными и отраслевыми стандартами.
При проведении занятий целесообразно применять наглядные пособия и технические средства обучения, широко использовать устные упражнения, упражнения с обучающими машинами, с номограммами и справочниками, внедрять элементы программированной обучения, достижения современной науки, и техники.
Рекомендуется создание программированных учебных пособий, позволяющих с
минимальной помощью преподавателя усваивать изучаемый материал при самостоятельной работе студентов.
Результативность изучения курса повышает применение нетрадиционных методов
форм обучения, технических средств обучения, а также систематический (в том числе и
программированный) контроль за степенью усвоения материала. Занятия на уроках должны сопровождаться демонстрацией кинофильмов, диафильмов, моделей, макетов, плакатов, схем образцов техники. Необходимы, где это возможно, экскурсии на промышленные
предприятия отрасли, а также вынесенные на них уроки по темам, близким к практике.
Для привития студентам навыков самостоятельной работы с использованием справочной литературы необходимо уделить особое внимание аудиторному и домашнему решению задач, выполнению расчетно-графических работ, содержание которых должно соответствовать специализации студентов, а также практическим занятиям с максимально
возможной степенью их индивидуализации. Задания выполняются студентами по вариантам, номер которого определяется по последней цифре зачетной книжки.
Рекомендуется создание учебных пособий, позволяющих с минимальной помощью
преподавателя усваивать методику выполнения расчетно-графических работ при самостоятельной работе.
Изучение теоретического материала необходимо проводить в последовательности,
указанной программой. При этом студент должен учитывать, что последовательность и зложения разделов и тем дисциплины тесно связана между собой и что, не усвоив материал
очередного раздела и темы, нельзя переходить к изучению последующих разделов и тем.
3
1. Прогнозирование глубины зон заражения сильнодействующих
ядовитых веществ
1.1. Общие сведения
Неблагоприятная химическая обстановка может сложиться на определенной территории при авариях технологического оборудования, при транспортировке сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ) железнодорожным, трубопроводным и другими видами транспорта, а также в случаях разрушения химически опасных объектов (ХОО).
Масштабы заражения СДЯВ в зависимости от их физических свойств и
агрегатного состояния рассчитывают по первичному и вторичному облаку.
Количественные характеристики выброса СДЯВ для расчета масштабов
заражения определяют по их эквивалентным значениям.
Эквивалентные количества вещества по первичному облаку (в тоннах)
определяются по формуле
Qэ1
k1 k 3 k 5 k 7 Q0 , т,
(1.1)
где k1 – коэффициент, зависящий от условия хранения СДЯВ, определяющийся по табл. 1.1(для сжатых газов k1 =1).
При определении величины Q э1 для сжиженных газов, не вошедших в
табл. 1.1, значение коэффициента k1 рассчитывается по соотношению
k1
Cp T
H исп
,
(1.2)
где С р – удельная теплоемкость жидкого СДЯВ при температуре испарения,
кДж/кг град;
T – разность температур жидкого СДЯВ до и после разрушения емкости,
0
C;
Н исп – удельная теплота испарения жидкого СДЯВ при температуре испарения, кДж/кг.
k 3 – коэффициент, равный отношению поражающей токсодозы хлора к
поражающей токсодозе другого СДЯВ (табл. 1.1);
k 5 – коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости
воздуха (принимается равным при инверсии –1; изотермии –0,23; конвекции
–0,08)
k 7 – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха, по
табл. 1.1 (для сжатых газов k 7 =1);
Q0 – количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т.
4
Таблица 1.1
Характеристика СДЯВ и вспомогательные коэффициенты
для определения глубины зоны заражения
Наименование
СДЯВ
Аммиак,
хранимый под
давлением
Аммиак
при изотермическом
хранении
Водород
хлористый
Сернистый ангидрид
Сероводород
Соляная
кислота
Хлор
Плотность
СДЯВ, т/м3
жидгаз
кость
Температура
кипения, °С
Поражающая
токсодоза, П
Значение вспомогательных коэффициентов
Значение k 7 для температуры воздуха, °С
k3
k1
k2
-40 -20
0
20
40
0,0008
0,681
-33,42
15
0,18 0,025 0,04
0/
0,9
0,3/
0,6/1
1
1/1 1,4/1
-
0,681
-33,42
15
0,01 0,025 0,04
0/
0,9
1/1
1/1
0,0016
1,191
-85,10
2
0,28 0,037 0,30 0,64/1 0,6/1 0,8/1
0,0029
1.462
-10,1
1,8
0,11 0,049 0,333
0/
0,3/1
0,5
1/1 1,7/1
0,964
-60,35
16,1
0,27 0,042 0,036 0,3/1 0,5/1 0,8/1
1/1 1,2/1
1,198
-
2
0,0015
-
0
0,021 0,30
0/
0,2
0
0,1
1/1
0,3
1/1
1/1 1,2/1
1
1,6
0/
0,3/1 0,6/1 0,6/1 1,4/1
0,9
Фосген
0/
0/
0/
0,0035 1,432
8,2
0,6 0,05 0,061 1,0
1/1 2,7/1
0,1 0,3 0,7
Примечание: для k 7 в числителе приведены значения для первичного облака, а в
знаменателе для вторичного.
0,0032
1,553
-34,1
0,6
0,18 0,052
1,0
Инверсия – состояние атмосферы, при котором восходящие потоки воздуха отсутствуют, а температура почвы ниже температуры воздуха. Наблюдается обычно ночью при ясной погоде и слабом ветре.
Конвекция – состояние атмосферы, при котором сильно развиты восходящие потоки воздуха, а температура поверхности почвы выше температуры
воздуха. Возникает при ясной погоде, малых (до 4 м/с) скоростях ветра.
Изотермия – состояние атмосферы, при котором восходящие потоки
воздуха очень слабы, а температура почвы равна температуре воздуха.
Наблюдается в любое время суток при пасмурной погоде или ветре более
4м/с.
Количество выброшенного (выделившегося) вещества определяется по
объему разрушившейся емкости или секции трубопровода, находящейся
между двумя автоматическими задвижками.
5
При авариях на хранилищах сжатого газа величина Q0 рассчитывается
по формуле
(1.3)
Q0 d V x , т,
где d – плотность СДЯВ (по табл. 1.1), т/м;
V x – объем хранилища, м 3 .
При аварии на газопроводе, величина Q 0 рассчитывается по формуле
n d VГ
100
Q0
, т,
(1.4)
где n – процентное содержание СДЯВ в природном газе, %;
d – плотность СДЯВ (по табл. 1.1), т/м 3 ;
V Г – объем секции газопровода между автоматическими отсекателями,
3
м.
Эквивалентное количество по вторичному облаку рассчитывают по
формуле
Qэ2
(1 k1 ) k 2 k 3 k 4 k 5 k 6 k 7
Q0
h d
,
(1.5)
где k 2 – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств СДЯВ,
табл. 1.1;
k 4 – коэффициент, зависящий от скорости ветра, табл. 1.2;
k 6 – коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после начала аварии ( N ).
Значение коэффициента k 6 определяется после расчета продолжительности Т (ч) испарения вещества:
k6
N 0 ,8
при
N
T;
T 0 ,8
при
N
T.
(1.6)
при T 1 ч k 6 принимается для 1 ч;
Продолжительность испарения вещества Т :
T
h d
k2 k4 k7
,
(1.7)
где d – плотность СДЯВ, табл. 1.1, т/м 3 ;
h – толщина слоя свободно разлившейся жидкости (высота столба испарения) составляет 0,05 м.
6
Таблица 1.2
Значение коэффициента k 4 в зависимости от скорости ветра
Скорость
ветра, м/с
k4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
1,33
1,67
2,0
2,34
2,67
3,0
3,34
3,67
4,0
Расчет глубины зон заражения первичным (вторичным) облаком СДЯВ
при авариях на технологических емкостях, хранилищах и транспорте, ведут с
помощью табл. 1.3.
Таблица 1.3
Глубина зоны заражения, км
Скорость
ветра,
м/с
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 и ˃
Эквивалентная масса СДЯВ, т
0,01
0,1
0,5
1
3
0,38
0,26
0,22
0,19
0,17
0,15
0,14
0,13
0,12
0,12
1,25
0,84
0,68
0,59
0,53
0,48
0,45
0,42
0,40
0,31
3,16
1,92
1,83
1,33
1,19
1,09
1,00
0,94
0,88
0,69
4,75
2,84
2,17
1,88
1,68
1,53
1,42
1,33
1,25
0,97
9,18
5,35
3,99
3,28
2,91
2,66
2,46
2,30
2,17
1,68
5
10
20
30
50
70
100
300
12,53 19,20 29,56 38,13 52,67 65,73 81,91 166
7,20 10,85 16,44 21,02 28,73 35,35 44,09 87,79
5,34 7,96 11,94 15,18 20,59 25,21 31,30 61,47
4,36 6,46 9,62 12,18 16,43 20,05 24,80 48,18
3,75 5,53 8,19 10,33 13,88 16,89 20,82 40,4
3,43 4,88 7,20 9,06 12,14 14,79 18,13 34,07
3,17 4,49 6,48 8,14 10,87 13,17 16,17 30,73
2,97 4,20 5,92 7,42 9,90 11,98 14,68 27,75
2,80 3,96 5,60 6,86 9,12 11,03 13,50 27,39
2,17 3,07 4,34 5,31 6,86 8,11 9,70 17,60
Примечание: при скорости ветра менее 1 м/с размеры зон заражения принимают как
при скорости ветра 1 м/с.
В табл. 1.3 приведены максимальные значения зон заражения первичным ( Г 1 ) или вторичным ( Г 2 ) облаком, определяемые в зависимости от эквивалентного количества вещества и скорости ветра. Полную глубину зоны з аражения ( Г ) в км, обусловленную воздействием первичного и вторичного
облаков СДЯВ, определяют:
Г
Г
0,5 Г
,
(1.9)
где Г – наибольший размер Г 1 и Г 2 ;
Г – наименьший из размеров Г 1 и Г 2 .
1.2. Задачи для самостоятельного решения
1. На химическом предприятии произошла авария на технологическом
трубопроводе с жидким аммиаком, находящимся под давлением. Количество
вытекшей из трубопровода жидкости не установлено. Известно, что в техно7
логической системе содержалось 160 т аммиака. Определить глубину во зможного заражения аммиаком при времени от начала аварии N = 4 ч и продолжительность действия источника заражения. Метеоусловия на момент
аварии: скорость ветра – 5 м/с, температура воздуха + 10 0C , инверсия.
2. На химическом предприятии произошла авария в хранилище, содержащем сжатый водород. Количество выброшенного газа не установлено. Известно, что в хранилище содержалось 2000 м3 водорода. Определить глубину
возможного заражения водородом при времени от начала аварии N = 3 ч и
продолжительность действия источника заражения. Метеоусловия на момент
аварии: скорость ветра – 4 м/с, температура воздуха + 5 0C , изотермия.
3. На химическом предприятии произошла авария на газопроводе с сероводородом, находящимся под давлением. Количество выброшенного из трубопровода газа не установлено. Известно, что объем секции газопровода составляет 150 тыс. м3. Процентное содержание СДЯВ в природном газе
0,05%. Определить глубину возможного заражения сероводородом при времени от начала аварии N = 2 ч и продолжительность действия источника заражения. Метеоусловия на момент аварии: скорость ветра – 4 м/с, температура воздуха 0 0C , инверсия.
4. На химическом предприятии произошла авария на газопроводе с фосгеном, находящимся под давлением. Известно, что в технологической системе содержалось 2 т фосгена, который был полностью выброшен из системы.
Определить глубину возможного заражения фосгеном при времени от начала
аварии N = 1 ч и продолжительность действия источника заражения. Метеоусловия на момент аварии: скорость ветра – 3 м/с, температура воздуха –10
0
C , изотермия.
5. На химическом предприятии произошла авария на технологическом
трубопроводе с соляной кислотой. Количество вытекшей из трубопровода
жидкости не установлено. Известно, что в технологической системе содержалось 50 т соляной кислоты. Определить глубину возможного заражения
соляной кислотой при времени от начала аварии N = 3 ч и продолжительность действия источника заражения. Метеоусловия на момент аварии: скорость ветра – 2 м/с, температура воздуха 0 0C , изотермия.
6. На химическом предприятии произошла авария на технологическом
трубопроводе с жидким хлором, находящимся под давлением. Количество
вытекшей из трубопровода жидкости не установлено. Известно, что в технологической системе содержалось 40 т сжиженного хлора. Определить глубину зоны возможного заражения хлором при времени от начала аварии N = 1 ч
и продолжительность действия источника заражения. Метеоусловия на момент аварии: скорость ветра 5 м/с, температура воздуха +10 °С, изотермия.
7. На химическом предприятии произошла авария в хранилище, содержащем аммиак, находящийся под давлением. Количество выброшенного газа не установлено. Известно, что в хранилище содержалось 6000 м3 аммиака. Определить глубину возможного заражения аммиаком при времени от
начала аварии N = 2 ч и продолжительность действия источника заражения.
8
Метеоусловия на момент аварии: скорость ветра – 3 м/с, температура воздуха –10 0C , инверсия.
8. На химическом предприятии произошла авария на газопроводе с фосгеном, находящимся под давлением. Количество выброшенного из трубопровода газа не установлено. Известно, что объем секции газа составляет
350 тыс. м3. Процентное содержание СДЯВ в природном газе 0,01 %. Определить глубину возможного заражения фосгеном при времени от начала аварии N = 3 ч и продолжительность действия источника заражения. Метеоусловия на момент аварии: скорость ветра – 1 м/с, температура воздуха +20
0
C , инверсия.
9. На химическом предприятии произошла авария на технологическом
трубопроводе с сернистым ангидридом. Количество вытекшей из трубопр овода жидкости не установлено. Известно, что в технологической системе содержась 35 т сернистого ангидрида. Определить глубину возможного зар ажения сернистым ангидридом при времени от начала аварии N = 3 ч и продолжительность действия источника заражения. Метеоусловия на момент
аварии: скорость ветра – 2 м/с, температура воздуха –20 0C , инверсия.
10. На химическом предприятии произошла авария на технологическом
трубопроводе с сжиженным сероводородом. Количество вытекшей из трубопровода жидкости не установлено. Известно, что в технологической системе
содержалось 70 т сжиженного сероводорода. Определить глубину возмо жного заражения сжиженным сероводородом при времени от начала аварии
N = 4 ч и продолжительность действия источника заражения. Метеоусловия
на момент аварии: скорость ветра – 4 м/с, температура воздуха 0 0C , изотермия.
2. Определение глубины и площади зоны заражения при разрушении
химически опасного объекта (ХОО)
2.1. Общие сведения
В случае разрушения ХОО при прогнозировании глубины заражения
рекомендуется брать данные на одновременный выброс суммарного запаса
СДЯВ на объекте и следующие метеорологические условия: инверсия, скорость ветра 1м/с.
Эквивалентное количество СДЯВ в облаке зараженного воздуха определяют аналогично рассмотренному в теме 1 методу для вторичного облака
при свободном разливе. При этом суммарное эквивалентное количество Qэ
рассчитывают по формуле
n
Qэ
20 k 4 k 5
k 2i k 3i k 6i k 7i
i 1
Qi
, т,
di
(2.1)
где k 2i – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств i -го СДЯВ
(табл. 1.1, тема 1);
9
k 3i – коэффициент, равный отношению поражающей токсодозы хлора к
поражающей токсодозе i -го СДЯВ (табл. 1.1, тема 1);
k 6i – коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после разрушения объекта (тема 1);
k 7 i – поправка на температуру для i -го СДЯВ (табл.1.1, тема 1);
Q i – запасы i -го СДЯВ на объекте, т;
d i – плотность i -го СДЯВ (табл. 1.1, тема 1).
Площадь зоны возможного заражения для первичного (вторичного) облака СДЯВ определяется по формуле:
SB
8,72 10 3 Г 2 j ,
(2.2)
где S B – площадь зоны возможного заражения СДЯВ, км 2;
Г – глубина зоны заражения, км;
j – угловые размеры зоны возможного заражения, … ° (табл. 2.1).
Таблица 2.1
Угловые размеры зоны возможного заражения СДЯВ в зависимости
от скорости ветра
и, м/с
< 0,5
0,6-1
1,1-2
˃2
j ,°
360
180
90
45
Площадь зоны фактического заражения S ф (км2) рассчитывается по формуле:
Sф
k8 Г 2 N 0,2 ,
(2.3)
где k 8 – коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости
воздуха, принимается равным: 0,081 при инверсии; 0,133 при изотермии;
0,235 при конвекции;
N – время, прошедшее после начала аварии, ч.
2.2. Задачи для самостоятельного решения
1. На ХОО сосредоточены запасы жидкостей: аммиака 80 т и фосгена 15
т. Определить глубину и площадь зоны заражения в случае разрушения объекта. Время, прошедшее после разрушения объекта – 1 ч, температура воздуха +20 0C .
