Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей (рд 03-409-01)
| Вид материала | Документы |
- Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей (рд 03-409-01), 414.51kb.
- Методика оценки последствий аварии на пожаро-взрывоопасных объектах методика оценки, 277.65kb.
- Методика оценки последствий аварии на пожаро-взрывоопасных объектах методика оценки, 290.23kb.
- Методика поверки руководитель научно-исследовательского отдела госэталонов в области, 266kb.
- Методика оценки последствий лесных пожаров москва 1994 Аннотация Методика предназначена, 267.68kb.
- Методика прогнозирования и оценки медицинских последствий аварий на взрыво- и пожароопасных, 356.62kb.
- Приказ от 14 декабря 2007 г. N 859 об утверждении и введении в действие методических, 1639.2kb.
- Микропроцессорная релейная защита воздушных линий электропередачи напряжением, 28.04kb.
- Российские сми о мчс мониторинг за 30 января 2012, 2731.53kb.
- Методика оценки экономической, бюджетной и социальной эффективности оценка экономической, 140.87kb.
МЕТОДИКА
ОЦЕНКИ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙНЫХ ВЗРЫВОВ
ТОПЛИВНО-ВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ
(РД 03-409-01)
Топливно-воздушная смесь (ТВС) представляет собой смесь горючих газов или паров с воздухом с концентрацией горючего, превышающей нижний концентрационный предел воспламенения. Такие смеси могут образоваться при аварийной разгерметизации оборудования, в котором обращаются горючие газы, пары, перегретые горючие жидкости, а также при испарении пролива горючих жидкостей, имеющих температуру вспышки выше температуры окружающей среды (только в этом случае возможно образование над поверхностью пролива ТВС).
Методика [1] не предназначена для расчета параметров взрыва облака ТВС в закрытом пространстве (помещении).
Решаются две задачи: первая – расчет параметров взрыва ТВС на определенном расстоянии от эпицентра аварии с оценкой вероятности повреждений промышленных зданий и поражения людей, находящихся на этом расстоянии; вторая – оценка радиусов зон различной степени поражения ударной волной людей и повреждений промышленных зданий в соответствии с табл.1 (ГОСТ Р 12.3.047-98 «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля» [2]).
Таблица 1 - Предельно допустимое избыточное давление при сгорании газо- паро- или пылевоздушных смесей в помещении или на открытом пространстве
| Степень поражения | Избыточное давление, кПа |
| Полное разрушение зданий, смертельное поражение персонала 50%-ное разрушение зданий Средние повреждения зданий Умеренные повреждения зданий (повреждение внутренних перегородок, рам, дверей и т. п.) Нижний порог повреждения человека волной давления Малые повреждения (разбита часть остекления) | 100 53 28 12 5 2 |
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВА ТВС
Определение эффективного энергозапаса ТВС
Эффективный энергозапас горючей смеси определяется по соотношению
Е = Мг·qг при Сг ≤ Сст (1)
или
Е = Мг·qг· Сст/ Сг при Сг > Сст , (2)
где Мг – масса горючего вещества, содержащегося в облаке ТВС, кг (определяется исходя из условий развития аварии в соответствии с НПБ 105-03 [3], ПБ 09-540-03 [4]);
qг – теплота сгорания горючего газа, МДж/кг;
Сг – концентрация горючего вещества в облаке ТВС, кг/м3;
Сст – стехиометрическая концентрация горючего вещества в смеси с воздухом, кг/м3.
При расчете параметров взрыва облака, лежащего на поверхности земли, величина эффективного энергозапаса удваивается.
Стехиометрическая концентрация горючего вещества в ТВС определяется из справочных данных или рассчитывается отдельно. Если определение концентрации горючего вещества в смеси затруднено, в качестве величины Сг принимается концентрация, соответствующая НКПВ горючего газа.
Стехиометрическая концентрация может быть определена по формуле
, (% об.) (3)где
- стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;
- число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего.Перевод величины Сст из % об. в кг/м3 осуществляется по формуле
, (4)где ρt – плотность газа, кг/м3.
Для оценки объема облака ТВС можно использовать соотношение
V = Мг/ Сст (5)
Теплота сгорания горючего газа в ТВС берется из справочных данных или определяется по формуле
qг = 44·β , МДж/кг (6)
Корректировочный параметр β для наиболее распространенных опасных веществ определяется из таблицы 2 (экспертная таблица института химической физики - ИХФ РАН).
Таблица 2 - Классификация горючих веществ по степени чувствительности к инициированию взрывных процессов
| Класс 1 | Класс 2 | Класс 3 | Класс 4 | ||||
| Особо чувствиительные вещества | β | Чувствительные вещества | β | Среднечувствительные вещества | β | Слабочувствительные вещества | β |
| размер детонационной ячейки менее 2 см | размер детонационной ячейки от 2 до 10 см | размер детонационной ячейки от 10 до 40 см | размер детонационной ячейки более 40 см | ||||
| ацетилен | 1,1 | акрилонитрил | 0,67 | ацетальдегид | 0,56 | аммиак | 0,42 |
| винилацетилен | 1,03 | акролеин | 0,62 | ацетон | 0,65 | бензол | 0,88 |
| водород | 2,73 | бутан | 1,04 | бензин | 1 | декан | 1 |
| гидразин | 0,44 | бутилен | 1 | винилацетат | 0,51 | дизтопливо | 1 |
| изопропилнитрат | 0,41 | бутадиен | 1 | винилхлорид | 0,42 | о- дихлорбензол | 0,42 |
| размер детонациионной ячейки менее 2 см | размер детонационной ячейки от 2 до 10 см | размер детонационной ячейки от 10 до 40 см | размер детонационной ячейки более 40 см | ||||
| метилацетилен | 1,05 | 1,3-пентадиен | 1 | гексан | 1 | додекан | 1 |
| нитрометан | 0,25 | пропан | 1,05 | генераторный газ | 0,38 | керосин | 1 |
| окись пропилена | 0,7 | пропилен | 1,04 | изооктан | 1 | метан | 1,14 |
| окись этилена | 0,62 | сероуглерод | 0,32 | метиламин | 0,7 | метилмеркаптан | 0,53 |
| этилнитрат | 0,3 | этан | 1,08 | метилацетат | 0,53 | метилхлорид | 0,12 |
| | | Этилен | 1,07 | метилбутилкетон | 0,79 | метилбензол | 1 |
| ШФЛУ | 1 | метилпропилкетон | 0,76 | нафталин | 0,91 | ||
| диметиловый эфир | 0,66 | метилэтилкетон | 0,71 | окись углерода | 0,23 | ||
| диэтиловый эфир | 0,77 | октан | 1 | фенол | 0,92 | ||
| дивиниловый эфир | 0,77 | пиридин | 0,77 | хлорбензол | 0,52 | ||
| диизопропиловый эфир | 0,82 | сероводород | 0,34 | этилбензол | 0,90 | ||
| | | метиловый спирт | 0,52 | дихлорэтан | 0,25 | ||
Продолжение таблицы 2
| Класс 1 | Класс 2 | Класс 3 | Класс 4 | ||||
| Особо чувствиительные вещества | β | Чувствительные вещества | β | Среднечувствительные вещества | β | Слабочувствительные вещества | β |
| | | | | этиловый спирт | 0,62 | трихлорэтан | 0,14 |
| пропиловый спирт | 0,69 | | | ||||
| амиловый спирт | - | ||||||
| изобутиловый спирт | 0,79 | ||||||
| изопропиловый спирт | 0,69 | ||||||
| циклогексан | 1 | ||||||
| этилформиат | 0,46 | ||||||
| этилхлорид | 0,43 | ||||||
| сжиженный пиродный газ | 1 | ||||||
| кумол | 0,84 | ||||||
| печной газ | 0,09 | ||||||
| циклопропан | 1 | ||||||
| этиламин | 0,8 | ||||||
Определение ожидаемого режима взрывного превращения
Определение класса горючего вещества по степени чувствительности к инициированию взрывных процессов осуществляется с помощью табл.2.
При отсутствии вещества в табл.2, его следует классифицировать по аналогии с имеющимися в таблице веществами, а при отсутствии информации о свойствах данного вещества – относить его к классу 1, то есть рассматривать как наиболее опасный случай.
В связи с тем, что характер окружающего пространства в значительной степени определяет скорость взрывного превращения облака ТВС и, следовательно, параметры ударной волны, геометрические характеристики окружающего пространства разделены на виды в соответствии со степенью загроможденности.
Определение вида окружающей территории проводится по табл.3.
Таблица 3 - Классификация окружающей территории
| Вид 1 | Наличие длинных труб, полостей, каверн, заполненных горючей смесью, при сгорании которой возможно ожидать формирование турбулентных струй продуктов сгорания с размером не менее трех размеров детонационной ячейки данной смеси. Если размер детонационной ячейки неизвестен, то минимальный характерный размер турбулентных струй принимается равным 5 см для веществ класса 1, 20 см - для класса 2, 50 см - для класса 3, 150 см для веществ класса 4. |
| Вид 2 | Сильно загроможденное пространство: наличие полузамкнутых объемов, высокая плотность размещения технологического оборудования, лес, большое количество повторяющихся препятствий |
| Вид 3 | Средне загроможденное пространство: отдельно стоящие технологические установки, резервуарный парк |
| Вид 4 | Слабо загроможденное и свободное пространство |
По классу горючего вещества и виду окружающего пространства с помощью табл.4 устанавливается режим взрывного превращения.
Известны два основных режима протекания взрывных процессов – детонация и дефлаграция. Дефлаграция – горение с высокой скоростью распространения фронта пламени (скорость распространения определяется теплопроводностью среды), которое сопровождается образованием и распространением ударной волны. Детонация – взрывное превращение вещества, при котором скорость распространения горения определяется скоростью распространения ударной волны.
Таблица 4 - Экспертная таблица для определения режима взрывного превращения
| Класс горючего вещества | Вид окружающего пространства | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Ожидаемый диапазон скорости взрывного превращения | ||||
| 1 | 1 | 1 | 2 | 3 |
| 2 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 3 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 4 | 3 | 4 | 5 | 6 |
По режиму взрывного горения вещества определяется диапазон скоростей распространения фронта пламени (табл.5).
Таблица 5 - Классификация режимов взрывных превращений по диапазонам скоростей распространения фронта пламени
| Класс режима горения | Режимы взрывных превращений облака ТВС |
| 1 | Детонация или горение со скоростью фронта пламени Vг >500 м/с |
| 2 | Дефлаграция, Vг =300-500 м/с |
| 3 | Дефлаграция, Vг =200-300 м/с |
| 4 | Дефлаграция, Vг =150-200 м/с |
| 5 | Дефлаграция, Vг =k·M1/6 м/с, где М -масса топлива, т, k=43 |
| 6 | Дефлаграция, Vг =k·M1/6 м/с, где М -масса топлива, т, k=26 |