План локализации и ликвидации разливов нефтепродуктов на АЗС (ПЛАРН)
Начало
возникновения (по времени) аварийных ситуаций ограничивается одним технологическим
блоком.
Масса
нефтепродукта, способного участвовать в аварии, определяется на основе расчета
энергетических потенциалов технологических блоков, а также исходя из физики
технологических процессов на объекте.
Существует
возможность цепного развития аварий с образованием и выбросами нефтепродуктов в
окружающую среду.
Эффективность
парообразования с поверхности пролитой жидкости определяется в основном сравнительно
медленными диффузионными процессами по зеркалу разлива. Формирование облака
топливовоздушной смеси в холодное время года практически невозможно.
Масса паров нефтепродукта
Масса паров, образующихся в результате теплообмена воздуха
с пролитой жидкостью, может определяться по формуле
G = mn Fж и,
где
Fж – площадь поверхности зеркала испарения жидкости;
и – время
испарения жидкости;
mn –
удельная скорость парообразования, определяемая зависимостью
mn = 10-6
М РН,
где М – молекулярная масса пролитой жидкости;
Рn – давление насыщенного пара;
- безразмерный
коэффициент, учитывающий влияние скорости и температуры воздушного потока над поверхностью
(зеркало испарения) жидкости, значения которого представлены в таблице.
Скорость
воздушного потока над зеркалом испарения, м/с
10
°С
15
°С
20
°С
30
°С
35
°С
0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0,1
3,0
2,6
2,4
1,8
1,6
0,2
4,6
3,8
3,5
2,4
2,3
0,5
6,6
5,7
5,4
3,6
3,2
1,0
10,0
8,7
7,7
5,6
4,6
Определение
зон воздействия теплового потока при пожаре проливов бензина, вышедшего из резервуара
автоцистерны.
Расчет интенсивности теплового
излучения при пожарах проливов ГЖ проводим в соответствии с ГОСТ Р 12.3.047-98
"Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы
контроля" (приложение В).
Площадь пролива равна S= 32 м2.
Определяем эффективный диаметр пролива d по
формуле:
м
Находим высоту пламени по формуле:
где:
- удельная массовая
скорость выгорания топлива, кг(м2с), =0,06 кг/м2с
- плотность окружающего
воздуха, кг/м3, = 1,2 кг/м3
- ускорение свободного
падения, равное 9,81 м/см2
Находим угловой коэффициент облученности по
формуле:
- расстояние от
геометрического центра пролива до облучаемого объекта.
Определяем
коэффициент пропускания атмосферы по формуле:
Находим
интенсивность теплового излучения q по формуле:
где:
- среднеповерхностная
плотность излучения пламени, находим по табл. В.1. (ГОСТ 12.3.047-98) =40 кВт/м2
В
соответствии с табл.3 (ГОСТ) при интенсивности теплового излучения 1,4 кВт/м2
человек может находится без негативных последствий в течении длительного
времени, а при интенсивности 4,2 кВт/м2 безопасное нахождение только
в брезентовой одежде. Используя методику приложения В (ГОСТ), последовательно
проводя расчеты для различных расстояний определяем границы безопасных зон.
Без негативных последствий в течении длительного времени
1,4
Безопасно для человека в брезентовой одежде
4,2
Непереносимая боль через
20-30сек
Ожог 1-й степени через 15-20сек
Ожог 2-й степени через 30-40сек
Воспламенение хлопка волокна через 15мин
7,0
Непереносимая боль через 3-5сек
Ожог 1-й степени через 6-8сек
Ожог 2-й степени через 12-16сек
10,5
Воспламенение древесины с шероховатой поверхностью (влажность 12%) при
длительности облучения 15мин.
12,9
Воспламенение древесины, окрашенной масляной краской по строганой
поверхности; воспламенение фанеры
17,0
Летальный исход
10секунд
45
30секунд
35
1минута
20
10минут
10
Рассчитывая интенсивность теплового
излучения с интервалом 0,1 метр и сопоставляя данные с выше приведенной
таблицей определим границы зон повреждения зданий (поражения человека)
Расстояние
от геометрического центра пролива топлива до места, где человек может
находиться безопасно в течении длительного времени составит 21 метр, а расстояние, где
человек может находиться безопасно в брезентовой одежде 13,1 метров.
Определение зон воздействия теплового потока при
пожаре проливов бензина, вышедшего из резервуара автоцистерны при наиболее
неблагоприятных погодных условиях.
При сильном обледенении аварийных
сливных отверстий на площадке АЦ площадь разлива составит до S= 440 м2.
Расстояние
от геометрического центра пролива топлива до места, где человек может
находиться безопасно в течении длительного времени составит 48 метров, а расстояние, где
человек может находиться безопасно в брезентовой одежде 31 метр.
Определение параметров ударной волны при разливе
бензина из резервуара автоцистерны и сгорании топливовоздушной смеси (ТВС) в
открытом пространстве.
Расчет
ведем согласно ГОСТ Р 12.3.047-98
Ñ
Р=Ро
(0,8mпр х mпр
0,33 + 3 mпр х mпр0,66 + 5 mпр)
r r2 r3
где: Ро
– атмосферное давление, кПа (Ро=101кПа)
r –
расстояние от геометрического центра облака ТВС, м
mпр
– приведенная масса пара, кг
_Qcr__
Qo
mпр = x mn
x Z
Qcr - удельная
теплота сгорания, Дж/кг
Qj - константа,
равная 4,52 х 106 Дж/кг
Z -
коэффициент участия, допускается принимать 0,1
mn -
масса паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг
Импульс волны i, Па с
определяется по формуле
123 mпр 0,66
r
i =
Массу
паров, поступивших в окружающее пространство определяем по формуле
mn = W х Fu x T
W - интенсивность испарения, кг/м2, с
Fu - площадь испарения, м2
T - продолжительность испарения, С
На основании НПБ 107-97, Т=3600С
W = 10-6ÖM
x Pн
где:
M - молекулярная масса, кг/моль
Рн - давление насыщенного пара, при расчетной температуре (38°С) Рн =
40,23
Предельно допустимое избыточное давление
при сгорании газо- паро- или пылевоздушных смесей в помещениях или в открытом
пространстве приведено в таблице.
Степень поражения
Избыточное давление,
кпА
Полное разрушение зданий
100
50% разрушений зданий
53
Средние повреждения зданий
28
Умеренные повреждения зданий (повреждение внутренних перегородок, рам,
дверей и т.п.)
12
Малые
повреждения(разбита часть остекления)
3
Нижний порог повреждения человека волной давления
5
Летальный исход
маловероятен, временная потеря слуха или травмы от вторичных эффектов ВУВ
16
Летальный исход
возможен, травмы серьезные
24
Летальный исход в 50%
случаев
55
Летальный исход
70
Рассчитывая давление волны с интервалом 0,1метр
и сопоставляя данные с выше приведенной таблице определим границы зон
разрушений (поражения человека)
Степень поражения
Радиус зоны, м.
Полное разрушение зданий
9,2м
50% разрушений зданий
12,9м
Средние повреждения зданий
18,8м
Умеренные повреждения зданий (повреждение внутренних перегородок, рам,
дверей и т.п.)
33,5м
Малые
повреждения(разбита часть остекления)
104м
Нижний порог повреждения человека волной давления
67м
Летальный исход
маловероятен, временная потеря слуха или травмы от вторичных эффектов ВУВ
70
Летальный исход
возможен, травмы серьезные
55
Летальный исход в 50%
случаев
24
Летальный исход
16
Определение размера
зоны, ограничивающей ТВС с концентрацией горючего выше нижнего
концентрационного предела распространения пламени.
Одним
из вариантов чрезвычайной ситуации, связанной с выходом бензина из автоцистерны
при сливе, может быть выход бензина в окружающую среду без последующего горения.
В этом случае важно знать
горизонтальный размер зоны, ограничивающий ТВС с концентрацией выше нижнего
концентрационного предела распространения пламени.
Радиус зоны рассчитываем по
формуле:
________M_____________
Vо (1+ 0,00367) х tp
рn =
где:
рn -
плотность паров бензина при расчетной температуре, кг/м3
M - молярная
масса, кг/моль
tр -
расчетная температура для данной местности
Рн -
давление насыщенных паров бензина при расчетной температуре, кПа
mn -
масса паров, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но
не более 3600°С, кг
T -
продолжительность поступления паров бензина в открытое пространство
R=42,57 м.
Вывод: на расстоянии 42,57м от аварийной автоцистерны может
иметь место взрывоопасная концентрация выше низшего концентрационного предела
распространения пламени. За начало отсчета размера зоны принимаются внешние
габариты автоцистерны.
Определение
интенсивности теплового излучения и времени существования «огненного шара».
Ef -
среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/м2 для
бензина Ef= 450
Fq -
угловой коэффициент облучения
i - коэффициент пропускания атмосферы
Fq
= ________Н / Ds________________
`
4/(H/Ds + 0,5)2 + (r/Ds)2/1,5
где:
Н - высота
центра “огненного шара”, м допускается принимать равной Ds
Ds -
эффективный диаметр “огненного шара”, м.
r -
расстояние от облучаемого объекта до эпицентра “огненного шара”
Ds
= 5,33 m0,327
m - масса горючего вещества, кг
Время существования “огненного шара” t3
c, рассчитываем по формуле:
t3 = 0,92
m0,303
i = exp/-7,0 х 10-4
(4Ör2
+ H2 –Ds/2)/
m = Vra
r - плотность бензина
a - процент заполнения емкости
Определим интенсивность теплового излучения при
различных r, с шагом 0,1 метр и определим границу зоны, на которой
человек может получить ожоги выше 1-й степени.
№ п/п
Степень поражения
Доза теплового
Излучения, Дж/м2
Расстояние, м
1.
Ожог 1-й степени
1,2х105
160
2.
Ожог 2-степени
2,2х105
126
3.
Ожог 3-степени
3,2х105
104
Экологические
последствия
Разливы
моторных топлив, которые обладают высокой испаряемостью, приводят к загрязнению
приземного слоя воздуха. Летом при температурах поверхности и воздуха выше 20°С
и ветре, бензины испаряются практически полностью за 3-4 часа [РД
153-39.4-058-00].
Таблица. Испарение бензина за 1 час после разлива
(в % от 10 м3)