2. На ХОО имеются запасы жидкостей: водорода 5 т и сероводорода 50
т. Определить глубину и площадь зоны заражения в случае разрушения объекта. Время, прошедшее после разрушения объекта – 2 ч, температура воздуха 0 0C .
10
3. На промышленном предприятии имеются запасы жидкостей: сернистого ангидрида 200 т и хлора 30 т. Определить глубину и площадь зоны заражения в случае разрушения объекта. Время, прошедшее после разрушения
объекта – 3 ч, температура воздуха 0 0C .
4. На химическом предприятии сосредоточены запасы СДЯВ, в том числе жидкостей: хлора 100 т и аммиака 300 т. Определить глубину и площадь
зоны заражения в случае разрушения объекта. Время, прошедшее после разрушения объекта – 4ч, температура воздуха +10 0C .
5. На ХОО сосредоточены запасы СДЯВ, в том числе жидкостей: соляной кислоты 50 т и хлора 30 т. Определить глубину и площадь зоны заражения в случае разрушения объекта. Время, прошедшее после разрушения объекта – 5 ч, температура воздуха 0 0C .
6. На ХОО сосредоточены запасы жидкостей: фосгена 30 т и сероводорода 90 т. Определить глубину и площадь зоны заражения в случае разрушения объекта. Время, прошедшее после разрушения объекта – 1 ч, температура
воздуха +20 0C .
7. На ХОО имеются запасы жидкостей: водорода 150 т и соляной кислоты 100 т. Определить глубину и площадь зоны заражения в случае разрушения объекта. Время, прошедшее после разрушения объекта – 2 ч, температура
воздуха +10 0C .
8. На промышленном предприятии имеются запасы жидкостей: сернистого ангидрида 10 т и аммиака 50 т. Определить глубину и площадь зоны
заражения в случае разрушения объекта. Время, прошедшее после разрушения объекта – 3 ч, температура воздуха +20 0C .
9. На химическом предприятии сосредоточены запасы СДЯВ, в том числе жидкостей: водорода 50 т и фосгена 70 т. Определить глубину и площадь
зоны заражения в случае разрушения объекта. Время, прошедшее после разрушения объекта – 4ч, температура воздуха 0 0C .
10. На ХОО сосредоточены запасы СДЯВ, в том числе жидкостей: соляной кислоты 50 т и сероводорода 70 т. Определить глубину и площадь зоны
заражения в случае разрушения объекта. Время, прошедшее после разрушения объекта – 5 ч, температура воздуха +20 0C .
3. Взрыв газовоздушных смесей в открытом пространстве
3.1. Общие сведения
При взрыве газовоздушных смесей различают две зоны действия: детонационной волны – в пределах облака газовоздушных смесей (ГВС) и воздушной ударной волны – за пределами облака ГВС. В зоне облака действует
детонационная волна, избыточное давление во фронте которой принимается
приблизительно равным Р Д =17 кгс/см2 (1,7 МПа).
В расчетах принимают, что зона действия детонационной волны огр аничена радиусом r0 , который определяется из допущения, что ГВС после
11
разрушения емкости образуют в открытом пространстве полусферическое
облако. Объем полусферического облака может быть определен по формуле
V
2
3
3
r03 , м .
(3.1)
Учитывая, что киломоль идеального газа при нормальных условиях з анимает 22,4 м3, объем образовавшейся ГВС при аварийной ситуации составит:
22,4 k Q 100
,
mk C
V
м3,
(3.2)
где k – коэффициент, учитывающий долю активного газа (долю продукта,
участвующего во взрыве);
Q – количество сжиженных углеводородных газов в хранилище до взрыва, кг;
C – стехиометрическая концентрация газа в % по объему (табл. 3.1.);
m k – молярная масса газа кг/кмоль.
Характеристики газовоздушной смеси
Вещество, характеризующее смесь
Аммиак
Ацетилен
Бутан
Водород
Метан
Окись углерода
Этилен
чим:
Таблица 3.1
Характеристики смеси
mk ,
кг/моль
15
26
58
2
16
28
28
СТХ
,
кг/м 3
1,180
1,278
1,328
0,933
1,232
1,280
1,285
QСТХ ,
МДж/кг
2,370
3,387
2,775
3,425
2,763
2,930
3,810
C
19,72
7,75
3,13
29,59
9,45
29,59
6,54
Из условия равенства полусферы и объема образовавшейся смеси полуr0
103
Q k
, м.
mk C
(3.3)
Значение коэффициента k принимают в зависимости от способа хранения продукта:
k =1 – для резервуаров с газообразным веществом;
k =0,6 – для газов, сжиженных под давлением;
k =0,1 – для газов, сжиженных охлаждением;
k =0,05 – при аварийном разливе легковоспламеняющихся жидкостей.
12
Зона действия воздушной ударной волны (ВУВ) начинается сразу за
внешней границей облака ГВС. Давление во фронте ударной волны Pф зависит от расстояния до центра взрыва и определяется с использованием данных
табл. 3.2, исходя из соотношения
Рф
где
r
r
f( ),
r0
(3.4)
– расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки.
Значение давления во фронте ударной волны
r / r0
0-1
1,01
Pф ,
1700 1232
кПа
Таблица 3.2
1,04 1,08
1,2
1,4
1,8
2,7
3
4
5
6
8
12
814
400
300
200
100
80
50
40
30
20
10
568
Степень разрушения объектов определяется в зависимости от давления
ударной волны по табл. 3.3.
Степень разрушения объектов
Здания и сооружения
Таблица 3.3
Давление ударной волны, кПа
200-1000 100-200 50-100
30-50
20-30
а
б
в
г
д
10-20
-
Жилые, производственные
здания антисейсмической
конструкции
Промышленные здания
а
б
в
в, г
Малоэтажные каменные
а
б
в
г, д
Деревянные
а
а, б
Электростанции
а, б
в
г
Наземные трубопроводы
а, б
б, в
в, г
г
д
Водонапорные башни
а, б
б, в
в
г
Воздушные линии электроа
б
в
г
г, д
передач
Воздушные линии связей
а, б
б
в
г, д
Металлические мосты пролетом:
до 45 м
а, б
б, в
г
д
100-150 м
а, б
в
г, д
Железобетонные мосты
пролетом до:
10 м
а, б
в, г
д
20-25 м
а, б
б, г
д
Автомобильные дороги
в, г
Грузовые автомобили
а
б
в, г
г, д
Примечание: а – полные разрушения, б – сильные разрушения, в – средние разрушения, г – слабые разрушения, д – повреждения.
13
3.2. Задачи для самостоятельного решения
1. При разрушении резервуара с аммиаком сжиженным охлаждением
образовался взрыв облака ГВС. Количество аммиака Q = 10 т. Определить
давление ударной волны и степень разрушения малоэтажного каменного здания, находящегося на расстоянии r = 100 м от центра взрыва.
2. При разрушении резервуара с бутаном (газ) образовался взрыв. Количество бутана Q = 25 т. Определить давление ударной волны и степень разрушения электростанции, находящейся на расстоянии r = 250 м от центра
взрыва.
3. При разрушении резервуара с водородом, сжиженным под давлением,
образовался взрыв облака ГВС. Количество водорода Q = 15 т. Определить
давление ударной волны и степень разрушения водонапорной башни, находящейся на расстоянии r = 400 м от центра взрыва.
4. При разрушении резервуара с метаном (газ) образовался взрыв облака ГВС. Количество метана Q = 30 т. Определить давление ударной волны и
степень разрушения металлического моста пролетом 120 м, находящегося на
расстоянии r = 300 м от центра взрыва.
5. При разрушении резервуара с ацетиленом, сжиженным охлаждением
образовался взрыв облака ГВС. Количество ацетилена Q =18 т. Определить
давление ударной волны и степень разрушения воздушных линий электропередач, находящихся на расстоянии r = 100 м от центра взрыва.
6. При разрушении резервуара с этиленом, сжиженным под давлением,
образовался взрыв облака ГВС. Количество этилена Q = 50 т. Определить
давление ударной волны и степень разрушения воздушных линий связи,
находящихся на расстоянии r = 300 м от центра взрыва.
7. При разрушении резервуара с аммиаком, сжиженным под давлением,
образовался взрыв облака ГВС. Количество аммиака Q = 30 т. Определить
давление ударной волны и степень разрушения железнодорожного моста
пролетом 10 м, находящегося на расстоянии r = 230 м от центра взрыва.
8. При разрушении резервуара с этиленом (газ) образовался взрыв облака ГВС. Количество этилена Q = 100 т. Определить давление ударной волны
и степень разрушения промышленного здания, находящегося на расстоянии
r = 250 м от центра взрыва.
9. При разрушении резервуара с ацетиленом, сжиженным под давлением, образовался взрыв облака ГВС. Количество ацетилена Q = 300 т. Определить давление ударной волны и степень разрушения автомобильной дороги,
находящейся на расстоянии r = 150 м от центра взрыва.
10. При разрушении резервуара с бутаном (газ) образовался взрыв облака ГВС. Количество бутана Q = 140 т. Определить давление ударной волны и
степень разрушения деревянного здания, находящегося на расстоянии r =
600 м от центра взрыва.
14
4. Взрывы газопаровоздушных смесей в производственных помещениях
4.1. Общие сведения
Аварии с взрывом могут произойти на пожаровзрывоопасных объектах.
К пожаровзрывоопасным объектам относятся объекты, на территории или в
помещениях которых находятся (обращаются) горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости и горючие пыли в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные горючие смеси, при горении которых избыточное
давление в помещении может превысить 5 кПа.
Последствия взрыва на пожаровзрывоопасных предприятиях определяются в зависимости от условия размещения взрывоопасных продуктов. Если
продукты размещаются вне помещений, то принимается, что авария развивается по сценарию взрыва в открытом пространстве.
Если технологический аппарат с взрывоопасными продуктами размещен
в зданиях, то авария развивается по сценарию взрыва в замкнутом объеме.
Кратко рассмотрим модели воздействия, позволяющие определить поля
давлений при прогнозировании последствий взрывов в производственных
помещениях. Наиболее типичными аварийными ситуациями в этом случае
считаются:
- разрушение аппарата или трубопровода со смешанными газами или
жидкостями;
- потеря герметичности трубопроводов (разрыв сварного шва, прокладки, отрыв штуцера);
- разлив жидкостей по полу помещения или по рельефу местности;
- образование или выброс горючей пыли.
В этом случае газо-, паро-, пылевоздушная смесь займет частично или
полностью весь объем помещения. Затем этот объем заменяется расчетной
сферой (в отличие от полусферы в открытом пространстве), радиус которой
определяется с учетом объема помещения, типа и массы опасной смеси. При
прогнозировании последствий считают, что процесс в помещении развивается в режиме детонации.
При взрыве газопаровоздушных смесей (ГПВС) зону детонационной
волны, ограниченную радиусом r 0 , можно определить по формуле
r0
1 3
Э, м,
24
(4.1)
1
1
где
– коэффициент, м/кДж 3 ;
24
Э – энергия взрыва смеси, определяемая из выражения:
Э V ГПВС
СТХ
QСТХ , кДж ,
15
(4.2)
где V ГПВС – объем смеси, равный:
V ГПВС
100
VГ
, м3,
СЭ
(4.3)
где V Г – объем газа в помещении, м3;
С – стехиометрическая концентрация горючего по объему, %, (табл. 4.1);
3
(табл. 4.1);
СТХ – плотность смеси стехиометрического состава, кг/м
QСТХ – энергия взрывчатого превращения единицы массы смеси стехиометрического состава, МДж/кг (табл. 4.1).
Для оперативного прогнозирования последствий взрыва в производственных помещениях расчеты целесообразно проводить для случая, при котором будут максимальные разрушения, т.е. когда свободный объем помещения V0 , где расположены емкости с газом, будет полностью заполнен
взрывоопасной смесью стехиометрического состава.
Свободный объем помещений равен:
V0
3
0,8 Vп , м ,
(4.4)
где V п – объем помещения, м3.
При V ГПВС V0 объем смеси V ГПВС принимают равным V0 .
Характеристика газопаровоздушных смесей
Вещество, характеризующее
смесь
Формула вещества, образующего
смесь
Аммиак
CH 3
C 2 H2
Ацетилен
Бутан
C 4 H 10
Водород
Метан
Окись углерода
Этилен
H2
CH 4
CO
C 2 H4
Ацетон
Бензин авиационный
Бензол
C 3H6O
Характеристики смеси
QСТХ ,
mk ,
СТХ ,
3
кг/моль
МДж/кг
кг/м
Газовоздушные смеси
15
1,180
2,370
26
58
Таблица 4.1
C
19,72
1,278
1,328
3,387
2,775
7,75
3,13
2
0,933
16
1,232
28
1,280
28
1,285
Паровоздушные смеси
58
1,210
3,425
2,763
2,930
3,810
29,59
9,45
29,59
6,54
3,112
4,99
-
94
1,350
2,973
2,10
C 6H6
78
1,350
2,937
2,84
Гексан
C 6 H 14
86
1,340
2,797
2,16
Ксилол
C 6 H 10
106
1,355
2,830
1,96
Толуол
C 7 H8
92
1,350
2,843
2,23
16
Тогда уравнение (4.2) по определению энергии взрыва можно записать
в виде:
Э
100 V0
СТХ
С
QСТХ
, кДж.
(4.5)
Далее принимается, что за пределами зоны детонационной волны с давлением 17 кгс/см 2 действует воздушная ударная волна, давление во фронте
которой определяется с использованием данных табл. 3.2 (тема 3) исходя из
соотношения
r
(4.6)
Рф f ( )
r0
где r – расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки.
Степень разрушения объектов определяется в зависимости от давления
ударной волны по табл. 3.3 (тема 3).
4.2. Задания для самостоятельного решения
1. При разгерметизации технологического блока внутри производственного помещения произошел взрыв аммиака. Объем помещения 2520 м3, объем газа в помещении 500 м3. Определить давление ударной волны при разрушении ограждающих конструкций и его воздействие на воздушные линии
электропередач, находящиеся на расстоянии 70 м от контура помещения.
2. При разгерметизации технологического блока внутри производственного помещения произошел взрыв метана. Объем помещения 15000 м 3, объем газа в помещении 1100 м3. Определить давление ударной волны при разрушении ограждающих конструкций и его воздействие на металлический
мост пролетом 120 м, находящийся на расстоянии 50 м от контура помещения.
3. При разгерметизации технологического блока внутри производственного помещения произошел взрыв бензола. Объем помещения 20000 м3, объем газа в помещении 450 м3. Определить давление ударной волны при разрушении ограждающих конструкций и его воздействие на промышленное
здание, находящееся на расстоянии 150 м от контура помещения.
4. При разгерметизации технологического блока внутри производственного помещения произошел взрыв ксилола. Объем помещения 12250 м3, объем газа в помещении 200 м3. Определить давление ударной волны при разрушении ограждающих конструкций и его воздействие на грузовой автомобиль, находящийся на расстоянии 150 м от контура помещения.
5. При разгерметизации технологического оборудования внутри производственного помещения произошел взрыв бензола. Объем помещения 22340
м3, объем газа в помещении 600 м3. Определить давление ударной волны при
разрушении ограждающих конструкций и его воздействие на наземный трубопровод, находящийся на расстоянии 600 м от контура помещения.
17
6. При разгерметизации технологического оборудования внутри производственного помещения произошел взрыв бутана. Объем помещения 5730
м3, объем газа в помещении 140 м3. Определить давление ударной волны при
разрушении ограждающих конструкций и его воздействие на деревянное
здание, находящееся на расстоянии 80 м от контура помещения.
7. При разгерметизации технологического оборудования внутри производственного помещения произошел взрыв водорода. Объем помещения
15000 м3, объем газа в помещении 3000 м 3. Определить давление ударной
волны при разрушении ограждающих конструкций и его воздействие на воздушные линии связи, находящиеся на расстоянии 65 м от контура помещения.
8. При разгерметизации технологического оборудования внутри производственного помещения произошел взрыв гексана. Объем помещения 24700
м3, объем газа в помещении 500 м3. Определить давление ударной волны при
разрушении ограждающих конструкций и его воздействие на железнодорожный мост пролетом 25 м, находящийся на расстоянии 300 м от контура помещения.
9. При разгерметизации технологического оборудования внутри производственного помещения произошел взрыв толуола. Объем помещения 7340
м3, объем газа в помещении 150 м3. Определить давление ударной волны при
разрушении ограждающих конструкций и его воздействие на малоэтажное
каменное здание, находящееся на расстоянии 120 м от контура помещения.
10. При разгерметизации технологического оборудования внутри производственного помещения произошел взрыв ацетона. Объем помещения 13700
м3, объем газа в помещении 500 м3. Определить давление ударной волны при
разрушении ограждающих конструкций и его воздействие на водонапорную
башню, находящуюся на расстоянии 100 м от контура помещения.
