Повна версія

Головна arrow БЖД arrow Безпека в галузі та надзвичайних ситуаціях

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

Пожежі з вибухом паливо-повітряних сумішей

У більшості випадків при пожежах має місце двофазне дифузійне горіння, при якому у незамкнених об'ємах вибуху не трапляється.Однак при роботі різного технологічного обладнання і трубопроводів можуть виникнути аварійні ситуації, коли відбувається їх розгерметизація. У цих випадках, якщо всередині обладнання або технологічних трубопроводів знаходяться горючі речовини (ГР) та легкозаймисті рідини (ЛЗР), відбувається їх викид у рідкому і пароподібному вигляді через нещільності, що утворилися, в атмосферу і витоки на підлогу приміщення. Такі викиди супроводжуються випаровуванням пролитої рідини, її пара в суміші з повітрям може зайнятися і призвести до вибуху та пожежі.

Для обґрунтування пожежної безпеки технологічних процесів необхідно визначати інтенсивність теплового випромінювання від полум'я і тривалість випромінювання цього полум'я. Порушення технологічних регламентів при поводженні з горючими та легкозаймистими рідинами на виробництві часто призводить до їх проливу з обладнання і трубопроводів. При їх випаровуванні пари можуть спалахнути, що дуже часто призводить до пожеж, оскільки від полум'я йдуть сильні теплові потоки випромінюванням. Інтенсивність теплового випромінювання при пожежах часто перевищує гранично допустимі значення інтенсивності теплового випромінювання для людини і конструкційних матеріалів, що може призвести до тяжких наслідків.

При займанні парогазової хмари виникає великомасштабне дифузійне полум'я від маси палива, що згорає, яке піднімається над поверхнею землі. Полум'я має кулясту форму, тому отримало назву "вогняна куля". Оцінка пожежної безпеки технологічних процесів включає в себе:

  • • розрахунок інтенсивності теплового випромінювання при пожежах від проливу ГР і ЛЗР для зіставлення з критичними (гранично допустимими) значеннями інтенсивності теплового потоку для людини і конструкційних матеріалів, які наведені в табл. 5.5;
  • • аналіз можливості виникнення "вогняної кулі" при аварії та її уражаючої дії;
  • • розрахунок радіусів зон ураження людей від теплового впливу в залежності від виду і маси палива. Приблизні значення теплових імпульсів, що викликають опіки різного ступеню, наведені в табл. 5.2.

Таблиця 5.7

Гранично допустима інтенсивність теплового випромінювання пожеж від проливу ГР і ЛЗР

Ступінь ураження

Інтенсивність теплового випромінювання q, кВт/м2

Без негативних наслідків протягом тривалого часу

Безпечно для людини в брезентовому одязі

  • 1,4
  • 4,2

Нестерпний біль через 20...30 с; опік 1-го ступеня через 15...20 с; опік 2-го ступеня через 30...40 с; займання бавовни-волокна через 15 хв.

7,0

Нестерпний біль через 3...5 с; опік 1-го ступеня через 6...8 с; опік 2-го ступеня через 12...16 с

10,5

Займання деревини з шорсткою поверхнею (вологість 12%) при тривалості опромінення 15 хв

12,9

Займання деревини, пофарбованої олійною фарбою по струганої поверхні; займання фанери

17,0

При проливі ГР або ЛЗР та їх займанні починається пожежа. Полум'я, що утворилося при пожежі, характеризується високою інтенсивністю теплового випромінювання, яке може привести до займання навколишніх горючих матеріалів, пошкодження конструкцій, травмування людей. Для оцінок впливу теплового випромінювання на навколишні предмети (рис. 5.2) потрібно знати величину самого випромінювання.

Випромінювання полум'я факела при пожежі на навколишні об'єкти

Рис. 5.2. Випромінювання полум'я факела при пожежі на навколишні об'єкти:

1 – полум'я, що випромінює; 2 – об'єкт, що опромінюється

Інтенсивність теплового випромінювання q, кВт/м2, від полум'я факела на поверхні розглянутого об'єкта може бути розрахована за формулою:

(5.7)

де– середньоповерхнева щільність теплового випромінювання полум'я факела, кВт/м2;

– кутовий коефіцієнт опромінення, який характеризує, яка частка випромінювання від полум'я факела потрапляє на даний об'єкт;

– коефіцієнт пропускання атмосфери.

Середньоповерхнева щільність теплового випромінювання полум'я факела Еі приймається на основі наявних у літературі експериментальних даних. При розрахунках допускається приймати: Е* = 450 кВт/м2.

Кутовий коефіцієнт опромінення орієнтовно може бути розрахований за формулою:

(5.8)

де Н – висота "вогняної кулі", м;

Dа ефективний діаметр "вогняної кулі", м; r – відстань від опромінюваного об'єкта до точки на поверхні землі безпосередньо під центром "вогняної кулі".

На практиці приблизно ефективний діаметр "вогняної кулі" D8, м, може бути розрахований за формулою:

(5.9)

де М – маса ГР або ЛЗР, що надійшла у навколишній простір, кг.

Висоту центру "вогняної кулі" зазвичай визначають в ході спеціальних досліджень. За відсутності даних таких досліджень допускається приймати

Коефіцієнт пропускання атмосфери X для теплового випромінювання можна визначити за формулою

(5.10)

Підставляючи отримані за вищенаведеними формулами значення Еf, Fq, і Хв формулу (5.7), можна розрахувати інтенсивність теплового випромінювання q від полум'я факела на навколишні об'єкти.

Час існування "вогняної кулі" т, с, розраховують за формулою:

(5.11)

Якщо поблизу факела пожежі знаходиться людина, то дозу теплового опромінення Q (тепловий імпульс І), яку вона отримає за час перебування під впливом випромінювання "вогняної кулі" τл , кДж/м2, можна розрахувати за формулою

(5.12)

ПРИКЛАД.

Визначити час існування "вогняної кулі" в осередку пожежі та інтенсивність теплового випромінювання від неї на відстані 500 м при розриві сферичної ємності з пропаном об'ємом V = 600 м3. Ступінь заповнення резервуара рідкою фазою а = 80%. Яку дозу теплового випромінювання отримає людина, якщо вона перебуватиме під впливом випромінювання 5 с?

Розв'язання. Щільність горючої рідини, рідкого пропану, за довідковими даними становить рр = 530 кг/м3. Відстань від опромінюваного об'єкта до точки на поверхні землі безпосередньо під центром "вогняної кулі" за умовою задачі приймаємо рівною г = 500 м. Знаходимо масу горючої рідини М, кг, в резервуарі за формулою:

Визначаємо ефективний діаметр "вогняної кулі", м, за формулою (5.9):

Враховуючи пояснення до формули (5.9), знаходимо висоту центра "вогняної кулі", м:

Кутовий коефіцієнт опромінення між "вогняною кулею" і об'єктом, що розглядається, знайдемо за формулою (5.8):

За формулою (5.10) знаходимо коефіцієнт пропускання атмосфери:

Через відсутність експериментальних даних про величину середньоповерхневої щільності теплового випромінювання полум'я Ер відповідно до вищенаведених рекомендацій, приймаємо £, = 450 кВт/м2.

За формулою (5.7) знаходимо інтенсивність теплового випромінювання від "вогняної кулі", кВт/м2, на поверхні об'єкта, що розглядається:

Час існування "вогняної кулі", с, визначимо за формулою (5.11):

Людина, що знаходиться на відстані 500 м від центру факела пожежі упродовж 5 с, отримає дозу теплового випромінювання О, кДж/м2, яку розрахуємо за формулою (5.12):

Висновки.

Порівнюючи отримане значення інтенсивності теплового випромінювання від "вогняної кулі" на поверхні розглянутого об'єкта q = 12,9 кВт/м2 з гранично допустимою інтенсивністю теплового випромінювання (табл. 5.7), бачимо, що при такому тепловому навантаженні людина може отримати опіки вище 2-го ступеня.

Порівнюючи значення дози теплового випромінювання О, яку людина отримає від "вогняної кулі" за 5 с, з величинами теплових імпульсів за табл. 5.2, видно, що людина за такий короткий час не отримає опіки від теплового випромінювання "вогняної кулі".

 
<<   ЗМІСТ   >>