Курсовая работа (т): Предупреждение и ликвидация последствий взрыва облака паровоздушной смеси и пожара пролива на Туймазинском газоперерабатывающем заводе

3.2    Расчет размеров зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения (НКПР) газов

При испарении пропана образуется взрывоопасная зона. Для определения ее максимальных размеров используется нижеприведенная методика.

Расстояния XНКПР, YНКПР и ZНКПР, м, для горючих газов, ограничивающие область концентраций, превышающих НКПР, рассчитывают по формулам:

, (3.4)

, (3.5)

где mг - масса поступившего в открытое пространство горючего газа при аварийной ситуации, кг;г - плотность горючего газа при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м3;

СНКПР - нижний концентрационный предел распространения пламени горючего газа, % (об.) [11].

Расчет:

Для пропана СНКПР = 2,3 % об, масса пропана mг=2304 кг.

= 146 = 116 м,

= 0,33 = 2,6 м.

ρг - плотность паров СУГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м3, которая рассчитывается по формуле:

ρг = М/(V0· (1+0,00367· tp)), (3.6)

где М - молярная масса, кг/моль, равна 44 кг/кмоль для пропана;- мольный объем, равный 22,413 м3/кмоль;- расчетная температура, 0С, равная 20 0С;

ρr = 44/(22,4· (1+0,00367·20)) = 1,83 кг/м3;

Радиус Rб, м, и высоту Zб, м, зоны, ограниченной НКПР газов и паров, вычисляют исходя из значений HНКПР, YHKHP и ZНКПР.

При этом Rб > ХНКПР, Rб > YНКПР и Zб > h + Rб (h =2 м - высота емкости, м).

Для горючих газов геометрически зона, ограниченная НКПР газов, будет представлять цилиндр с основанием радиусом Rб и высотой hб = 2Rб при hб = h + Rб при Rб > h, внутри которого расположен источник возможного выделения горючих газов.

Цилиндр, внутри которого располагается источник возможного выделения горючих газов, будет иметь следующие параметры: радиус Rб= 116 м, высота hб = 118 м. В пределах этой зоны создается взрывоопасная среда.

3.3    Расчет интенсивности теплового излучения при образовании «огненного шара»

Облако пара или топливовоздушной смеси, переобогащенное топливом, и не способное поэтому объемно детонировать, начинает гореть вокруг своей внешней оболочки, образуя огневой шар. Такие шары, вызванные горением углеводородов, светятся и излучают тепло, что может причинить смертельные ожоги и вызвать возгорание горючих веществ.

Расчет интенсивности теплового излучения «огненного шара» q, кВт/м2, проводят по формуле:

= Ef · Fq · t, (3.7)

где Ef - среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/м2;- угловой коэффициент облученности;- коэффициент пропускания атмосферы.определяют на основе имеющихся экспериментальных данных. Допускается принимать Ef равным 450 кВт/м2 [11].рассчитывают по формуле:

, (3.8)

где Н- высота центра «огненного шара», м;- эффективный диаметр «огненного шара», м;- расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром «огненного шара», м.

Эффективный диаметр «огненного шара» Ds рассчитывают по формуле:

=5,33 m 0,327, (3.9)

где m - масса горючего вещества, кг.определяют в ходе специальных исследований. Допускается принимать H равной Ds/2.

Время существования «огненного шара» ts, с, рассчитывают по формуле:

= 0,92 m 0,303 , (3.10)

Коэффициент пропускания атмосферы t рассчитывают по формуле:

= ехр [-7,0 · 10-4 (- Ds / 2)] , (3.11)

Доза теплового излучения воздействующего на людей определяется по формуле:

= q · ts. , (3.12)

Данные для расчета:

Расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром «огненного шара» 50 м.

Расчет:

По формуле (3.9) определяем эффективный диаметр «огневого шара» Ds= 5,33 · (2304)0,327 = 66 м.

По формуле (3.8), принимая H = Ds /2 = 33 м, находим угловой коэффициент облученности Fq= 0,126.

По формуле (3.11) находим коэффициент пропускания атмосферы t:= ехр [-7,0 · 10-4 ( - 66 / 2 )] = 0,98.

По формуле (3.7), принимая Ef = 450 кВт/м2, находим интенсивность теплового излучения q= 450 · 0,126 · 0,98 = 55 кВт/м2.

По формуле (3.10) определяем время существования «огненного шара» ts:= 0,92 · 23040,303 = 9,6 с.

По формуле (3.12), определяем дозу теплового излучения воздействующего на людей от «огненного шара»:

= q · ts = 55 · 9,6 = 5,2 · 105 Дж/м2.

За время существования огневого шара (9,6 сек.) люди получат ожоги различной степени тяжести[13]

4.      Разработка мероприятий по предупреждению пожаров и взрывов на газофракционирующей установке

Взрывобезопасность - состояние производственного процесса, предприятия или его отдельных участков, при котором исключена возможность взрыва, предотвращения воздействия на людей опасных и вредных факторов в случае его возникновения, которое обеспечивает сохранение материальных ценностей - зданий, сооружений, производственного оборудования, сырья и готовой продукции.

Для обеспечения защиты людей и материальных ценностей при возникновении взрыва должны быть предусмотрены меры, предотвращающие воздействие следующих опасных факторов взрыва:

пламени и высокотемпературных продуктов горения;

давления взрыва;

высокоскоростных газовоздушных потоков;

ударных волн;

обрушившихся конструкций зданий и сооружений и разлетающихся элементов строительных конструкций, производственного оборудования и коммуникаций.

4.1    Молниезащита

В соответствии с назначением зданий и сооружений необходимость выполнения молниезащиты, ее категория, а при использовании стержневых и тросовых молниеотводов - тип зоны защиты определяются по таблице 3.8 в зависимости от ожидаемого количества поражений здания или сооружения молнией в год.

Ожидаемое количество поражений молнией в год зданий и сооружений определяется по формуле:

N = 9π hзд2 n∙10-6,

где hзд - наибольшая высота здания или сооружения (резервуара), м принимается 21,4 м высоту самой высокой колонны на установке;- среднегодовое число ударов молнии в 1 км2 земной поверхности в месте расположения сооружения, для Республики Башкортостан n = 4.= 9·3,14·21,42·4·10-6 =0,0518.

Полученное значение показывает, что поражение молнией резервуара происходит один раз в 20 лет. Согласно таблице 3.8 газофракционирующая установка относится ко II категории молниезащиты

Таблица 3.8 - Тип зоны защиты при использовании стержневых и тросовых молниеотводов при ожидаемом количестве поражений молнией в год здания или сооружения

4.2    Разработка автоматической системы пожаротушения

Системы пожаротушения предназначены для предотвращения, ограничения развития, тушения пожара, а также защиты от пожара людей и материальных ценностей. Одним из самых надежных средств для решения этих задач являются системы автоматического пожаротушения, которые в отличие от систем ручного пожаротушения и систем, управляемых оператором, приводятся в действие пожарной автоматикой по объективным показаниям и обеспечивают оперативное тушение очага возгорания без участия человека.

.3      Автоматические стационарные установки пожаротушения

Для тушения пожаров сжиженных газов целесообразней использовать автоматические установки водяного и пенного пожаротушения [2,3]

В случае если система пожарной защиты полностью автоматизирована, ее пуск осуществляется от пожарных датчиков. Полуавтоматические установки пожаротушения могут включаться вручную. Для включения системы или установки должны применяться задвижки, управляемые дистанционно.

В качестве пожарных датчиков используются приборы обнаружения оптического излучения пламени, так как они являются наиболее чувствительными и быстродействующими [4].

. Планирование и технология выполнения аварийно-спасательных и других неотложных работ при ликвидации последствий взрыв облака паровоздушной смеси и пожар пролива на Туймазинском газоперерабатывающем заводе

Планирование АСДНР на газофракционирующей установке ТГПЗ осуществляется на основе расчетов:

полному разрушению подверглось здание технологической насосной блока №1, здание материального склада №1 подверглось средней степени разрушения;

площадь пожара пролива S = 692 м2;

На основании этих данных производится планирование АСДНР. При планировании ведения АСДНР при ликвидации ЧС на ТГПЗ основными задачами являются:

анализ сложившейся обстановки;

определение характера разрушений;

планирование и технология ведения аварийно-восстановительных работ;

расчет необходимых сил и средств для проведения мероприятий.

.1      Планирование, технология выполнения аварийно-спасательных и других неотложных работ в зоне аварии

Аварийно - спасательные и другие неотложные работы (в дальнейшем - АСДНР) при взрыве и пожаре пролива на газофракционирующей установке ТГПЗ включают в себя следующие мероприятия:

разведка зоны ЧС (инженерная, пожарная, медицинская);

ввод сил и средств АСС, АСФ в зону ЧС;

отключение коммунально-энергетических систем (КЭС);-

тушение пожаров;

поисково-спасательные работы в зоне ЧС;

оказание медицинской помощи пострадавшим;

эвакуация пострадавших и материальных ценностей в зоне ЧС;

подача воздуха в заваленные помещения;

организация управления и связи в зоне ЧС;

обеспечение общественного порядка в зоне ЧС;

проведение аварийно-спасательных работ связанных с тушением пожаров в зоне ЧС;

разборка завалов, расчистка маршрутов и устройство проездов в завалах;

укрепление или обрушение поврежденных и грозящих обвалом конструкций зданий, сооружений на путях движения и в местах работ;

восстановление отдельных участков энергетических и водопроводных сетей для обеспечения противопожарного водоснабжения;

работы по инженерной и организационной подготовке участков спасательных работ и рабочих мест в зоне ЧС (расчистка площадок, установка на площадках техники, ограждений и предупредительных знаков, освещение рабочих мест);

ликвидация аварий на коммунально-энергетических сетях в зоне ЧС;

газоспасательные работы;

ликвидация (локализация) ЧС, связанных с разгерметизацией систем, оборудования, выбросом в окружающую среду взрывоопасных и токсичных продуктов [5].

.2      Оценка возможного числа пострадавших

Сценарий аварии предполагает возникновение взрыва и пожара пролива на газофракционирующей установке. Основными поражающими факторами при данном сценарии аварии будут тепловое излучение пожара пролива и избыточное давление ударной волны при взрыве. Основная часть людей во время возникновения ЧС находится внутри зданий и сооружений, т.е. воздействие теплового излучения многократно ослабляется, основным поражающим фактором при определении числа пострадавших будем считать избыточное давление во фронте ударной волны.

Найдем возможное число пострадавших от взрыва пропана на газофракционирующей установке.

Определим количество пострадавших людей в зданиях, получивших различную степень разрушения (таблица 3.9):

в полностью разрушенных зданиях выходит из строя 100 % находящихся в них людей, при этом полагают, что все пострадавшие находятся в завалах;

в сильно разрушенных зданиях выходит из строя до 60 % находящихся в них людей, при этом считают, что 50 % из числа вышедших из строя может оказаться в завале, остальные поражаются обломками, стеклами и давлением в волне;

в зданиях, получивших средние разрушения, может выйти из строя до 10 - 15 % находящихся в них людей.

Таблица 3.9 - Количество пострадавших людей в зданиях, получивших различную степень разрушения