Паровоздушных смесей в открытом пространстве

В реальных же условиях в пространстве, загроможденном технологическим оборудованием (рис.12.1), происходит искривление фронта пламени. С увеличением поверхности фронта пламени скорость возрастает. При достижении скоростей распространения пламени, составляющих десятки и сотни метров в секунду, но не превышающих скорость распространения звука в данной среде (300 - 320 м·с^-1), дефлаграционное горение, которое генерируются ударные волны с максимальным давлением 20 - 100 кПа.

 

 

Рис. 12.1. 

Этиленовая

установка

производительностью 250 000 тонн в год

 

 

В определенных условиях дефлаграционное (взрывное) горение может перейти в детонационный процесс, при котором скорость распространения пламени превышает скорость распространения звука и достигает 1 - 5 км·с^-1.

Это происходит вследствие турбулизации материальных потоков, вызывающей сильное искривление и большое увеличение поверхности фронта пламени. При этом возникает ударная волна, на фронте которой резко повышаются плотность, давление и температура смеси. При возрастании этих параметров смеси до самовоспламенения горючего вещества возникает детонационная волна, являющаяся результатом сложения ударной волны и образующейся зоны сжатой, быстрореагирующей (самовоспламеняющейся) смеси.

Характерным примером перехода дефлаграционного горения в детонационный процесс можно рассматривать сложный пожар, который  произо­шел в резервуарном парке установки переработ­ки газового конденсата в заполярном городе Дудинка (рис.12.2).

Резервуарный парк со­стоял из двух групп: сырьевой (четыре резервуара РВС-5000 с газовым конденсатом) и товар­ной (три резервуара РВС-1000 с бензином и два резервуара РВС-400 с дизельным топли­вом).

 

 

Рис. 12.2.   

Характер пожара от воздействия ударной волны

при сгорании паровоздушной смеси

 

В районе насосной станции лопнул конденсатопровод диаметром 325 мм. Через приточную вентиляцию га­зовоздушная смесь попала внутрь помещения насосной, вос­пламенилась и взорвалась. Си­лой взрыва был разрушен резер­вуар № 1, в котором находились 5 тысяч тонн конденсата. Лавина конденсата беспрепят­ственно перехлестнула через обвалование и разлилась по всей терри­тории резервуарного парка на площади 13000 м².

Взрыв несет потенциальную опасность поражения людей и обладает разрушительной способностью (табл. 12.1).

Таблица 12.1

Степень поражения от воздействия избыточного давления

При сгорании паровоздушных смесей

 

Степень поражения	Избыточное давление, кПа
Полное разрушение зданий	100
50 % - ное разрушение зданий	53
Средние повреждения зданий (разрушение зданий без обрушения, разрушаются резервуары нефтехранилищ)	28
Умеренные повреждения зданий (повреждение внутренних перегородок, рам, дверей и т. п.)	12
Нижний порог повреждения человека волной давления	5
Малые повреждения (разбита часть остекления)	3

 

Определение опасных параметров воздействия избыточного давления взрыва, развиваемого при сгорании паровоздушных смесей, регламентировано ГОСТом Р 12.3. 047-98 «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля».

Избыточное давление взрыва, развиваемого при сгорании паровоздушных смесей, рассчитывают по формулам:

 

Δ Р = Р_о (0, 8 m_пр ^{0, 33}/r + 3 m_пр^{0, 68}/r ² + 5 m_пр/r ³),       (12.2)

 

где Р_о - атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

r  - расстояние от геометрического центра сгорания паровоздушной смеси, м;

m_пр - приведенная масса пара, кг.

Приведенную массу пара, кг, вычисляют по формуле

 

m_пр = (Q_сг / Q_o) m Z,                                     (12.3)

 

где Q_сг - удельная теплота сгорания пара, Дж·кг^-1;

Z - коэффициент участия горючих паров в горении, значение которого допускается принимать равным 0, 1;

Q_o - константа, равная 4, 52·10⁶ Дж·кг^-1;

m - масса паров ЛВЖ, испарившаяся с поверхности разлива, кг.

 

Категорирование наружных установок по пожарной опасности

 

По пожарной опасности наружные установки подразделяются на кате­гории А_н, Б_н, В_н, Г_н и Д_н. Допускается классифицировать резервуарную группу, как кате­горию А_н (ЛВЖ с t _всп ≤ 28 °С) или Б_н (ЛВЖ с t _всп > 28 °С), если избыточное давление взрыва, развиваемого при сгорании паровоздушных смесей на расстоянии 30 м от наружной установки превышает 5 кПа

Способы и приемы противопожарной защиты

 

1. Здания, в которых расположены помещения управления (операторные), а также административные и другие непроизводственные здания, в которых предусмотрено постоянное пребывание людей, должны быть устойчивыми к воздействию ударной волны или вынесены за пределы опасной зоны избыточного давления взрыва.

Порядок выполнения работы

1. Исходными данными для выполнения работы являются:

o наименование разлившейся ЛВЖ ________________

o масса паров ЛВЖ, испарившаяся с поверхности разлива, m_п = _____, кг. (см. работу № 10);

o размер зоны, ограниченной нижним концентрационным пределом распространения пламени паров, R_нкпр = ____ м (см. работу № 11);

o объемный коэффициент расширения продуктов сгорания. Допускается значение  E_i  принимать равным 7.

o удельная теплота сгорания, Q _сг = _____ Дж/кг.

2. Определить радиус воздействия продуктов сгорания паровоздушной смеси в случае пожара-вспышки по формуле (12.1).

3. Для записи величины избыточного давления взрыва подготавливается следующая таблица.

Таблица 12.2

Избыточное давление взрыва

Расстояние от геометрического центра сгорания паровоздушной смеси, м	10	20	30	40	50
Избыточное давление, кПа

 

4. Рассчитать значения избыточного давления взрыва по формулам (12.2) и (12.3) для расстояния от геометрического центра паровоздушной смеси, указанного в табл. 12.2.

5. Построить график: «Зависимость избыточного давления взрыва от расстояния от геометрического центра паровоздушной смеси». По оси абсцисс отложить: «Расстояние от геометрического центра паровоздушной смеси, м. По оси ординат: «Избыточное давление, кПа».

6. Используя данные табл. 12.1, по графику определить расстояния, на которых возможно:   

o полное разрушение зданий;

o 50 %-ное разрушение зданий;

o средние повреждения зданий (разрушение зданий без обрушения, разрушаются резервуары нефтехранилищ);

o умеренные повреждения зданий (повреждение внутренних перегородок, рам, дверей и т. п.);

o нижний порог повреждения человека волной давления;

o малые повреждения (разбита часть остекления).

7. Сделать заключение о принадлежности резервуарной группы пожарной опасности к кате­гории А_н или Б_н.

Вопросы для подготовки к защите работы

1. Укажите нормативный документ, в котором содержится метод расчета опасных параметров воздействия избыточного давления взрыва, развиваемого при сгорании паровоздушных смесей.

2. Напишите формулу, которая позволяет определить радиус воздействия высокотемпературных продуктов сгорания паровоздушных смесей в случае пожара-вспышки.

3. Укажите примерные значения скорости горения паровоздушных смесей, которые характеризуются как нормальные скорости распространения пламени.

3. Укажите примерные значения скорости распространения пламени паровоздушных смесей, которые характеризуются как дефлаграционное горение.

4. Укажите примерные значения избыточного давления, которое генерируются ударные волны при дефлаграционном горении.

5. Укажите примерные значения скорости распространения пламени паровоздушных смесей, которые характеризуются как детонационный процесс горения.

6. Укажите примерное значение избыточного давления, при котором возможно полное разрушение зданий.

7. Укажите примерное значение избыточного давления, при котором возможно 50 %-ное разрушение зданий.

8. Укажите примерное значение избыточного давления, при котором возможно средние повреждения зданий (разрушение зданий без обрушения, разрушение резервуаров нефтехранилищ).

9. Укажите примерное значение избыточного давления, которое принято опасным для человека.

 

Пример расчета опасных факторов пожара при сгорании

⇐ Предыдущая15161718192021222324Следующая ⇒

Поделиться: