Предупреждение чрезвычайных ситуаций на нефтебазе г. Бикин
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.