Моделирование пожарной опасности

 

Специфика всякой аварии современного промышленного взрыво- и пожароопасного объекта представляется в обязательном прохождении ее некоторых характерных фаз:

Фаза инициирования аварии

В этот период установки переходит в нестабильное (предаварийное) состояние и вводится фактор неустойчивости. Такую ситуацию можно интерпретировать как наличие у установки "болевой точки", для которой незначительное отклонение от нормального режима эксплуатации способно вызвать крупную аварию и сопутствующие ей колоссальные разрушительные эффекты. Она наименее определена для новых установок и новых технологий -там, где полностью отсутствует опыт эксплуатации, и нет фактических данных о безопасности, т.е. отсутствует нормативная база для проектирования. На этой фазе существенно влияние человеческого фактора. Обстоятельный анализ статистических данных показывает, что свыше 60% аварий происходит из-за ошибок персонала, т.е. тоже отсутствует нормативная база, регламентирующая вопросы взрыво- и пожаробезопасности при эксплуатации технологического оборудования. Следовательно, основным фактором опасности является неконтролируемый выход продукта из оборудования.

Как показывают статистика и приведенные примеры, аварии возникают в основном при вводе в эксплуатацию и ремонте систем транспорта и хранения СУГ, а также вследствие не изученности причин резкого повышения давления в изотермических резервуарах.

Фаза развития аварии

Этот период характеризуется самопроизвольным выходом продукта и его разливом, процессом испарения, образованием облака взрывоопасных концентраций, контактом облака с источником зажигания. При этом в зависимости от массы испарившегося продукта развитие аварии может носить цепной характер, когда разрушительное действие инициирующего события многократно (иногда в сотни раз) усиливается вследствие вовлечения в процесс энергонасыщенных компонентов технологии. Для современных малоизученных технологий характерна неконтролируемость опасности как штатными системами обеспечения безопасности самого предприятия, так и специальными силами по борьбе с авариями и чрезвычайными ситуациями. Эта особенность объясняет во многом автономный характер протекания аварии, когда темп нарастания событий (темп выделения энергии, опасности) превышает штатные ила специально привлекаемые для нейтрализации разрушительных процессов возможности.

Большинство крупных аварий обусловлено воспламенением газовоздушной смеси, образующейся при утечке сжиженного газа. Если она длится продолжительное время, то создается бассейн испарения сжиженного газа, который может быть причиной взрыва и большого пожара.

Фаза выхода аварии за промышленное предприятие

В современных условиях высокой концентрации объектов, близкого соседства различных зданий и сооружений разрушительное действие аварии при выходе за территорию объекта вовлекает дополнительные опасности для других объектов в ходе процесса и увеличивает масштаб катастрофы. Если же при этом затрагивается население, то авария становится событием социальным и политическим.

Понимание специфики аварий, знание их особенностей и закономерностей позволяют выявить существо возникающих проблем. Для современного состояния проблемы взрыве- и пожаробезопасности характерна ограниченность знаний как в области дефектов и отклонений, накапливаемых под действием технологических нагрузок и способных вызвать аварийную ситуацию, так и в области их поведения под действием воздушных ударных волн, теплового излучения и других поражающих факторов, появляющихся в условиях аварий.

Для обеспечения безопасности необходимо выявление качественных и количественных закономерностей при исследовании взрыво- и пожароопасное™ технологии хранения СУГ.

На рисунке 1 представлены возможные варианты развития взрыво- и пожароопасных ситуаций.

 

Пожароопасные свойства сжиженных углеводородных газов

 

Сжиженные углеводородные газы получают из нефти или природного газа. Они обладают высокой плотностью паров, примерно в 1,5-2 раза превышающей плотность воздуха. Низкая температура кипения (пропан: Т_кип = -42,06°С, бутан: Т_кип = -0,5°С) не позволяет газам в нормальных условиях находиться в жидком состоянии, и они быстро испаряются.

Сжиженные газы обладают высоким коэффициентом объемного расширения, например, в 3,5 раза больше чем у керосина, поэтому при нагревании возможно быстрое повышение давления внутри резервуара и его разрыв. Вследствии высокой плотности и значительной диффузии газы стелятся по земле и могут в безветренную погоду в открытом пространстве локальные взрывоопасные концентрации. Большая скорость испарения СУГ и низкие концентрационные пределы распространения пламени (пропан: НКПР = 2,3%, ВКПР = 9,4%, бутан: НКПР=1,8%, ВКПР = 9,1%) обуславливают быстрый рост взрывоопасных концентраций в значительных объемах. Так, из одного литра бутана при t = -4°С с площади 1 м² может образоваться взрывоопасная концентрация в течение 1,5 мин в объеме до 13 м².

Основными компонентами автомобильного газового топлива являются пропан и бутан. Они обладают способностью растворять жир, масло, краску, разрушать резину. Поэтому уплотнения в магистралях низкого давления выполнены из бензо- и маслостойкой резины или синтетических материалов. На автомобильные газозаправочные станции поставляют летнюю и зимнюю смеси газов с различным содержанием пропана и бутана. В летний период 50±10% пропана, в зимний период 90±10%. Уменьшение количества пропана и увеличение бутана в летний период необходимо для ограничения роста давления в емкостях при положительных температурах окружающей среды. И, наоборот, в зимней смеси пропана больше чем бутана для сохранения необходимого давления и надежной работы технологической системы.