2.3 Прогнозирование и оценка инженерной обстановки при взрыве

ГПВС в производственных помещениях ОПО

Прогнозирование инженерной обстановки при взрыве ГПВС в производственных помещениях выполняется с целью разработки мероприятий по предотвращению взрыва, а в случае взрыва – разработка мероприятий по ограничению распространения поражающих факторов взрыва.

Последствия взрыва ГПВС в помещениях определяются в зависимости от условия размещения взрывоопасных продуктов. Если технологический аппарат со взрывоопасными продуктами размещен в зданиях, то авария развивается по сценарию взрыва в замкнутом объеме.

Кратко рассмотрим модели воздействия, позволяющие определить зоны давлений при прогнозировании последствий взрывов в производственных помещениях.

Наиболее типичными аварийными ситуациями в этом случае считаются:

- разрушение аппарата или трубопровода со смешанными газами или жидкостями;

- потеря герметичности трубопроводов (разрыв сварного шва, прокладки, отрыв штуцера);

- разлив жидкостей по полу помещения или по рельефу местности;

- образование или выброс горючей пыли.

Прогнозирование инженерной обстановки при взрыве ГПВС можно вы­полнить по следующей структурно-логической схеме:

1 Изучение исходных данных для прогнозирования инженерной обстановки в производственных помещениях ОПО:

- изучение или разработка плана размещения оборудования в помещениях с опасным производством;

- изучение или разработка принципиальной технологической схемы опасного производства;

- определение мест возможных очагов взрыва ГПВС;

- изучение характеристик ГПВС;

- разработка сценария возникновения и развития аварии со взрывом ГПВС или ПВС

2 Оценка инженерной обстановки при взрыве ГПВС в производственных помещениях:

- расчет радиусов зон действия детонационной волны и воздушной ударной волны на оборудование при взрыве ГПВС.

- определение показателей инженерной обстановки, непосредственно характеризующие инженерную обстановку и показателей, определяющие объем АСР и жизнеобеспечения персонала ОПО.

Из выше сказанного, можно сформулируем основные факторы, влияющие на результаты прогнозирования и оценки инженерной обстановки:

- масса и тип взрывоопасного вещества;

- характеристика взрывоопасного вещества и условия его хранения или использования в производственном процессе;

- место возникновения взрыва;

- объемно-планировочные решения здания и размещения оборудования;

- размещение рабочих и служащих относительно очага взрыва.

В качестве поражающего фактора при прогнозировании инженерной обстановки при взрыве ГПВС, вызывающие основные повреждения оборудования, разрушения помещений и поражения персонала явля­ется воздушная ударная волна и осколки.

При взрыве ГПВС зону детонационной волны, ограниченную радиусом r₀, можно определить по формуле

r₀ = , м (2.3)

где 1/ 24 - коэффициент, м/кДж^1/3;

Э - энергия взрыва смеси, определяемая из выражения

Э = V_ГПВС · r_стх · Q_стх, кДж, (2.4)

где V_ГПВС - объем смеси, равный

V_ГПВС = 100 · (V_г / С), (2.5)

где V_г - объем газа в помещении;

С - стехиометрическая концентрация горючего по объему в % (табл.2.3);

Таблица 2.3 - Характеристики газопаровоздушной смеси

Вещество, характеризующее смесь	Формула вещества, образующего смесь	Характеристики смеси
		mk кг/кмоль	rстх, кг/м3	Qстх, МДж/кг	С, об. %
Газовоздушные смеси
Ацетилен	C2H2	26	1,278	3,387	7,75
Бутан	C4H10	58	1,328	2,776	3,13
Водород	H2	2	0,933	3,425	29,59
Метан	CH4	16	1,232	2,763	9,45
Пропан	C3H8	44	1,315	2,801	4,03
Этилен	C2H4	28	1,285	3,010	6,54
Паровоздушные смеси
Ацетон	C3H6O	58	1,210	3,112	4,99
Бензин авиационый		94	1,350	2,973	2,10
Метанол	CH4O	32	1,300	2,843	12,30
Пентан	C5H12	72	1,340	2,797	2,56

r_стх - плотность смеси стехиометрического состава, кг/м³;

Q_стх - энергия взрывчатого превращения единицы массы смеси

стехиометрического состава, кДж/кг;

V₀ - свободный объем помещения, равный V₀=0,8V_п, м³;

V_п - объем помещения.

При объеме ГПВС (V_ГПВС ) более объема помещения (V₀ ) объем смеси V_ГПВС принимают равным V₀.

Для оперативного прогнозирования последствий взрыва в производственных помещениях расчеты целесообразно проводить для случая, при котором будут максимальные разрушения, то есть когда свободный объем помещения, где расположены емкости с газом, будет полностью заполнен взрывоопасной смесью стехиометрического состава.

Тогда уравнение (2.4) по определению энергии взрыва можно записать в виде:

Э = , кДж , (2.6)

При этом принимается, что за зоной детонационной волны при давление на ее фронте 17 кгс/см², действует ВУВ. Давление во фронте ВУВ можно определить с использованием данных табл.2.4.

Таблица 2.4 - Давление во фронте ударной волны в зависимости

от отношения r / r₀

r/r0	0 - 1	1,01	1,04	1,08	1,2	1,4	1,8	2,7
DРф,кПа	1700	1232	814	568	400	300	200	100
r/r0	3	4	5	6	8	12	20	-
DРф,кПа	80	50	40	30	20	10	5	-

Рассмотрим пример расчета радиусов зон действия ВУВ при взрыве ГПВС типа этилен в производственном помещении ОПО.

Исходные данные ГПВС типа этилен:

V_п=1296 м³; r_ст=1,285 кг/м³; Q_стх=3,01 МДж/кг; С=6,54 %.

Расчет:

Далее, следует определить радиусы зон полного, сильного, среднего и слабого разрушения, соответствующие давлению 50, 30, 20 и 10 кПа.

Полное разрушение будет при радиусе 65,2 м:

(r / r₀ =4, то r= 4 · 16,3 = 65.2 м).

Сильное разрушение будет при радиусе 97,8 м:

(r / r₀ =6, то r= 6 · 16.3= 97,8 м)

Среднее разрушение будет при радиусе 130 м:

(r / r₀=8, то r =8 · 16.3 =130,4 м)

Слабое разрушение будет при радиусе 195 м:

(r / r₀=12, то r=12 · 16.3=195,6 м)

Определенные таким образом зоны разрушения следует нанести на генеральный план ПВОО и приступить к оценке инженерной обстановки.