Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Фалеев М.И., Герасимов Ю.М. Руководство по определению зон воздействия опасных факторов аварий с сжиженными газами - файл 1.doc


Фалеев М.И., Герасимов Ю.М. Руководство по определению зон воздействия опасных факторов аварий с сжиженными газами
скачать (1139 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc1139kb.18.12.2011 19:16скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

  1   2   3   4   5   6
Реклама MarketGid:
Загрузка...
МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Управление военизированной охраны

Государственный институт технико-экономических изысканий

и проектирования железнодорожного транспорта

«Гипротранстэи»


Согласовано

Утверждаю

Заместитель Министра Российской Федерации

по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий

стихийных бедствий (МЧС России)
М.И. Фалеев

24 октября 1997 г.

Заместитель Министра путей

сообщения России


Ю.М. Герасимов

20 ноября 1997 г.

РУКОВОДСТВО

^ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЗОН ВОЗДЕЙСТВИЯ ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ

АВАРИЙ С СЖИЖЕННЫМИ ГАЗАМИ, ГОРЮЧИМИ ЖИДКОСТЯМИ

И АВАРИЙНО ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

^ НА ОБЪЕКТАХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Москва - 1997
Руководство по определению зон воздействия опасных факторов аварий с сжиженными газами, горючими жидкостями и аварийно химически опасными веществами на объектах железнодорожного транспорта
Настоящее руководство разработано на основе обобщения результатов теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в Гипротранстэи МПС России, ВНИИПО и МИПБ России, и является дополнением к существующим нормативным документам и правилам.

В разработке Руководства принимали участие П.Л. Девлишен (Гипротранстэи), В.П. Аксютин, Г.Г. Нестеренко (УВО МПС России), Г.М.Гроздов, И.Р. Хасанов, Е.А. Москвилин (ВНИИПО России), В.С. Рыжиков (ВНИИ ГОЧС МЧС России).

Руководство введено в действие Указанием МПС России от 24.11.97 г. № Г-1362у.
Ответственный за выпуск П.П. Девлишев
Выпущено по заказу Министерства путей сообщения Российской Федерации.


СОДЕРЖАНИЕ





Стр.

Введение…………………………………………………………………..

5

1. Область применения…………………………………………………..

6

2. Опасные факторы аварий……………………………………………..

7

2.1. Общие положения……………………………………………...

7

2.2. Воздействие пожара (взрыва) на человека…………………...

7

2.3. Воздействие пожара (взрыва) на здания и сооружения……..

8

2.4. Опасные факторы пожара и взрыва при авариях с

сжиженными углеводородными газами (СУГ)……………….


8

2.5. Опасные факторы пожара и взрыва при авариях с ЛВЖ и ГЖ……

9

2.6. Опасные факторы при авариях с АХОВ……………………...

9

3. Методы расчета параметров опасных факторов аварий……………

10

3.1. Расчет размеров взрывоопасных зон и избыточного

давления взрыва при авариях с СУГ…………………………


10

3.2. Расчет размеров взрывоопасных зон и избыточного

давления взрыва при авариях с ЛВЖ………………………...


13

3.3. Расчет зон аварийного разлива СУГ и ЛВЖ…………………

17

3.4. Расчет плотности теплового излучения от факела…………...

18

3.5. Расчет плотности теплового излучения от огненного шара...

18

3.6. Расчет зон химического заражения…………………………...

19

4. Расчетные аварийные ситуации на типовых объектах

железнодорожного транспорта……………………………………….


21

4.1. Типовые аварийные ситуации с СУГ…………………………

21

4.2. Типовые аварийные ситуации с ЛВЖ и ГЖ………..…………

22

4.3. Типовые аварийные ситуации с АХОВ……………………….

23

4.4. Типовые аварийные ситуации с горением ТГМ…..………….

23

4.5. Типовые сценарии развития аварий на объектах

железнодорожного транспорта……………………………….


24

5. Определение зон воздействия опасных факторов аварий………….

26

5.1. Общий алгоритм………………………………………………..

26

5.2. Порядок расчета опасных зон при авариях…………………..

26

5.3. Зоны воздействия опасных факторов пожара (взрыва) при

расчетных аварийных ситуациях……………………………..


29

6. Порядок расчета пожарной обстановки при авариях с опасными

грузами…………………………………………………………………


33

6.1. Расчет пожарной обстановки при авариях с СУГ и ЛВЖ…..

33

6.2. Расчет пожарной обстановки при горении ТГМ в

подвижном составе…………………………………………….


34

6.3. Расчет пожарной обстановки при горении ТГМ на складах

хранения грузов ………………………………………………..


35

6.4. Расчет количества вагонов, охваченных пожаром…………..

36

7. Мероприятия по предупреждению и локализации воздействия

опасных факторов пожара (взрыва) на производственный

персонал и население при аварийных ситуациях на объектах

железнодорожного транспорта………………………………………….


37

7.1. Общие положения……………………………………………...

37

7.2. Предотвращение аварийных ситуаций, приводящих к

пожарам (взрывам) при перевозке опасных грузов………….


37

7.3. Локализация воздействия опасных факторов пожара

(взрыва) на городскую застройку и население………………..


41

7.4. Локализация воздействия опасных факторов пожара

(взрыва) на производственный персонал объектов

железнодорожного транспорта………………………………..



41

7.5. Рекомендации при проектировании объектов

железнодорожного транспорта………………………………...


43

Приложение 1. Степени поражения человека при тепловом

излучении ………………………………………………


45

Приложение 2. Допустимое время пребывания людей в зонах

теплового воздействия пожаров………………………


48

Приложение 3. Степени разрушения зданий и сооружений…………

49

Приложение 4. Воздействие теплового излучения на сгораемые

материалы……………………………………………...


50

Приложение 5. Интенсивность теплового излучения на поверхности

факела пожара…………………………………………..


51

Приложение 6. Расчетные таблицы для оценок зон химического

заражения………………………………………………


52

Приложение 7. Размеры зон загазованности при различных расходах

газа и скорости ветра………………………………….


57

Приложение 8. Границы зон поражения при взрывах облаков ТВС...

60

Приложение 9. Плотность теплового потока пожаров в зависимости

от расстояния ………………………………………….


61

Приложение 10. Дальность переноса высокотемпературных частиц

(искр)…………………………………………………..


68

Приложение 11. Основные параметры пожаров ТГМ………………..

69

Приложение 12. Низшая теплота сгорания и плотность горючих

материалов, обращающихся на объектах

железнодорожного транспорта………………………



71

Приложение 13. Основные физико-химические и пожаровзрыво-опасные

характеристики СУГ………………………


72

Приложение 14. Показатели пожарной опасности индивидуальных

веществ (ЛВЖ, ГЖ)…………………………………


73

Приложение 15. Показатели пожарной опасности смесей и

технических продуктов (ЛВЖ, ГЖ)………………….


75

Приложение 16. Примеры расчета опасных факторов при авариях….

79

Литература………………………………………………………………..

90


ВВЕДЕНИЕ
Значительное количество перевозимых опасных грузов и большая протяженность коммуникаций обуславливают возникновение аварийных ситуаций на железнодорожном транспорте.

Если авария принимает крупные масштабы, то опасные факторы пожара (взрыва) и вредные токсичные вещества могут привести к массовому поражению производственного персонала и населения на прилегающей к объектам железнодорожного транспорта территории, а также к разрушению конструкций, зданий и сооружений.

Особо опасными являются аварии на объектах железнодорожного транспорта, которые сопровождаются пожарами (взрывами) цистерн с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями (ЛВЖ, ГЖ) и сжиженными углеводородными газами (СУГ), а также разливом (выбросом) горючих жидкостей и аварийно химически опасных веществ (АХОВ). Немалую опасность представляют также пожары твердых горючих материалов (ТГМ) в подвижном составе и на производственных объектах железнодорожного транспорта.

В связи с этим определение зон воздействия опасных факторов при аварийных ситуациях с опасными грузами на объектах железнодорожного транспорта имеет важное и актуальное значение.

В предлагаемом Руководстве определены опасные факторы аварий на объектах железнодорожного транспорта, рассмотрены методы расчета параметров опасных факторов пожара (взрыва) для химического заражения АХОВ, рассмотрены типовые аварийные ситуации с перечисленными выше опасными грузами, приведены расчетные методы определения зон воздействия опасных факторов аварий, как для людей, так и для зданий и сооружений.
^ 1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Руководство предназначено для использования при проектировании железнодорожных станций, узлов и других объектов железнодорожного транспорта, а также для работников аварийно-восстановительных подразделений, пожарных и восстановительных поездов, представителей грузоотправителей (грузополучателей), сопровождающих опасные грузы, руководящего состава служб железных дорог и представителей служб других министерств и ведомств, принимающих участие в разработке планов и организации работ по ликвидации аварий (пожаров) на объектах железнодорожного транспорта.

1.2. Типовые аварийные ситуации и оценка зон воздействия опасных факторов аварий рассмотрены применительно к следующим основным объектам железнодорожного транспорта:

станциям по наливу и сливу нефтепродуктов;

сортировочным станциям;

промывочно-пропарочным станциям;

складам хранения опасных грузов;

шпалопропиточным заводам.

1.3. Настоящее Руководство разработано на основе обобщения результатов теоретических и экспериментальных исследований, выполненных Гипротранстэи МПС России, ВНИИПО и МИПБ МВД России, ВНИИ ГОЧС МЧС России.

При определении опасных факторов аварий, методов их расчета и разработке типовых аварийных ситуаций использовались также методики /1 – 6/, нормативные документы и рекомендации /7 – 27, 45/, справочные пособия /28, 29, 44/ научно-техническая литература /3 – 43/.

^ 2. ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ АВАРИЙ
2.1. Общие положения

2.1.1. При крупных авариях с опасными грузами на объектах железнодорожного транспорта опасные факторы аварий могут приводить к поражению людей, а также зданий и сооружений населенных пунктов и промышленных объектов, расположенных на прилегающей территории.

2.1.2. В настоящем Руководстве рассмотрены следующие опасные факторы аварий с опасными грузами:

образование взрывоопасных зон загазованности;

воздушная ударная волна взрывов облаков топливно-воздушных смесей (ТВС);

тепловое излучение при горении легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, сжиженных углеводородных газов, аварийно химически опасных веществ, твердых горючих веществ;

токсичные выбросы.
^ 2.2. Воздействие пожара (взрыва) на человека

2.2.1. Под критериями поражения человека понимаются количественные оценки (числовые значения характеристик) полей поражающих факторов, соответствующие определенным биологическим эффектам (смерть, механические травмы, ожоги и т.д.).

2.2.2. Зоной теплового воздействия называется часть пространства, примыкающая к зоне горения, в котором тепловое воздействие приводит к заметному изменению состояния материалов и конструкций и делает невозможным пребывание в нем людей без специальной тепловой защиты.

Под критической плотностью теплового излучения qкр(кВт/м2) понимают такую величину теплового излучения, при которой теряет свои рабочие качества конструкционный материал либо возможны самовоспламенение горючих веществ или ожоги незащищенной кожи человека.

Ближней границей зоны теплового воздействия является зона горения. За дальнюю границу теплового воздействия обычно принимают такое расстояние, где интенсивность теплового потока равна 3,5 кВт/м2.

2.2.3. Степень повреждения кожи при воздействии источника теплового поражения определяется интенсивностью источника. Обычно различают 4 степени ожогов кожи. I степень характеризуется гиперемией, II – образованием пузырей, IIIА – поражение дермы, IIIБ – некрозом всех слоев кожи. IV степень характеризуется поражением не только кожи, но и глубоких тканей.

Вероятность гибели человека при тепловом поражении зависит от степени ожогов и размеров обожженной площади, возраста и др. Данные по степени термических поражений и по исходу пострадавших представлены в табл. П.1.1 и п.1.2 (Приложение 1).

Требуемая защита и допустимое время пребывания людей в зонах теплового воздействия пожаров представлены в Приложении 2.

2.2.4. Воздействие теплового излучения огненных шаров, возникающих при выбросах горючих газов и жидкостей, помимо ожогов кожи может приводить также к поражению сетчатки глаз и, как следствие, к слепоте.

Степень поражения тепловым излучением огненных шаров и горящих проливов определяется величиной теплового потока q(кВт/м2), воздействующего на объект, а также временем облучения tоб (с), т.е. дозой излучения Dt = q · tоб (кДж/м2).

При быстро меняющемся тепловом потоке (в случае теплового излучения от поднимающегося огненного шара) ожоги III степени вызывает доза излучения величиной порядка Dt = 160 кДж/м2. В качестве внешней границы смертельного поражения людей при воздействии огненного шара принимается величина дозы равная 375 кДж/м2.

Оценка воздействия теплового излучения в зависимости от времени на защищенные участки кожи человека показана на рис. П.1.1 в Приложении 1.

Данные о вероятности смертельного поражения в зависимости от полученного индекса дозы излучения I = q1.33·tоб, где q в Дж/(м2 · с), а также процент пораженных при воздействии теплового излучения огненных шаров представлены в табл. П.1.3 и рис. П.1.2 (Приложение 1).

2.2.5. Прямое (первичное) поражающее действие воздушных ударных волн связано с изменением давления в окружающей среде в результате прихода взрывной волны. Степень поражения человека определяется при этом целым рядом факторов: величиной избыточного давления в падающей и отраженной волнах, длительностью взрывной волны, величиной внешнего атмосферного давления, массой и возрастом человека, его ориентацией в пространстве при подходе волны и др.

Поражающее действие воздушной ударной волны характеризуется избыточным давлением во фронте волны ΔP, кПа.

Данные о поражающем действии избыточного давления взрывов на человека приведены в табл. П.3.2 (Приложение 3). Порог поражения человека ΔP = 3 кПа.

2.2.6. При пожаре (взрыве) возможно проникновение (выброс) АХОВ в окружающую среду. Поражающее действие токсичных выбросов характеризуется концентрацией С (мг/л, кг/м3), ингаляционной токсодозой LDх и временем экспозиции.
^ 2.3. Воздействие пожара (взрыва) на здания и сооружения

2.3.1. Основными поражающими факторами для зданий и сооружений при авариях на железнодорожном транспорте являются:

воздушная ударная волна взрывов горючих газов и паров ЛВЖ;

тепловое излучение огненных шаров и горящих проливов ЛВЖ и СУГ;

непосредственное воздействие огня.

2.3.2. В качестве показателей последствий воздействия воздушной ударной волны взрыва на окружающую место аварии застройку принимаются степени разрушения зданий и сооружений промышленной и селитебной зоны.

Характеристика степеней разрушения зданий и сооружений приведена в табл. П.3.1 Приложения 3.

2.3.3. Ближней границей зоны теплового воздействия является зона горения, за дальнюю границу принимают такое удаление, где превышение критического значения теплового излучения qкр может вызвать воспламенение горючих материалов (здания, сооружения, конструкции и т.п.).

Воздействие тепловых потоков на здания и сооружения оцениваются возможностью воспламенения горючих материалов.

2.3.4. Данные о критическом значении интенсивности облучения для твердых материалов, превышение которой может вызвать воспламенение смежных зданий или сооружений, в зависимости от продолжительности облучения приведены в Приложении 4.
^ 2.4. Опасные факторы пожара и взрыва при авариях

с сжиженными углеводородными газами (СУГ)

2.4.1. Пожары при авариях с СУГ характеризуются большой концентрацией СУГ на малых площадях, значительными площадями горения до 5000 м2, высокой скоростью распространения пламени до 5-10 м/с, опасностью образования взрывоопасных зон, возможностью возникновения взрывов, деформацией и разрушением цистерн, разлетом обломков на расстояние до 100-300 м, длительностью пожаров (истечений СУГ) – до 3 – 5 суток.

2.4.2. Сжиженный газ может истекать в паровой, жидкой и парожидкостной фазах. Характер истечения газа определяется по пламени:

газ в паровой фазе сгорает светло-желтым пламенем и сопровождается сильным свистящим шумом;

газ в жидкой фазе сгорает ярко-оранжевым пламенем с выделением сажи;

газ в парожидкостной фазе сгорает с периодически меняющейся высотой пламени.

Высота пламени при горении разливающегося сжиженного газа в 2-2,5 раза больше среднего диаметра площади горения.

При аварии продукт истекает в виде осесимметричных струй (чаще всего из круглых отверстий) и в виде веерных струй (главным образом, из щелевых отверстий).

2.4.3. По характеру горения пожары можно разделить на следующие виды:

факельное горение жидкостей и газов на запорной арматуре цистерн;

сложные пожары, сочетающие как факельное горение в результате разгерметизации стенок цистерны, так и горение разлитого СУГ;

пожары, сопровождающиеся взрывами ТВС в цистернах и вне их.
^ 2.5. Опасные факторы пожара и взрыва при авариях с ЛВЖ и ГЖ

При авариях с ЛВЖ и ГЖ можно встретиться с пожарами следующих типов:

факельное горение жидкостей, выходящих из пробоев и разрывов;

горение жидкостей в цистерне при ее вскрытии;

растекание горящей жидкости по прилегающей территории;

одновременное горение жидкостей при пожарах всех вышеуказанных типов, сопровождающееся иногда взрывами паровоздушных смесей и цистерн.
^ 2.6. Опасные факторы при авариях с АХОВ

Основным поражающим фактором аварий с выбросом АХОВ является химическое заражение.

Зона заражения АХОВ – территория, зараженная АХОВ в опасных для жизни людей пределах. Размер зоны химического заражения характеризуется глубиной и площадью.

В качестве критерия поражения человека токсичными продуктами используется величина токсодозы LD, которая является произведением концентрации на время экспозиции.

Средняя смертельная токсодоза (LCTx) – ингаляционная токсодоза, вызывающая смертельный исход у X% пораженных.

^ 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ АВАРИЙ
3.1. Расчет размеров взрывоопасных зон и избыточного

давления взрыва ТВС при авариях с ЦУГ

3.1.1. Взрывоопасная зона, образующаяся при выбросе горючих газов представляет собой территорию с радиусом Хнкпр, ограничивающим область концентраций, превышающих нижний концентрационный передел распространения пламени (НКПР).

Зону взрывоопасных концентраций определяют для наиболее опасного варианта – в неподвижной среде. При испарении СУГ за расчетную температуру принимается максимально возможная температура воздуха в соответствующей климатической зоне согласно СниП 2. 01. 01-82 «Строительная климатология и геофизика».

3.1.2. Расчет размеров взрывоопасных зон при разливе (утечке) СУГ.

Расчет взрывоопасных зон при неподвижной воздушной среде на открытом пространстве проводится по формуле /4/:
Хнкпр = 14,6 · (Мр / ρ п·Сскпр)0,33 (3.1)
где Хнкпр расстояние по горизонтали от источника, ограниченное НКПР, м;

Мр – масса газа, поступившего в окружающее пространство (масса газа в облаке ТВС), кг;

Снкпр – нижний концентрационный предел распространения пламени, % (об);

ρ п – плотность паров СУГ, кг/м3:

(3.2)

где Мм – молекулярная масса вещества, кг/кмоль;

tр – расчетная температура 0С (принимается максимальной для данной климатической зоны);

V0 – мольный объем, равный 22.413 м3, кмоль-1.

За начало отсчета размера взрывоопасной зоны принимают внешние габаритные размеры цистерн, резервуаров, трубопроводов и т.п.

Для проведения оперативных расчетов радиус взрывоопасной зоны допускается определять по упрощенной формуле, в которой расчетная температура воздуха принимается равной 280 С /40/:
Хнкпр = 92 · Мр1/3; (3.3.)
3.1.3. Определение массы газа на облаке ТВС при проливах и утечках СУГ.

При мгновенной разгерметизации резервуара (пролив всего количества СУГ) масса вещества (Мр) в облаке определяется по формуле из Руководства /2/ в зависимости от типа СУГ /42/ (см. Приложение 13).
для низкокипящих СУГ (при tкип < -0,50 С)

Мр = 0,62 · М (3.4)
для высококипящих СУГ ((при tкип > -0,5 0С)

Мр = 0,34 · М (3.5)
где М – масса СУГ в цистерне (резервуаре), т.

Данные по параметрам рп, Мм и Хнкпр приведены в Приложении 13 при tр = 280 C и емкости цистерны 54 м3.

При длительном истечении СУГ из цистерны (резервуара) в случае нахождения отверстия ниже уровня жидкости масса вещества (газа) в облаке (Мр) определяется по следующей формуле /3/:
Мр = 36 · ρ · S0 · [2 · (P – Pа) / (ρ + 1,2 · g · H)]1/2 (3.6)
где ρ – плотность жидкой фазы СУГ, кг/м3;

S0 – площадь сечения отверстия , м2;

Р – давление в цистерне, Па;

Ра – атмосферное давление. Па (нормальное атмосферное давление составляет 1.01 · 105 Па);

g – ускорение свободного падения, 9,81 с/с2;

Н – высота столба жидкой фазы (диаметр котла цистерны), м.

При отсутствии данных о характеристиках цистерны и условий истечения СУГ массу газа в облаке ТВС (Мр) можно определять по формуле /3/:
Мр = 0,1· М, (3.7)
где М – масса топлива, содержащегося в цистерне (резервуаре), т.

3.1.4. Расчет зон избыточного давления взрыва ТВС при авариях с СУГ.

Расчет избыточного давления взрыва во фронте ударной волны при сгорании ТВС в открытом загроможденном пространстве проводится в соответствии с методикой /2/.

Зависимость избыточного давления ΔP (кПА) от относительной величины расстояния Хр определяется по рис. 3.1.

Относительная величина расстояния вычисляется по следующей формуле:
Хр = R1 / (0,42 · Мр)1/3, (3.8)
где R1 – расстояние от места взрыва, м;

Мр - масса газа в облаке, т.

Для заданного расстояния R1 по формуле (3.8) и рис. 3.1 определяется величина избыточного давления ΔP (кПА).

Примеры определения величины избыточного давления приведены в Приложении 16 (п.16.1).

Для расчета границ зон поражения людей (табл. П.3.2 Приложения 3) при взрыве облаков ТВС используются следующие формулы:

граница зоны тяжелых поражений
R1 = 32 · Мр1/3, м;
граница зоны порога поражения
R2 = 360 · Мр1/3, м.


Рис. 3.1. Зависимость избыточного давления взрыва ТВС

от относительной величины расстояния


Для расчета границ зон повреждения зданий и сооружений (табл. П3.1 Приложение 3) при взрыве облаков ТВС используются следующие формулы:

граница зоны полных разрушений

R1 = 32 · Мр1/3, м;

граница зоны сильных разрушений

R2 = 45 · Мр1/3, м;

граница зоны средних разрушений

R3 = 64 · Мр1/3, м;

граница зоны умеренных разрушений

R4 = 120 · Мр1/3, м;

граница зоны малых разрушений

R5 = 360 · Мр1/3, м.

^ 3.2. Расчет размеров взрывоопасных зон и избыточного давления взрыва ТВС при авариях с ЛВЖ

3.2.1. Расчет размеров взрывоопасных зон при разгермектизации цистерны и проливе ЛВЖ.

Для расчета радиуса зоны используется формула /4/:
Хнкпр = 3,2 · К1/2 · [Рн / Снкпр]0,8 · [Мр/ (ρn · Рн)]0,33, м (3.9)
где К – коэффициент, принимаемый равным Т/14400;

Т – расчетная продолжительность поступления паров ЛВЖ в окружающее пространство (принимается равной времени полного испарения жидкости, но не более 14400 с по формуле (3.11));

Рн – давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа;

Снкпр – нижний концентрационный предел распространения пламени, % (об);

Мр – масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 14400 с, кг;

ρn – плотность паров ЛВЖ, кг/м3.

3.2.2. Определение массы вещества в облаке ТВС при испарении ЛВЖ, а также параметров, входящих в формулу (3.9).

Масса испарившейся жидкости определяется по формуле:
Мр = Iр · T · Sр , кг (3.10)
где Iр – интенсивность испарения, (кг/см2);

Sр – площадь разлива, м2 (определяется по формулам, приведенным в разделе 3.3 Руководства).

Расчетная продолжительность поступления паров ЛВЖ в окружающее пространство определяется по формуле:
Т = М/( Iр · Sр) < 14400 с (3.11)
Интенсивность испарения определяется по формуле:
Iр = 10-6 · η · Мм0,5 · Рн (3.12)
где η – коэффициент, принимаемый по табл. 3.1;

Мм – молекулярная масса, кг/кмоль;

Рн – давление насыщенных паров, кПа.
Рн = 0,133 · 10 [А – (В/( СА + tр)] , кПа (3.13)
где А, В, /СА – константы уравнения Антуана, определяемые по Приложениям 14,15;

tр – расчетная температура воздуха 0 С.

Таблица 3.1


Скорость воздушного потока, м·с-1

Значение коэффициента η при температуре tв воздуха (0 С)

10

15

20

30

35

0

0,1

0,2

0,5

1,0

1,0

3,0

4,6

6.6

10,0

1,0

2,6

3,8

5,7

8,7

1,0

2,4

3,5

5,4

7,7

1,0

1,8

2,4

3,6

5,6

1,0

1,6

2,3

3,2

4,6

Плотность паров ЛВЖ определяется по формуле:
(3.14)
где V0 – мольный объем, равный 22,413 м3 кмоль-1.

Взрывоопасные концентрации паровоздушных смесей ЛВЖ над поверхностью пролитой жидкости образуются в том случае, когда расчетная температура воздуха меньше температуры вспышки паров ЛВЖ, значение которой приведено в Приложениях 14 и 15.

Расчет размеров взрывоопасных зон при разливе ЛВЖ проводится по формуле (3.9).

За начало отсчета взрывоопасной зоны принимаются внешние габаритные размеры цистерн, резервуаров, трубопроводов и т.п.

3.2.3. Определение радиусов зон избыточного давления при взрыве ТВС, образующейся при испарении ЛВЖ, проводится по следующим формулам /5/:
R1 = K1 · (0,45 · Mp)1/3 / [1 + (7066/ Mp)2]1/6, при Mp < 5 т. (3.15)
R1 = K1 · (0,45 · Mp)1/3, при Mp > 5 т. (3.16)
где R1 – радиус 1-го класса опасной зоны с заданным избыточным давлением на границе зоны, м (табл. П.3.1 в Приложении 3);

K1 – коэффициент взаимосвязи величины избыточного давления с радиусом опасной зоны (табл. П.3.1 в Приложении 3);

Mp – масса паров, испарившаяся с поверхности разлива ЛВЖ, кг.

Величину избыточного давления ΔP (кПа) при взрыве ТВС, образующихся при авариях цистерн с ЛВЖ определяется по формуле /4/:
ΔP = Ра · (0,8 · Мпр0,33/r + 3 · Мпр0,66/r2 + 5 · Мпр/r3) (3.17)
где Ра – атмосферное давление, кПа (101 кПа);

r – расстояние от геометрического центра облака ТВС, м;

Мпр – приведенная масса паров ЛВЖ, кг:
Мпр = (Qcr/Qо) · Мр · Kz , (3.18)
где Qcr – удельная теплота сгорания, кДж/кг (определяется по Приложениям 14 и 15);

Qо – константа, равная 4,52 · 103 кДж/кг;

Мр – масса паров ЛВЖ в окружающем пространстве, кг;

Kz – коэффициент участия горючего во взрыве, который допускается принимать равным 0,1.

3.2.4. Масса всего вещества пролитой ЛВЖ равна полному объему цистерны с учетом степени заполнения и определяется по формуле:
М = ρж · Vж · е, кг (3.19)
где ρж – плотность ЛВЖ, кг · м-3 (определяется по Приложению 12);

Vж – полная емкость цистерны, м3;

е – степень заполнения цистерны (принимается равной 0,85).

3.2.5. При разгерметизации запорной арматуры или образовании пробоин в нижней части цистерны масса пролитой ЛВЖ зависит от расхода жидкости через сливной прибор или образовавшуюся пробоину и времени ее истечения.

Расход ЛВЖ определяется по формуле:
G = 60 · υ· ρж · S0, кг · мин-1 (3.20)
где S0 – площадь сечения универсального сливного прибора или пробоины, м2;

υ – средняя скорость истечения ЛВЖ, м · с-1:
(3.21)
где μ – коэффициент расхода жидкости, учитывающей сужение струи и трение (принимается равным 0,3 для ЛВЖ);

g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м · с-2;

H- высота столба жидкости в цистерне (диаметр цистерны), м.

Полное время истечения ЛВЖ из цистерны согласно формулам (3.19) и (3.20) равно:
τ = М/G, мин.
3.2.6. Диаметр и площадь сечения сливного устройства равны 200 мм и 314 см2 соответственно. При частичной разгерметизации устройства они могут принимать меньшие значения.

Диаметры и площади сечений пробоин, образующихся при авариях, приведены в табл. П.7.7 и принимаются за расчетные, но они могут быть и других размеров в зависимости от сложившейся аварийной ситуации.

3.2.7. Расход ЛВЖ и время истечения из цистерны с полным объемом 61,2; 85,6; 140; 161,6 м3 (см. справочное пособие /44/) в зависимости от площади пробоин и сливного устройства приведены в таблице П.7.7 (Приложение 7).

Используя данные этой таблицы можно определить массу разлившейся ЛАЖ, площадь разлива, массу испарившейся жидкости и радиус взрывоопасной зоны в любой момент времени от начала аварии по формулам:
М (τ ) = G · τ (а)
где G = 60 · υ · ρж · S0 (определяется по формулам 3.19 и 3.20)

(b)

(c)

(d)
Приведенные формулы после перевода постоянных величин в их численные значения можно представить в упрощенном виде для расчета указанных параметров в зависимости от времени от начала аварии и до полного истечения нефтепродуктов из цистерн различной емкости и площади сечения пробоин и универсального сливного прибора.

К постоянным величинам, входящим в приведенные выше формулы (b), (c), (d), относятся ρж , f, Т и К.

Для каждого из видов нефтепродуктов значения величин Pн , Снкпр, ρж и Ip различны и определяются по справочным данным или расчетом.

Ниже приводятся значения постоянных величин для всех видов нефтепродуктов:

Ρж = 800 кг · м-3;

f = 5 м-1;

Т = 14400 с, при условии Т > 14400;

К = Т/14400 = 1.

С учетом приведенных постоянных величин формулы (b), (c) и (d) преобразуются к виду при τ < τист:
Sp (τ ) = (0,00625 · G) · τ (b1)
Mp(τ ) = (90 · Ip · G) · τ (c1)

Xнкпр = 14,13 · [(Pн / Снкпр)0,8 · (Ip · G/ ρп · Рн)0,33] · τ0,33 (d1)

3.2.8. Примеры расчетов по приведенным выше формулам изложены в Приложении 16 настоящего Руководства. Расход истекающей жидкости в табл. П.7.5 рассчитан при постоянной средней плотности для нефтепродуктов ρж, равной 800 кг · м-3. Погрешность в расчетах составляет не более 10% по отношению к истинным значениям плотности различных нефтепродуктов.

3.2.9. При частичной и полной разгерметизации сливного устройства происходит истечение, как правило, негорящих нефтепродуктов. При этом образуется зона взрывоопасной концентрации ТВС и при наличии источника зажигания возможен взрыв смеси паров ЛВЖ с воздухом в пределах указанной зоны.

3.2.10. При опрокидывании и соударении цистерн в момент аварий из образовавшихся пробоин происходит истечение воспламенившихся нефтепродуктов с распространением пламени по поверхности пролитой жидкости. При этом взрывоопасная зона ТВС не формируется.
  1   2   3   4   5   6



Скачать файл (1139 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru