Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт нефти и газа Кафедра «Пожарная безопасность» УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой А.Н. Минкин подпись инициалы, фамилия 20 г. ДИПЛОМНАЯ РАБОТА «Пожарная безопасность» Определение зон воздействия опасных факторов аварий с горючими жидкостями на железнодорожной станции «Красноярск Восточный» Красноярской железной дороги Научный рукοвοдитель Ю.А. Андреев Выпускник дата,пοдпись дοлжнοсть, ученая степень А.И. Цибрий Рецензент дата,пοдпись С.Ю. Кοмарοв Консультанты: дата,пοдпись дοлжнοсть, ученая степень Экοнοмическая часть С.Н. Масаев Часть БЖД дата,пοдпись А.Н. Минкин Нοрмοкοнтрοлер дата,пοдпись Ο.В. Пοмοлοтοва дата,пοдпись Красноярск 2016
2 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт нефти и газа Кафедра «Пожарная безопасность» УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой А.Н. Минкин подпись инициалы фамилия 2016г. ЗАДАНИЕ НА ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ в форме дипломной работы Красноярск 2016
3 Студенту Цибрий Александре Ивановне ГруппаНГ Специальность Пожарная безопасность Тема выпускной квалификационной работы:«определение зон воздействия опасных факторов аварий с горючими жидкостями на железнодорожной станции «Красноярск Восточный» Красноярской железной дороги» Утверждена приказом по университету от Руководитель дипломной работы:ю.а. Андреев, доктор технических наук, профессор кафедры «Пожарная безопасность» Института нефти и газа. Исходные данные для дипломной работы: 1. Федеральный закон от г. 16-ФЗ«О транспортной безопасности»; 2. «Правила пожарной безопасности на железнодорожном транспорте»; 3. «Руководство по определению зон воздействия опасных факторов аварий с сжиженными газами, горючими жидкостями и аварийно химически опасными веществами на объектах железнодорожного транспорта». Перечень разделов дипломной работы: 1. Статистические данные о пожарах; 2. Аварии с ЛВЖ и ГЖ; 3. Физико-химические свойства ЛВЖ и ГЖ; 4. Методы расчета параметров опасных факторов аварий; 5. Характеристика объекта; 6. Расчет площади разлива, размеров взрывоопасных зони избыточного давления взрыва ТВС при авариях цистерн с ГЖ (ЛВЖ); 7. Прогнозирование (расчет) возможной пожарной обстановки на месте аварии; 8. Порядок оповещения о пожаре и организации его тушения; 9. Безопасность жизнедеятельности; 10. Экономическое обоснование работы.
Контрольная работа: Безопасность жизнедеятельности в условиях ...
... их к группе "относительных" условий развития заболеваний. В настоящее время специалисты по безопасности жилья выделяют пять факторов риска жилых помещений, которые могут оказывать существенное ... последующем разлагаясь, могут выделять в воздушную среду помещений окислы азота. Данные по выделению вредных веществ различными строительными материалами и бытовыми изделиями. риск жилое помещение природа ...
4 Научный руководитель Ю.А. Андреев подпись инициалы, фамилия Задание принял к исполнению подпись А.И. Цибрий инициалы, фамилия 2016г.
5 Календарный график Выполнение этапов дипломной работы Наименование и содержание этапов Срок выполнения Сбор информации по объекту Поиск и изучение литературы по теме дипломной работы Проведение расчетов Графическая часть Научный руководитель Ю.А. Андреев подпись инициалы, фамилия Задание принял к исполнению А.И. Цибрий подпись инициалы, фамилия 2016г.
6 РЕФЕРАТ Дипломная работа по теме «Определение зон воздействия опасных факторов аварий с горючими жидкостями на железнодорожной станции «Красноярск Восточный» Красноярской железной дороги» содержит 88 страницы текстового документа, 24 использованных источника, 7 листов графического материала. ЗОНЫ ВОЗДЕЙСТИЯ ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ АВАРИЙ, РАЗЛИВ, ПЛОТНОСТЬ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА, ИЗБЫТОЧНОЕ ДАВЛЕНИЕ, РЕКОМЕНДАЦИИ. Целью дипломной работы является снижение воздействия опасных факторов аварий с горючими жидкостями на железнодорожной станции «Красноярск Восточный» Красноярской железной дороги. Задачи дипломной работы:
- изучить типовые аварии с ЛВЖ и ГЖ на железной дороге;
- рассчитать зоны воздействия опасных факторов аварий с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями;
- рассчитать силы и средства, необходимые для ликвидации опасных факторов аварий;
— разработать рекомендации по снижению воздействия опасных факторов аварий. На основе анализа типовых аварий на железнодорожном транспорте произведены расчеты зон воздействия опасных факторов аварий с ЛВЖ и ГЖ. На основании расчетов были разработаны рекомендации по снижению зон воздействия опасных факторов аварий на железной дороге. Заключаются в усилении контроля за обучением личного состава, увеличении средств наглядного обучения обеспечения пожарной безопасности, а также выявлении нарушителей и проведению с ними разъяснительных работ.
7 СОДЕРЖАНИЕ Введение Статистические данные о пожарах Статистика пожаров на железнодорожном подвижном составе России Статистика пожаров на железнодорожном подвижном составе в Красноярском крае Крупные аварии на железнодорожном транспорте Аварии с ЛВЖ и ГЖ Типовые аварийные ситуации с ЛВЖ и ГЖ Типовые сценарии развития аварий на объектах железнодорожного транспорта Физико-химические свойства ЛВЖ и ГЖ Физико-химические свойства бензина Физико-химические свойства дизельного топлива Методы расчета параметров опасных факторов аварий Расчет размеров взрывоопасных зон и избыточного давления взрыва ТВС при авариях с ЛВЖ и ГЖ Расчет плотности теплового излучения от факела Расчет плотности теплового излучения от огненного шара Характеристика объекта Недостатки объекта станции Красноярск-Восточный Водоснабжение Электроснабжение Расчет площади разлива, размеров взрывоопасных зони избыточного давления взрыва ТВС при авариях цистерн с ГЖ (ЛВЖ) Разлив ЛВЖ с последующим возгоранием
8 6.2 Разлив ЛВЖ с последующим возгоранием и взрывом соседней цистерны с бензином Столкновение двух цистерн с ГЖ, с последующим истечением жидкости и ее возгоранием Рекомендации по снижению зон воздействия опасных факторов аварий Прогнозирование (расчет) возможной пожарной обстановки на месте аварии Порядок оповещения о пожаре и организации его тушения Порядок оповещения о пожаре Организация тушения пожара Приемы и способы тушения пожаров ЛВЖ и ГЖ Безопасность жизнедеятельности Общая характеристика объекта Параметры оптимальных условий труда Микроклимат рабочей зоны Отопление и кондиционирование воздуха в рабочем помещении Параметры освещения Естественное освещение Искусственное освещение Травмобезопасность Опасность поражения электрическим током Организация рабочего места и отдыха Экономическое обоснование работы Оценка экономического ущерба Расчет прямых потерь
Идентификация опасных и вредных факторов производственной среды
... могут причинить химические ожоги кожного покрова при соприкосновении с ними. К биологическим опасным и вредным производственным факторам относятся микроорганизмы (бактерии, вирусы и др.) и макроорганизмы (растения и животные), воздействие которых ...
9 10.3 Затраты на локализацию/ликвидацию и расследование последствий пожара Затраты на противопожарную пропаганду Расчет срока окупаемости предлагаемых мероприятий Заключение Список терминов и определений Список сокращений Список использованных источников Приложение А Физико-химические характеристики веществ Приложение Б Тепловое воздействие пожаров Приложение В Избыточное давление Приложение Г Индекс дозы теплового излучения
10 ВВЕДЕНИЕ Железная дорога является зоной повышенной опасности. Вследствие большой протяженности коммуникаций и нескольких тысяч наименований перевозимых грузов с различными свойствами по пожарной опасности, пожары на железнодорожном транспорте имеют свои особенности и отличаются сложностью боевых действий. Сложность заключается в том, что при пожаре зачастую задерживается введение огнетушащих веществ до выяснения физико-химических свойствгрузов и обесточиванию электроконтактной сети над горящим подвижным составом. Пожарная опасность железнодорожных станций и подвижного состава характеризуется:
- наличием большого количества единиц подвижного состава с различными горючими (легковоспламеняющимися пожароопасными жидкостями, сжиженными газами, твердыми горючими материалами);
- высокой плотностью застройки складскими помещениями и заполнения подвижным составом;
- наличием большого количества различных типов параллельно стоящих на путях сформированных железнодорожных составов;
- наличием узких протяжных разрывов между составами, способствующих быстрому распространению огня на большую площадь;
- развитой сетью железнодорожных путей, занятых составами, затрудняющими подъезд пожарных автомобилей и прокладку рукавных линий к месту пожара;
- недостаточной мощностью и слабой развитой сетью противопожарного водоснабжения. Если авария принимает крупные масштабы, то опасные факторы пожара (взрыва) могут привести к массовому поражению производственного персонала 5
11 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 и сжиженными углеводородными газами, а также разливом (выбросом) горючих и легковоспламеняющихся жидкостей и аварийно химически опасных веществ.
Немалую опасность представляют также пожары твердых горючих материалов в подвижном составе и на производственных объектах железнодорожного транспорта. За последние 10 лет в России произошло более 20 аварий на железной дороге сопровождающиеся разливом ЛВЖ и ГЖ, пожаром или взрывом. Пострадало более 50 человек, нанесен большой урон экологии, а материальный ущерб исчисляется в десятках миллионов. В связи с этим определение зон воздействия опасных факторов при аварийных ситуациях с горючими жидкостями на объектах железнодорожного транспорта имеет важное и актуальное значение. Целью данной дипломной работы является снижение воздействия опасных факторов аварий с горючими жидкостями на железнодорожной станции «Красноярск Восточный» Красноярской железной дороги. Для достижения поставленной цели,решаются следующие задачи:
Тушение пожаров и проведение аварийно-спасательных работ на предприятиях ...
... людей. Ущерб от пожаров, возникающих на электростанциях, энергетических установках промышленных и сельскохозяйственных предприятий, как правило, значителен. Так, на одной из тепловых электростанций произошел пожар и были повреждены лишь кабельные коммуникации. Прямой ущерб составил ...
- изучить типовые аварии с ЛВЖ и ГЖ на железной дороге;
- рассчитать зоны воздействия опасных факторов аварийс легковоспламеняющимися и горючими жидкостями;
- рассчитать силы и средства, необходимые для ликвидации опасных факторов аварий;
- разработать рекомендации по снижению воздействия опасных факторов аварий. 6
12 1 Статистические данные о пожарах 1.1 Статистика пожаров на железнодорожном подвижном составе России За период с 2011 по 2015 годы в Российской Федерации произошло 595 пожаров на железнодорожном подвижном составе, ущерб от которых составил тыс. руб.за 2015 год на железнодорожном подвижном составе Российской Федерации произошло 112 пожаров, ущерб от которых составил тыс. руб. Из таблицы 1 можно увидеть, что пик пожаров приходится на 2013 год.последние два года наблюдается снижение, как числа пожаров, так и величины материального ущерба. Таблица 1 — Динамика изменения основных показателей пожаров нажелезнодорожном подвижном составе за года Год Показатель Количество пожаров, ед Материальный ущерб, тыс. руб Статистика пожаров на железнодорожном подвижном составе в Красноярском крае За последние 5 лет на объектах и железнодорожном подвижном составе Красноярской железной дороги и самостоятельных дирекций, осуществляющих свою деятельность в границах Красноярской железной дороги произошло 44 пожара (2010 год 12 пожаров, 2011 год 7 пожаров, 2012 год 5 пожаров, 2013 год 9 пожаров, 2014 год 8 пожаров, 2015 год 3 пожара), ущерб от которых составил 68639,334 тыс. руб. (2010 год 9940,151 тыс. руб., 2011 год 7
13 2909,77 тыс. руб., 2012 год 8993,276 тыс. руб., 2013 год 4390,599 тыс. руб., 2014 год 19101,726 тыс. руб., 2015 год 23303,812 тыс.руб.).
Из общего числа пожаров:
- на стационарных объектах произошло 9 пожаров, ущерб от которых составил 11174,636 тыс. руб. (2010 год 6 пожаров, ущерб от которых составил 3130,306 тыс. руб., 2012 год 1 пожар, ущерб от которого составил 8044,33 тыс. руб., 2013 год 2 пожара, ущерба от пожаров нет);
— на железнодорожном подвижном составе произошло 35 пожаров, ущерб от которых составил 57464,698 тыс. руб. (2010 год 6 пожаров, ущерб от которых составил 6809,845 тыс. руб., 2011 год 7 пожаров, ущерб от которых составил 2909,77 тыс. руб., 2012 год — 4 пожара, ущерб от которых составил 948,946 тыс. руб., 2013 год 7 пожаров, ущерб от которых составил 4390,599 тыс. руб., 2014 год 8 пожаров, ущерб от которых составил 19101,726 тыс. руб., 2015 год 3 пожара, ущерб от которых составил 23303,812 тыс.руб.).
