Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow БЖД arrow Безопасность жизнедеятельности

Взрыв парогазовоздушного облака в ограниченном пространстве

При авариях с технологической аппаратурой, содержащей горючие газы и жидкости, но находящейся в ограниченном пространстве, масса поступающих в помещение горючих газов (ГГ), горючих (ГЖ) и легко воспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) определяют по формулам (5.57) и (5.58).

Массу паров ГЖ, поступающих в помещение при испарении разлившейся жидкости, находят по формуле (5.59), в которой площадь испарения F(m2) определяется исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих по массе 70% и менее растворителей, разливается по площади 0,5 м2 пола помещения, а остальных жидкостей - на 1 м2 пола помещения. Длительность испарения τ (с) принимается равной времени полного испарения, но не более 3600 с.

Интенсивность испарения разлившейся жидкости в помещении W кг/(м2 · с), согласно НПБ-105-95, определяется по формуле

где η - коэффициент, зависящий от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения (табл. 5.26); М - молекулярная масса жидкости, кг/моль; Рнас - по формуле (5.61), кПа.

Таблица 5.26

Значения коэффициента η

Скорость воздушного потока, м/с

Температура в помещении /, "С

10

15

20

30

35

0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

0,1

3,0

2,6

2,4

1,8

1,6

0,2

4,6

3,8

3,5

2,4

2,3

0,5

6,6

5,7

5,4

3,6

3,2

1,0

10,0

8,7

7,7

5,6

4,6

Избыточное давление взрыва ΔPф (кПа) для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов углерода, водорода, кислорода, хлора, брома и фтора, определяется по формуле

(5.69)

где: рmax - максимальное давление взрыва стехиометрической газо- или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемой по справочным данным (при отсутствии данных допускается принимать равным 900 кПа); р0 - начальное давление, принимаемое равным 101,3 кПа; т - масса горючего газа или паров ЛВЖ в помещении, кг; Ζ - коэффициент участия горючего во взрыве, принимаемый равным 1 для водорода, 0,5 - для других горючих газов, 0,3 - для паров ЛВЖ и ГЖ; Vсв - свободный объем помещения, м3 (можно принять равным 80% помещения); рr - плотность газа или пара при расчетной температуре, кг/м3; Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатность процессов горения, принимаемый равным 3; Сстх - стехиометрическая концентрация горючего, % об., вычисляемая по формуле

(5.70)

где β = nс + 0,25(nн - nх) - 0,5nо - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения (nс, nн, nх, n0 - число атомов углерода, водорода, кислорода и галоидов в молекуле горючего).

Пример 9. Насосный зал нефтеперерабатывающего предприятия имеет размеры 54 х 12 х 8,5 м. В зале расположены четыре центробежных магистральных насоса, два из которых находятся в рабочем состоянии, два - резервные. Производительность каждого насоса Q = 2,78 м3/с. Нефть находится в насосе с максимальным объемом заполнения Vап = 25,76 м3. Насос занимает площадь 4,6 х 2,8 м.

Отсечные вентили (автоматическое отключение) находятся в помещении насосной, а длины подводящего и отводящего нефтепроводов диаметром d = 1020 мм соответственно равны l1 = 3,0 и l2 = 4,4 м. Помещение насосного зала оборудовано системой аварийной вентиляции с кратностью Кав = 10 ч-1. Температура нефти равна средней максимальной температуре tн = 22,4 °С, скорость воздуха в помещении при работе аварийной вентиляции составляет 1 м/с.

Оценить возможные последствия аварийного разлива нефти и последующего взрыва в результате разгерметизации одного магистрального нефтеперекачивающего насоса.

Решение.

1. Учитывая, что объем нефти, вышедшей из трубопроводов равен

где τ - время автоматического отключения насоса, согласно табл. 5.24, принято равным 2мин (120 с), найдем объем нефти, поступившей в помещение насосной (с учетом вылива из насоса):

2. Найдем толщину слоя разлившейся нефти с учетом размеров насосной и оборудования.

Учитывая, что площадь насосной составляет Fпом = 54 · 12 = 648 (м2), а насосы занимают площадь Fmc = 4 · 4,6 · 2,8 = 51,52 (м2), определим величину свободной площади пола Fсв.пола:

Поступившая в помещение насосной нефть покроет всю свободную площадь пола слоем высотой δ:

3. Интенсивность испарения легковоспламеняющейся жидкости, не нагретой до температуры кипения, найдем по формуле (5.68), предварительно по формуле (5.61) определив давление насыщенных паров нефти Рнас:

Здесь принято, что молекулярная масса нефти II группы равна М = 240 кг/кмоль, скрытая теплота кипения нефти Lкип = 345,4 кДж/кг, а температура кипения нефти tкип = 57 °С, R= 8,310 кДж/(К · кмоль).

Тогда интенсивность испарения нефти равна

Здесь в соответствии с табл. 5.26 при температуре в помещении около 20 °С и скорости воздушного потока 1 м/с коэффициент η = 7,7.

4. Масса паров нефти, образующихся при аварийном разливе нефти, тп равна по формуле (5.59)

Здесь время испарения нефти принято равным 3600 с.

Поскольку масса разлившейся нефти при ее плотности рнеф = 860 кг/м3 равна

то за время аварийной ситуации, равное 3600 с, испарится в объеме помещения только

разлившейся нефти.

5. По формуле (5.64) найдем плотность паров нефти ρп:

6. Избыточное давление во фронте ударной волны при взрыве паров нефти найдем по формуле (5.69), в которой дополнительно учтем уменьшение массы взрывоопасной смеси в результате работы аварийной вентиляции путем введения в знаменатель коэффициента К:

При расчете по формуле (5.69) принято что:

  • - коэффициент участия горючего во взрыве для ЛВЖ, нагретых до температуры ниже температуры вспышки, равен 0,3;
  • - свободный объем помещения равен 80% геометрического объема помещения, т.е.

- молекулярной массе нефти М = 240 кг/кмоль соответствует формула С17Н38 (nс = 17, nн = 38, β = 17 + 0,25 · 38 = 26,5), а стехиометрическая концентрация паров нефти определяется по формуле (5.70)

  • - коэффициент негерметичности и неадиабатности процесса горения принят Kн = 3;
  • - коэффициент, учитывающий уменьшение массы взрывоопасной смеси в результате работы аварийной вентиляции, равен

где τисп - время испарения нефти, принятое равным 1 ч (3600 с).

  • 6. Поскольку основные строительные конструкции здания насосной являются железобетонными, а предельно допустимый прирост давления для них составляет ΔPдоп = 25 кПа, то здание разрушено не будет.
  • 7. В том случае, когда аварийная вентиляция не работает или отсутствует, избыточное давление на фронте ударной волны увеличится на порядок и будет равно ΔΡф = 180 кПа, что приведет к полному разрушению здания насосной и гибели персонала.
 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы