2.2. Оценка выхода горючей среды из резервуара

Большое и малое дыхание

Количество горючих паров, выходящих из сообщающегося с атмосферой («дышащего») аппарата за один цикл «большого дыхания», определяют по формуле:

(2.2.1)

где – количество выходящих паров из заполняемого жидкостью аппарата, кг/цикл;

Р_р – рабочее давление в аппарате, Па;

– объём поступающей в аппарат жидкости, м³.

_(2.2.2)

Количество горючих паров, выходящих из сообщающегося с атмосферой («дышащего») аппарата при «малом дыхании», определяют по формуле:

(2.2.3)

где – количество выходящих из аппарата паров при изменении температуры среды в газовом пространстве, кг/цикл;

– паровоздушный объем аппарата, м³;

– концентрация насыщенных паров жидкости соответственно при температурах t₁ и t₂ , об. доли;

– средняя концентрация насыщенного пара в аппарате, об. доли;

8314,31 – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль К)

Далее используя имеющиеся данные, определяем количество горючих паров при «большом дыхании»:

Степень заполнения аппарата принимаем =0,9.

Молекулярную масса, М=95 г/моль.

_(2.2.4)

(2.2.5)

Определяем количество горючих паров при «малом дыхании», при температуре t₂:

t₂ – температура окружающей среды равная 35 ;

При этом получаем следующее выражение:

_(2.2.6)

Определив давление насыщенных паров и приняв давление рабочее равное атмосферному определяем концентрацию насыщенных паров:

_(2.2.7)

_(2.2.8)

(2.2.9)

2.3. Оценка выхода горючей среды из аппарата при повреждении

Расчет объема и массы разлива нефтепродукта

Объем нефтепродуктов при разрушении ТРК (при расходе до 40 л/мин), переливе резервуаров из-за несрабатывания предохранительного клапана, разрыве шлангов ТРК, разъединении соединительных трубопроводов «автоцистерна – резервуар» при сливе топлива самотеком через трубопровод с открытой заливной горловиной АЦ рассчитывается:

_(2.3.1)

где Q_о – расход бензина при работающем насосе, м³/ч;

Т_а – нормативное время остановки прокачки, час.

Объем нефтепродуктов, вылившейся после остановки прокачки рассчитывается, м³:

_(2.3.2)

где R – внутренний радиус поврежденного участка трубопровода, м;

L – длина аварийного участка трубопровода, м.

Суммарный объем нефтепродуктов, поступивших в окружающую среду при возможном порыве трубопроводов составит, м³:

_(2.3.3)

где Q_т1– объем нефтепродуктов, вылившихся до остановки прокачки, м³;

Q_ст – объем нефтепродуктов вылившейся после остановки прокачки, м³.

Подставляя значения получим, что максимальный объем разлившихся нефтепродуктов АЗС составит примерно 3,3 м³.

Максимальная масса нефтепродуктов, которые могут поступить в окружающую среду рассчитывается, т:

_(2.3.4)

где Q_м – максимальный объем нефтепродуктов, м³;

ρ_о – плотность нефтепродуктов, кг/м³.

Максимальная масса разлившейся жидкости:

бензина марки АИ-80 – 36 т,

бензина марки АИ-92 – 36,5 т,

бензина марки АИ-95 – 38,5 т,

ДТ – 40,5 т.

Расчет площадей разлива

При разливе до 60 м на поверхность с уклоном менее 3% и твердым покрытием (площадки с асфальтовым или бетонным покрытием) площадь загрязнения (S_зр, м²) при отсутствии справочных данных ориентировочно определяется по формуле:

_(2.3.5)

где Q_сум – суммарный объем нефтепродуктов, м³;

К_зр – эмпирический коэффициент, К_зр = 150.

Форму зоны разлива на ровной поверхности принимают в виде круга с радиусом, м:

_(2.3.6)

где S_зр – площадь зоны разлива, м².

При разливе до 20 литров площадь загрязнения составит примерно 0,75 м² (R_зр = 0,38 м); до 4 м³ – площадь загрязнения составит примерно 80 м² (R_зр=6,56 м). При разгерметизации АЦ площадь разлива составит 300 м².

Определение зон воздействия теплового потока при пожаре проливов бензина

Расчет интенсивности теплового излучения при пожарах проливов ЛВЖ и ГЖ проводим в соответствии с ГОСТ Р 12.3.047-2012 «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля».

Определяем эффективный диаметр пролива, м:

_(2.3.7)

(2.3.8)

Находим высоту пламени:

(2.3.9)

где m – удельная массовая скорость выгорания топлива, кг/м²с, m = 0,06 кг/м²с;

ρ_в – плотность окружающего воздуха, кг/м³, ρ_в = 1,2 кг/м³;

g – ускорение свободного падения, м²/с, g = 9,81 м²/с.

(2.3.10)

Находим угловой коэффициент облученности по формуле:

_(2.3.11)

(2.3.12)

(2.3.13)

_(2.3.14)

где r – расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта.

_(2.3.15)

_(2.3.16)

(2.3.17)

(2.3.18)

_(2.3.19)

Определяем коэффициент пропускания атмосферы:

_(2.3.20)

Находим интенсивность теплового излучения:

_(2.3.21)

где E_f – среднеповерхностная плотность излучения пламени,

= 40 кВт/м².

_(2.3.22)

При интенсивности теплового излучения 1,4 кВт/м² человек может находиться без негативных последствий в течении длительного времени, а при интенсивности 4,2 кВт/м² безопасное нахождение только в брезентовой одежде.

Таблица 2.1 – Предельно допустимая интенсивность теплового излучения пожаров приливов

Характер повреждений элементов зданий и воздействия на человека	Интенсивность излучения, кВт/м2
Без негативных последствий в течение 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 10 секунд 30 секунд 1 минута 10 минут	45 35 20 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 течение 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 = 300 м².

Расстояние от геометрического центра пролива топлива до места, где человек может находиться безопасно в течение 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.

Величина избыточного давления ∆Р, кПа, развиваемого при сгорании паровоздушной смеси определяется по формуле:

(2.3.23)

где Р₀ – атмосферное давление, кПа, Р₀ =101,3 кПа;

m_пр – приведенная масса пара, кг;

(2.3.24)

где Q_сг – теплота сгорания бензина, , ;

Q₀ – постоянная, Q₀ = ;

m – масса горючих паров, поступивших в окружающее пространство, кг.

Z – коэффициент участия горючих паров в горении, Z = 0,1.

Массу паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения определяем по формуле:

_(2.3.25)

где W – интенсивность испарения, .

_(2.3.26)

_(2.3.27)

где F_и – площадь поверхности испарения, м²;

Т – принимается как время полного испарения жидкости. Принимаем равным 3600с.

Рассчитывая давление волны с интервалом 0,1 м и сопоставляя данные таблицы определим границы зон разрушений (поражения человека).

Таблица 2.2. – Предельно допустимое избыточное давление при сгорании паровоздушных смесей в помещениях или в открытом пространстве

Степень поражения	Избыточное давление, кПа	Радиус зоны, м
Полное разрушение зданий	100	9,2
50% разрушений зданий	53	12,9
Средние повреждения зданий	28	18,8
Умеренные повреждения зданий (повреждение внутренних перегородок, рам, дверей и т.п.)	12	33,5
Малые повреждения (разбита часть остекления)	3	104
Нижний порог повреждения человека волной давления	5	67
Летальный исход маловероятен, временная потеря слуха или травмы от вторичных эффектов ВУВ	16	70
Летальный исход возможен, травмы серьезные	24	55
Летальный исход в 50% случаев	55	24
Летальный исход	70	16

Расчет размеров зон взрывоопасных концентраций, при аварийном поступлении горючих паров в открытое пространство

Размеры зоны, ограничивающие область концентраций, превышающей нижний концентрационный предел распространения пламени по горизонтали и вертикали рассчитывают по формулам:

_(2.3.28)

(2.3.29)

_(2.3.30)

где m_п – масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 3600 с, кг;

_п – плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м³;

Р_н – давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа;

К – коэффициент, принимаемый равным К=Т/3600 для ЛВЖ;

Т– продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство,1с;

С_нкпр – нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров ЛВЖ, % (об.);

M – молярная масса, кг/кмоль;

V₀ – мольный объем, равный 22,413 м³/кмоль;

t_р – расчетная температура, °С.

Для выполнения расчета принимаем Т = 1 час =3600 с.

(2.3.31)

(2.3.32)

_(2.3.33)