Динамика изменения основных показателей пожаровза последние пять лет на стационарных объектах и на подвижном составе показаны в таблице 2. Таблица 2 — Динамика изменения основных показателей пожаров за годы в Красноярском крае на стационарных объектах и на подвижном составе Год Показатель Количество пожаров, ед Материальный ущерб, тыс. руб Несмотря на то, что имеется тенденция снижения роста пожаров, как на сети железной дороги Российской Федерации, так и в границах Красноярской железной дороги, необходимо отметить, что материальный ущерб от пожаров возрос, что негативно сказывается на экономическом положении инфраструктуры железнодорожного транспорта. Для снижения материальных 8
Промышленные взрывы и пожары
... горения. Температура внутреннего пожара - среднеобъемная температура газовой среды в помещении. Температура открытого пожара - температура пламени. Температура внутренних пожаров, как правило, ниже открытых. Площадь пожара - площадь проекции зоны горения на горизонтальную и ... 1993 году их зафиксировано 331 тыс. Они причинили материальный ущерб на сумму около 200 млрд. рублей. Горит все - от квартир ...
14 потерь от возможных пожаров в ОАО РЖД разработана комплексная программа, предусматривающая оснащение, как стационарных объектов, так и железнодорожного подвижного состава устройствами противопожарной защиты, а также приведение объектов в соответствие с действующими НПА, регламентирующими обеспечение пожарной безопасности на железнодорожном транспорте. 1.3 Крупные аварии на железнодорожном транспорте 13 августа 2003 сход с рельсов и возгорание двадцати одной цистерны с бензином АИ-92 грузового поезда на перегоне Хрустальная Первоуральск около о.п. Новоталица. Повреждено около 500 метров железнодорожного полотна и 500 метров контактного провода. В ночь с 7 на 8 февраля 2010 произошел сход с рельсов 7 цистерн с нефтепродуктами на станции Челутай (Бурятия), в результате чего разлился груз 3 из них. Работа станции была парализована до 15 часов. 30 января 2012 на участке Бурея Домикан Забайкальской железной дороги произошел сход с рельсов 17 цистерн с нефтью в составе поезда, из них 13 загорелись. В результате инцидента разлилось и сгорело в общей сложности 850 тонн нефти. Причина излом боковой рамы тележки цистерны. 24 ноября 2012 у станции Вышестеблиевская подъездного пути ЗАО «Таманьнефтегаз» произошел сход с рельсов 12 цистерн с сырой легкой нефтью, четыре из них загорелись. ЧП произошло, предположительно, из-за злоумышленников, которые сняли соединяющие рельсы накладки. Жертв и пострадавших не было. 9 мая 2013 в 01:40 по московскому времени на станции Белая Калитва Ростовской области Северо-Кавказской железной дороги произошѐл сход с рельсов локомотива и 51 вагона грузового поезда 2035 (в составе 69 вагонов), с последующим возгоранием 7 и детонацией 1 цистерны с газом (пропан).
В результате схода повреждены до степени исключения из 9
15 инвентарного парка 3 секции локомотива 2ТЭ116, 45 вагонов, 3 вагона повреждены в объѐме капитального ремонта, 3 вагона в объѐме деповского ремонта. В результате пожара и последующего взрыва были разрушены ряд зданий и жилых домов в городе Белая Калитва, пострадало 52 человека, 18 из них были госпитализированы. На время ликвидации последствий сотни жителей были эвакуированы. Причиной крушения, по предварительным данным, стал сон локомотивной бригады ТЧЭ, в результате чего состав превысил допустимую скорость на 55 км/час и сошѐл с рельсов при въезде на боковой путь станции Белая Калитва на скорости свыше 95 км/час. 2 Аварии с ЛВЖ и ГЖ Опасные факторы аварий с ЛВЖ и ГЖ: 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. 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. 10
Исследование датчиков и регуляторов температуры
... Датчиков температура Чумаченко С.В. Охрана труда Чумаченко С.В. Смета на затраты Чумаченко С.В. График подготовки дипломной работы ... работы системы автоматического контроля во многом определяется эффективность работы ... температурой возбуждения, в распределение Максвелла -- кинетической температурой, в формулу Саха -- ионизационной температурой, в закон Стефана -- Больцмана -- радиационной температурой. ...
16 2.1 Типовые аварийные ситуации с ЛВЖ и ГЖ Причиной аварийных ситуаций с ЛВЖ (ГЖ) могут быть: пробой корпуса цистерны при столкновении; разрыв трубопроводов; отказ запорной арматуры; сход вагона с рельсов с разливом ЛВЖ и ГЖ. Каждая аварийная ситуация с участием ЛВЖ и ГЖ может иметь различные варианты развития. Вариант 1.Истечение продукта в результате разгерметизации трубопроводов, отказе запорной арматуры, при возникновении пробоин и др. При этом возможны следующие ситуации: устойчивое факельное горение; образование взрывоопасного облака с последующим взрывом ТВС. В зависимости от условий горения, ситуация с устойчивым факельным горением может иметь следующее развитие: а) Непосредственный контакт пламени с корпусом аварийной или соседней цистерны отсутствует. В этом случае опасность разрушения цистерны незначительна. б) Факел пламени обтекает корпус аварийной или соседней цистерны с ЛВЖ. В этом случае возможно разрушение цистерны с разливом горящего продукта. При образовании взрывоопасного облака с последующим взрывом ТВС можно ожидать следующее развитие: а) пожары в соседних зданиях и сооружениях; б) пожар на месте истечения; в) разрушение соседних цистерн, зданий и сооружений. Вариант 2.Разлив ЛВЖ в результате возникновения пробоин, разгерметизации или схода цистерн с рельсов. В этом случае возможны следующие ситуации развития пожара: 11
17 пожар на месте разлива продукта; образование взрывоопасного облака с последующим взрывом ТВС; пожары на территории объекта вследствие попадания нефтепродукта в систему промышленной канализации. В зависимости от условий горения ситуация с пожаром на месте горения может иметь следующее развитие: а) Непосредственный контакт пламени с корпусом аварийной или соседней цистерны отсутствует. В этом случае опасность разрушения цистерны незначительна; б) Аварийная или соседняя цистерна находится в зоне пожара. В этом случае возможно разрушение цистерны с разливом горящего продукта. Ситуация с образованием взрывоопасного облака с последующим взрывом ТВСможет развиваться по сценарию ситуации с пожаром на месте разлива продукта. Вариант 3. Образование взрывоопасной концентрации ЛВЖ в цистерне (резервуаре).
Данный вариант аварии наиболее вероятен на промывочнопропарочных станциях. В этом случае возможны следующие ситуации: воспламенение ТВС с последующим пожаром цистерны; взрыв (воспламенение) ТВС с последующим разрушением цистерны при взрыве. 2.2 Типовые сценарии развития аварий на объектах железнодорожного транспорта Типовая авария 1 разлив (утечка) из цистерны (резервуара) ЛВЖ.Образование зоны разлива ЛВЖ (последующая зона пожара).
Образование зоны взрывоопасных концентраций с последующим взрывом ТВС (зона мгновенного поражения пожара-вспышки).
Образование зоны 12
18 избыточного давления воздушной ударной волной. Образование зоны критических тепловых потоков при горении ЛВЖ на площади разлива. Типовая авария 2 разлив (утечка) из цистерны (резервуара) ГЖ (дизельное топливо, керосин и др).
Технология производства и ремонта котлов цистерн
... Ширина кузова максимальная, м Наружная длина котла, м Внутренний диаметр котла, м Высота цистерны, м Коэффициент тары Удельный объем котла м3/т Нагрузка колесной пары на рельсы, кН Нагрузка на ... автосцепного устройства 2 и тормозного оборудования 4. Рисунок 3 - Четырехосная цистерна модели 15-1443 Котел рисунок 2 включает цилиндрическую обечайку, сваренную из пяти продольных листов (нижнего ...
Образование зоны разлива ГЖ (последующая зона пожара).
Образование зоны критических тепловых потоков при горении ГЖ на площади разлива. 3 Физико-химические свойства ЛВЖ и ГЖ Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости отличаются по такой характеристике, как температура вспышки. Температура вспышки это наименьшая температура жидкости, при которой пары над поверхностью жидкости могут вспыхнуть от воздействия открытого источника огня. В соответствии с[14]: легковоспламеняющаяся жидкость это жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки не выше 61 С. К ЛВЖ относятся такие жидкости, как: бензин, керосин, этиловый спирт, толуол, изооктан, низшие спирты, уайт-спирт, скипидар. Горючая жидкость — жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки выше 61 С. К горючим жидкостям относятся мазут, масла (вазелиновое, касторовое), дизельное топливо, глицерин, этиленгликоль, гексиловый спирт, гексадекан, анилин. Такие жидкости могут храниться в открытых емкостях и резервуарах (например, в бочках), в том числе на открытом воздухе. Физико-химические характеристики и значения пожарной опасности некоторых смесей и технических продуктов (ЛВЖ и ГЖ) представлены в приложении В. 3.1Физико-химические свойства бензина 13
19 Бензин,C 7 H 12 это легковоспламеняющаяся бесцветная жидкость, представляющая собой смесь легких углеводородов[9].
Бензин при горении прогревается в глубину, образуя возрастающий гомотермический слой. Пожароопасные свойства: скорость нарастания прогретого слоя 0,7 м/ч, температура прогретого слоя C, температура пламени 1200 C.Температура кипения от 33 до 205 C (в зависимости от примесей).
Плотность около 0,75 г/см³.температура замерзания -71 C в случае использования специальных присадок. Средства тушения: воздушно-механическая пена, при подслойном тушении фторированные пенообразователи. 3.2 Физико-химические свойства дизельного топлива Дизельное топливо, C 14 H 28 горючая жидкость, получаемая из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки нефти. Используется как топливо в дизельном двигателе внутреннего сгорания. Температура кипения дизельного топлива 246 C, температура вспышки 65 C, температура самовоспламенения 210 C, температура застывания -5 C. Основной показатель дизельного топлива цетановое число, характеризующее способность топлива к воспламенению в камере сгорания. Согласно техническим условиям цетановое число у топлив должно быть не менее 45. Дизельное топливо обладает слабым, нерезким запахом, имеет цвет от светло-коричневого до бурого с синеватым оттенком. Капля дизельного топлива после испарения оставляет на листе чистой бумаги жирное пятно, в то время как бензин испаряется бесследно или почти бесследно. Средства тушения горящего дизельного топлива воздушно-механическая пена или порошки. 4 Методы расчета параметров опасных факторов аварий 14
20 По [18] можно определить размеры взрывоопасных зон и избыточного давления взрыва при авариях с ЛВЖ и ГЖ, плотность теплового воздействия от факела и огненного шара. 4.1 Расчет размеров взрывоопасных зон и избыточного давления взрыва ТВС при авариях с ЛВЖ и ГЖ Для расчета радиуса взрывоопасной зоны при разгерметизации цистерны и проливе ЛВЖ используется формула: Х нкпр = 3,2 К 1/2 [Р н / С нкпр ] 0,8 [М р / (ρ n Р н )] 0,33, м (1) 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 с по формуле (4)); Р н давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кпа; С нкпр нижний концентрационный предел распространения пламени, % (об); М р масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более с, кг; ρ n плотность паров ЛВЖ, кг/м 3. Масса испарившейся жидкости определяется по формуле: М р = I р T S р, кг (2) где I р интенсивность испарения, (кг/см 2 ); S р площадь разлива, м 2. Площадь разлива нефтепродуктов S p можно определить по следующей формуле: 15
Тепловая обработка призабойной зоны скважины
... расходе пара 1,94 т/т. Тепловая обработка ПЗС успешно применяется не только для интенсификации притока в добывающих скважинах, но и для нагнетательных скважин. Тепловая обработка ... скважин. Призабойную зону скважины прогревают двумя способами: закачкой в пласт на некоторую глубину теплоносителя - насыщенного или перегретого пара, растворителя, горячей воды или нефти; спуском на забой скважины ...
21 S p = f e V ж, м 2 (3) где f коэффициент разлива, м -1 ; е степень заполнения цистерны (допускается до 0,85); V ж вместимость цистерны, м 3. Коэффициент разлива определяют исходя из расположения цистерны или резервуара на местности: f = 5 при расположении в низине или на ровной поверхности с уклоном до 1%; f = 12 при расположении на возвышенности. Расчетная продолжительность поступления паров ЛВЖ в окружающее пространство определяется по формуле: Т = М/( I р S р ) < с (4) Интенсивность испарения определяется по формуле: I р = 10-6 η М м 0,5 Р н (5) где η коэффициент, равный 1; М м молекулярная масса, кг/кмоль; Р н давление насыщенных паров, кпа. Р н = 0, [А (В/( С А + t р )], кпа (6) где А, В, С А константы уравнения Антуана, определяемые по ПриложениюА (таблица 1); t р расчетная температура воздуха 0 С. 16
22 Для определения плотности паров ЛВЖ используется формула: п М м V (1 0,0367 t 0 p ) (7) где V 0 мольный объем, равный 22,413 м 3 кмоль -1. Взрывоопасные концентрации паровоздушных смесей ЛВЖ над поверхностью пролитой жидкости образуются в том случае, когда расчетная температура воздуха меньше температуры вспышки паров ЛВЖ и ГЖ, значение которых приведено в ПриложенииА (таблица 1).
Определение радиусов зон избыточного давления при взрыве ТВС, образующейся при испарении ЛВЖ, проводится по следующим формулам: R 1 = K 1 (0,45 M p ) 1/3 / [1 + (7066/ M p ) 2 ] 1/6, при M p < 5 т. (8) R 1 = K 1 (0,45 M p ) 1/3, при M p > 5 т. (9) где R 1 радиус 1-го класса опасной зоны с заданным избыточным давлением на границе зоны, м (ПриложениеВ, таблица 4); K 1 коэффициент взаимосвязи величины избыточного давления с радиусом опасной зоны; M p масса паров, испарившаяся с поверхности разлива ЛВЖ, кг. Величина избыточного давления ΔP (кпа) при взрыве ТВС, образующейся при авариях цистерн с ЛВЖ и ГЖ определяется по формуле: ΔP = Р а (0,8 М пр 0,33 /r + 3 М пр 0,66 /r М пр /r 3 ) (10) где Р а атмосферное давление, кпа (101 кпа); r расстояние от геометрического центра облака ТВС, м; М пр приведенная масса паров ЛВЖ, кг: 17
Тепловые методы разработки нефтяных месторождений
... зоны в зону имеем Из выражений получим следующую формулу: Таким образом, и в случае вытеснения нефти из пласта водой с температурой , т. е. горячей водой, будет наблюдаться отставание теплового фронта от фронта вытеснения нефти. Нефть ... Кенкияк и др. ТЕПЛОВЫЕ МЕТОДЫ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Начальное значение пластовой температуры и ее распределение определяются геотермическими условиями, в ...
23 М пр = (Q cr /Q о ) М р K z, (11) где Q cr удельная теплота сгорания, кдж/кг (определяется по Приложению А); Q о константа, равная 4, кдж/кг; М р масса паров ЛВЖ в окружающем пространстве, кг; K z коэффициент участия горючего во взрыве, который допускается принимать равным 0,1. Масса всейпролитой ЛВЖ равна полному объему цистерны с учетом степени заполнения и определяется по формуле: М = ρ ж V ж е, кг (12) где ρ ж плотность ЛВЖ, кг м -3 ; V ж полная емкость цистерны, м 3 ; е степень заполнения цистерны (принимается равной 0,85).
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 cр ρ ж S 0, кг мин -1 (13) где S 0 площадь сечения универсального сливного прибора или пробоины, м 2 ; υ cр средняя скорость истечения ЛВЖ, м с -1 : ср 2 g H (14) где μ коэффициент расхода жидкости, учитывающей сужение струи и трение (принимается равным 0,3 для ЛВЖ); 18
24 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 (12) и (13) равно: τ = М/G, мин.(15) Масса разлившейся ЛВЖ в любой момент времени от начала аварии определяется по формуле: М (τ) = G τ (16) Значения постоянных величин для всех видов нефтепродуктов: Ρ ж = 800 кг м -3 ; f = 5 м -1 ; Т = с, при условии Т > 14400; К = Т/14400 = 1. Приведенные формулы для определения массы разлившейся ЛВЖ, площади розлива и радиуса взрывоопасной зоны в любой момент времени от начала аварии, при τ < τ ист : M p (τ ) = (90 I p G) τ (17) S p (τ ) = (0,00625 G) τ (18) X нкпр = 14,13 [(P н / С нкпр ) 0,8 (I p G/ ρ п Р н ) 0,33 ] τ 0,33 (19) При частичной и полной разгерметизации сливного устройства происходит истечение, как правило, негорящих нефтепродуктов. При этом образуется зона взрывоопасной концентрации ТВС и при наличии источника 19
25 зажигания возможен взрыв смеси паров ЛВЖ с воздухом в пределах указанной зоны. 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. 4.2 Расчет плотности теплового излучения от факела Излучающую поверхность пламени можно рассматривать в виде цилиндра с эквивалентным диаметром факела d n, определяемым по формуле: d n = (4 S p /π) 0,5, м (20) Теплопередача от факела пожара к окружающим объектам осуществляется за счет теплового излучения. Величина плотности теплового излучения q (квт/м 2 ) на заданном расстоянии (r) от пожара вычисляется по формуле: q = Е φ (21) где Е средне поверхностная плотность теплового излучения факела пламени квт/м 2, для бензина 130кВт/м 2 ; φ коэффициент облученности между факелом пламени и элементарной площадкой на поверхности облучаемого объекта. Коэффициент облученности φ является геометрической характеристикой, зависящей от размеров факела и его взаимного расположения с облучаемой поверхностью. Для приближенных оценок можно использовать следующую формулу для расчета коэффициента φ: 20
26 (r 2 n r 2 n r r 2 ) 1,5 1 0,058ln(r) (22) где r n радиус факела пламени, определяемый по формуле (21), м; r — расстояние по горизонтали от очага пожара, м. 4.3 Расчет плотности теплового излучения от огненного шара Масса ЛВЖ в огненном шаре определяется по формуле: М ом = 0,6 М, т (23) где М масса ЛВЖ в цистерне, т. Если М ом <1 т, то огненный шар не образуется. Радиус огненного шара R определяется по формуле: R ом = 29 М ом 1/3, м (24) Время его существования t ом определяется по формуле: t ом = 4,5 М ом 1/3, с (25) Величина плотности теплового излучения q (квт/м 2 ) на заданном расстоянии (r) от огненного шара вычисляется по формуле (21).
Средне поверхностная плотность теплового излучения огненного шара принимается равной 200 квт/м 2. Коэффициент φ определяется по формуле (22) при r n = R ом. Вероятность поражения людей тепловым потоком зависит от индекса дозы теплового излучения (I), который определяется из соотношения: 21
27 I = t ом (1000 q) 4/3 (26) Доля пораженных тепловым излучением определяется по приложению Г (Таблица 6).
5Характеристика объекта Площадь станции Красноярск — Восточный достигает 120 ГА, ширина метров, длина станции от платформы «Сады» до «Зыково» 10 км. На территории Красноярск — Восточный (далее Станция), находится 6 рабочих парков. Ежесуточно здесь производится формирование грузовых составов, следующих в 15 направлениях, перерабатывается более 3,5 тысяч вагонов. На станции может одновременно находится до 11 тыс. вагонно-оборота в сутки с различными грузами. Ширина в районе сортировки парка «С» 250 метров, в районе парка «А», «В» метров. Территориальное расположение объекта: ссеверной и восточной сторон территории станции, протекает река Березовка, далее находится горный массив. С южной стороны, на расстоянии 40 метров,находятся двухэтажные жилые дома, 3-й степени огнестойкости. Сзападной стороны, проходит автодорога Красноярск Зыково. Парк «А» и «В» ширина метров, длина 4500 метров. Имеются 17 путей, в парке «В» — 5 путей, в парке «А» -12 путей.из стационарных объектов — административное здание, механизированный пункт ремонта вагонов, две вышки операторов поста централизации, пункт технического осмотра (ПТО-2 Красноярск-Восточный).
Парк «С» ширина метров, длина метров. Имеются 24 пути.из стационарных объектов мастерские горки, компрессорная, ПОСТ горочного составителя. Сортировочная горка, предназначенная для переработки вагона потока, в парке «С» формируется состав 15 часов. 22
28 Парк «Б» и «Г» ширина 250 метров, длина 3500 метров. Имеются 24 пути, в парке «Б» -11 путей из них транзитных — 1, в парке «Г» — 13 путей из них транзитных 3.Из стационарных объектов административно-хозяйственное здание, мастерская ВЧД, пост ЭЦ-1 с помещением дежурного по станции, помещение ЭЧ, компрессорная подстанция 2, контрольно-измерительная лаборатория, дом связи, пункт технического осмотра с аккумуляторной подстанцией, пескосушильныйцэх, действующая котельная. Путь для ликвидации аварийных ситуаций с опасными грузами находится в парке «Б» — путь 26.На станции работает 6 тепловозов круглосуточно.в дневное время находится рабочих 400 человек, в ночное время находится 150 человек.на территории объекта имеется громко говорящая связь. В ночное время территория объекта освещается прожекторами.расстояние до ближайшего пожарного подразделения (ПЧ-96 ФГКУ «3 отряд ФПС по Красноярскому краю») 6 км. 5.1 Недостатки объекта станции Красноярск-Восточный На всей территории объекта нет сухотрубов, так как этот факт в первоначальных действиях тушения возможного пожара является основным действием тушения пожара во времени и успех его зависит от вовремя поданных стволов на данный объект. Нет специальных площадок, подъездов к реке «Березовка» для спецтехники. Она является при затяжных пожарах основным компенсационным водоисточником. 5.2 Водоснабжение На территории Красноярск-Восточный находится 12 пожарных гидрантов: ПГ-1 на дороге у комплекса зданий ЭЧК-47; ЭЧС
29 ПГ-2 у дома связи у западной стороны. ПГ-3 у здания ПТО с восточной стороны. ПГ-4 напротив входа в здание поста ЭУ-1 ПГ-5 у 3-го подъезда здания АБК. ПГ-6 около здания мастерских. ПГ-7 около здания действующей котельной ПГ-8 около здания 2 котельной. ПГ-9 около здания ШЧ-12 с восточной стороны. ПГ-10 между зданиями компрессорной и горочным постом. ПГ-11 около здания ПТО-2 с восточной стороны. ПГ-12 западной стороны парка С. Имеются кольцевые и тупиковые водоснабжение. В тупиковое входит 4 ПГ диаметр 150 мм, давление в сети 2,5 атм., производительность 30 л/с, при включении насосов повысителей давление в сети 4 атм., производительность 45 л/с. Остальные ПГ входят в кольцевое водоснабжение диаметр 219 мм, давление в сети 3,5 атм., производительность 120 л/с, при включении насосов повысителей давление в сети 5-6 атм., производительность 155 л/с. Указатели ПГ имеются, подсветок нет, в зимнее время очищаются от снега. Вода подается от трех скважин тремя насосами в водонапорную башню 100 куб. и в два резервных резервуара по 250 куб. Городской водопроводной сети и водоемов нет. За территорией объекта протекает река «Березовка» расстояния до объекта 1500 м, 500 м, 200 м. Имеется внутреннее водоснабжение. В зданиях Красноярск-Восточный имеются 70 пожарных кранов с диаметром 51 мм, давление 3 атм., производительность 5-10 л/с. Установок автоматического пожаротушения нет. Имеется внутренняя пожарно-охранная сигнализация. 5.3 Электроснабжение 24
30 На территории Красноярск-Восточный находится 21 подстанция трансформаторная. Протяженность высоковольтных кабельных линий 2-5 км, низковольтных 26 км. Количество светильников, прожекторов в парке: А 153 шт, В 155 шт, С 559 шт, Б 141 шт. Контактная линия ЭЧ-3 27,5 квт. Участок контактной линии отключается по указанию энергодиспетчера, а наведенное напряжения снимает заземляющая штанга. 6 Расчет площади разлива, размеров взрывоопасных зони избыточного давления взрыва ТВС при авариях цистерн с ГЖ (ЛВЖ) 6.1 Разлив ЛВЖ с последующим возгоранием Исходные данные: при частичной аварийной разгерметизации сливного устройства вагона-цистерны, модель , площадью S 0 = 78,5 см 2 (d = 100 мм),с полным объемом 73,1 м 3, произошел пролив всего количества бензина АИ-93, находящегося в цистерне, с последующим возгоранием бензина. Подробные данные представлены в таблице 3. Таблица 3 Исходные данные Внутренний диаметр цистерны Д, м 3 Степень заполнения цистерны 0,85 Расчетная температура воздуха t р, 0 C 28 НКПР пламени С нкпр, % (об) 1,06 Константы уравнения Антуана: А = 5,14031 В = 695,019 С А = 223,22 Теплота сгорания Q сг, кдж кг Температура вспышки t свп, 0 C -36 Молярная масса М м, кг кмоль -1 95,3 25
31 Определить площадь разлива ЛВЖ, радиус взрывоопасной зоны, плотность теплового излучения от факела и безопасное расстояние от факела. Решение: Согласно п.4.1 настоящей работы расход бензина, средняя скорость и полное время истечения при частичной аварийной разгерметизации сливного устройства определяются по формулам (13), (14) и (15): υ 0,3 2 9,81 3 2,3 мс 1 ср ; G 60 2, , ,5 кг мин 1 ; τ ист мин ; 812,5 где: М масса бензина в цистерне. М ,1 0, кг. Площадь разлива бензина, находящегося в цистерне, определяется по формуле (3): S 5 0,85 73,1 310,675 м 2 р. Рост площади разлива бензина в зависимости от времени определяется по формуле (18): р S τ 0, ,25 τ 5,08 τ, 26
32 где коэффициент 5,08 представляет собой скорость роста площади разлива, м 2 мин -1. Длина и ширина разлива нефтепродукта (возможного пожара) на железнодорожные пути, исходя из условия прямоугольной формы его распространения, определяются как S п = S р = а b, где: S р площадь разлива (пожара), м 2 ; а длина, м; b ширина, м. При разливе нефтепродукта скорость развития возможного пожара вдоль железнодорожных путей в среднем в 3,5 раза выше, чем скорость распространения пламени на поезда, находящиеся на соседних путях, поэтому принимается а = 3,5 b. Тогда: S р = 3,5 b 2, b = (S р / 3,5) 1/2 = (310,675 / 3,5) 1/2 = 9,42 м. а = 3,5 9,42 = 33 м Таким образом, принимаем площадь возможного пожара равной 310,675 квадратных метров, длину фронта пожара 33 метра, а ширину 9,42 метра. По формуле (18) можно определить площадь разлива в любой момент времени от начала аварии: τ = 10 мин, S p = 5,08 10 = 50,8 м 2, 27
33 τ = 30 мин, S p = 5,08 30 = 152,4 м 2, τ = 57,35 мин, S p = 5,08 57,35 = 292 м 2. Для расчета радиуса взрывоопасной зоны по формуле (1) необходимо сначала определить массу испарившейся жидкости по формуле (2), интенсивность испарения по формуле (5), давление насыщенных паров ЛВЖ по формуле (6) и плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре по формуле (7).
Определяется масса пролитой ЛВЖ по формуле (12): М τ ,1 0, кг. Масса пролитого бензина в зависимости от времени истечения определяется по формуле (16): В данном случае G = 812,5 кг мин -1, поэтому: М(τ) = 812,5 τ. цистерне: На 57,35-ой минуте масса пролитой ЛВЖ равна массе, находящейся в М(τ) = 812,5 57,35 = кг. Определяется давление насыщенных паров бензина: 5, ,019/ 223,22 28 Р 0, ,5 кпа. н Интенсивность испарения паров бензина при неподвижной среде равна: 28
34 I р = ,3 0,5 23,5 = 2, кг с -1 м -2. Определяется расчетная продолжительность поступления паров бензина в окружающее пространство с полной площади разлива по формуле (4): Т с>14400 с. 4 2, ,675 Принимаем расчетное время испарения Т = с, К= 1. Определяется масса паров, поступившая в окружающее пространство с полной поверхности пролитого бензина, по формуле (2): 4 Мр 2, , кг. Определяется плотность паров бензина при расчетной температуре по формуле (7): ρ n 95,3 2,1кг м 22, , Определяется радиус зоны загазованности (взрывоопасной зоны) при полной разгерметизации цистерны по формуле (1): 0,8 0,33 0,5 23, Хнкпр 3, м 1,06 2,1 23,5. Масса паров бензина, поступающая в окружающее пространство в зависимости от времени истечения, определяетсяпо формуле (17): 29
35 р 4 М τ 90 2, ,5 τ 17 τ, кг, где коэффициент 17 представляет собой скорость поступления паров бензина в окружающее пространство, кг мин -1. По формуле (17) можно оперативно рассчитать количество паров бензина, поступивших в облако ТВС в любой момент времени от начала аварии: при τ = 10 мин. M p = = 168 кг, при τ = 30 мин. M p = = 504 кг, при τ = 57,35мин. M p = 17 57,35 =963 кг. Радиус зоны загазованности изменяется во времени в зависимости от количества паров бензина, поступивших в облако. В зависимости от времени размер взрывоопасной зоны определяется по формуле (19): 1,06 2,1 23,5 0,8 4 0,33 23,5 2, ,5 0,33 0,33 Хнкпр 14,13 τ 26,7 τ, м, где коэффициент 26,7 представляет собой скорость роста радиуса взрывоопасной зоны, м мин -1. По формуле (19) можно оперативно рассчитать радиус взрывоопасной зоны в любой момент времени от начала аварии: 30
36 при τ = 10 мин. X нкпр =26,7 10 0,33 =57м, при τ = 30 мин. X нкпр =26,7 30 0,33 =82 м, при τ = 57,3мин. X нкпр =26,7 57,35 0,33 =102 м. По приведенным выше формулам для данного примера можно построить графики зависимости рассмотренных параметров от времени истечения бензина из цистерны, которые представлены на рисунках 1-4: S р (τ ) = 5,08 τ, м 2 M(τ ) = 812,5 τ, кг M p (τ ) = 17 τ, кг X нкпр (τ ) = 26,7 τ 0,33, м 350 Sр(τ ) = 5,08 τ, м^ Sр(τ ) = 5,08 τ, м^ Рисунок 1 График зависимости площади разлива бензина от времени 31
37 60000 M(τ ) = 812,5 τ, кг M(τ ) = 812,5 τ, кг Рисунок 2 График зависимости массы пролитого бензина от времени 1200 Mp(τ ) = 17 τ, кг Mp(τ ) = 17 τ, кг Рисунок 3 График зависимости массы паров бензина, поступивших в облако ТВС, от времени 32
38 120 Xнкпр(τ ) = 26,7 τ^0,33, м Xнкпр(τ ) = 26,7 τ^0,33, м Рисунок 4 График зависимости радиуса взрывоопасной зоны от времени По приведенной методике можно рассчитать перечисленные выше параметры обращающихся на объектах железнодорожного транспорта ЛВЖ в цистернах существующих моделей. Полученные расчетные данные (графики) можно использовать в качестве приложений к оперативным планам ликвидации аварий и тушения пожаров. Для расчета плотности теплового излучения от факела определим диаметр и радиус факела по формуле (20): n 0,5 d 4 310,675 / 3,14 20 м ; r n 10 м По формулам (21) и (22) определена величина плотности теплового излучения q на различном расстоянии от пожара, полученные значения занесены в таблицу 4. 33
39 Таблица 4 — величина плотности теплового излучения на различном расстоянии от пожара Расстояние от пожара, r, м Плотность теплового излучения факела пламени, q, квт/м , , ,9 40 5, , ,64 Вывод: по [18], разливу одной цистерны с бензином, объемом 73,1 м 3, соответствуют значения следующих опасных факторов аварий: площадь разлива составляет 310,675 м 2, радиус зоны загазованности (взрывоопасной зоны) равен 104 м. Зависимость площади разлива, массы пролитого вещества и паров бензина и радиуса взрывоопасной зоны рассчитаны для разных промежутков времени и наглядно представлены на рисунках 1-4. Определены величины плотности теплового излучения на различных расстояниях от пожара, которые представлены в таблице 3. По приложению Б можно сделать вывод, что на расстоянии 55 и более метров от очага пожара людям можно находиться без защиты неограниченное количество времени без каких-либо болевых ощущений. На расстоянии 30 метров и ближе находиться возможно только в специальной боевой одежде, смоченной водой или под защитой струй, без средств защиты человек получает мгновенные ожоги. Воздействие теплового излучения на металлические изделия характеризуется обгоранием краски на расстоянии менее 30 метров от пожара, древесина загорается на расстоянии до 25 метров. 6.2 Разлив ЛВЖ с последующим возгоранием и взрывом соседней цистерны с бензином 34
40 Исходные данные: на станции произошла аварийная разгерметизация сливного устройства цистерны 1 с бензином, далее последовало полное истечение ЛВЖ и ее возгорание. Под действием теплового воздействия происходит взрыв железнодорожной цистерны 2 с бензином, с полным еѐ разрушением и мгновенным переходом жидкой фазы нефтепродукта в парокапельное состояние с последующим образованием огненного шара. Определить величину избыточного давления на границе взрывоопасной зоны, рассчитать плотность теплового излучения огненного шара. Соседняя цистерна идентична по составу и объему с цистерной 1, расположены они в сцепке с первой цистерной. Параметры воздействия опасных факторов аварий для цистерны 1 рассчитаны в п Распространение пожара происходит при q кр >12,5 квт/м 2, из таблицы 4 видно, что на расстоянии 26 метров от очага пожара плотность теплового излучения составит 12,5кВт/м 2, таким образом, граница опасной зоны (зоны возможного распространения пожара) расположена на расстоянии 26 м от очага пожара. Через минуты после начала теплового воздействия пожара пролива на цистерну 2 с бензином произойдет взрыв этой цистерны с образованием огненного шара. По формулам (23) (25) определяются масса огненного шара, его радиус и время существования: М ош = 0,6 М = 0,6 46,6 = 28 т; R ош = 29 М ош 1/3 = 29 3,04 = 88 м; t ош = 4,5 М ош 1/3 = 4,5 3,04 = 13,7 с. Полагается, что в зоне радиусом 88 метров все горючие материалы воспламеняются. 35
41 Величина избыточного давления ΔP при взрыве цистерны с бензином определяется по формулам (10) и (11) в следующей последовательности. Рассчитывается величина приведенной массы паров бензина при проливе всего количества бензина, находящегося в цистерне: Мпр , кг Определяется величина избыточного давления на границе взрывоопасной зоны (r 88 м): 0,33 0, Р 101 0, ,3 кпа Рассчитанные по формуле (10) величины избыточного давления на различных расстояниях от геометрического центра облака приведены в таблице 5, согласно этим данным можно определить степень разрушения зданий и уровень поражения человека для каждого класса опасной зоны по приложению В (таблица 4).
Таблица 5 Величины избыточного давления R 1 R ош R 2 R 3 R 4 R 5 r, м ΔP, кпа , Величина плотности теплового излучения и доза теплового излучения на различных расстояниях от огненного шара, представлены в таблице 6. 36
42 Таблица 6 — величина плотности теплового излучения на различном расстоянии от огненного шара Расстояние от огненного шара, r, м Плотность теплового излучения огненного Доза теплового излучения, I шара,q, квт/м ,12 3, ,03 2, ,14 0, ,17 0, ,12 0, Так как при величине теплового излучения более 85 квт/м 2 происходит воспламенение через 3-5 с (Приложение Б), полагается, что при времени облучения 13,7 с (времени существования огненного шара) воспламенение может произойти при q кр = 60 квт/м 2. Такой величине плотности соответствует расстояние от поверхности огненного шара 65 м. Таким образом, зона возможного распространения пожара от воздействия огненного шара (рисунок5) составляет 153 м (88 м + 65 м) от цистерны с ЛВЖ (места аварии).
37
43 1 пожар пролива ЛВЖ; 2 зона возможного распространения пожара пролива; 3 зона возможного распространения пожара оттеплового воздействия огненного шара; Рисунок 5 — Зоны возможного распространения пожара при аварии с проливомлвж и образованием огненного шара. Вывод: при взрыве цистерны с бензином образуется огненный шар, на расстоянии 88 метров от места аварии все горючие материалы воспламеняются, зона возможного распространения пожара от воздействия огненного шара составляет 153 метра. Нахождение людей в теплоотражательных костюмах ближе 250 метров должно сопровождаться защитой водяных струй, нахождения без специальной боевой одежды не допускается ближе 550 метров от места аварии. На расстоянии ближе 100 м от места взрыва вероятность смертельного поражения в зависимости от полученного индекса дозы излучения при 38
44 огненных шарах равна 50%, на расстоянии от 200 метров вероятность смертельного исхода снижается до 10%. По воздействию избыточного давления от взрыва цистерны граница зоны тяжелых поражений людей составляют 75 м, а граница зоны порога поражения 850 м. Границы повреждения зданий и соответствующие значения величин избыточного давления показаны в таблице 7. Степени разрушения зданий при разном избыточном давлении представлены в приложении В (Таблица 4).
Таблица 7 — Границы зон повреждения зданий Характер разрушения Граница зоны, R, м Избыточное давление, ΔP,кПа Полные разрушения Сильные разрушения Средние разрушения Умеренные разрушения Малые повреждения Столкновение двух цистерн с ГЖ, с последующим истечением жидкости и ее возгоранием При проведении маневровых работ цистерна с дизельным топливом скатывается с горки и сталкивается с другой такой же цистерной. В цистернах возникают пробоины площадью78,5 см 2. Объем цистерны 61,2 м 3. Дизельное топливо вытекает через пробоины и воспламеняется. Определить площадь разлива ГЖ, радиус взрывоопасной зоны, плотность теплового излучения от факела и безопасное расстояние от факела. 39
45 Решение: Согласно п.4.1 настоящей работы расход ДТ, средняя скорость и полное время истечения при образовании пробоины одной цистерны определяются по формулам (13), (14) и (15): υ 0,3 2 9,81 2,8 2,2 мс 1 ср ; G 60 2, , ,57 кг мин 1 ; τ ист мин; 942,57 где: М масса дизельного топливав цистерне. М ,2 0, кг. Площадь разлива дизельного топлива, находящегося в двух цистернах, определяется по формуле (3): S 5 0, ,2 520 м 2 р. Рост площади разлива дизельного топливав зависимости от времени определяется по формуле (18): р S τ 0, ,14 τ 11,78 τ, где коэффициент 11,78 представляет собой скорость роста площади разлива, м 2 По формуле (18) можно определить площадь разлива в любой момент времени от начала аварии: τ = 10 мин, S p = 11,78 10 = 117,8 м 2, 40
46 τ = 30 мин, S p = 11,78 30 = 353,4 м 2, τ = 49,7 мин, S p = 11,78 49,7 = 585,5м 2. Длина и ширина разлива нефтепродукта (возможного пожара) на железнодорожные пути, исходя из условия прямоугольной формы его распространения, определяются как S п = S р = а b, где: S р площадь разлива (пожара), м 2 ; а длина, м; b ширина, м. При разливе нефтепродукта скорость развития возможного пожара вдоль железнодорожных путей в среднем в 3,5 раза выше, чем скорость распространения пламени на поезда, находящиеся на соседних путях, поэтому принимается а = 3,5 b. Тогда: S р = 3,5 b 2, b = (S р / 3,5) 1/2 = (585,5 / 3,5) 1/2 = 12,9 м. а = 3,5 12,9 = 45,3 м Таким образом, принимаем площадь возможного пожара равной 585,5квадратных метров, длину фронта пожара 45,3метра, а ширину 12,9метра. 41
47 Для расчета радиуса взрывоопасной зоны по формуле (1) необходимо сначала определить массу испарившейся жидкости по формуле (2), интенсивность испарения по формуле (5), давление насыщенных паров ЛВЖ по формуле (6) и плотность паров ГЖ при расчетной температуре по формуле (7).
Определяется масса пролитой ГЖ по формуле (12): М τ ,2 0, кг. Масса пролитого ДТ в зависимости от времени истечения определяется по формуле (16): В данном случае G = 1885,14 кг мин -1, поэтому: М(τ) = 1885,14 τ. цистерне: На 49,7-ой минуте масса пролитой ГЖ равна массе, находящейся в М(τ) = 1885,14 49,7 = кг. Определяется давление насыщенных паров дизельного топлива: 5, ,04/ 152, Р 0, ,5 кпа. н Интенсивность испарения паров дизельного топлива при неподвижной среде равна: I р = ,6 0,5 2,5= 0, кг с -1 м
