3.2.1. Определение вероятных параметров ударной волны при взрыве горючих веществ.
При разрушении резервуара, объем вытекшей жидкости принимается равным 80 % от общего объема резервуара.
Рассчитать аварийные выбросы опасных веществ для различного оборудования можно по соответствующим формулам, приведенным в «Пособии по оценке опасности, связанной с возможными авариями при производстве, хранении, использовании и транспортировке больших количеств пожароопасных, взрывоопасных и токсичных веществ, 1992 года»
Примерные результаты расчетов аварийных выходов для емкостных объектов и трубопроводов приведены в табл. 3.1
Таблица 3.1 - Результаты расчетов аварийных выходов опасных веществ
Наименование оборудования | Агрегат-ное состояние | Количество выброшенного вещества из повреждения | |||||
«Гильотинный разрыв» | «Трещина» | «Свищ» | |||||
м3 | т | м3 | т | м3 | т | ||
Площадка УПСВ ДНС | |||||||
Сепаратор нефтегазовый (СВ-1/1,2; СВ-2/1,2) | жидкость | ||||||
газ | 0,096 | 0,048 | 0,03 | ||||
Сепараторы газовые (СГ-1-1,2) | газ | 0,096 | 0,048 | 0,03 | |||
Сепараторы буферные (С-2.1; С-2.2) | жидкость | 21,5 | |||||
газ | 0,048 | 0,0225 | 0,0144 | ||||
Факельная установка (стволы) | газ | 20,3 | 0,02 | 10,15 | 0,0097 | 6,09 | 0,006 |
Печь (П3; П4) | газ | 5,6 | 0,0054 | 2,8 | 0,003 | 1,7 | 0,002 |
РВС-5000 | жидкость | ||||||
РВС-1000 | жидкость | 219,3 | |||||
Дренажная емкость (Е8) | жидкость | 12,5 | 10,8 | 6,25 | 5,4 | 3,8 | 3,3 |
Дренажные емкости (Е2; Е3; Е4; Е5; Е6) | жидкость | 17,2 | 10,3 | ||||
Погружные насосы (Н4-Н9) | жидкость | 20,6 | |||||
Блок дозирования реагентов | жидкость | 3,4 | 1,7 | 1,2 | 1,03 | ||
Склад химреагентов (бочки) | жидкость | 0,2 | 0,19 | 0,1 | 0,095 | 0,06 | 0,057 |
Технологические трубопроводы | |||||||
Нефтепровод Ø530×10 | жидкость | 319,4 | 91,4 | 45,4 | |||
Газопровод Ø530×8 | газ | 2,7 | 0,7 | 0,4 |
Студенты, рассматривающие аварии с выбросом взрывоопасных веществ, берут за исходные данные количество выброшенного вещества при гильотинном разрыве и производят расчеты в соответствии с п.3.2.2 или п.3.2.3 методического указания. Студенты, рассматривающие аварийные ситуации с выбросом аварийно химически опасных веществ (АХОВ), производят расчеты в соответствии с пунктом 3.2.4.
|
|
3.2.2. При взрыве (рис.3.1.) выделяют зону детонационной волны с радиусом R1 и зону ударной волны. Определяются также:
- радиус зоны смертельного поражения людей (Rспл);
- радиус безопасного удаления Rбу, где избыточное давление DР ф= 5 (кПа).
Различают три зоны действия взрыва.
Зона 1 - действие детонационной волны. Для нее характерно интенсивное дробящее действие, в результате которого конструкции разрушаются на отдельные фрагменты, разлетающиеся с большими скоростями от центра взрыва.
|
|
Зона 2 - действие воздушной ударной волны. Эта зона включает три подзоны: 2а - сильных разрушений, 2б - средних разрушений, 2в - слабых разрушений. На внешней границе зоны 2 ударная волна вырождается в звуковую, слышимую на значительных расстояниях.
Рис.3.1. Зоны действия взрыва паро- и газовоздушной смеси
1. Зона детонационной волны; 2. Зона воздушной ударной волны; Rспл - радиус зоны смертельного поражения людей; Rбу - радиус безопасного удаления (DР ф= 5 (кПа)); r1 и r2 - расстояния от центра взрыва до элемента предприятия в зоне ударной волны.
Давление во фронте ударной волны DРф2 в зоне ударной волны определяют по табл. 3.2.
