Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Теория горения и взрыва

Пожароопасность резервуаров с горючими жидкостями

Резервуары с летучими горючими жидкостями представляют собой объект исключительной взрыво- и пожароопасности. При расходовании залитой в резервуар горючей жидкости освобождающееся пространство заполняет атмосферный воздух, свободно входящий через дыхательный клапан. При этом над поверхностью горючей жидкости образуется паровоздушная смесь, которая в зависимости от летучести горючего и температуры резервуара может становиться взрывоопасной. При такой системе эксплуатации безопасность резервуаров основывается по существу не на первом, а только на втором принципе. К импульсам, способным инициировать горение взрывчатых паровоздушных смесей, иногда образующихся в очень больших объемах, относятся разряды статического электричества и возможное нагревание стенок резервуара. Наиболее опасными объектами поражения излучением горящего резервуара оказываются такие же соседние резервуары, которые часто собраны в резервуарные парки[1]. Для оценки эффективности защитных мероприятий определим, как быстро нагревается резервуар потоком лучистой энергии факела над таким же горящим резервуаром и как рационально предотвращать загорание соседних резервуаров.

Определим скорость повышения температуры dT/dt цилиндрического резервуара объемом V при равных высоте и диаметре, заполненного горючей жидкостью плотностью r и удельной теплоемкостью с, отстоящего на расстоянии r от аналогичного горящего резервуара. Принимаем, что температура быстро выравнивается во всем содержимом резервуара. Очевидно, что

(5.7)

где qr – полный поток лучистой энергии, падающий на резервуар в единицу времени.

Полагаем, что отражательная способность поверхности стенки резервуара равна нулю. Полный тепловой поток, воспринимаемый облучаемым резервуаром, определяется поверхностью его вертикального сечения, равной d2= (6V/π)2/3, qr = q1d2, где q1 – тепловой поток, воспринимаемый единицей поверхности резервуара.

Тогда

(5.8)

Скорость нагревания лишь слабо (~1/С1/3) зависит от объема резервуара, она в основном определяется безразмерyым расстоянием между взаимодействующими объектами. Принимая с = 2,1 Дж/(г•К), р = 0,8 г/см3, находим скорость нагревания облучаемого резервуара в зависимости от его емкости и безразмерного расстояния х (табл. 5.3).

Таблица 5.3

Скорость нагревания облучаемого резервуара, °С/ч

V, м3

X

V, м3

X

2,5

5,0

7,5

2,5

5,0

7,5

100

6,6

1,6

0,73

10 000

1,4

0,35

0,16

1000

3,0

0,76

0,34

30 000

0,98

0,24

0,11

Скорость радиационного нагревания резервуаров практически произвольных размеров очень невелика. Для расстояния 2,5 диаметра резервуара, когда поток лучистого тепла опасен в отношении загорания древесины, скорость нагревания реальных емкостей нс превышает 10°С/ч, облучаемый резервуар существенно не разогревается. Это обусловлено большой массой нагреваемого тела. Вряд ли возможны и существенные местные перегревы жидкости: возникновение в ней заметного градиента температуры приведет к появлению конвективных потоков, устраняющих неоднородность. Однако практика подтверждает возможность поджигания жидкости в резервуаре при его облучении факелом от соседнего разрушенного хранилища горючего. Причина этого заключается в образовании взрывчатой паровоздушной смеси в резервуаре над поверхностью летучей горючей жидкости и разогреве частей корпуса облучаемого резервуара и его коммуникаций, находящихся выше уровня жидкости. Очевидно, что эти части оборудования, не охлаждаемые жидким горючим, могут нагреваться излучением факела до температуры инициирования горения взрывчатой паровоздушной смеси.

Из изложенного следует, что взрыво- и пожаробезопасность хранилищ горючих жидкостей можно гарантированно обеспечить, только не допуская образования в них взрывчатых смесей. Для этого следует исключить ввод в резервуар атмосферного воздуха, который необходимо заменить техническим азотом или (в его оотсутствие) смесью инертных газов с ограниченным содержанием O2. Допустимый состав атмосферы над поверхностью горючей жидкости определяется предельной концентрацией кислорода Y.

Особый режим резервуара с горючей жидкостью

Некоторые легколетучие горючие жидкости при определенных условиях можно передавливать атмосферным воздухом, не разбавляя его азотом. Такой режим возможен при высоком давлении пара горючей жидкости, достаточном для образования невзрывчатых смесей, в которых содержание горючего превышает pmax уже при температуре ниже комнатной. Этот метод может быть применен в теплое время года, при жарком климате или в обогреваемых помещениях. Он особенно целесообразен тогда, когда сжатый азот или смесь инертных газов вообще недоступны, например при розливе из цистерн на нестационарных площадках.

Для осуществления такой операции необходимо на всем ее протяжении контролировать температуру жидкости в резервуаре: она не должна опускаться ниже критического значения, которое тем больше, чем выше общее давление над поверхностью жидкости. Подаваемый воздух должен до входа в резервуар насыщаться паром горючего. Для этого сто целесообразно пропускать через насадочную колонну, заполненную кольцами Рашига, орошаемую заливаемой в резервуар жидкостью. Для достижения полноты насыщения желательно, чтобы температура колонны несколько превышала температуру основного резервуара. Предельная безопасная температура передавливания воздухом Ткр определяется значением pmax воздушных смесей данного горючего, зависимостью давления насыщенного пара от температуры и суммарным давлением. В табл. 5.4 приведены минимальные безопасные температуры (°С) для передавливания воздухом бензола, ацетона, этилового эфира и этиловой смеси Р-9 (она используется в качестве антидетонационной добавки к моторным топливам, ее основным летучим компонентом является бромистый этил) при общем давлении 0,1 и 0,2 МПа.

Таблица 5.4

Минимальные безопасные температуры для передавливания воздухом некоторых веществ, °С

Вещество

Давление

0,1 МПа

0,2 МПа

C6H6

19

33

(СН3)2СО

8

22

(C2H5)2O

15

32

Р-9

2

18

Значения Ткр достаточно умеренны для практического использования такого способа. Для обеспечения запаса надежности температуру передавливаемой жидкости следует поддерживать на 5-6°С выше Ткр.

  • [1] Хитрин Л. Я. Зажигание газовых смесей в потоке накаченным телом // Доклады АН СССР. 1955. Т. 103. С . 277-294.
 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы