Порядок оценки последствий аварий па объектах по храпению, переработке и транспортировке сжиженных углеводородных газов.

1. Определение массы вещества в облаке ТВС

При мгновенной разгерметизации резеpвyapа хранения масса вещества (М) и облаке равняется полной массе суг находящегося в резервуаре. При длительном истечении СУГ из ре­зервуара в случае нахождении отверстия ниже уровня жидкости масса вещества в облаке (М) определяется но формуле:

М=36* ρ *S*(2(Р- Ра ) / (ρ+2gH)^1/2 , (1)

где, ρ – плотность СУГ, кг/м³;

S – площадь сечения отверстия, м³;

Р – давление в резервуаре, Па.

Ра – атмосферное давление, Па (нормальное атмосферное давление составляет 1,1*10⁵ Па).

g - ускорение свободного падения, 9.81 м/с²,

Н - высота слоя жидкости над отверстием, м.

При истечении СУГ из трубопровода масса газа в облаке определяется из выражения:

М=60* ρ *S*(2(Р- Ра ) / ρ)^1/2 *(1+4∫l / d)^-1/2 , (2)

где l - длина трубопровода, м;

d - диаметр трубопровода, м;

∫ = (4* lg(3.715*d / c))^-2 (3)

с - толщина стенки трубопровода, м.

2. Определение величины дрейфа и режима взрыв­ного превращения облака ТВС

По классу пространства, окружающего место воспламенения облака (Табл. 2) и классу вещества (Табл. 3) по Табл. 4 определяет­ся режим взрывного превращения облика ТВС.

Таблица 2 Характеристики классов пространства, окружающего место потенциальной аварии

Таблица 3: Классификация взрывоопасных веществ.

Примечание: в случае, если вещество не внесено в классификацию, его следует классифицировать по аналогии с имеющимися в списке веществами, а при отсутствии информации о свойствах дачного вещества, его следует отнести к классу I, т.е. рассматривать наиболее опасныйслучай.

Таблица 4: Режимы взрывного превращения облаков ТВС

Величина дрейфа облака, (расстояние от центра облака до разгерметизированного эле­мента) до момента его воспламенения определяется но графику на рисунке 1, с учетом рекомен­даций п. 2.6.

.3.Оценка последствий аварий

3.1 Взрывные превращения облаков TВC

В соответствии с выбранным режимом взрывного превращения, а также в зависимости от массы топлива содержащегося в облаке и интересую­щего расстояния по графикам (рисунок 2 - 7 ) определяются границы зон полных, сильных, средних и слабых степеней разрушения зда­ний и сооружений жилой и промышленной застройки. Границы зоны расстекления определя­ются но графикам на рисунок 14.

Затем на план объекта наносятся указанные границы зон разру­шений (в качестве эпи­центра следует принимать место воспламенения облака), после чего определяются здания и со­оружения, получившие ту или иную степень разрушения.

Для людей, находящихся на открытой местности, расстояние, на ко­тором происходит поражение ВУВ при различных режимах взрывных превращений облаков ТВС, определяется но графикам на Рисунок 8; 13

Количество погибших, среди людей, находящихся на открытой мест­ности N_M, определя­ется но формуле:

₆

N_M = Σ (n_iм*ρ_iм/100) (4)

ⁱ⁼¹

где n_iм - количество людей, находящихся о i-ой зоне (определяется по картограмме рас­пределения людей);

Риcунок 1

График функции распределения дрейфа облака ТВС.

Рисунок 2

Зависимость степени разрушения здания от массы топлива и расстояния.

1, 2, 3, 4 – границы зон полных, сильных, средних и, слабыхразрушений.

——— промышленные здания

— — - жилые здания

Рисунок 3.

Зависимость степеней разрушения зданий от массы топлива и расстояния.

1, 2, 3, 4 - границы зон полных, сильных, средних и, слабыхразрушений

——— промышленные здания

— — - жилые здания

Рисунок 4

Зависимость степеней разрушения зданий от массы топлива и расстояния.

1, 2, 3, 4 - границы зон полных, сильных, средних и, слабыхразрушений

——— промышленные здания

— — - жилые здания

Рисунок 5.

Зависимость степеней разрушения зданий от массы топлива и расстояния.

1, 2, 3, 4 - границы зон полных, сильных, средних и, слабыхразрушений

——— промышленные здания

— — - жилые здания

Рисунок 6.

Зависимость степеней разрушения зданий от массы топлива и расстояния.

1, 2, 3, 4 - границы зон полных, сильных, средних и, слабыхразрушений

——— промышленные здания

___ ___ жилые здания.

Рисунок 7.

Зависимость степеней разрушения зданий от массы топлива и расстояния.

1, 2, 3, 4 - границы зон полных, сильных, средних и, слабыхразрушений

——— промышленные здания

— — - жилые здания

Pисунок 8

Границы зон поражения людей при взрывах облаков ТВС.

1 – порог поражения 4 – 50 % пораженных

2 – 1 % пораженных 5 - 90 % пораженных

3 – 10 % пораженных 6 - 99 % пораженных.

Pисунок 9

Границы зон поражения людей при взрывах облаков ТВС.

1 – порог поражения 4 – 50 % пораженных

2 – 1 % пораженных 5 - 90 % пораженных

3 – 10 % пораженных 6 - 99 % пораженных.

Pисунок 10. Границы зон поражения людей при взрывах облаков ТВС.

1 – порог поражения 4 – 50 % пораженных

2 – 1 % пораженных 5 - 90 % пораженных

3 – 10 % пораженных 6 - 99 % пораженных.

Pисунок 11. Границы зон поражения людей при взрывах облаков ТВС.

1 – порог поражения 4 – 50 % пораженных

2 – 1 % пораженных 5 - 90 % пораженных

3 – 10 % пораженных 6 - 99 % пораженных.

Pисунок 12. Границы зон поражения людей при взрывах облаков ТВС.

1 – порог поражения 4 – 50 % пораженных

2 – 1 % пораженных 5 - 90 % пораженных

3 – 10 % пораженных 6 - 99 % пораженных.

Pисунок 13. Границы зон поражения людей при взрывах облаков ТВС.

1 – порог поражения 4 – 50 % пораженных

2 – 1 % пораженных 5 - 90 % пораженных

3 – 10 % пораженных 6 - 99 % пораженных.

Рисунок 14. Размеры зоны расстекления при различных режимах взрывного превращения облака ТВС

ρ_iм ~ процент люден, погибающих в i-он зоне:

ρ_1м = 0%; ρ_2м = 1%; ρ_3м = 10%; ρ_4м = 50%; ρ_5м = 99 %; ρ_6м = 99 %. Количество погибших среди людей, находящихся изданиях N_З опре­деляется по формуле:

4 4

N_З = Σn_iж(1 - ρ_iж/100) + Σn_in(1 - ρ_in/100) (5)

i=1 i=1

где n_iж~ количество людей, попавших и жилые и административные здания, находя­щиеся вi-ой зоне (определяется но картограмме рас­пределения людей);

ρ_iж ~ процент людей, выживающих в жилых и административных зданиях, попавших и i-ую зону (зона определяется и соответствии с рисунок 2 -7);

ρ_4ж = 98 %; ρ_3ж = 94 %; ρ_2ж = 85 %; ρ_1ж =30 %;

n_in - количество людей, находящихся в промышленных зданиях и сооружениях, попав­ших в i -ую зону (определяется но картограмме рас­пределения людей);

ρ_in - процент людей, выживающих и промышленных зданиях ч со­оружениях, попавших в i-ую зону (зона определяется и соответствии с рисунком 2-7);

ρ_4n= 90 %, ρ_3n = 40 %

4.3.2. Огневые шары.

Радиус огневого шара R определяется но формуле:

R = 3.2*m^0.325 (6)

а время его существования t но формуле;

t = 0.85*m^0.26 (7)

где m = 0.6 M, кг.

Вероятность поражения людей тепловым потоком зависит от индек­са дозы теплового излучения. ., который определяется из соотношения:

I = t(Q₀xR² / X²)^4/3 (8)

где X - расстояние от центра огневого шара (Х >R), м;

q_o- тепловой поток на поверхности огневого шара, кВт/м³ , зна­чения которого для наи­более распространенных веществ приведены в таблице 5.

Таблица 5: Значения теплового потока на поверхности огневого шара диаметром более 10 м.

Доля пораженных тепловым излучением определяется по графику на риcунок 15.

Воздействие огневых шаров на здания и сооружения, не попадающие впределы самого огневого шара, определяются наличием возгораемых веществ и величиной теплового потока, которая определяется но фор­муле (время жизни огневого шара принято равным 15 с);

q = Q₀xR² / X² (9)

В таблице 6 приведены значения тепловых потоков, вызывающих воспламенение некото­рых материалов.

При величине теплового потока более 85 кВт/м³ воспламенение происходит через 3-5 с.

Таблица 6: Тепловые потоки вызывающие воспламенение некоторых материалов.

Примечание: прочерки означают отсутствие данных

4.3.3 Осколки оборудования.

Число осколков при разрыве сферического резервуара с СУГ определяется путём округ­ления величины N из соотношения:

N = - 3,77 + 0,0096 V, (10)

где V - объем резервуара, м³. Средняя масса одного осколка m определяется из соотно­шения:

m = М_р / N (11)

где М_р - масса оболочки резервуара, кг.

При разрыве цилиндрического резервуара образуются два осколка равной массы.

По графику на рисунке 16 определяются вероятная дальность полетаосколка.

Определяется перечень зданий и сооружений, попадающих в зону разлета осколков. Здания получают среднюю степень разрушения, и технологические установки и трубопроводы - сильную.

По графикам на рисунке 17 определяется число людей, получивших смертельное пораже­ние при разрыве резервуара под давлением в зависимости от объема резервуара и плотности размещения людей.

Рисунок 15.

Процент смертельных исходов в зависимости от индекса дозы теплового излу­чения I.

Рисунок 16

График функции распределения дальности разлёта осколков резервуара.

Рисунок 17.

Число пораженных людей при взрыве сосудов высокого давления в зависимо­сти от объёма сосуда и плотности расположения людей, чел./ м².

5. Порядок оценки последствии аварии на объектах по хранению, переработке и транспортировке сжатых углеводородных газов

При мгновенной разгерметизации резервуара хранения масса вещества М в облаке рав­няется полной массе СЖУГ, находящегося и резервуаре. При длительном истечении СЖУГ из резервуара, масса вещества в облаке М определяется но формуле:

М = 40 S₀ √(Р₀ х ρ₀) (12)

где So - площадь сечения отверстия, м²;

Р₀– давление в резервуаре, Па;

р_о ~ плотность газа, кг/м³.

При истечении сжатого газа из трубы масса вещества и облике опре­деляется но фор­муле:

М = 66 S √(Р₀ х ρ₀) (13)

где S - площадь сечения трубы, м².

Плотность газа ρ₀ определяется из соотношения:

ρ₀ = М_V Р₀ / RT (14)

где М_V ~ молекулярный вес, кг/кмоль;

R - газовая константа, Дж/кМоль/К;

Т - температура, К.

Дальнейшие расчеты выполняются и соответствии с п.4.2 - 4.3.

6. Порядок оценки последствий аварий на объектах по хранению, переработке и транспортировке горючих жидкостей.

При разрушении резервуара, объем вытекшей жидкости принимается равным 80 % от общего объема резервуара.

При разрушении трубопровода объем вытекшей жидкости определя­ется но формуле:

V = 0.79 D²L (15)

где D - диаметр трубопровода, м;

L - длина отрезка между соседними отсекателями, м.

Линейный размер разлития зависит от объема вытекшей жидкости и условий растека­ния. При свободном растекании диаметр разлития может быть определен из соотношения:

d = √25.5 V (16)

где d - диаметр разлития, м;

V - объем жидкости, .м³.

При разлитии в поддон или обвалование необходимо определить, закрыто ли полностью слоем жидкости их дно. Условием для закры­тия является наличие слоя жидкости толщиной бо­лее 0.02 м, т.е. V/S> 0.02, где S - площадь обвалования (поддона), м².

Величина теплового потока g на заданном расстоянии R от горящего разлития вычисля­ется по формуле:

q = 0,8 Q₀ е ^{– 0,03х} (17)

где Qo - тепловой поток на поверхности факела, кВт/м², значения которого приведены в таблице 7.;

х - расстояние до фронта пламени, м.

Расстояние, на котором будет наблюдаться тепловой поток с задан­ной величиной q, оп­ределяется по формуле:

х = 33 ln(1.25 Q₀/ q) (18)

Величина индекса дозы теплового излучения определяется из соот­ношения: I = 60 q^4/3.

Процент пораженных определяется по графикам на Рисунке 15 Возможность воспламене­ния различных материалов определятся по Таблице 6.

Таблица 7: Тепловой поток на поверхности факела от горящих разлитий

7. Порядок оценки последствий аварий на объектах по храпению и переработке конденсированных взрывчатых веществ.

7.1. Порядок определения степеней разрушения здании и сооружений.

В соответствии с Таблице 8 определяется класс конденсированного взрывчатого вещества.

По графикам представленным на рисунке. 7.1 - 7.3 и зависимости oт класса конденсирован­ного взрывчатого вещества его массы и расстояния определяются границы зон полных, силь­ных, средних и слабых степеней разрушения зданий и сооружений жилой и промышленной застройки.

Граница зоны расстекления определяется по графикам на Рис. 7.4. Дальнейшая проце­дура расчета последствий аналогична п.4.3.1 на­стоящей Методики.

Рисунок 17 Зависимости степеней разрушения зданий от массы и расстояния для 1-го класса КВВ:

1 – полная степень разрушения;

2- сильная степень разрушения;

3- средняя степень разрушения;

4 - слабая степень разрушения;

промышленные здания

- -- --- --- жилые здания.

Рисунок 18 Зависимости степеней разрушения зданий от массы и расстояния для 2-го класса КВВ:

1 – полная степень разрушения;

2- сильная степень разрушения;

3- средняя степень разрушения;

4 - слабая степень разрушения;

промышленные здания

- -- --- --- жилые здания.

Рисунок 19 Зависимости степеней разрушения зданий от массы и расстояния для 3-го класса КВВ:

1 – полная степень разрушения;

2- сильная степень разрушения;

3- средняя степень разрушения;

4 - слабая степень разрушения;

промышленные здания

- -- --- --- жилые здания.

Рисунок 20. размеры зоны расстекления при взрывах КВВ различных классов.

Таблица 8; Классификации конденсированных взрывчатых веществ

7.2 . Порядок определения поражения людей.

В соответствии с Таблице 8 определяется класс KВВ. По графикам, пред­ставленным на рисунке 21 - 23 и зависимости от массы и класса КВВ определяются границы зон поражения люден с различным процентом выживших.

Дальнейшая процедура расчета последствий аналогична п. 4.3.1 на­стоящей Методики.

Рисунок 21 Границы зон поражения людей при взрывах КВВ 1-го класса

I - порог поражения

2 – 1 % пораженных

3 – 10 % пораженных

4 - 50 % пораженных

5 - 90% пораженных

6 - 99 % поражённых.

Рисунок 22. Границы зон поражения людей при взрывах КВВ 2-го класса

I - порог поражения

2 – 1 % пораженных

3 – 10 % пораженных

4 - 50 % пораженных

5 - 90% пораженных

6 - 99 % поражённых

Рисунок 23

Границы зон поражения людей при взрывах КВВ 1-го класса

I - порог поражения

2 – 1 % пораженных

3 – 10 % пораженных

4 - 50 % пораженных

5 - 90% пораженных

6 - 99 % поражённых.

8. Примеры расчета.

8.1.Определить количество погибших среди персонала объекта и слу­чае мгновенного разрушения резервуара с пропаном емкостью 100 т. Плотность персонала на территории объ­екта – 0,001 чел/кв.м. Резервуар окружен технологическим оборудованием, размещенным с вы­сокой плотностью.

Решение:

1) В соответствии с п.п. - 4.1 и 2.8 определяем, что при взрыве образовавшегося облака TВC в реакции примет участие 100 т пропана, а при образовании огневого шара - 60 т.

2) По Табл. 2 определяем класс пространств, окружающего место аварии - 2 ( сильно за­громожденное пространство): по Taб.3, опре­деляем класс вещества - 2; по Табл. 4 определяем вероятный режим взрывного превращения - 2.

3) По графику на Рисунке 9 определяем, что:

радиус зоны, в которой погибнет 99% людей составит - 120 м, площадь - 45 тыс.кв.м, а число погибших - 45 чел.;

радиус зоны, в которой погибнет от 90% до 99 % (среднее – 95 %) составляет 135 м, площадь - 12 тыс. кв. м, число погибших - 12 чел.;

радиус зоны, в которой погибнет от 50% до 90 % (среднее - 70%) составляет 150 м, площадь - 13,4 тыс. кв. м, число погибших 9 чел.:

радиус зоны, и которой погибнет от 10% до 50 % (среднее – 30 %) составляет 166 м, площадь - 15,9 тыс. кв. м, число погибших - 71 чел.

Общее число погибших может составить 71 чел.

4) По формуле (6) определяем радиус огневого шара, который может образоваться и ре­зультате аварии - 114 м.

Площадь зоны, покрываемой огневым шаромсоставит 41 тыс. кв. м, а число погибших составит 41 чел.

5) По формуле (7) определяем, что время существования огневого шара, составит 15 с. Из Табл. 5 определяем, что тепловой поток на поверхности огневого шара составляет 195 кВт/кв.м.

6) По графику на Pисунке 15 определяем, что гибель людей с вероятностью > 95% будет происходить при индексе дозы теплового излучения 3*10⁷.

Индексу дозы 3 х 10⁷ будет соответствовать тепловой поток 62,2кВт/кв.м, который бу­дет наблюдаться на расстоянии 202 м от центра огневого шара, площадь, зоны составит 87,3 тыс. кв. м, а число погибших - 87 чел.

7) По графику на Рисунке 15 определяем, что гибель людей с вероятностью от 65% до 95 % (среднее - 80%) будет происходить при индексе дозы теплового излучения 2 • 10⁷.

Индексу дозы 2 • 10⁷ будет соответствовать тепловой поток 39,2 кВт/кв.м, который, бу­дет наблюдаться на расстоянии 254 м от центра огневого шара, площадь зоны составит 74.7 тыс. кв. м, а число погибших - 60 чел.

8) Но графику на Рис 15 определяем, что гибель людей с вероятностью от 25% до 65% (среднее - 45%) будет происходить при индексе дозы теплового излучения 10⁷.

Индексу дозы 10⁷ будет соответствовать тепловой поток 23,3 кВт/кв.м, который будет наблюдаться на расстоянии 337 м от центра огневого шара, площадь зоны составит 154 тыс. кв. м, а число погибших - 69 чел.

9) По графику на Рис.4.15 определяем, что гибель людей с вероятностью от 5% до 25% (среднее - 15%) будет происходить при индексе дозы теплового излучения 7 • 10⁶

Индексу дозы 7 • 10⁶ будет соответствовать тепловой поток 17,0 кВг/кв.м, который будет наблюдаться па расстоянии 376 м от центра

огневого шара, площадь зоны составит 187 тыс.кв.м, а число погибших - 13 чел.

Всего при такой аварии может погибнуть 207 чел.

Примечание: полученная величина значительно превышает реально возможное число погибших, т.к. в Методике не учитывается экранирующее действие зданий и сооружений. С учетом данного фактора число погибших вне зоны прямого воздействия огневого шара будет в 4 - 5 раз меньше.

8.2. Определить радиус зоны расстекления в случае аварии на газопроводе метана с дав­лением 2 • 10⁶ Па. Температура воздуха в момент аварии –10⁰С (263 К).

Решение:

1) По Справочнику находим молекулярный вес метана– l6.

2) По формуле (14) вычисляем плотность газа в трубопроводе:

р = 16 х 2 х 10⁶/8314х 263) = 14,6 кг/куб. м.

3) По формуле (13) вычисляем массу метана в облаке:

М = 66 x 0.126 x (2х 10⁶ х l4.6)^1/2 = 44937 кг ≈ 45 тонн.

4) По Табл. 2 определяем, что класс окружающего пространства -3, класс топлива - 4, а вероятный режим взрывного превращения - 5.

По графику на Рисунке 16 определяем радиус зоны расстекления – l350 м.

8.3. Определить, на каком расстоянии от горящего разлития мазута мо­жет произойти возгорание автомобильной резины.

Решение:

1) Из Tабл. 7 определяем, что тепловой поток на поверхности пламени составит 60 кВт/кв. м.

2) Из Табл. 6 определяем, что воспламенение автомобильной резины может произойти при воздействии теплового потока 15 кВт/кв.м.

3) По формуле (18) определяем, что расстояние составит 33 х ln(1.25 х 60/15) = 15 м

Расчетная часть

Дано:

Г.В. – этилцеллозольв С₄Н₁₀О₂ (жидкость);

Температура t = 4^оС (277 К);

Давление Р = 103 кПа;

К–т избытка воздуха µ =1,7;

G = 1,8г/м²с;

Объем помещения V_пом = 250 м³;

Поверхность испарения S_ис = 50 м² .

Определить:

V_в; V_пг; % состав П.Г.; Q_н; t_г; d; C_нас; C_ст; Р_вз; НКПР; ВКПР; НТПР; ВТПР; t_вс; t_ис.

Решение

1. Рассчитаем объём воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг горючего вещества.

а) Составим уравнение реакции горения этилцеллозольва на воздухе

С₄Н₁₀О₂ + 5,5О₂ + 5,5´3,76 N₂ = 4 СО₂ + 5Н₂О+5,5 ´3,76 N₂

б) Опр. массу 1 Кмоля Г.В.: М = 12 ´ 4 + 1 ´ 10 + 16 ´ 2 = 90 кг

в) Опр. объём 1 Кмоля любого газа или пара при заданных условиях:

Объём любого газа из уравнения реакции горения можно определить по формуле:

V_i = ,

где n_i – количество Кмолей соответствующего газа или пара:

n_гв=1; n_СО2 =4 n_Н2О= 5; n_О2 = 5,5; n_N2=5,5´3,76.

г) Опр. реальный расход воздуха с учётом заданных условий и избытка воздуха:

V_в= = 6,5 м³

2. Определим объём и процентный состав продуктов горения 1 кг этилцеллозольва

а) опр. объём п.г.:

V_О2 = 0,956м³

V_CO2 = м³

V_H2O = = 1,241 м³

V_N2 = = 8,73 м³

V_ПГ = V_CO2 + V_H2O + V_N2 + V_О2 = 11,92 м³

б) Опр. % состав П.Г., приняв V_пг за 100%.

j_i =

j_СО2 =

j_Н2О =

j_О2 =

j_N2 =

• ⇐ Назад
• 1
• 234
• Далее ⇒