Таблица 3.2 - Давление во фронте ударной волны
DРф1, | Значение DРф2 на расстояниях от центра взрыва в долях от (r2/R1) | ||||||||||||||||
кПа | 1.05 | 1.1 | 1.2 | 1.4 | 1.6 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 6.0 | 8.0 | |||||||
4.5 | 2.7 | 1.8 |
Избыточное давление в зоне детонационной волны DРф1= 900 кПа.
Радиус зоны детонационной волны определяется по уравнению:
R1= (м) (3.1)
где Q – объем топливновоздушной смеси, м3
Радиус зоны смертельного поражения людей определяется по формуле
Rспл = (м). (3.2)
Далее по табл. 3.3 определяют степень разрушения элементов объекта.
Таблица 3.3 - Вероятные разрушения зданий, сооружений, коммуникаций и оборудования в зависимости от избыточного давления DРф, кПа
Наименование элементов предприятия | Степень разрушения при избыточном давлении Dрф, кПа | ||
сильное | среднее | слабое | |
Здания | |||
1. Промышленное с металлическим или железобетонным каркасом | 102-68 | 68-34 | 34-17 |
2. Многоэтажное административное с металлическим или железобетонным каркасом | 85-68 | 68-51 | 51-34 |
3. Кирпичное многоэтажное (3 этажа и более) | 51-34 | 51-17 | 17-14 |
4. Кирпичное одно- и двухэтажные | 60-43 | 43-26 | 26-14 |
5. Деревянное | 34-20 | 20-14 | 14-10 |
6. Остекление промышленных и жилых зданий | 5-3 | 3-2 | 2-1 |
7. Остекление из армированного стекла | 9-4 | 4-3 | 3-2 |
Оборудование | |||
1. Станочное | 119-102 | 102-34 | 34-9 |
2. Крановое оборудование | 119-85 | 85-51 | 51-34 |
3. Токарно-карусельные, токарно-расточные станки | 119-85 | 85-51 | 51-17 |
4. Контролно-измерительная аппаратура | - | 34-17 | 17-8 |
Продолжение таблицы 3.3
Линии электропередач | ||||||
1. Воздушные линии высокого напряжения | 204-140 | 119-85 | 68-34 | |||
2. Воздушные низковольтные | 272-170 | 170-102 | 102-34 | |||
3. Кабель подземный | 2550-1700 | 1700-1360 | до 360 | |||
4. Кабель наземный | 170-119 | 85-51 | 51-17 | |||
5. Галлерея энергетических коммуникаций на металлических (железобетонных) эстакадах | 60-34 | 34-26 | 26-17 | |||
Линии связи | ||||||
1. Стационарные воздушные | 204-140 | 119-85 | 68-34 | |||
Трубопроводы | ||||||
1. Коммунальные подземные водо-, газо-, канализационные сети | 2720-1700 | 1700-1020 | 1020-680 | |||
2. Трубопроводы на эстакаде | 85-68 | 68-51 | 51-34 | |||
3. Трубопроводы наземные | 221-68 | 68-51 | 51-34 | |||
Резервуары | ||||||
1. Наземные для ГСМ | 68-51 | 51-34 | 34-26 | |||
2. Частично заглубленные | 170-85 | 85-51 | 51-17 | |||
3. Подземные резервуары | 340-170 | 170-85 | 85-51 | |||
4. Газгольдеры | 68-51 | 51-34 | 34-26 | |||
Сооружения | ||||||
1.Здания трансформаторных подстанций из кирпича или блоков | 102-68 | 68-34 | 34-17 | |||
2. Водонапорная башня | 102-68 | 68-34 | 34-17 | |||
Защитные сооружения и прочее | ||||||
1.Убежища, расположенные отдельно,расчитанные на: DРф 2-3.5 кгс/см2 | 1275-1020 | 1020-680 | ||||
1.0 кгс/см2 | 340-255 | 1020-680 | ||||
2. Подвальные, рассчитанные на: DРф 1.0 кгс/см2 | 255-170 | 170-119 | ||||
0.5 кгс/см2 | 170-68 | 68-51 | ||||
3. Подвалы (без усиления несущих конструкций) | 136-85 | 85-51 | ||||
4. Дерево-земляные противорадиационные укрытия, рассчитанные на 0.3 кгс/см2 | 136-85 | 85-51 | ||||
5. Грузовые автомобили | 119-94 | 94-51 | 51-34 | |||
6. Автобусы | 94-77 | 77-34 | 34-26 | |||
7. Гусеничные тракторы, экскаваторы | 170-136 | 136-68 | 68-51 | |||
Блоки программных устройств | 51-34 | 34-26 | 26-14 | |||
Компьютеры, телефонно-телеграфная аппаратура | 51-34 | 34-17 | 17-8 | |||
3.2.3 Расчет избыточного давления взрыва для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в закрытых помещениях
|
|
Расчет производится по нижеприведенной методике НПБ 105-95.
Если расчетное давление превышает Рmax, то берется Рmax. Свободный объем помещения допускается принимать равным 80 % геометрического объема помещения, если нет более точных данных.
Избыточное давление взрыва DP для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов C,H,O,N,CI,Br,F, определяют по формуле:
DP= (Pmax - P0) (3.3)
где Pmax - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным (при отсутствии данных допускается принимать pmax = 900 кПа);
P0 - начальное давление, кПа (допускается принимать P0=101 кПа);
m - масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, кг;вычисляется для ГГ по приведенной ниже формуле (3.6);
z - коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан исходя из характера распределения газов и паров в объеме помещения согласно приложению; допускается принимать значения z, приведенные ниже;
Таблица 3.4 - Коэффициент z
ЛВЖ, нагретая выше т-ры вспышки | 0,3 |
Горючие газы | 0,5 |
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки: | |
если возможно образование аэрозоля | 0,3 |
если образование аэрозоля невозможно |
Vсв- свободный объем помещения, м3;
rг,п - плотность пара или газа, кг×м-3;
Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения; допускается принимать Кн = 3;
Сст - стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ,%(об.), вычисляемая по формуле:
С = (3.4)
Здесь (b= nc + (nн - nx)/4 - n0/2 - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания (nc,nн,n0,nx - число атомов C,H,O и галлоидов в молекуле горючего).
|
|
Если в воздухе помещений содержатся горючие газы, а также пары легковоспламеняющихся или горючих жидкостей, то при определении значения массы m, входящей в формулу (1), допускается учитывать работу аварийной вентиляции при условии, что она обеспечена резервными вентиляторами, автоматическим пуском при превышении предельно допустимой взрывобезопасной концентрации и электроснабжением по первой категории надежности (ПУЭ), а устройства для удаления воздуха из помещения расположены в непосредственной близости от места возможной расчетной аварии.
При этом массу m горючих газов или паров легковоспламеняющихся или горючих жидкостей, нагретых до температуры вспышки и выше, поступивших в объем помещения, необходимо разделить на коэффициент К.
К = А×Т + 1, (3.5)
где А - кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, с-1;
Т - продолжительность поступления горючих газов и паров легковоспламеняющихся или горючих жидкостей в объем помещения.
Масса m (кг) поступившего в помещение при расчетной аварии газа определяют по формуле:
m = (Vа +Vт)×rг, (3.6)
где Vа,Vт - объем газа, вышедшего соответственно из аппарата и из трубопроводов, м3.
При этом
Vа = 0.01× r1×V, (3.7)
где r1 - давление в аппарате,кПа;V - объем аппарата, м3
Vт = V1т + V2т, (3.8)
где V1т,V2т - объем газа, вышедшего из трубопровода соответственно до его отключения и после отключения, м3.
V1т = q×T, (3.9)
где q - расход газа, определяемый в зависимости отдавления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой cреды и т.д., м3×с-1;
Т - время, с.
V2т = 0.01×p×p2× (r21×L1 + r22×L2 +.. + r2n×Ln), (3.10)
где p2 - максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту,кПа;
r - внутренний радиус трубопроводов,м;
L - длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.
3.2.4 Определение глубины распространения аварийно химически опасных веществ (АХОВ) при разливе их с поражающей концентрацией.
Распространение АХОВ при неблагоприятных метеоусловиях можно описать рис. 3.2.
Рисунок 3.2. Распространение АХОВ
При расчете зон при заблаговременном прогнозе принимают температуру воздуха равной 20 °С, состояние атмосферы – инверсия, скорость ветра – 1 м/с, направление ветра на предприятие; принимают что разрушается одна наибольшая емкость или выливается наибольшая масса возможного количество АХОВ из трубопровода, системы.