книги / Разработка специальных разделов проектной документации, основанных на методологии анализа риска
..pdf
4.7.2.11. Формирование возможных взрывоопасных зон
Взрывоопасная зона (ВЗ) - это гипотетическая максимально воз можная пространственная зона, внутри которой во время возникновения или развития крупной аварии возможно существование горючих газов или паров при концентрациях, превышающих концентрацию на нижнем пределе распространения пламени.
На практике время формирования ВЗ ограничено временем встре чи облака газов или паров с источником зажигания. Если источник за жигания появляется на ранней стадии формирования взрывоопасного облака, то опасность его характеризуется детонационным сгоранием, для которого возможна количественная оценка последствий.
На более поздних этапах развития облака, когда снижается первона чальная турбулентность облака и происходит его размытие за счет атмо сферных процессов, более вероятными становятся режимы сгорания без формирования сильных ударных волн. При этом возможно поражение лю дей, находящихся непосредственно в ВЗ, за счет термического воздействия пламени и разрушение зданий и помещений за счет внутренних взрывов.
Возникновение ударных волн различной интенсивности на позд них этапах развития облака возможно только при попадании в ВЗ со оружений, на которых возможна сильная турбулизация пламени. Одна ко, как правило, можно считать, что сгорание горючего вещества не дает высоких давлений взрыва и не приводит к разрушению зданий и устано вок, находящихся вне облака. Существование ВЗ чревато опасностью воспламенения парогазовых выбросов на больших расстояниях от пер воначального места выброса.
Характеристики ВЗ могут быть определены с использованием диффузионной модели рассеивания нейтрального газа [21 ] или «тяже лого газа» с помощью [22].
Геометрические характеристики ВЗ подобно размерам зон токси ческого поражения существенно зависят от скорости ветра и от кдасса устойчивости атмосферы, поэтому метод учета атмосферных условий, предложенный в п. 4.7.2.10, может быть использован и в этом случае.
Пример графического отображения ВЗ по модели рассеивания нейтрального газа [21] представлен на рис. 25, по модели тяжелого газа [22] - на рис. 26.
Рис. 26. Графическое отображение взрывоопасной зоны (опасное вещество - бензин; масса взрывоопасного облака - 9,9 т)
Существуют и другие способы определения характеристик ВЗ. Так, методика [8] предлагает оценивать геометрические характеристики зоны, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концен трационный предел распространения пламени (НКПР), по формулам:
для горючих газов (ГГ):
|
|
|
N 0.33 |
|
|
Ru |
= 7,8 |
|
(74) |
|
|
Рг ‘ |
НКПР У |
|
|
|
|
чО .ЗЗ |
|
|
^НКПР |
= 0,26 |
Шг |
(75) |
|
|
|||
|
|
Рг |
'Н К П Р У |
|
где RHKU? - радиус взрывоопасной зоны, м; |
|
|||
Z HKITP - высота взрывоопасной зоны, м; |
|
|||
тг |
- масса ГГ, поступившего в открытое пространство при ава |
|||
|
рийной ситуации, кг; |
|
|
|
Рг |
- плотность ГГ |
при расчетной температуре и атмосферном |
||
давлении, кг/м3;
Снкпр- нижний концентрационный предел распространения пламе
ни, % об.
для паров ЛВЖ:
|
Оf_ |
р |
) |
0,8 |
г |
т„ |
\ 0,33 |
(76) |
|
^ нкпр = 3,2 |
|
с |
|
|
,Рп ’ ^Н ) |
||||
|
1.3600 J V^HKIIP У |
|
|||||||
|
( т Y'5( |
грн |
V’8 |
|
\ 0,33 |
|
|||
ZНКПР |
|
|
(77) |
||||||
0,12 |
|
с |
|
|
|
|
|
||
|
,3600, |
|
|
|
|
Рн ' ^ > |
|
||
|
|
V ^ H K I I P У |
|
|
|||||
где тг - масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время испарения при аварийной ситуации, кг;
Т- продолжительность поступления паров в открытое про
странство, с; Снкпрнижний концентрационный предел распространения пламе
|
ни, % об.; |
Рп |
- плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре, кг/м3 |
4.7.2.12. Факельное горение газа (пожар в котловане, струевое пламя)
Для оценки дальности прямого огневого воздействия вертикаль ных или ориентированных под иным углом к горизонту одиночных га зовых струй в неподвижной атмосфере может быть использовано единое эмпирическое соотношение [23]:
= 0,23(?ф4 -1 ,02D, |
(78) |
где L $- дальность прямого огневого воздействия одиночных газовых струй в неподвижной атмосфере, м;
<2ф - общее тепловыделение факела (МВт), пропорциональное интен сивности истечения (кг/с) и теплоте сгорания газа (МДж/кг);
D - диаметр очага пожара, м.
Расчет радиационного теплового воздействия факела на прилегаю щие объекты на уровне поверхности земли q(x, у) проводится по формуле
q(x, у) = E f (p(jc, у) • \), |
(79) |
где Ef- интенсивность излучения с единицы «поверхности» (внещней оболочки) пламени; ф(;с, у) - геометрический фактор, или так называемый угловой коэффициент облучения единичной площадки; х> - коэффициент поглощения теплового излучения атмосферой, выражаемый, как правило, в виде х>= a - 0,12-lg(r) (г - расстояние от «источника», м; 0,92<я ^_1 - коэффициент, зависящий от относительной влажности воздуха).
Угловые коэффициенты излучения от наклонного цилиндра для вертикальной (срв) и горизонтальной (срг) единичных площадок на по верхности грунта рассчитываются следующим образом:
^ • COS0 |
£•cos© |
|
|
|
|
т| —^ - sin© |
|
|
|
+(т| + 1)2 - 2т](1 + 4 • sinQ)© |
, АX.ч |
cos<s© |
X (80) |
|
Ха |
— arctg(x- ) + ------------ |
|||
|
а |
|
|
|
|
sin© |
|
жрг = arctg(-)+ |
|
|
|
X ^/l + (r|2 - 1 )COS20 |
|
Г |
Д-т|-(т|2-l)sin© 4 |
Дп2-l)sin©. . |
X's arctg( - ———------------ ) + arctg(^ ----- --------)} - |
||
^2+ (Л-И)2- 2 ( Л+ 1 + ^ - sin©)^ ^ ^ |
||
|
X- a |
a |
x = J l ! 4 ; X = V§2+(4 + 1)2- 2«n + l)sine; |
|
|
VTI + 1 |
|
|
о = ^ 2+ ( ц - \ ) 2- 2^(т|-1 )sin© , |
(82-84) |
|
|J = -y/r|2 -1 •■^/1 + (T|2 -1)COS20 ; л = — |
; ^ = — • |
(85-87) |
^ Э Ф |
£>ЭФ |
|
Эффективное время экспозиции при воздействии теплового излу чения при факельном горении определяется так же, как и в случае пожа
ра пролива: |
|
t = г0 + х/и, |
(88) |
где г0характерное время обнаружения возгорания, с; х - |
расстояние от |
места расположения человека до безопасной зоны (в оптимальном направлении), где интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт/м , м; и- скорость движения человека, м/с;
Пробит-функции для различных степеней поражения человека те пловым воздействием факела аналогичны пробит-функциям для пожа ров проливов (п. 4.7.2.8).
Пример графического отображения зон возможного поражения при аварии на газопроводе приведен на рис. 27.
где |
- длина факела, м; |
|
К - эмпирический коэффициент, который принимается равным 12,5 |
|
при истечении сжатых газов, 13,5 - при истечении паровой фазы |
|
СУГ или СПГ, 15 - при истечении жидкой фазы СУГ или СПГ; |
|
£)ф - ширина факела, м. |
При использовании этих зависимостей прибегают к следующим допущениям:
♦зона непосредственного контакта пламени с окружающими объектами, т.е. область наиболее опасного теплового воздействия, ин тенсивность которого может быть принята 100 кВт/м2, определяется раз мерами факела;
♦длина факела Ьфне зависит от направления истечения продукта
искорости ветра;
♦наибольшую опасность представляют горизонтальные факе лы, условную вероятность реализации которых следует принимать рав ной 0,67;
♦ поражение человека в горизонтальном факеле происходит
в30°-ном секторе с радиусом, равным длине факела;
♦воздействие горизонтального факела на соседнее оборудование, приводящее к его разрушению (каскадному развитию аварии), происходит
в30°-ном секторе, ограниченном радиусом, равным длине факела;
♦ за пределами указанного сектора на расстояниях от |
до 1,5Ьф |
тепловое излучение от горизонтального факела составляет 10 кВт/м ,
♦тепловое излучение от вертикальных факелов может быть определено по формулам, представленным в п. 4.7.2.8, высота пожара
Нпринимается равной Ьф, эффективный диаметр пролива d рав ным Дф, а среднеповерхностную плотность излучения Е/ устанавли вают по табл. 21 (при отсутствии данных допускается принимать Ef = = 200 кВт/м2);
♦при истечении жидкой фазы СУГ или СПГ из отверстия с эк вивалентным диаметром до 100 мм при мгновенном воспламенении происходит полное сгорание истекающего продукта в факеле без образо вания пожара пролива;