Предупреждение чрезвычайных ситуаций на нефтебазе г. Бикин

дипломная работа

2.3 Оценка количества опасного вещества, участвующего в аварии. Расчет вероятных зон действия поражающих факторов

Опасность на Бикинской нефтебазе определяется по следующим основным параметрам /10/:

- характеристика опасных обращающихся веществ;

-оценка количества и распределения опасных веществ;

-уровень и категория опасности технологических блоков;

-воздействие взрыва топливно-воздушной смеси;

-характеристика зон поражения.

Границы разрушений зданий и сооружений, а также величина воздушной ударной волны в результате взрывных превращений облака топливно-воздушных смесей на границах зон разрушения определены согласно ПБ 09-540-03 «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» /14/.

Таблица 2.2 -Исходные данные

№ п/п

Показатели

Блок №1

Ж/д эстакада

Блок №2

Насосная

Блок №3

Резервуарный парк

Блок №4

Пункт налива автоцистерны

1

Емкость, оборудование

ж/д цистерна

V=60 м3

насос

РВС-400

АЦ

V=20м3

2

V-объем ПГФ, м3

25

2

150

6,6

3

Р-давление в блоке, МПа

0,1

0,1

0,1

0,1

4

с - плотность ПГФ, кг/ м3

1,36

1,36

1,41

1,36

5

g - удельная теплота сгорания ПГФ, Дж/кг

4,6*104

4,6*104

4,6*104

4,6*104

6

в - коэф.

1,08

1,08

1,08

1,08

7

Fр - площадь разлива, м2

130

20

220

35

8

t - время с момента АРБ до полного прекращения экзотермических процессов, с

360

360

360

360

9

G - масса парогазовой фазы, кг

50

50

50

50

10

Z - доля приведенной массы парогазовых веществ, участвующих во взрыве

0,1

0,1

0,1

0,1

Определение энергетического потенциала блоков.

Е1 - сумма энергии адиабатического расширения А (кДж) и сгорания ПГФ, находящегося в блоке.

E1 = G · g + A, (2.1)

где А - энергия сжатой ПГФ,

А = в · P · V (2.2)

Таким образом энергия сжатой ПГФ в блоках будет равна:

- Блок №1, А = 1,08 · 0,1 · 25 = 2,7

- Блок №2, А = 1,08 · 0,1 · 2 = 0,216

- Блок №3, А = 1,08 · 0,1 · 150 = 16,2

- Блок №4, А = 1,08 · 0,1 · 6,6 = 0,71

Масса ПГФ, имеющаяся в блоке определяется по формуле:

G = V · с, (2.3)

Таким образом получаем:

- Блок №1, G = 25 · 1,36 = 34 кг;

- Блок №2, G = 2 · 1,36 = 2,72 кг;

- Блок №3, G = 150 · 1,41 = 211,5 кг;

- Блок №4, G = 6,6 · 1,36 = 8,97 кг.

Подставив значения в формулу 2.1 получаем:

- Блок №1, Е1 = 34 · 4,6·104 + 2,7 = 159,1·104 кДж;

- Блок №2, Е1 = 2,72 · 4,6·104 + 0,216 = 12,72·104 кДж;

- Блок №3, Е1 = 211 · 4,3·104 + 16,2 = 925,6·104 кДж;

- Блок №4, Е1 = 8,97 · 4,6·104 + 0,71 = 41,97·104 кДж.

Е4 - энергия сгорания ПГФ, образующейся из пролитой на твердую поверхность ЖФ за счет тепловой отдачи от окружающей среды, кДж:

Е4 = G · g, (2.4)

где G - суммарная масса ЖФ, испарившейся за счет теплопритока из окружающей среды, кДж:

G`` = G · ((Fp/50) · (t/180)) (2.5)

Подставив значения в таблицу 2.5 и проведя расчеты получены следующие значения для блоков:

- Блок №1, G`` = 50 · ((130/50) · (360/180)) = 260 кДж;

- Блок №2, G`` = 50 · ((15/50) · (360/180)) = 30 кДж;

- Блок №3, G`` = 50 · ((220/50) · (360/180)) = 440 кДж;

- Блок №4, G`` = 50 · ((35/50) · (360/180)) = 70 кДж.

Из формулы 2.4 получаем следующие значения для блоков:

- Блок №1, Е4 = 260 · 4,6·104 = 1196·104

- Блок №2, Е4 = 30 · 4,6·104 = 138·104

- Блок №3, Е4 = 440 · 4,3·104 = 1892·104

- Блок №4, Е4 = 70 · 4,6·104 = 322·104

Е - энергетический потенциал взрывоопасности, кДж:

Е = Е1 + Е4 (2.6)

Энергетический потенциал для блоков будет равен:

- Блок №1, Е = 159,1·104 + 1196·104 = 1355,1·104

- Блок №2, Е = 12,82·104 + 138·104 = 150,72·104

- Блок №3, Е = 925,6·104 + 1892·104 = 2824,6·104

- Блок №4, Е = 41,97·104 + 322·104 = 363,97·104

По значениям общих энергетических потенциалов взрывоопасности Е определяются величины приведенной массы и относительного энергетического потенциала.

Общая масса горючих паров взрывоопасного парогазового облака m:

m = E/ 4,6·104, (2.7)

- Блок №1, m = 1355,1·104/ 4,6·104 = 294,5

- Блок №2, m = 150,72·104/ 4,6·104 = 32,7

- Блок №3, m = 2824,6·104/ 4,6·104 = 614,1

- Блок №4, m = 363,97·104/ 4,6·104 = 79,1

Относительный энергетический потенциал взрывоопасности:

Qв = (1/16,534) · 3vЕ (2.8)

- Блок №1, Qв = (1/16,534) * 3v1355,1*104 = 14,5

- Блок №2, Qв = (1/16,534) * 3v150,72*104 = 6,9

- Блок №3, Qв = (1/16,534) * 3v2824,6*104 = 18,5

- Блок №4, Qв = (1/16,534) * 3v363,97*104 = 9,3

По значению Qв и m осуществляется категорирование технологических блоков по таблице №4 ПБ 09-540-03.

Блоки №1, №2, №3, №4 Бикинской нефтебазы относятся к III категории взрывоопасности.

Расчет действующей во взрыве массы вещества и радиусов зон разрушений.

Масса парогазовых веществ, участвующих во взрыве:

m` = z · m, (2.9)

- Блок №1, m` = 0,1 · 294,5 = 29,45 кг;

- Блок №2, m` = 0,3 · 32,7 = 9,81 кг;

- Блок №3, m` = 0,1 · 614,1 = 61,41 кг;

- Блок №4, m` = 0,1 · 79,1 = 7,91 кг.

Тротиловый эквивалент взрыва парогазовой среды.

WT = (0,4g`/ 0,9gT) · z · m, (2.10)

Где gT = 0,419·104 - удельная энергия взрыва ТНТ (тротила), кДж/кг:

- Блок №1, WT = (0,4 · 4,3·104/ 0,9 · 0,419·104) · 0,1 · 294,5 = 134,3 кг;

- Блок №2, WT = (0,4 · 4,3·104/ 0,9 · 0,419·104) · 0,3 · 32,7 = 44,7 кг;

- Блок №3, WT = (0,4 · 4,3·104/ 0,9 · 0,419·104) · 0,1 · 614,1 = 279,9 кг;

- Блок №4, WT = (0,4 · 4,3·104/ 0,9 · 0,419·104) · 0,1 · 79,1 = 36,1 кг.

Радиусы зон разрушения:

R0 = 3vWT/(1 +(3180/WT)2)1/6, (2.11)

- Блок №1, R0 = 3v134,3/(1 +(3180/134,3)2)1/6 = 1,78 м;

- Блок №2, R0 = 3v44,7/(1 +(3180/44,7)2)1/6 = 0,85 м;

- Блок №3, R0 = 3v279,9/(1 +(3180/279,9)2)1/6 = 2,9 м;

- Блок №4, R0 = 3v36,1/(1 +(3180/36,1)2)1/6 = 0,62 м;

R1 = K1 · R0

R2 = K2 · R0

R3 = K3 · R0

R4 = K4 · R0

R5 = K5 · R0

Kn - безразмерный коэффициент, характеризующий воздействие взрыва на объект равный соответственно - 3,8м, 5,6м, 9,6м, 28м, 56м.

Таблица 2.3 - Радиусы зон разрушения для блоков

Блоки

R1

R2

R3

R4

R5

Блок №1

3,8·1,78=6,7

5,6·1,78=9,9

9,6·1,78=17,1

28·1,78=49,8

56·1,78=99,6

Блок №2

3,8·0,85=3,2

5,6·0,85=4,7

9,6·0,85=8,1

28·0,85=23,8

56·0,85=47,6

Блок №3

3,8·2,9=11,02

5,6·2,9=16,2

9,6·2,9=27,8

28·2,9=81,2

56·2,9=162,4

Блок №4

3,8·0,62=2,3

5,6·0,62=5,3

9,6·0,62=5,9

28·0,62=17,4

56·0,62=34,8

Полное разрушение (R1): разрушение и обрушение всех элементов зданий и сооружений. Для административно-бытовых зданий и зданий управления обычных исполнений процент выживания людей - 30%, для производственных зданий и сооружений обычных исполнений - 0%.

Сильное разрушение (R2): разрушение части стен и перекрытий верхних этажей, образование трещин в стенах, деформация перекрытий нижних этажей. Возможно ограниченное использование сохранившихся подвалов после расчистки выходов. Для административно-бытовых зданий и зданий управления обычных исполнений процент выживания людей - 85%, для производственных зданий и сооружений обычных исполнений - 2%.

Среднее разрушение (R3): разрушение второстепенных элементов (крыши, перегородок и дверных заполнений). перекрытия, как правило, не обрушаются. Часть помещений пригодна для использования после расчистки обломков и проведения ремонта. Для административно-бытовых зданий и зданий управления обычных исполнения процент выживания людей - 94%, для производственных зданий и сооружений обычных исполнений - 40%.

Слабое разрушение (R4): разрушение оконных и дверных заполнения, перегородок. Подвалы и нижние этажи полностью сохраняются и пригодны для временного использования после уборки мусора и заделки проемов. Для административно-бытовых зданий и зданий управления обычных исполнений процент выживания людей - 98%, для производственных зданий и сооружений обычных исполнений - 90%.

Расстекление (R5): разрушение стекольных заполнений. Процент выживания людей - 100%.

Из анализа таблиц делаем вывод, что основными поражающими факторами при аварии на территории нефтебазы, исходным событием которой является разрушение технологического оборудования какого-либо блока, являются: избыточное давление во фронте воздушной ударной волны при взрыве топливно-воздушного облака, тепловое воздействие от огненного шара или пожара пролива. На ситуационном плане нефтебазы указаны границы возможных радиусов разрушений.

Делись добром ;)