5. Пожарная опасность выхода горючих веществ из поврежденного
технологического оборудования
5.1. Общие сведения
При авариях и повреждениях аппаратов из них выходят горючие газы,
пары или жидкость, что может привести к образованию взрывопожароопасных смесей, как в производственных помещениях, так и на открытых площадках.
Определяем сечение отверстия в днище аппарата
f от
2
d от
, м2,
4
где d от – диаметра отверстия, м.
18
(5.1)
Массу выходящих наружу веществ при локальных повреждениях аппаратов определяют по формуле
(5.2)
mл
f от ж , кг,
где
– коэффициент расхода, изменяющийся в пределах 0,45-0,85;
2
f от – сечение отверстия, через которое вещество выходит наружу, м ;
– скорость истечения вещества из отверстия, м/с;
3
ж – плотность вещества, кг/м (табл. 5.1);
– длительность истечения, с.
Таблица 5.1
Плотность пожароопасных жидкостей при различных температурах
t, c
Бензол
Метиловый
спирт
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
900,1
889,5
879,0
865,5
857,6
846,6
835,7
823,4
814,5
804,1
792,7
809,7
800,0
791,5
782,5
774,0
765,0
755,5
746,0
735,5
725,0
714,0
0
Пропиловый
спирт
Толуол
Уксус-ная
кислота
Ацетон
819,3
803,5
787,5
778,5
770,0
760,5
752,0
746,5
742,5
732,5
722,0
844,9
875,6
865,8
856,9
840,4
838,2
829,2
819,7
810,4
800,6
791,1
1049,1
1039,2
1028,4
1017,5
1006,0
994,8
983,3
971,8
959,9
813,0
801,9
790,5
778,8
767,4
756,4
744,6
732,6
720,6
-
Скорость истечения жидкости через отверстие в трубопроводе или корпусе аппарата при постоянном давлении вычисляют по формуле
2 g Н пр
, м/с,
(5.3)
где g – ускорение силы тяжести, 9,81 м/с 2 ;
Н пр – приведенный напор, под действием которого происходит истечение
жидкости через отверстие, м.
При истечении самотеком Н пр Н ( Н – высота столба жидкости, м).
При работе аппарата под давлением
H пр
Р рл
ж
H , м,
g
19
(5.4)
где Pрл – избыточное давление среды в аппарате над поверхностью жидкости,
Па, определяется:
Р рл Р р 1 10 5 , Па,
(5.5)
где Р р – абсолютное рабочее давление среды в аппарате, Па.
5.2. Задачи для самостоятельного решения
1.Определить количество выходящего наружу бензола при локальном
повреждении днища аппарата (авария локализована через 600 с). Диаметр
отверстия в днище 4 мм, рабочее давление в аппарате 0,25 МПа, температура
жидкости 30 ºС, высота столба жидкости в аппарате 5 м, коэффициент расхода принять равным 0,6.
2. Определить количество выходящего наружу метилового спирта при
локальном повреждении днища аппарата (авария локализована через 1200 с).
Диаметр отверстия в днище 7 мм, рабочее давление в аппарате 0,3 МПа, температура жидкости 40 ºС, высота столба жидкости в аппарате 5 м, коэффициент расхода принять равным 0,65.
3. Определить количество выходящего наружу толуола при локальном
повреждении днища аппарата (авария локализована через 600 с). Диаметр
отверстия в днище 3,6 мм, рабочее давление в аппарате 0,55 МПа, температура жидкости 30 ºС, высота столба жидкости в аппарате 3 м, коэффициент
расхода принять равным 0,5.
4. Определить количество выходящего наружу ацетона при локальном
повреждении днища аппарата (авария локализована через 1500 с). Диаметр
отверстия в днище 2 мм, рабочее давление в аппарате 0,1 МПа, температура
жидкости 20ºС, высота столба жидкости в аппарате 5 м, коэффициент расхода принять равным 0,75.
5. Определить количество выходящего наружу бензола при локальном
повреждении днища аппарата (авария локализована через 480 с). Диаметр
отверстия в днище 3,5 мм, рабочее давление в аппарате 0,25 МПа, температура жидкости 20 ºС, высота столба жидкости в аппарате 2 м, коэффициент
расхода принять равным 0,7.
6. Определить количество выходящего наружу пропилового спирта при
локальном повреждении днища аппарата (авария локализована через 600 с).
Диаметр отверстия в днище 4 мм, рабочее давление в аппарате 0,15 МПа,
температура жидкости 40 ºС, высота столба жидкости в аппарате 4 м, коэффициент расхода принять равным 0,85.
7. Определить количество выходящей наружу уксусной кислоты при локальном повреждении днища аппарата (авария локализована через 1300 с).
Диаметр отверстия в днище 6 мм, рабочее давление в аппарате 0,3 МПа, температура жидкости 20 ºС, высота столба жидкости в аппарате 5 м, коэффициент расхода принять равным 0,8.
20
8. Определить количество выходящего наружу толуола при локальном
повреждении днища аппарата (авария локализована через 500 с). Диаметр
отверстия в днище 7,5 мм, рабочее давление в аппарате 0,35 МПа, температура жидкости 10 ºС, высота столба жидкости в аппарате 5 м, коэффициент
расхода принять равным 0,75.
9. Определить количество выходящего наружу ацетона при локальном
повреждении днища аппарата (авария локализована через 700 с). Диаметр
отверстия в днище 4 мм, рабочее давление в аппарате 0,2 МПа, температура
жидкости 40 ºС, высота столба жидкости в аппарате 2 м, коэффициент расхода принять равным 0,55.
10. Определить количество выходящего наружу метилового спирта при
локальном повреждении днища аппарата (авария локализована через 500 с).
Диаметр отверстия в днище 5 мм, рабочее давление в аппарате 0,1 МПа, температура жидкости 20 ºС, высота столба жидкости в аппарате 2 м, коэффициент расхода принять равным 0,75.
6. Хранение легковоспламеняющихся жидкостей при
отрицательных температурах
6.1. Общие сведения
В наземных складах при резком изменении температуры наружного воздуха при заполнении и при опорожнении емкостей происходит изменение
давления внутри закрытых резервуаров, что может привести к деформациям
их стенок. Поэтому резервуары, в которых хранят легковоспламеняющиеся и
горючие жидкости, оборудуют дыхательными клапанами. Хранить легковоспламеняющиеся и горючие жидкости в таре допускается в специальных з акрытых хранилищах. Резервуары и цистерны для хранения горючих жидкостей, замерзающих зимой, отогревают паром или изолируют.
Поверхность охлаждения определяется
F
dL 2 r 2 , м2,
(6.1)
где d – диаметр цистерны, м;
L – длина цистерны, м;
r – радиус цистерны, м.
Емкость цистерны
r 2 L , м3.
V
21
(6.2)
Коэффициент теплопередачи можно определить
k
VC p
F
ln
t1 t3
, ккал/м2ч C ,
t 2 t3
(6.3)
где – время, в течении которого необходимо обеспечить нахождение и слив
мазута, ч;
3
C p – теплоемкость мазута, ккал/м C ;
t1 – температура налива, C ;
t 2 – температура застывания, C ;
t3 – средняя температура воздуха, C ;
В качестве изоляционного материала можно принять войлок смешанный
с асбестом с коэффициентом теплопроводности =0,04 ккал/м ч C .
Толщина слоя изоляции
B
k
, м.
(6.4)
6.2. Задачи для самостоятельного решения
1. Определить необходимую толщину слоя изоляции в цистерне диаметром 2,4 м и длиной 7,6 м для обеспечения возможности 200-часового нахождения и слива замерзшего мазута. Температура налива t1 30 C , температура
застывания t2 15 C , средняя температура воздуха t3
10 C . Теплоемкость
3
мазута 400 ккал/м C .
2. Определить необходимую толщину слоя изоляции в цистерне диаметром 1,5 м и длиной 5,5 м для обеспечения возможности 150-часового нахождения и слива замерзшего мазута. Температура налива t1 28 C , температура
застывания t2 15 C , средняя температура воздуха t3
7 C . Теплоемкость
3
мазута 400 ккал/м C .
3. Определить необходимую толщину слоя изоляции в цистерне диаметром 1,8 м и длиной 6,5 м для обеспечения возможности 200-часового нахождения и слива замерзшего мазута. Температура налива t1 30 C , температура
застывания t2 15 C , средняя температура воздуха t3
6 C . Теплоемкость
3
мазута 400 ккал/м C .
4. Определить необходимую толщину слоя изоляции в цистерне диаметром 2,5 м и длиной 8 м для обеспечения возможности 200-часового нахождения и слива замерзшего мазута. Температура налива t1 30 C , температура
12 C . Теплоемкость
застывания t2 15 C , средняя температура воздуха t3
3
мазута 400 ккал/м C .
22
5. Определить необходимую толщину слоя изоляции в цистерне диаметром 1,6 м и длиной 9 м для обеспечения возможности 100-часового нахождения и слива замерзшего мазута. Температура налива t1 28 C , температура
застывания t2 15 C , средняя температура воздуха t3
5 C . Теплоемкость
3
мазута 400 ккал/м C .
6. Определить необходимую толщину слоя изоляции в цистерне диаметром 2,8 м и длиной 11 м для обеспечения возможности 240-часового нахождения и слива замерзшего мазута. Температура налива t1 30 C , температура
застывания t2 15 C , средняя температура воздуха t3
14 C . Теплоемкость
3
мазута 400 ккал/м C .
7. Определить необходимую толщину слоя изоляции в цистерне диаметром 1,4 м и длиной 9 м для обеспечения возможности 300-часового нахождения и слива замерзшего мазута. Температура налива t1 29 C , температура
застывания t2 15 C , средняя температура воздуха t3
10 C . Теплоемкость
3
мазута 400 ккал/м C .
8. Определить необходимую толщину слоя изоляции в цистерне диаметром 1,7 м и длиной 7 м для обеспечения возможности 50-часового нахождения и слива замерзшего мазута. Температура налива t1 30 C , температура
застывания t2 15 C , средняя температура воздуха t3
3 C . Теплоемкость
3
мазута 400 ккал/м C .
9. Определить необходимую толщину слоя изоляции в цистерне диаметром 2,9 м и длиной 8,5 м для обеспечения возможности 120-часового нахождения и слива замерзшего мазута. Температура налива t1 29 C , температура
застывания t2 15 C , средняя температура воздуха t3
15 C . Теплоемкость
3
мазута 400 ккал/м C .
10. Определить необходимую толщину слоя изоляции в цистерне диаметром 2,5 м и длиной 7,8 м для обеспечения возможности 250-часового
нахождения и слива замерзшего мазута. Температура налива t1 30 C , температура застывания t2 15 C , средняя температура воздуха t3
9 C . Теп3
лоемкость мазута 400 ккал/м C .
7. Оценка пожаровзвывоопасности среды внутри
технологического оборудования
7.1. Общие сведения
Условия образования горючих (взрывоопасных) концентраций внутри
производственных аппаратов зависят от пожаровзрывоопасных свойств и агрегатного состояния веществ, образующихся в технологическом процессе,
конструктивных особенностей и режимов работы оборудования.
23
Внутри аппаратов с горючими газами или перегретыми парами взрывоопасные концентрации образуются в том случае, если в них попадает во здух или по условиям ведения технологического процесса подаётся окислитель (кислород, воздух, хлор и др.) при выполнении соотношения
н
где
ли;
р
в
p
,
(7.1)
– действительная (рабочая) концентрация горючего вещества, об. до-
– нижний концентрационный предел распространения пламени при
рабочей температуре (это объёмная (массовая) доля горючего в смеси с окислительной средой, ниже которой смесь становится не способной к распр остранённого пламени), об. доли (% об. или кг/м 3);
в – верхний концентрационный предел распространения пламени (объёмная (массовая) доля горючего в смеси с окислительной средой, выше которой смесь становится не способной к распространению пламени, об. доли (%
об. или кг/м3).
Значение н и в , приведённые к 25 °С, даны в табл. 7.1.
н
Таблица 7.1
Значения нижнего и верхнего концентрационных пределов, об. доли
Вещества
Аммиак
Ацетилен
Ацетон
Водород
Оксид углерода
Этилен
Дизельное топливо
Концентрационный предел, объёмные доли
нижний
верхний
0,15
0,28
0,025
0,81
0,027
0,13
0,0412
0,75
0,125
0,74
0,027
0,34
0,005
0,062
По табл. 7.1 находим область распространения пламени горючего вещества ( н – в ).
Определить значение величин н и в при температуре среды, отличной
от 25°, можно по формулам
н
н 25
в
в 25
24
tp
1
25
1250
1
tp
25
1250
,
(7.2)
,
(7.3)
где t p – температура среды.
Рабочую концентрацию горючего газа в смеси с окислителем можно
определить:
p
GГ
G Г GОК
,
(7.4)
где GГ , GОК – объёмные расходы горючего газа и окислителя, м3/с.
По условию 7.1 определить возможность образования взрывоопасной
концентрации внутри производственного аппарата.
7.2. Задачи для самостоятельного решения
1. По условиям технологического процесса в смеситель поступают: аммиак в объеме 450 м3/ч и окислитель (кислород) – 1200 м3/ч. Температура газовоздушной смеси 400 ºС. Дать заключение о возможности образования
взрывоопасной концентрации внутри смесителя.
2. По условиям технологического процесса в смеситель поступают: ацетилен в объеме 200 м3/ч и окислитель (кислород) – 1000 м3/ч. Температура
газовоздушной смеси 140 ºС. Дать заключение о возможности образования
взрывоопасной концентрации внутри смесителя.
3. По условиям технологического процесса в смеситель поступают: ацетон в объеме 300 м3/ч и окислитель (кислород) – 5000 м3/ч. Температура газовоздушной смеси 250 ºС. Дать заключение о возможности образования
взрывоопасной концентрации внутри смесителя.
4. По условиям технологического процесса в смеситель поступают: водород в объеме 80 м3/ч и окислитель (кислород) – 2200 м3/ч. Температура газовоздушной смеси 350 ºС. Дать заключение о возможности образования
взрывоопасной концентрации внутри смесителя.
5. По условиям технологического процесса в смеситель поступают: оксид углерода в объеме 550 м3/ч и окислитель (кислород) – 4000 м3/ч. Температура газовоздушной смеси 500 ºС. Дать заключение о возможности образования взрывоопасной концентрации внутри смесителя.
6. По условиям технологического процесса в смеситель поступают: этилен в объеме 150 м3/ч и окислитель (кислород) – 1200 м3/ч. Температура газовоздушной смеси 250 ºС. Дать заключение о возможности образования
взрывоопасной концентрации внутри смесителя.
7. По условиям технологического процесса в смеситель поступают: дизельное топливо в объеме 100 м3/ч и окислитель (кислород) – 1200 м3/ч.
Температура газовоздушной смеси 150 ºС. Дать заключение о возможности
образования взрывоопасной концентрации внутри смесителя.
8. По условиям технологического процесса в смеситель поступают: аммиак в объеме 120 м3/ч и окислитель (кислород) – 1000 м3/ч. Температура газовоздушной смеси 300 ºС. Дать заключение о возможности образования
взрывоопасной концентрации внутри смесителя.
25
9. По условиям технологического процесса в смеситель поступают: ацетон в объеме 90 м3/ч и окислитель (кислород) – 3500 м3/ч. Температура газовоздушной смеси 180 ºС. Дать заключение о возможности образования
взрывоопасной концентрации внутри смесителя.
10. По условиям технологического процесса в смеситель поступают: водород в объеме 200 м3/ч и окислитель (кислород) – 2700 м3/ч. Температура
газовоздушной смеси 400 ºС. Дать заключение о возможности образования
взрывоопасной концентрации внутри смесителя.
8. Тушение пожаров нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных
парках
8.1. Общие сведения
Пожар в резервуаре в большинстве случаев начинается со взрыва
паровоздушной смеси.
Развитие пожара зависит от:
места возникновения;
размеров очага горения;
устойчивости конструкции резервуара;
климатических и метеорологических условий;
оперативности действий персонала предприятия;
работы системы противопожарной защиты;
времени прибытия пожарных подразделений.
Первоочередной задачей при тушении пожаров в вертикальных
стальных резервуарах (РВС) является организация охлаждения горящего и
соседних резервуаров водой.
Первые стволы подаются на охлаждение горящего резервуара по всей
длине окружности его стенки, затем на охлаждение соседних, находящихся
на расстоянии от горящего не более двух минимальных расстояний между
резервуарами по длине полуокружности, обращенной к горящему
резервуару.
Минимальные
расстояния
между
резервуарами,
расположенными в одной группе приведены в табл. 6 СП 155.13130.2014.
Интенсивность подачи воды на охлаждение резервуаров принимается по
табл. 8.1.
Охлаждение РВС объемом 5000 м3 и более целесообразно производить
лафетными стволами. Охлаждение соседних резервуаров начинается с того,
который находится с подветренной стороны горящего. Предусматривается
подача одного лафетного ствола для защиты дыхательной арматур ы на
соседнем резервуаре, находящемся с подветренной стороны от горящего.
26
Таблица 8.1
Нормативные интенсивности подачи воды на охлаждение
Вещества
Интенсивность подачи воды на охлаждение, л/с на
метр длины окружности резервуара типа РВС
горящего
негорящего
при пожаре в
(соседнего)
обваловании
Стволами от передвижной
пожарной техники
Для колец орошения:
при высоте РВС 12 м и менее
при высоте РВС более 12 м
0,8
0,3
1,2
0,5
0,75
0,2
0,3
1,0
1,1
Геометрические характеристики резервуаров приведены в табл. 8.2.
Таблица 8.2
Геометрические характеристики резервуаров
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Тип
резервуара
РВС-1000
РВС-2000
РВС-3000
РВС-50001
РВС-50002
РВС-100001
РВС-100002
РВС-150001
РВС-150002
РВС-200001
РВС-200002
РВС-300001
РВС-300002
РВС-50000
Высота
резервуара, м
Диаметр
резервуара, м
9
12
12
12
15
12
18
12
18
12
18
12
18
18
12
15
19
23
21
34
29
40
34
46
40
47
46
61
Площадь
зеркала
горения, м2
120
181
283
408
344
918
637
1250
918
1632
1250
1764
1632
2892
Периметр
резервуара, м
39
48
60
72
65
107
89
126
107
143
125
149
143
190
Количество стволов на охлаждение резервуаров определяется расчетом.
На охлаждение горящего резервуара должно быть не менее трех
стволов, для охлаждения негорящего резервуара – не менее двух стволов.
Перед проведением пенной атаки на месте пожара создается
трехкратный запас пенообразователя при нормативном времени тушения
пожара 15 минут, сосредотачивается необходимое количество сл и средств.
Предусматривается подача лафетных или ручных стволов для защиты
пеноподающей техники при проведении пенной атаки и дыхательной
арматуры резервуаров.
27
Пенная атака проводится одновременно всеми расчетными средствами
до полного прекращения горения. Подача пены продолжается не менее 5
минут после прекращения горения для предупреждения повторного
воспламенения горючей жидкости.
В табл. 8.3 приведены нормативные интенсивности подачи раствора
пенообразователя для тушения нефти и нефтепродуктов в резервуарах.
Таблица 8.3
Интенсивность подачи раствора пенообразователя
для тушения пожаров в резервуарах
Вид нефтепродукта
Нормативная интенсивность подачи раствора
пенообразователя, л/(с м2 )
Фторированные
Пенообразователи общего
пенообразователи
назначения
Нефть и нефтепродукты с
Твсп=28 и ниже, ГЖ, нагретые
выше Твсп
Нефть и нефтепродукты с
Твсп>28
Стабильный газовый конденсат
Бензин, керосин, дизельное
топливо, полученное из газового
конденсата
0,05
0,08
0,05
0,05
0,12
0,30
0,10
0,15
Если по истечении 15 минут от начала проведения пенной атаки при
подаче пены сверху на поверхность горючей жидкости интенсивность
горения не снижается, подача пены прекращается до выяснения причин.
Порядок расчета сил и средств на тушение пожаров в вертикальных
стальных резервуарах.
1. Определяем необходимое количество водяных стволов на охлаждение
г
горящего резервуара – N охл
:
г
N охл
г
Рг I тр
qств
,
(8.1)
где Рг – периметр горящего резервуара, м (табл. 8.2);
г
I тр
– требуемая интенсивность подачи воды для охлаждения горящего
резервуара, л/(с м) (табл. 8.1);
qств – расход воды из одного ручного (лафетного) пожарного ствола, л/с
(для ручного ствола qств = 7 л/с; для лафетного ствола qств = 23 л/с).
28
2. Определяем необходимое количество
с
соседнего резервуара – N охл
:
с
0,5 Рс I тр
с
N охл
qств
стволов на охлаждение
,
(8.2)
где Рс – периметр соседнего резервуара, м (табл. 8.2);
с
– требуемая интенсивность подачи воды для охлаждения соседнего
I тр
резервуара, л/(с м) (табл. 8.1).
Расчет стволов производится отдельно для каждого соседнего резервуара.
3. Определяем требуемое количество отделений для охлаждения
охл
резервуаров – N отд
:
охл
N отд
г
N охл
Л РС
nств
с
N охл
Л РС
nств
70
70
,
(8.3)
Л РС 70
где nств
– количество лафетных стволов (стволов РС-70), подаваемых
одним отделением, шт.
Одно отделение может обеспечить подачу одного лафетного ствола или
двух стволов РС-70.
4. Определяем требуемое количество генераторов –
проведения пенной атаки:
N ГПС
р р
S п I тр
р р
qств
,
N ГПС , для
(8.4)
где S п – площадь горения поверхности жидкости в резервуаре, м 2 (табл. 8.2);
р р
I тр
– требуемая интенсивность подачи водного раствора
пенообразователя на тушения пожара, л/(с м2) (табл. 8.3);
р р
qств
– расход раствора пенообразователя из пеногенератора, л/с (табл.
8.4).
29
Таблица 8.4
Тактико-технические показатели приборов подачи пены
низкой и средней кратности
Тип
прибора
Напор у
прибора,
м.вод.ст.
Концентрация
раствора, %
СВП
СВП-2
СВП-4
СВП-8
ГПС-600
ГПС-2000
60
60
60
60
60
60
6
6
6
6
6
6
Расход, л/с
Кратность Производипо воде по пенообпены
тельность
по пене,
разователю
м3 /мин
5,64
0,36
8
3
3,76
0,24
8
2
7,52
0,48
8
4
15,04
0,96
8
8
5,64
0,36
100
36
18,8
1,2
100
120
5. Определяем требуемое количество пенообразователя – VПО на
тушение пожара:
VПО
ПО
N ГПС q ГПС
t н 60 К з ,
(8.5)
ПО
где q ГПС
– расход ГПС по пенообразователю (6-% концентрация раствора),
л/с (табл. 8.4);
t н = 15 мин. – нормативное время проведения пенной атаки;
К з = 3 – трехкратный запас пенообразователя.
6. Определяем необходимое количество автомобилей пенного тушения –
N АПТ для доставки пенообразователя к месту пожара:
N АПТ
VПО
,
V АПТ
(8.6)
где VАПТ – емкость цистерны для пенообразователя (емкость цистерны
пенообразователя автомобиля пенного тушения АВ-40(5557), привлекаемого
для тушения пожара VАПТ =5300 л)
Рис. 8.1. План расположения резервуаров в группе
30
Примечание:
в группе резервуаров весь нефтепродукт одного вида;
охлаждение резервуаров емкостью до 5000 м 3 производится стволами
РС-70, более 5000 м3 – лафетными стволами;
для проведения пенной атаки в резервуарах емкостью до 3000 м 3
принимаются пеногенераторы ГПС-600, более 3000 м3 –
пеногенераторы ГПС-2000;
расчет тушения резервуаров производится по пенообразователю
общего назначения.
8.2. Задачи для самостоятельного решения
1. Пожар возник на нефтебазе в резервуаре типа РВС с бензином
емкостью 3000 м3. Расстояние до двух соседних РВС-50001 соответствует
нормам. Произвести расчет необходимого количества сил и средств на
тушение пожара.
2. Пожар возник на нефтебазе в резервуаре типа РВС с керосином
емкостью 50001 м3. Расстояние до трех соседних РВС-3000 соответствует
нормам. Произвести расчет необходимого количества сил и средств на
тушение пожара.
3. Пожар возник на нефтебазе в резервуаре типа РВС с дизельным
топливом (получаемым обычным путем) емкостью 100001 м3. Расстояние до
трех соседних РВС-2000 соответствует нормам. Произвести расчет
необходимого количества сил и средств на тушение пожара.
4. Пожар возник на нефтебазе в резервуаре типа РВС с мазутом
емкостью 2000 м3. Расстояние до двух соседних РВС-50002 соответствует
нормам. Произвести расчет необходимого количества сил и средств на
тушение пожара.
5. Пожар возник на нефтебазе в резервуаре типа РВС с нефтью ( Твсп<28 )
емкостью 50001 м3. Расстояние до трех соседних РВС-100001 соответствует
нормам. Произвести расчет необходимого количества сил и средств на
тушение пожара.
6. Пожар возник на нефтебазе в резервуаре типа РВС с нефтью (Твсп>28 )
емкостью 50002 м3. Расстояние до двух соседних РВС-3000 соответствует
нормам. Произвести расчет необходимого количества сил и средств на
тушение пожара.
7. Пожар возник на нефтебазе в резервуаре типа РВС с газовым
конденсатом емкостью 50001 м3. Расстояние до двух соседних РВС-50002
соответствует нормам. Произвести расчет необходимого количества сил и
средств на тушение пожара.
8. Пожар возник на нефтебазе в резервуаре типа РВС с нефтью ( Твсп<28 )
емкостью 3000 м3. Расстояние до трех соседних РВС-50001 соответствует
нормам. Произвести расчет необходимого количества сил и средств на
тушение пожара.
31
9. Пожар возник на нефтебазе в резервуаре типа РВС с нефтью ( Твсп>28 )
емкостью 2000 м3. Расстояние до двух соседних РВС-50002 соответствует
нормам. Произвести расчет необходимого количества сил и средств на
тушение пожара.
10. Пожар возник на нефтебазе в резервуаре типа РВС с бензином
емкостью 50001 м3. Расстояние до двух соседних РВС-100002 соответствует
нормам. Произвести расчет необходимого количества сил и средств на
тушение пожара.
9. Определение тактико-технических возможностей пожарных
автоцистерн при тушении легковоспламеняющихся и горючих
жидкостей
9.1. Общие сведения
Пожарные автоцистерны применяются для тушения практически всех
пожаров. Успех тушения пожара определяется видом средств тушения,
способом их подачи в очаг горения и интенсивностью подачи этих средств в
очаг горения. Для тушения ЛВЖ используется воздушно-механическая пена
различной кратности. Под кратностью пены понимают отношение ее объема
к объему раствора, из которого она получена. Под интенсивностью подачи
средств тушения понимают количество этих средств, подаваемых в единицу
времени на единицу параметра пожара: площадь горения (поверхностная
интенсивность), объем помещения, где происходит пожар (объемная
интенсивность) или фронт горения (линейная интенсивность). Зная
интенсивность подачи средств тушения и ориентировочные размеры пожара,
можно оценить количество этих средств, необходимое для прекращения
горения.
1. Без установки на водоисточник.
Площадь тушения ЛВЖ и ГЖ воздушно-механической пеной низкой
кратности определяется по формулам:
Wp
S тлвж
, м2,
(9.1)
лвж
I тр
60
Wp
S тгж
, м2,
(9.2)
гж
I тр
60
где W p – количество раствора пенообразователя, л;
I тр – требуемая интенсивность подачи раствора пенообразователя для
тушения ЛВЖ и ГЖ, л/с м2 (табл. 9.2);
– расчетное время тушения, мин. (принимается 10 минут).
Количество раствора пенообразователя определяем:
32
Wp
Wв
, м3,
0,94
(9.3)
где Wв – емкость цистерны для воды, л.
Таблица 9.1
Характеристика автоцистерн
Модель АЦ
АЦ 1,3- 4/400(5301)
АЦ 1,0- 40(3308)
АЦ 1,3- 20(5301)
АЦ 1,6-20(66)
АЦ 1,6-40(3308)
АЦ 1,5-30/2(5301)
АЦ 2,0-4/400(5301)
АЦ 2,2-40(33081)
АЦ 2,5-40(131Н)
АЦ 3,2-40(4308)
Емкость для воды, л
1300
1000
1300
1600
1600
1500
2000
2200
2550
3200
Емкость для пенообразователя, л
90
100
900
150
100
90
120
200
170
180
Таблица 9.2
Интенсивность подачи 6-процентного раствора при тушении пожаров
Вещества и материалы
ЛВЖ
ГЖ
Интенсивность подачи, л/с м2
Пена средней кратности
Пена низкой кратности
0,08
0,15
0,05
0,1
Площадь тушения ЛВЖ и ГЖ пеной средней кратности:
Wp
S тлвж
, м2,
лвж
I тр
60
Wp
S тгж
, м2,
гж
I тр
60
(9.4)
(9.5)
2. С установкой АЦ на водоисточник.
Определяем площадь тушения ЛВЖ и ГЖ пеной низкой кратности:
Wпо
S тлвж
, м2,
(9.6)
лвж
I тр
60
Wпо
S тгж
, м2,
(9.7)
гж
I тр
60
33
где Wпо – емкость бака пенообразователя, л.
Определим площадь тушения пеной средней кратности:
Wпо
S тлвж
, м2,
лвж
I тр
60
Wпо
S тгж
, м2,
гж
I тр
60
(9.8)
(9.9)
9.2. Задачи для самостоятельного решения
1. Определить площадь тушения пеной низкой и средней кратности
легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ) от
АЦ 1,3-4/400(5301) с установкой и без установки АЦ на водоисточник.
2. Определить площадь тушения пеной низкой и средней кратности
легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ) от
АЦ 1,0-40(3308) с установкой и без установки АЦ на водоисточник.
3. Определить площадь тушения пеной низкой и средней кратности
легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ) от
АЦ 1,3-20(5301) с установкой и без установки АЦ на водоисточник.
4. Определить площадь тушения пеной низкой и средней кратности
легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ) от
АЦ 1,6-20(66) с установкой и без установки АЦ на водоисточник.
5. Определить площадь тушения пеной низкой и средней кратности
легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ) от
АЦ 1,6-40(3308) с установкой и без установки АЦ на водоисточник.
6. Определить площадь тушения пеной низкой и средней кратности
легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ) от
АЦ 1.5-30/2(5301) с установкой и без установки АЦ на водоисточник.
7. Определить площадь тушения пеной низкой и средней кратности
легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ) от
АЦ 2,0-4/400(5301) с установкой и без установки АЦ на водоисточник.
8. Определить площадь тушения пеной низкой и средней кратности
легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ) от
АЦ 2,2-40(33081) с установкой и без установки АЦ на водоисточник.
9. Определить площадь тушения пеной низкой и средней кратности
легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ) от
АЦ 2,5-40(131Н) с установкой и без установки АЦ на водоисточник.
10. Определить площадь тушения пеной низкой и средней кратности
легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ) от
АЦ 2,5-40(4308) с установкой и без установки АЦ на водоисточник.
34
Библиографический список рекомендуемой литературы
1. Колотушкин, В.В. Промышленная экология: учеб.-метод. пособие/ В.В.
Колотушкин, Э.В, Соловьева; ВГАСУ. - Воронеж, 2008. - 73 с.
2. Соловьева, Э.В. Экология: практикум к выполнению лабораторных и
практических заданий / Э.В. Соловьева, В.В. Колотушкин; ВГАСУ. - Воронеж, 2011. – 104 с.
3. Пожарная безопасность организаций нефтехимического комплекса: спр авочник. Ч.1; под ред. С.В. Собуря. – Москва: Пожарная книга, 2011. – 263 с.
4. ПБ 09-540-03. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств.
5. СП 155.13130.2014. Склады нефти и нефтепродуктов. Требования пожарной безопасности.
6. Экспертиза пожарной безопасности зданий и сооружений: учеб.- метод.
пособие / А.Д. Грошев, М.Д. Грошев, К.А. Скляров, А.А. Грошев; под
общ. ред. к.т.н., доц. С.А. Колодяжного. – Воронеж: Воронежский ГАСУ,
2014. – 316 с.
Введение…………………………………………………………………………………..
Прогнозирование глубины зон заражения сильнодействующих ядовитых веществ
Определение глубины и площади зоны заражения при разрушении химически
опасного объекта (ХОО)………………………………………………………………….
Взрыв газовоздушных смесей в открытом пространстве……………………………..
Взрывы газопаровоздушных смесей в производственных помещениях………………
Пожарная опасность выхода горючих веществ из поврежденного технологического оборудования……………………………………………………………………………
Хранение легковоспламеняющихся жидкостей при отрицательных температурах
Оценка пожаровзвывоопасности среды внутри технологического оборудования..
Тушение пожаров нефтепродуктов в резервуарах и резервуарных парках ………….
Определение тактико-технических возможностей пожарных автоцистерн при
тушении легковоспламеняющихся и горючих жидкостей……………………………..
Библиографический список рекомендуемой литературы………………………………
3
4
9
11
15
18
21
23
26
32
35
Методические указания
к практическим занятиям
для студентов направления
подготовки 21.03.01 Нефтегазовое дело
Составители: Соловьева Эльвира Владимировна,
Переславцева Инна Игоревна
Подписано в печать 25.03. 2016.Формат 60х84 1/16. Уч.-изд. л. 2,2. Усл.-печ. л. 2,3 .
Бумага писчая. Тираж 60 экз. Заказ № 91.
______________________________________________________________
Отпечатано: отдел оперативной полиграфии издательства учебной литературы
и учебно-методических пособий Воронежского ГАСУ
394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
35
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
38
Размер файла
1 277 Кб
Теги
газонефтепроводов, газонефтехранилищ, безопасности, 281, пожарная
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа