Возможность образования горючих концентраций вне аппаратов и емкостях

Взрывоопасные вещества после высвобождения из закрытых (герметичных) систем в зависимости от их природы и физических параметров состояния в оборудовании или транспортной системы могут образовывать:

- облако топливно-воздушной смеси (ТВС), из дыхательных клапанов и дыхательных линий резервуаров (большое или малое дыхание) или испаряющейся с поверхности разлитой жидкости;

- разлитие опасных продуктов по свободной площади или в пределах ограждений (обвалований);

- струйное истечение опасных веществ из технологического блока при частичной разгерметизации, как жидкой, так и паровой фаз.

Высвобожденные взрывоопасные вещества при контакте и смешении с кислородом воздуха, при появлении источника зажигания достаточной мощности склонны к дальнейшим физико-химическим превращениям в форме взрывов и горения.

Чаще всего образование горючих паровоздушных концентраций около резервуаров происходит при их заполнении нефтью (большое дыхание), при повышении температуры окружающей среды (малое дыхание).

Большим дыхание - называют вытеснение паров наружу (или подсос воздуха внутрь) при изменении уровня жидкости в аппаратах. Малым дыханием называют вытеснение паров наружу (или подсос воздуха внутрь аппаратов), вызываемое изменением температуры газового пространства под влиянием изменения температуры среды.

Взрывоопасные концентрации паров нефти с воздухом при больших дыханиях могут образовываться сравнительно быстро при повышенных температурах наружного воздуха весной и летом, в результате чего резко возрастает их выброс через дыхательные клапаны резервуаров и емкостей.

Исследованиями установлено, что взрывоопасные зоны максимальных размеров образуются при инверсии атмосферы, которое чаще всего создается в период с 7 часов вечера до 7 часов утра. В ночное время и рано утром часто наблюдается почти полное безветрие и даже нисходящие потоки воздуха. Штилевая погода и потоки воздуха, прижимающиеся к поверхности земли, создают благоприятные условия для образования взрывоопасных концентраций, так как пары нефти тяжелее воздуха и над поверхностью земли образуется газовое облако, которое может распространяться на значительные расстояния от места выхода паров.

Взрывоопасная загазованность прилегающей территории может возникнуть преимущественно при больших дыханиях, когда происходит мощный выброс паровоздушной смеси в атмосферу при значительной концентрации в ней горючих паров [12].

Определим расчетом количество горючих паров, выходящих в атмосферу при большом дыхании резервуара РВС-3000 по формуле 3.2:

(3.2)

где V₁-V₂ - обьем подаваемой в резервуар жидкости, при степени его заполнения е = 0,8

V₁-V₂ = е ·V_р-ра = 0.8·3000 = 2400 м³

где V_р-_ра - геометрический объем резервуара РВС - 3000; Р_р = 2 10⁵ Па - рабочее давление в РВС, Т_р= 290К - температура среды в резервуаре,;

φ_s – объемную долю насыщенных паров при t_р, определяем по формуле:

φ_s = P_s/P_раб (3.3)

где P_s - давление насыщенного пара нефти; Р_раб = 2 10⁵ Па - рабочее давление системы,

Р_s определяем по уравнению Антуана:

(3.4)

Где - коэффициенты (константы) Антуана, принимаем их равными: А = 5,07020, В = 682,876, С_а = 222,066

Полученные коэффициенты подставляем в выражение:

Тогда: φ_s = 15561 / 200000 = 0.077 объем. доли

М = 90 кг/кмоль - молекулярная масса нефти, принимаем по наиболее летучим фракциям

Подставляя полученные значения в исходную формулу (3.2) находим количество выделившихся в атмосферу горючих паров нефти при заполнении РВС- 3000:

Полученное количество горючих паров нефти может образовать газовое облако взрывоопасной концентрации вблизи PBC-3000, объем которого можно определить по формуле (3.5):

V_взр.=G_б/φ_нппр, (3.5)

Где G_б = 689 кг/ цикл – количество горючих паров выходящих из РВС-3000 за один цикл; φ_нппр - нижний концентрационный предел распространения пламени в кг/м³, определяем по формуле:

φ_нппр = (М · φ_нппр) / V_t, кг/м³ (3.6)

где М = 90 кг/кмоль – молекулярная масса;

V_t, м³/кмоль - молярный объем паров нефти при рабочих условиях определяем по формуле:

кг/м³ (3.7)

Где V₀ = 22,41 м³/кмоль - молярный объем паров нефти; Т_р = 290 К - рабочая температура нефти в резервуаре; Т₀ = 273 К - температура при нормальных физических условиях; Р₀ = 1 · 10⁵ Па.

Отсюда:

V_t = 22.41·290 / 273 = 23 м³/кмоль;

Тогда:

φ_нппр = 90·0.08 / 23 = 0,31 кг/м³

В итоге объем взрывоопасной зоны около РВС-3000 будет равен:

V_в = 689/0,31 = 2223 м³

Таким образом, при безветренной погоде или небольших скоростях ветра на территории резервуарного парка около РВС-3000 в период закачки его нефтью может образоваться газовое облако большого объема – 2223 м³, а при наличии источника возгорания может возникнуть быстро развивающийся пожар.

Дата добавления: 2015-08-31