№

п/п

Наименование объектов,

до которых определяется

расстояние

Фактическое

Требу-емое

Вывод

1

2

3

4

5

1

Производственные, складские и административно-бытовые здания и сооружения промышленных предприятий:

- от площадки для АЦ

- от стенки резервуаров с СУГ

- от корпуса ТРК

- ПНБ

73

83

68

58

80

80

80

80

Не соответствует

Соответствует

Не соответствует

Не соответствует

2

Лесные массивы:

- хвойных и смешанных пород

- лиственных пород

отсутствует

отсутствует

60

40

Соответствует

Соответствует

3

Жилые и общественные

здания:

- от площадки для АЦ

- от стенки резервуаров с СУГ

- от корпуса ТРК

- ПНБ

80

90

75

70

100

100

100

100

Не соответствует

Не соответствует

Не соответствует

Не соответствует

4

№ п\п

Что проверяется

Расстояния между зданиями и сооружениями на АГЗС.

Предусмотрено в проекте

(фактическое)

Требуется по нормам

(требуемое)

Вывод

1.

Операторная – ТРК СУГ

13

9

соответствует

2.

Операторная – резервуар СУГ

35

9

соответствует

3.

ТРК – резервуар

20

20

соответствует

4.

Площадка АЦ – операторная

35

9

соответствует

5.

Площадка АЦ – ТРК

20

20

соответствует

6.

Площадка АЦ – резервуар

1,5

Не нормируется

соответствует

№

п/п

Подлежит проверке

Решения, принятые проектом

Решения, установленные нормативными документами

Вывод о соответствии требованиям норм

1

Планировка АЗС

Планировка территории АЗС исключает возможности растекания аварийных проливов топлива

Планировка АЗС должна исключать возможность растекания аварийного пролива как по территории АЗС, так и за ее пределы (п.9 НПБ 111-98*)

Соответствует

2

Дренажные лотки

На въезде и выезде с территории АЗС имеются дренажные лотки

На въезде и выезде с территории АЗС необходимо выполнять пологие повышенные участки высотой не менее 0,2 м или дренажные лотки (п. 9 НПБ 111-98*)

Соответствует

3

Ограждение АЗС

Решетка стальная, столбы железобетонные

Ограждение АЗС должно быть продуваемым и выполнено из негорючих материалов (п.3. прил.6 НПБ 111-98*)

Соответствует

4

Движение по территории АЗС транспортных средств

Предусмотрен раздельный въезд и выезд транспортных средств, движение предусмотрено одностороннее по наиболее короткому пути

Движение транспортных средств по территории АЗС должно быть, как правило, односторонним. При этом должен быть предусмотрен раздельный въезд и выезд (п.17 НПБ 111-98*)

Соответствует

5

Озеленение территории

Предусматривается озеленение территории. Номенклатура посадочного материала определяется при привязке площадки АЗС к конкретному участку с учетом п.18 НПБ 111-98*

Озеленение территории АЗС кустарниками и деревьями, выделяющими при цветении хлопья, волокнистые вещества или опушенные семена не допускается (п.18 НПБ 111-98*)

Соответствует

6

Размещение на территории АЗС зданий

На территории АЗС имеются здания операторной и пункт заправки бытовых баллонов

На территории АЗС могут размещаться служебные и бытовые здания для персонала АЗС, а также допускается размещать здания для сервисного обслуживания транспортных средств (п. 20* НПБ 111-98*)

Соответствует

7

Размещение помещений категорий А и Б

На территории АЗС отсутствуют помещения категорий А и Б

На территории АЗС не допускается размещение помещений категории А и Б (за исключением помещений для перекачивания сжиженного углеводородного газа, которое относится к технологической системе АЗС (п.21* НПБ 111-98*)

Соответствует

8

Помещения для проведения огневых и сварочных работ.

В зданиях АЗС не предусматриваются огневые и сварочные работы при эксплуатации

В зданиях АЗС запрещается предусматривать помещения для проведения огневых и сварочных работ (п.27 НПБ 111-98*)

Соответствует

9

Покрытие территории АЗС

Покрытие проездов, заправочных островков и площадок для АЦ выполнено из асфальтобетона и монолитного цементобетона.

Покрытие проездов, заправочных островков и площадок для АЦ должно быть стойким к воздействию нефтепродуктов (п. 33 НПБ 111-98*)

Соответствует

10

Расположение транспортных средств

Стоянки для автомобилей на территории АГЗС нет

Расположение транспортных средств на площадке для их стоянки не должно препятствовать свободному выезду транспортных средств с ее территории (п.36 НПБ 111-98*)

Соответствует

11

Воздушные линии электропередач

ВЫВОД:

1) Экспертиза генерального плана рассматриваемой автомобильной газозаправочной станции нарушений и отступлений от требований норм пожарной безопасности не выявила.

2) Экспертиза технологической части рассматриваемой автомобильной газозаправочной станции выявила следующие отступления от требований норм пожарной безопасности:

• единичная вместимость резервуара для СУГ превышает нормативный уровень 14,8 м³, в место положенного объема 10 м³.

3) Экспертиза расположение АГЗС в ситуационном плане выявила следующие отступления от требований норм пожарной безопасности:

• не соответствуют минимальные расстояния от границы АГЗС до автомобильной дороги (фактическое минимальное расстояние составляет 14,5 м требуемое по НПБ 111-98* - 50 м);

• не соответствуют минимальные расстояния от границы АГЗС до производственного здания (фактическое минимальное расстояние составляет 65 м требуемое по НПБ 111-98* - 80 м);

• не соответствуют минимальные расстояния от границы АГЗС до жилого здания (фактическое минимальное расстояние составляет 75 м требуемое по НПБ 111-98* - 100 м). Таким образом, для приведения проектируемой АГЗС к требуемому уровню пожарной безопасности, необходимо разработать дополнительные мероприятия позволяющие компенсировать несоответствия минимальные расстояния и разместить технологическое оборудование АГЗС на отведенных площадях застройки.

1.5 Задачи дипломного проектирования

Целью данного дипломного проекта является:

• рассмотрение возможных аварийных ситуаций при эксплуатации автомобильной газозаправочной станции;

• анализ пожарной опасности технологического процесса;

• выработка противопожарных мероприятий позволяющих эксплуатировать АГЗС на отведенных площадях застройки.

2. Моделирование пожарной опасности

Специфика всякой аварии современного промышленного взрыво- и пожароопасного объекта представляется в обязательном прохождении ее некоторых характерных фаз:

Фаза инициирования аварии

В этот период установки переходит в нестабильное (предаварийное) состояние и вводится фактор неустойчивости. Такую ситуацию можно интерпретировать как наличие у установки "болевой точки", для которой незначительное отклонение от нормального режима эксплуатации способно вызвать крупную аварию и сопутствующие ей колоссальные разрушительные эффекты. Она наименее определена для новых установок и новых технологий -там, где полностью отсутствует опыт эксплуатации, и нет фактических данных о безопасности, т.е. отсутствует нормативная база для проектирования. На этой фазе существенно влияние человеческого фактора. Обстоятельный анализ статистических данных показывает, что свыше 60% аварий происходит из-за ошибок персонала, т.е. тоже отсутствует нормативная база, регламентирующая вопросы взрыво- и пожаробезопасности при эксплуатации технологического оборудования. Следовательно, основным фактором опасности является неконтролируемый выход продукта из оборудования.

Как показывают статистика и приведенные примеры, аварии возникают в основном при вводе в эксплуатацию и ремонте систем транспорта и хранения СУГ, а также вследствие не изученности причин резкого повышения давления в изотермических резервуарах.

Фаза развития аварии

Этот период характеризуется самопроизвольным выходом продукта и его разливом, процессом испарения, образованием облака взрывоопасных концентраций, контактом облака с источником зажигания. При этом в зависимости от массы испарившегося продукта развитие аварии может носить цепной характер, когда разрушительное действие инициирующего события многократно (иногда в сотни раз) усиливается вследствие вовлечения в процесс энергонасыщенных компонентов технологии. Для современных малоизученных технологий характерна неконтролируемость опасности как штатными системами обеспечения безопасности самого предприятия, так и специальными силами по борьбе с авариями и чрезвычайными ситуациями. Эта особенность объясняет во многом автономный характер протекания аварии, когда темп нарастания событий (темп выделения энергии, опасности) превышает штатные ила специально привлекаемые для нейтрализации разрушительных процессов возможности.

Большинство крупных аварий обусловлено воспламенением газовоздушной смеси, образующейся при утечке сжиженного газа. Если она длится продолжительное время, то создается бассейн испарения сжиженного газа, который может быть причиной взрыва и большого пожара.

Фаза выхода аварии за промышленное предприятие

В современных условиях высокой концентрации объектов, близкого соседства различных зданий и сооружений разрушительное действие аварии при выходе за территорию объекта вовлекает дополнительные опасности для других объектов в ходе процесса и увеличивает масштаб катастрофы. Если же при этом затрагивается население, то авария становится событием социальным и политическим.

Понимание специфики аварий, знание их особенностей и закономерностей позволяют выявить существо возникающих проблем. Для современного состояния проблемы взрыве- и пожаробезопасности характерна ограниченность знаний как в области дефектов и отклонений, накапливаемых под действием технологических нагрузок и способных вызвать аварийную ситуацию, так и в области их поведения под действием воздушных ударных волн, теплового излучения и других поражающих факторов, появляющихся в условиях аварий.

Для обеспечения безопасности необходимо выявление качественных и количественных закономерностей при исследовании взрыво- и пожароопасное™ технологии хранения СУГ.

На рисунке 1 представлены возможные варианты развития взрыво- и пожароопасных ситуаций.

2.1 Пожароопасные свойства сжиженных углеводородных газов

Сжиженные углеводородные газы получают из нефти или природного газа. Они обладают высокой плотностью паров, примерно в 1,5-2 раза превышающей плотность воздуха. Низкая температура кипения (пропан: Т_кип = -42,06°С, бутан: Т_кип = -0,5°С) не позволяет газам в нормальных условиях находиться в жидком состоянии, и они быстро испаряются.

Сжиженные газы обладают высоким коэффициентом объемного расширения, например, в 3,5 раза больше чем у керосина, поэтому при нагревании возможно быстрое повышение давления внутри резервуара и его разрыв. Вследствии высокой плотности и значительной диффузии газы стелятся по земле и могут в безветренную погоду в открытом пространстве локальные взрывоопасные концентрации. Большая скорость испарения СУГ и низкие концентрационные пределы распространения пламени (пропан: НКПР = 2,3%, ВКПР = 9,4%, бутан: НКПР=1,8%, ВКПР = 9,1%) обуславливают быстрый рост взрывоопасных концентраций в значительных объемах. Так, из одного литра бутана при t = -4°С с площади 1 м² может образоваться взрывоопасная концентрация в течение 1,5 мин в объеме до 13 м².

Основными компонентами автомобильного газового топлива являются пропан и бутан. Они обладают способностью растворять жир, масло, краску, разрушать резину. Поэтому уплотнения в магистралях низкого давления выполнены из бензо- и маслостойкой резины или синтетических материалов. На автомобильные газозаправочные станции поставляют летнюю и зимнюю смеси газов с различным содержанием пропана и бутана. В летний период 50±10% пропана, в зимний период 90±10%. Уменьшение количества пропана и увеличение бутана в летний период необходимо для ограничения роста давления в емкостях при положительных температурах окружающей среды. И, наоборот, в зимней смеси пропана больше чем бутана для сохранения необходимого давления и надежной работы технологической системы.

2.2 Анализ возможных причин разгерметизации технологической системы

Необходимым условием обеспечения эффективной и безопасной эксплуатации технологического оборудования является его прочность, под которой понимают способность конструкции воспринимать усилия рабочих нагрузок, не разрушаясь и не образуя пластических деформаций сверх установленных величин.

Наблюдаемые на практике повреждения технологического оборудования происходят:

• в результате недостатков конструктивного характера (неправильный расчет, неудачный выбор материала) и дефектов изготовления (скрытые внутренние дефекты материала, некачественная подгонка и сварка);

• нарушения принятых режимов работы;

• отсутствие или неисправность средств защиты от перегрузок;

• некачественного технического обслуживания и ремонта.

Возможны следующие основные комбинации нарушений, в результате которых возникают повреждения технологического оборудования:

• превышение расчетных нагрузок при сохранении расчетной прочности оборудования;

• снижение расчетной прочности оборудования при сохранении расчетных нагрузок;

• одновременное нарушение расчетных нагрузок и расчетной прочности.

Причины повреждений технологического оборудования принято классифицировать следующим образом:

• повреждение в результате механических воздействий;

• повреждение в результате температурных воздействий;

• повреждение в результате химических воздействий.

2.2.1 Разгерметизация в результате механических воздействий

Под механическими воздействиями обычно понимают такие воздействия, которые возникают в результате превышения расчетных нагрузок на оборудовании при сохранении его расчетной прочности. Наиболее характерным механическим воздействием является чрезмерное внутреннее давление, возникающее в аппарате при переполнении его СУГ. Такое явление может иметь место:

• при нарушении технологического режима;

• внешнее воздействие;

• при неисправности контрольно-измерительных приборов и защит ной автоматики.

2.2.2 Разгерметизация в результате температурных воздействий

Повреждение технологического оборудования может произойти в результате:

• образования не предусмотренных расчетом температурных перенапряжений в материале стенок резервуара и трубопроводов;

• ухудшений механических характеристик материалов при низких или высоких температурах.

2.2.3 Разгерметизация в результате химических воздействий

Обращающаяся в технологическом процессе вещества (СУГ) и окружающая среда вступают в химическое взаимодействие с материалами, из которых изготовлено технологическое оборудование, вызывая его разрушение (коррозию). Разрушающему действию коррозии наиболее подвержены слабые места оборудования:

• швы;

• разъемные соединения;

• прокладки;

• места изгибов и поворотов труб.

2.3 Расчет площади розлива сжиженных углеводородных газов в случае полной разгерметизации технологической системы

2.3.1 Определение показателей, характеризующих

пожарную опасность аварийного розлива СУГ

Основными показателями, характеризующими пожарную опасность аварийного разлива СУГ, являются: площадь или зона разлива; коэффициент разлива, радиус зоны разлива; толщина слоя разлившейся жидкости.

Установлено, что площадь разлива жидкости F_ж по поверхности твердых тел прямо пропорциональна объему разлившейся жидкости V_ж:

F_ж = ƒ V_ж.

Коэффициент пропорциональности f в уравнении назван коэффициентом разлива жидкости. В СИ коэффициент разлива выражается в м²/м³ или м^-1 и показывает значение площади разлива единицы объема данной жидкости.

Остальные показатели пожарной опасности аварийного разлива пожароопасной жидкости можно определить исходя из площади разлива.

Площадь разлива жидкости характеризуют диаметром или радиусом круга, эквивалентного (по площади) разлившейся жидкости. Такой параметр можно найти, приняв площадь разлива к площади круга и вычислив из этого равенства радиус.

Кроме того, важна толщина слоя разлившейся жидкости δ_ж, которую определяют по формуле:

δ_ж = 1/ƒ.

Значение коэффициента разлива пожароопасной жидкости определяется в соответствии с НПБ 107-97 «Определение категорий наружных установок по пожарной опасности», а именно:

f=150, если содержание (по массе) растворителей составляет >70%;

f=100, если содержание (по массе) растворителей составляет ≤70%.

F_ж=150·17,5=2625 м².

При крупномасштабных авариях, например, связанных с полным разрушением наземных вертикальных стальных резервуаров («Рекомендации по обеспечению пожарной безопасности объектов нефтепродуктообеспечения, расположенных на селитебной территории»), коэффициент разлива или вернее уже затопления определяют исходя из расположения наземного резервуара на местности:

f=12 – при расположении на возвышенности;

f=5 – при расположении на поверхности, имеющей уклон, благоприятствующий разливу жидкости, но не более 1%.

Приведенную форму разлива жидкости при расположении резервуара в низине или на ровной поверхности (с уклоном до 1%) – в виде круга с радиусом:

R_ж=;

Допускается определять показатели, характеризующие пожарную опасность разлива пожароопасных жидкостей, по материалам реальных аварий при адекватности анализируемых ситуаций или в лабораторных условиях.

2.4 Расчет зоны взрывоопасных концентраций при испарении сжиженных углеводородных газов с площади разлива.

Основные положения

При функционировании технологического процесса возможны два варианта образования зон взрывоопасных концентраций на открытой технологической установке:

• эксплуатационные взрывоопасные зоны, образующиеся при нормальном функционировании технологического аппарата;

• аварийные взрывоопасные зоны, образующиеся в результате неконтролируемого поступления СУГ наружу из технологического аппарата.

2.4.1 Основы классификации взрывоопасных зон при нормальном функционировании технологического процесса

Размеры эксплуатационных взрывоопасных зон регламентированы «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ). Такие зоны принято классифицировать как взрывоопасные класса В-Iг у наружных установок. Взрывоопасные зоны у наружных установок ограничиваются по горизонтали и вертикали следующими размерами:

• 3м – от закрытых технологических аппаратов, содержащих горючие газы и ЛВЖ;

• 5м – от места выброса взрывоопасных и горючих веществ из предохранительных и дыхательных клапанов;

• 8м – от резервуаров с ЛВЖ газгольдеров, а при наличии обвалования – в пределах всей площади внутри обвалования;

• 20м – от мест открытого слива и налива ЛВЖ на эстакадах.

2.4.2 Определение размеров взрывоопасных зон при аварийном розливе СУГ на открытой площадке

При аварийном разливе СУГ взрывоопасные концентрации образуются только в том случае если,

t_р>t_всп ;

где t_р – температура СУГ, ⁰С; t_всп – температура вспышки, ⁰С.

В нормативных документах по пожарной безопасности имеются два метода расчета размеров зон взрывоопасных паровоздушных смесей при испарении жидкости с поверхности разлива.

Первый метод, включенный в «Рекомендации по обеспечению пожар ной безопасности объектов нефтепродуктообеспечения, расположенных на селитебной территории», основан на проведенных исследованиях по изучению закономерностей распределения вредных веществ при кратковременном выделении из наземных источников в Главной геофизической обсерватории России.

Расчетная формула, заимствованная из работы В.М. Эльтермана "Охрана воздушной среды на химических и нефтехимических предприятиях" (М.: Химия, 1985), имеет вид:

, м.

где R_звк - горизонтальный размер зоны от границы источника испарения, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени, м; А - константа, равная 0,17 м^-1; m_п – масса паров, испарившаяся с открытой поверхности разлива, кг; φ_нп - нижний концентрационный предел распространения пламени, кгм^-3.

Связь между нижним концентрационным пределом распространения пламени, выраженным в кг·м^-3 (φ_нп), нижним концентрационным пределом распространения пламени, выраженным в % объемных (φ_нп) описывается следующей формулой:

; кг·м^-3

где М - молекулярная масса, кг·кмоль^-1, V_t - мольный объем, равный при нормальных условиях 22,4 м³ ·кмоль^-1.

Второй метод расчета горизонтальных размеров зон, ограничивающих газо- паровоздушные смеси с концентрацией горючего выше нижнего концентрационного предела распространения пламени, при аварийном поступлении горючих газов и паров не нагретых легковоспламеняющихся жидкостей в открытое пространство изложен в НПБ 105-03.

Размеры зоны, м, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени (φ_нп), вычисляют по формулам:

для горючих газов (ГГ)

• радиус зоны:

;

• высота зоны:

;

• плотность газа при расчетной температуре:

; ;

где m_г - масса поступивших в открытое пространство СУГ при аварийной ситуации, кг; ρ_г - плотность СУГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг·м^-3, φ_нп - нижний концентрационный предел распространения пламени, % объема.

При расчете за начало отсчета горизонтального размера зоны принимают внешние размеры аппарата. Для сжиженных углеводородных газов (СУГ) при отсутствии данных допускается рассчитывать удельную массу испарившегося СУГ (кг·м^-2 ) из пролива при температуре Т_ж ≤ Т_кип по формуле:

где М - молекулярная масса СУГ, кг·моль^-1; L_исп - мольная теплота испарения СУГ, Дж·моль^-1 ; Т₀ - начальная температура материала, на поверхность которого разливается СУГ, К; Т_ж - начальная температура СУГ, К; λ_тв -коэффициент теплопроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ; τ - текущее время, сек, принимаемое равным времени полного испарения СУГ, но не более 3600 сек; α - коэффициент температуропроводности материала, на поверхность которого разливается

СУГ, м·сек^-1; Re - число Рейнольдса; λ_в - коэффициент теплопроводности воздуха, Вт·м^-1 К^-1; d - характерный размер пролива СУГ, м. Учитывая, что Т₀ Т_ж =Т_ж =310; К m_суг = 0.

• Число Рейнольдса:

где U - скорость воздушного потока, м·сек^-1; ν_в - кинематическая вязкость воздуха, м² ·сек^-1.

• Коэффициент температуропроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, определяется по формуле:

где с_тв - теплоемкость материала, на поверхность которого разливается СУГ, Дж·кг^-1 ·К^-1; ρ_тв - плотность материала, на поверхность которого разливается СУГ, кг·м^-3.

• Характерный размер пролива СУГ определяют по формуле:

где F_и - площадь поверхности испарения, м².

При температуре Т_ж > Т_кип дополнительно рассчитывается масса СУГ, испарившегося в окружающее пространство за счет перегрева.

• Масса СУГ, испарившегося в окружающее пространство в случае его перегрева:

где m_п - масса вышедшего перегретого СУГ, кг; С_р - удельная теплоемкость СУГ при температуре перегрева Т_а, Дж·кг^-1 ·К^-1; Т_а - температура перегретого СУГ в соответствии с технологическим регламентом в технологическом аппарате, К; Т_кип - температура кипения СУГ, К; L_исп - удельная теплота испарения СУГ, Дж·кг^-1:

кг

2.5 Расчет избыточного давления взрыва при сгорании взрывоопасной газовоздушной смеси

Рассчитаем избыточное давление взрыва при сгорании взрывоопасной газовоздушной смеси. Расчет проводиться на основе ГОСТ Р 12.3.047-98.

2.5.1 Избыточное давление ΔР, кПа, развиваемое при сгорании газовоздушной смеси в открытом пространстве:

где Р_о - атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа); m_пр - приведенная масса газа, кг; г - расстояние от геометрического центра газовоздушного облака, м.

2.5.2 Приведенная масса СУГ:

где Q_сг - удельная теплота сгорания СУГ, Дж/кг; Z - коэффициент участия, который допускается принимать равным 0,1; Q₀ - константа равная 4,52-10⁶ Дж/кг; m_г - масса горючих СУГ поступившего в результате аварии в окружающее пространство, кг; α - степень заполнения емкости по обьему

(85%); ρ_суг - плотность СУГ, кг/м³ ; V_PE3 - объем резервуара, м³ .

2.5.3 Импульс волны давления i, Па-сек:

где m_пр - приведенная масса газа, кг; r - расстояние от геометрического центра газовоздушного облака, м.

Таблица 4

50

8871,28

9028,294

1003,77

118,57

100

8871,28

9028,294

501,88

33,24

150

8871,28

9028,294

334,59

17,61

200

8871,28

9028,294

250,94

11,67

250

8871,28

9028,294

200,75

8,72

300

8871,28

9028,294

167,29

6,98

350

8871,28

9028,294

143,39

5,78

400

8871,28

9028,294

125,47

4,92

450

8871,28

9028,294

111,53

4,28

500

8871,28

9028,294

100,37

3,79

550

8871,28

9028,294

91,25

3,40

600

8871,28

9028,294

83,64

3,08

650

8871,28

9028,294

77,21

2,82

700

8871,28

9028,294

71,69

2,59

750

8871,28

9028,294

66,91

2,40

800

8871,28

9028,294

62,73

2,24

850

8871,28

9028,294

59,04

2,09

900

8871,28

9028,294

55,76

1,97

950

8871,28

9028,294

52,83

1,86

1000

8871,28

9028,294

50,19

1,76

1050

8871,28

9028,294

47,79

Рис.2. Импульс волны давления при сгорании газовоздушной смеси на открытом пространстве, кПа·с.

Рис.3. Избыточное давление, развиваемое при сгорании газовоздушной смеси на открытом пространстве, кПа

2.6 Возможная обстановка при воздействии волны

избыточного давления взрыва

При сгорании газовоздушной смеси на открытом пространстве опасность будут представлять:

• Волна давления при сгорании газовоздушной смеси в открытом пространстве (последствия воздействия избыточного давления представлены в таблице 5);

• Осколки (части) разрушившихся резервуара и другого технологического оборудования.

Опасный параметр достигнет критических для человека значений в течении нескольких секунд. В таких условиях эвакуация обслуживающего персонала не возможна.

Таблица 5

2.7 Расчет опасных параметров при возникновении "огненного шара"

Рассчитаем интенсивности теплового излучения и параметры волны давления, образующейся при возникновении "огненного шара". Расчет проводится на основе ГОСТ Р 12.3.047-98.

2.7.1 Интенсивность теплового излучения q (кВт·м^-2)

для "огненного шара"

2.7.1.1 Угловой коэффициент облученности F_q:

где Н - высота центра "огненного шара", м; D_s - эффективный диаметр "огненного шара", м; r - расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром "огненного шара", м; эффективный диаметр "огненного шара"; величину Н допускается принимать равной D_s/2

2.7.1.2 Масса горючего вещества в огненном шаре m, кг:

где ρ_см - плотность смеси кг/м³, V_CM - объем смеси.

ρ_см=(0,5·585+0,5·601)=292,5+300,5=593 кг/м³

V_см=α·V_рез,

где объем резервуара V_рез= 17,6 м³; коэффициент заполнения резервуара, α = 0,85.

V_см=0,85·17,6=14,96 м³;

m=ρ_см·V_см=593·14,96=8871,28 кг

2.7.1.3 Эффективный диаметр "огненного шара":

D_s=5.33·m^0.327; D_s=5.33·8871.28^0.327=104.16 м,

где D_s - эффективный диаметр "огненного шара"; m - масса горючего вещества в "огненном шаре", кг.

2.7.1.4 Продолжительность существования "огненного шара" t_s, сек

t_s=0,92·m^0,303; t_s=0,92·8871,28^0,303=14,45 сек,

где t_s - продолжительность существования "огненного шара", сек; m - масса горючего вещества в "огненном шаре", кг.

2.7.1.5 Высота центра "огненного шара"

где Н - высота центра "огненного шара", м; D_s - эффективный диаметр "огненного шара".

2.7.1.6 Коэффициент пропускания атмосферы:

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

2.7.1.7 Интенсивность теплового излучения q, кВт м^-2

где E_f - среднеповерхностная плотность излучения пламени кВт·м^-2 ; E_f = 450 кВт·м² (при отсутствии данных ); φ_q - угловой коэффициент облученности, τ_пр - коэффициент пропускания атмосферы.

Таблица 6

Рис.4. Интенсивность теплового излучения q, кВт·м^-2 для «огненного шара»

Рис.5. Доза теплового излучения при воздействии «огненного шара» на человека, Дж/м²

2.7.2 Параметры волны давления при взрыве резервуара с СУГ

Так как разрыв резервуара с образованием "огненного шара", происходит совместно с образованием волн давления, то рассчитаем параметры волны давления.

2.7.2.1 Энергия, выделившаяся при изотропическом расширении среды в резервуаре Е_из, Дж:

Е_из=С_эфф·m·( Т-Т_кип);

Е_из = 500·8871,28·(360 - 251,65) = 480601594 = 4,8·10⁸ Дж;

Т_кип = (-42,5 - 0,5)/2 + 273,15 = 251,65 К,

где m =8871,28 - масса СУГ в резервуаре; С_эфф - константа, равная 500 Дж/(кг·К); Т_кип - температура кипения СУГ при постоянном давлении.

2.7.2.2 Температура вещества в резервуаре с СУГ

в момент его взрыва, К:

р_к=2 кПа;

А = (5,95547 + 6,00525)/2 =5 ,98036;

В = (968,098 + 813,864)/2 = 890,981;

С_а = (248,116 + 242,555)/2 = 245,3355;

Т = 890,981/(5,98036 - lg2) + 273,15 = 360 К,

где А, В, С_а - константы Антуана вещества; р_к давление срабатывания предохранительного клапана.

2.7.2.3 Приведенная масса СУГ m_пр, кг

где Q₀ - константа равная 4,52·10⁶ Дж/кг; Е_из - энергия, выделяющаяся при изоэнтропическом расширении среды, находящейся в резервуаре.

2.7.2.4 Величину импульса волны давления i, Па·сек

где m_пр - приведенная масса газа, кг; r - расстояние от разрушающегося резервуара с СУГ, м.

2.7.2.5. Избыточное давление ΔР, кПа

где Р₀ - атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа); m_пр - приведенная масса газа, кг; r - расстояние от разрушающегося резервуара с СУГ, м.

Таблица 7

30

251,65

360,3532

480601594

106,2

89,13

21,86

34

251,65

360,3532

480601594

106,2

78,64

18,14

35

251,65

360,3532

480601594

106,2

76,39

17,39

40

251,65

360,3532

480601594

106,2

66,84

14,37

45

251,65

360,3532

480601594

106,2

59,42

12,21

47

251,65

360,3532

480601594

106,2

56,89

11,51

50

251,65

360,3532

480601594

106,2

53,47

10,59

55

251,65

360,3532

480601594

106,2

48,61

9,34

57

251,65

360,3532

480601594

106,2

46,91

8,92

60

251,65

360,3532

480601594

106,2

44,56

8,35

62

251,65

360,3532

480601594

106,2

43,12

8,01

65

251,65

360,3532

480601594

106,2

41,13

7,55

70

251,65

360,3532

480601594

106,2

38,19

6,88

74

251,65

360,3532

480601594

106,2

36,13

6,42

75

251,65

360,3532

480601594

106,2

35,65

6,32

80

251,65

360,3532

480601594

106,2

33,42

5,84

90

251,65

360,3532

480601594

106,2

29,71

5,07

100

251,65

360,3532

480601594

106,2

26,73

4,48

110

251,65

360,3532

480601594

106,2

24,30

4,00

115

251,65

360,3532

480601594

106,2

23,25

3,81

120

251,65

360,3532

480601594

106,2

22,28

3,62

Материалы

q, кВт·м

Расстояние от центра "огненного шара" r, м

Древесина (сосна влажностью 12%)

13,9

0-113

Древесно -стружечные плиты (плотность 417 кг·м³)

8,3

0-135

Резина

14,8

0-110

Рулонная кровля

17,4

0-103

Сено, солома (при min влажности до 8%)

7

0-140

Степень поражения

Доза теплового излучения, Дж/м²

Расстояние от центра “огненного шара” г, м

Ожог 1-й степени

1,2·105

101-125

Ожог 2-й степени

2,2·105

86-100

Ожог 3-й степени

3,2·105

85

Степень поражения

Избыточное давление, кПа

Расстояние от разрушающегося резервуара, м

Полное разрушение зданий

100-54

1-14

50% разрушение зданий

53-29

15-20

Среднее повреждение зданий

28-13

21-34

Умеренное повреждение зданий (повреждение внутренних перегородок, рам, дверей и т.п.)

12-6

35-62

Нижний порог повреждений человека давлением

5-4

63-90

Малые повреждения (разбита часть остекления)

3

91-115

Топливо

E_f, кВт·м ²

m_выг

кг ·м^-2сек^-1

d=10м

d=20м

d=30м

d=40м

d=50м

СПГ (метан)

220

180

150

130

120

0,08

СУГ (пропан-бутан)

80

63

50

43

40

0,10

Бензин

60

47

35

28

25

0,06

Дизельное топливо

40

32

25

21

18

0,04

Нефть

25

19

15

12

10

0,04

r

d

F_q

t

q

5

7,0

0,358

0,998

28,639

10

7,0

0,121

0,995

9,661

15

7,0

0,056

0,991

4,509

20

7,0

0,030

0,988

2,411

30

7,0

0,011

0,981

0,884

40

Рис.8. Интенсивность теплового излучения при пожаре пролива СУГ, кВт/м²

2.10 Возможная обстановка на объекте при воздействии

теплового излучения при пожаре разлива

сжиженных углеводородных газов

При возникновении пожара розлива СУГ опасность будут представлять:

• Тепловое излучение (последствия воздействия теплового излучения на окружающие материалы представлены в таблице 13);

• Быстро распространяющееся открытое пламя;

• Резкое повышение температуры;

• Токсичность продуктов горения и термического разложения. Опасные параметры достигнут критических для человека значений в течение нескольких секунд. В таких условиях эвакуация обслуживающего персонала невозможна.

Таблица 13

3. Разработка противопожарных мероприятий

3.1 Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности автомобильной газозаправочной станции

3.1.1 Мероприятия по снижению категории пожарной опасности автомобильной газозаправочной станции сжиженным газом

(пропан-бутан)

В настоящее время отсутствует нормативная база, регламентирующая снижение категории пожарной опасности наружных установок.

Мероприятия по исключению источников зажигания

Необходимо выполнить следующие мероприятия:

• Электроустановки должны быть смонтированы и эксплуатироваться в соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ), правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭ), Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей (ПТБ) и другими нормативными документами (ППБ 01-03);

• Электродвигатели, аппаратура управления, пускорегулирующая, контрольно-измерительная и защитная аппаратура, вспомогательное оборудование и проводки должны иметь исполнение и степень защиты, соответствующую классу зоны по ПУЭ, а также иметь аппараты защиты от токов короткого замыкания и перегрузок (ППБ 01-03);

• Установить приказом противопожарный режим на территории авто мобильной газозаправочной станции сжиженным газом (ППБ 01-03);

• АЗС следует оборудовать молниезащитой в соответствии с требованиями РД 34.21.122-87, но не ниже II категории (пункт 40 НПБ 111-98*);

• Система заземления АЗС должна отвечать требованиям ПУЭ и Правил защиты от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности (пункт 41 НПБ 111-98*).

3.1.2 Технические мероприятия

Необходимо выполнить следующие мероприятия:

• Технологические системы разместить таким образом, чтобы обеспечивались их целостность и работоспособность при воздействии на них возможных нагрузок (при движении и остановке транспортных средств, подвижках грунта и т.п.), определяемых проектом на АЗС (пункт 31 НПБ 111-98*);

• Защитить от повреждения транспортными средствами. На АЗС для заправки крупногабаритной техники (грузовые автомобили, автобусы, строительная и сельскохозяйственная техника и т.п.) крепление защитных устройств к блокам и контейнерам хранения топлива не допускается (пункт 32 НПБ 111-98*);

• На АЗС должны использоваться ТРК, обеспечивающие автоматическую блокировку подачи топлива при номинальном заполнении топливного бака транспортного средства. Топливораздаточные колонки рекомендуется оснащать устройствами, предотвращающими выход топлива при повреждении колонок (пункт 44 НПБ 111-98*);

• Резервуары и трубопроводы для топлива и его паров должны сохра- нять герметичность в течение не менее 10 лет при соблюдении тре- бований ТЭД на технологические системы (пункт 45 НПБ 111-98*);

• Резервуары для хранения топлива должны быть оборудованы системами контроля их герметичности (пункт 46 НПБ 111-98*);

• Резервуары для хранения топлива должны быть оборудованы системами предотвращения их переполнения, обеспечивающими при достижении 90%-го заполнения резервуара автоматическую сигнализацию (световую и звуковую) персоналу АЗС, а при 95%-м заполнении - автоматическое прекращение наполнения резервуара не более, чем за 5 сек. Если технологической системой предусмотрено прекращение наполнения резервуара топливом только в автоматическом режиме, то допускается вместо указанной сигнализации предусматривать сигнализацию об автоматическом прекращении наполнения при достижении 95%-го заполнения резервуара (пункт НПБ111-98*);

• Наполнение резервуаров топливом из АЦ должно осуществляться через трубопровод налива, проложенный подземно, и с исполь- зованием устройств, препятствующих распространению пламени по линии наполнения резервуара (пункт НПБ 11-98*);

• Линии выдачи топлива следует оборудовать обратными клапанами, которые должны открываться давлением или разряжением, создаваемыми насосами этих линий, и герметично закрываться при обесточивании указанных насосов (пункт 64 НПБ 111-98*);

• На АЗС следует предусматривать централизованное отключение электропитания. Технологические системы, наполнение резервуаров которых предусматривается посредством их насосного оборудова- ния, должны быть оснащены (независимо от автоматического выключения насосов) ручными выключателями электропитания этого оборудования, располагаемыми как в помещении оператор ной, так и у насосов или площадки для АЦ (пункт 72 НПБ 11-98*);

• Помещения АЗС должны оборудоваться автоматической пожарной сигнализацией с НПБ 110-03 (пункт 96 НПБ 111-98*);

• Между заправочными островками с СУГ, а также между ними и заправочными островками с другими видами топлива следует устраивать защитные экраны из негорючего материала (металл, бетон, кирпич) высотой не менее 2 м. Ширина защитных экранов должна превышать не менее чем на 0,5 м в обе стороны длину заправляемых транспортных средств, предусматриваемых проектом АЗС (пункт 13 НПБ 111-98*);

• Запорная трубопроводная арматура, применяемая на технологическом оборудовании, в котором обращается сжатый природный газ и пары СУГ, должна быть выполнена по классу В, жидкая фаза СУГ - по классу А герметичности затворов по ГОСТ Р 50430 (пункт19.9 НПБ 111-98*);

• Технологическая система должна обеспечивать возможность безопасного перекрытия любой вероятной утечки СУГ или их паров из резервуаров для хранения СУГ в окружающую среду, предот- вращающего образование за территорией АЗС локальных зон за- газованности с концентрацией указанных паров более 20% от ниж- него предела распространения пламени с вероятностью не выше 10^-6 в год. Указанное требование допускается выполнять следующим образом:

• Резервуары для хранения СУГ и их оснастка (патрубки, штуцеры, фланцы, заглушки и т.п.), имеющая сварные соединения, а также все разъемные соединения до первой запорной арматуры, обеспечи- вающей перекрытие места выхода СУГ и его паров из резервуаров, должны быть двустенными. Они должны быть оснащены системами постоянного контроля герметичности их межстенного пространства, обеспечивающими автоматическую сигнализацию (световым и звуковым сигналом) обслуживающему персоналу АЗС о разгермети- зации и автоматическое отключение компрессорного оборудования, прекращение операций по наполнению резервуаров топливом и выдаче его потребителю на всех технологических участках многотопливной АЗС (пункт 20.2 Приложения 6 НПБ 111-98*);

• Резервуары для хранения СУГ должны быть оснащены системой автоматического предотвращения превышения предельно допустимого уровня их заполнения, 85% их геометрического объема (пункт 20.5 Приложения 6 НПБ 11-98*).

3.1.3 Мероприятия по обеспечению безопасности людей

Для обеспечения безопасности людей необходимо выполнение следующих мероприятий:

• Во время перегрузки сжиженного газа следует приостановить заправку автомобилей и запретить пребывание в опасной зоне посторонним лицам;

• Для заправки автомобиль может, подъехать только с водителем. Остальные пассажиры должны остаться вне опасной зоны. Перед местом заправки двигатель автомобиля необходимо выключить и затянуть ручной тормоз. Обслуживающий персонал должен проверить запись в Свидетельстве о регистрации транспортного средства относительно приспособления автомобиля к заправке газом. Затем должен проверить важность легализации баллона и техническое состояние установки (отсечки баллона от электро- проводки автомобиля). Если результаты выше проведенного контро- ля являются положительными, можно приступить к заправке;

• АЗС должна быть оснащены телефонной или радиосвязью, а также системой громкоговорящей связи (пункт 43 НПБ 111-98*).

3.1.4 Мероприятия по ограничению распространения пожара

Необходимо выполнить следующие мероприятия ограничению распространения пожара:

• Планировка АЗС с учетом размещения на ее территории зданий и сооружений должна исключать возможность растекания аварийного пролива топлива как по территории АЗС, так и за ее пределы (пункт 9 НПБ 111-98*). На въезде и выезде с территории АЗС необходимо выполнять пологие повышенные участки высотой не менее 0,2 м;

• Площадка для автоцистерны с СУГ должна быть оснащена таким образом, чтобы исключить растекание пролива жидкой фазы СУГ за ее границы и образование взрывоопасных смесей за пределами АЗС за счет испарения СУГ с поверхности этого пролива. Указанное оснащение площадки для АЦ с СУТ допускается осуществлять следующим образом:

• оборудовать отбортовкой, обеспечивающей предотвращение растекания СУГ за ее пределы при аварийной разгерметизации АЦ, высотой не менее 150 мм;

• поверхность площадки (включая отбортовку) выполнить из твердых негорючих материалов, исключающих проникновение в них СУГ и его паров. Для въезда и выезда АЦ борта площадки должны быть оборудованы пандусами (пологими участками);

• Оборудовать наружной системой отсоса паров СУГ, обеспечивающей подвижность паровоздушной среды (по горизонтали на уровне верхнего края отбортовки) в любой точке площадки не менее 2 м/сек и выброс паровоздушной среды через сбросную трубу. Совмещение указанной сбросной трубы со сбросной трубой для паров СУГ технологической системы АЗС определяется возможностью одновременного пожаробезопасного аварийного сброса паров СУГ из технологического оборудования и с площадки для АЦ. Приемные устройства системы должны быть расположены на уровне верхнего края отбортовки и защищены от попадания в них посторонних предметов, способных привести к нарушению параметров работы системы. Оборудование системы должно иметь взрывобезопасное и искробезопасное исполнение. Запуск и остановка системы должны быть обеспечены как в автоматическом режиме, так и вручную с площадки для АЦ и дистанционно из операторной АЗС. При этом автоматический запуск системы отсоса паров СУГ должен осуществляться от датчиков довзрывоопасных концентраций, а остановка - от пожарных извещателей (пункт 14 Приложения 6 НПБ 111-98*).

3.1.5 Мероприятия по обеспечению локализации и ликвидации

пожара на начальной стадии развития

В целях успешной локализации и ликвидации пожара на начальной стадии развития необходимо:

• Обеспечить газозаправочную станцию сжиженным газом (пропан- бутан) необходимыми средствами в соответствии с таблицей 1 ППБ 01-03;

• Изучить и отработать персоналом порядок действий при пожаре (ППБ 01-03).

3.1.6 Мероприятия по обеспечению успешного тушения пожара

подразделениями пожарной охраны.

Для обеспечения успешного тушения пожара подразделениями пожарной охраны необходимо:

• АЗС должны быть оснащены телефонной или радиосвязью, а также системой громкоговорящей связи (пункт 43 НПБ 111-98*);

• Наружное пожаротушение должно осуществляться не менее чем от двух пожарных гидрантов или от противопожарного водоема (водоемов) общей вместимостью не менее 100 м³, расположенных на расстоянии не более 200 м от АЗС. Расход воды на наружное пожаротушение определяется расчетом как суммарный расход воды, включающий в себя максимальное из значений расхода воды на пожаротушение зданий и общий расход воды на охлаждение надземных резервуаров. Расход воды на пожаротушение зданий АЗС определяется по СНиП 2.04.02-84 (для зданий сервисного обслужи- вания водителей и пассажиров, а также зданий для персонала АЗС - как для общественных зданий, для зданий сервисного обслуживания транспортных средств - как для производственных зданий). Общий расход воды на охлаждение надземных резервуаров следует принимать не менее 15 л/сек (пункт 94 НПБ 111-98*);

Для обеспечения охлаждения надземного (наземного) оборудования с СУГ на складской площадке и автоцистерны с СУГ в случае пожара следует предусматривать устройство систем водяного орошения, обеспечивающих равномерную подачу воды на поверхности указанного оборудования. Системы водяного орошения должны быть подключены к кольцевому противопожарному водопроводу АЗС с дистанционным пуском из помещения операторной. Размещение и конструктивное исполнение системы водяного орошения должно обеспечивать ее устойчивость к тепловому излучению пожара (пункт 24 Приложения 6 НПБ 111-98*).

3.2 Анализ технических решений, направленных на совершенствование противопожарной защиты

Выявлен ряд замечаний по рабочему проекту, связанных с привязкой автомобильной газозаправочной станции сжиженного пропан - бутана для заправки автомобилей сжиженным углеводородным газом, а именно:

• применена наземная технология хранения СУГ;

• отсутствует сбросная труба для сброса паров СУГ из технологической системы на случай возникновения аварийной ситуации;

• площадка для установки передвижной емкости СУГ не имеет самостоятельного ограждения, которое обозначало бы территорию, закрытую для посторонних лиц и не оборудована системой отсоса паров СУГ, обеспечивающей подвижность паровоздушной среды в любой точке площадки и выброс паровоздушной среды через сбросную трубу;

• отсутствие в проектной документации "Руководства по эксплуатации и техническому обслуживанию технологической системы газо- заправочного пункта сжиженного пропан - бутана".

• отсутствует согласование с территориальными подразделениями ГПС для подачи воды на наружное пожаротушение и орошение посредством насосной станции пожаротушения от противопожарных водоемов или резервуаров общей вместимостью не менее 200 м³, расположенных от АЗС на расстоянии не более, чем 200 м.

3.2.1 Обоснование дополнительных мер противопожарной защиты при отступлении от действующих норм

В настоящее время имеется очень ограниченное число научных работ, посвященных проблеме взрыве- и пожаробезопасности технологического оборудования с СУГ, так как эти исследования с каждым днем приобретают высокую коммерческую стоимость.

Единственным систематизированным источником информации в области обеспечения взрыво- и пожаробезопасности резервуаров с СУГ является обзор «Взрыво- и пожаробезопасность изотермических резервуаров для сжиженных углеводородных газов», подготовленный ведущими специалистами по пожарной безопасности заместителем начальника ГПС МВД РФ генерал-майором внутренней службы Молчановым В.П. и профессором Академии ГПС МВД РФ полковником внутренней службы Сучковым В.П.

Основываясь на материалах данного исследования представляется возможным сформулировать характер опасности при отступлении от того или иного нормативного требования пожарной безопасности и используя материалы данного обзора предложить компенсирующие меры противопожарной защиты.

Отступление № 1 – Резервуар с СУГ установлен наземно.

Основная опасность связана с возможность разгерметизации резервуара с СУГ с последующим образованием «огненного шара». В частности об этой опасности и мерах противопожарной защиты в обзоре приведена следующая информация.

Поведение технологического оборудования в условиях пожара.

Описаны две серии огневых испытаний горизонтальных стальных резервуаров объемом 4,85 м³, рассчитанных на максимальное рабочее давление 0,16 мПа. В обеих сериях резервуары, заполненные СУГ, подвергались воздействию пламени жидкого топлива, налитого в лоток шириной 60 см, окружающего со всех сторон испытуемый резервуар.

В первой серии резервуары были незащищенными. Их нагрев в пламени происходил чрезвычайно быстро: через 2-6 мин срабатывал предохранительный клапан, а через 7-12 мин наблюдался взрыв резервуара с образованием «огненного шара» горящего СУГ. Давление при разрыве составляло 2,4 – 3,9 мПа, а температура стенок 420-460°С.

Вторая серия опытов проводилась с резервуарами, которые были теплоизолированы минеральным волокном при толщине слоя 100 мм с защитой теплоизоляции стальной обшивкой толщиной 1 мм. Между теплоизоляцией и обшивкой был оставлен воздушный зазор в 30 мм. В этой серии опытов в течение 90 мин воздействия пламени резервуар не получил повреждений, а давление в нем не превышало 1,5 мПа. Следует отметить, что для обеспечения герметичности, прокладки в предохранительном клапане были заменены более термостойкими материалами. Вместо пербутана исполь-зовали витон, а вместо полиамида – тефлон.

Отмечается, что в Великобритании, начиная с 1980 года Исполни-тельный комитет по здравоохранению и технике безопасности проводит работу по изучению эффективности различных способов противопожарной защиты резервуаров с СУГ. Проведенные огневые опыты показали, что наиболее надежным и экономичным способом является орошение поверхности резервуара струями воды при интенсивности орошения не менее 9,6 л/мин·м². Опыты показали также, что попытка заменить водяное орошение теплоизоляцией оказалась безуспешной: при отсутствии орошения температура стенок резервуара при пожаре, хотя и медленнее, чем незащищенного, все же повышалась до опасных пределов, а в ряде случаев достигала 900°С.

Тип систем орошения зависит от вместимости резервуара. При вместимости до 56250 литров допускается использовать только орошение водой от ручных или лафетных стволов, доставляемых подразделениями пожарной охраны к месту пожара. При большей вместимости резервуар должен снабжаться стационарной системой водяного орошения. Для резервуаров вместимостью 112500 литров эта система должна быть автоматической. Такая же система должна быть на станции наполнения баллонов газом.

В Германии проведены огневые полигонные испытания с целью проверки эффективности существующих способов противопожарной защиты резервуаров со сжиженным газом. Огневому воздействию подвергались резервуары с огнезащитной облицовкой и орошаемые водой. В первом испытании опытный резервуар защищался двухслойным теплоизоляционным материалом из холстов минеральной ваты толщиной по 50 мм и наружным металлическим кожухом с воздушным зазором между ними в 30 мм. Во второй серии огневых испытаний резервуар орошался водой. В результате проведенных испытаний установлено, что при наличии слоя огнезащитной изоляции с коэффициентом теплопередачи не более 1,2 Вт/м-К при средней температуре 350 °С обеспечивается достаточная противопожарная защита резервуара со сжиженным пропаном в течение 90 мин. Способ защиты с применением оросительной установки, которая подает при орошении 100 л/мин² час воды, оказался неэффективным. Доказано, что для эффективной защиты резервуара требуется орошение с подачей 400 л/м² час воды (6,7 л/м² мин). При таком орошении в процессе огневого воздействия, продолжавшегося 90 мин, давление в резервуаре сохранилось в допустимых пределах, а температура стенок не превышала 100°С. Обращается внимание, что при практическом применении способа защиты с водяным орошением требуется своевременное обнаружение возникшего загорания, с последующим немедленным автоматическим или ручным включением оросительной установки.

Отступление № 2 – Площадка для АЦ с СУГ не оборудована системой отсоса паров СУГ, обеспечивающей подвижность паровоздушной среды в любой точке площадки и выброс паровоздушной среды через сбросную трубу.

Основная опасность связана с возможность быстрого образования зон взрывоопасных концентраций на открытой площадке. В частности об этой опасности и мерах противопожарной защиты в обзоре приведена следующая информация.

3.2.2 Зоны взрывоопасных концентраций паровоздушной смеси

Газ, образующийся при испарении СУГ, не поднимается мгновенно вверх, а некоторое время до нагрева распространяется над поверхностью земли в виде облака. Хотя пары сжиженного газа бесцветны, облако будет белым из-за конденсации и замерзания водяных паров, содержащихся в воздухе. Диаметр облака обычно больше его высоты. Распространение облака воспламеняющегося пара зависит не только от скорости отбора тепла пролитым сжиженным газом, но и от типа и размера системы транспорта и хранения СУГ, а также от природных условий во время разлива (ветер, влажность, температура). Скорость проникновения пара в атмосферу не обязательно должна быть равна скорости его образования. Если пары СУГ попадают в атмосферу из-за преграды, которая значительно выше отметки земли, то тенденция к опусканию их до уровня земли существенно сокращается. Когда преграда достаточно высоко выдается в наземный пограничный слой атмосферы, пар сталкивается с более высокими скоростями ветра и быстрее рассеивается. Это значительно сокращает расстояние, на которое распространяется по ветру газовоздушная смесь взрывоопасной концентрации по сравнению с перемещающим ее испарением СУГ, пролитого в незащищенном пространстве или с преградой малой высоты.

Для обработки газовоздушной смеси широкое распространение в ряде стран, в частности в Японии, получили водяные завесы, создаваемые за счет напорного выброса вверх воды из трубопроводов через щелевые насадки в виде перекрывающихся веерных струй. Распыленная во взрывоопасное облако вода усиливает приток атмосферного воздуха и соответственно уменьшает концентрацию углеводородного газа.

Описаны опыты, проводившиеся с целью изучения возможности быстрого рассеивания в воздухе тяжелого горючего газа (пропана) при помощи водяной завесы. Пропан выпускали в воздух из квадратной ямы размером 1 х 1 м с расходом 2000 л/мин. Система вертикальной водяной завесы монтировалась на трубе, окружавшей место утечки и имевшей в плане форму квадрата со сторонами 3,5 х 3,5 м. На каждой стороне квадрата монтировали семь плоских вертикальных насадок с углом распыления воды 30° и по два аналогичных насадка с углом распыления 120°. Общий расход воды составлял 1200 л/мин при давлении 0,5 мПа. Опыты, проводившиеся при скорости ветра до 5 м/сек, показали высокую эффективность водяной завесы. Концентрация газа за пределами зоны защиты резко снижалась. Аналогичные опыты с установкой внутри зоны защиты щитов, ограничивающих растекание выходящего газа, также показали эффективность водяной завесы.

Многочисленные полевые испытания, проведенные специалистами фирмы "Эссо" показали, что при установке рядом друг с другом нескольких гидрощитов выходящих из экспериментального устройства сжиженный газ может отклоняться в более высокие слои воздуха, снижаться и рассеиваться. Эффект снижения значительно ниже концентрационного предела распространения пламени был подтвержден газоизмерительными приборами. Ни в одной точке измерения за водяным барьером газовоздушная смесь не достигла взрывоопасной концентрации.

3.2.3 Заключение

В целях обеспечения пожарной безопасности АГЗС должно быть:

• Должны быть установлены скоростные клапаны - прерыватели потока, перед топливораздаточной колонкой и перед подключением к передвижной емкости с СУГ. Соединительные трубопроводы должны быть проложены подземно;

• Резервуар для хранения СУГ должен быть оборудован дренчерной системой водяного орошения с интенсивностью подачи воды не менее 0,5 л/сек-м . Пуск системы охлаждения должен осуществляться от датчиков пожарной сигнализации и от кнопок дистанционного управления пожарными насосами;

• Площадка для установки передвижной емкости СУГ должна иметь самостоятельное ограждение, которое обозначало бы территорию, закрытую для посторонних лиц и оборудована системой отсоса паров СУГ, обеспечивающей подвижность газовоздушной среды в любой точке площадки и выброс газовоздушной среды через сбросную трубу.

3.3 Анализ тактико-технических возможностей пожарных подразделений

Схема водоснабжения

Наружное противопожарное водоснабжение обеспечивается за счет двух пожарных резервуаров объемом 200 м³, установленных на расстоянии не более 200 м противопожарного водоема (пруд).

3.3.1 Выписка из расписания выездов пожарных подразделений

на пожары

Выписка расписания выездов пожарных подразделений на пожаре приведена в таблице 14.

Таблица 14

3.3.2 Определение возможной обстановки на пожаре к моменту введения сил и средств.

В результате короткого замыкания в электропроводке в 13 часов 18 минут произошло возгорание помещения операторской на автомобильной газозаправочной станции, расположенной на Симферопольском шоссе 29 км. Персонал АГЗС обнаружил возгорание и попытался ликвидировать пожар своими силами, но не справился. После того, как обслуживающий персонал покинул территорию АГЗС, была вызвана пожарная охрана. К моменту прибытия первого подразделения к месту возникновения пожара, помещение операторской было полностью охвачено пламенем. Площадь пожара на момент вызова ПО составила S_пож=12 м², а также была угроза повышения температуры стенок топливораздаточной колонки в результате воздействия теплового потока.

3.3.3 Расчет сил и средств:

1.определяем время свободного развития пожара.

t_св=t_д.с.+ t_сб+ t_сл+ t_б.р.

где t_д.с – время до сообщения в ПО = 8 мин.

t_сб – время сбора личного состава ПО = 1 мин.

t_сл – время следования ПО к месту пожара t_сл = (L*60)/V_сл = (0,5*60)/30 = 1 мин.

t_б.р – время боевого развертывания = 2 мин.

t_св = 8+1+1+2 = 12 мин.

2.определяем путь пройденный огнем за время свободного развития.

R=5V_л+V_л(t_св -10)

Где V_л – линейная скорость распространения огня = 0,7 м/мин.

R= 5*0,7+0,7*2=5 м.

3.определяем площадь пожара. Так как горение возникло в подсобном помещении на небольшом отдалении от боковых стен принимаем прямоугольную форму пожара.

S_п = n*a*R₁

Где n – число направлений распространения огня = 1

a – ширина помещения = 15 м.

S_п = 1*15*5=75 м².

4.определяем требуемый расход воды на тушение

Q_тр = S_п * J_тр

Где J_тр – требуемая интенсивность подачи огнетушащих веществ = 0,2 л/с*м²

Q_тр = 75*0,2 = 15 л/с.

5.определяем требуемое количество стволов на тушение (локализацию):

Где q_ств – расход одного ствола

ств. «А»

6. определяем требуемое количество отделений :

Где - количество стволов, подаваемых одним отделением отд.

3.4 Обоснование исходных данных к конструкции

сбросной трубы

3.4.1 Расчет концентраций горючего газа при сбросе из предохранительного клапана через сбросную трубу

Расчет проведен для условий, когда выброс осуществляется горизонтально в течение длительного времени при наихудших метеоусловиях (штиль), а максимальная приземная концентрация газа не превышает 50% нижнего предела распространения пламени (воспламенения). Для уменьшения приземной концентрации рекомендуется сбросной патрубок направлять вертикально вверх.

3.4.2 Величина приземной концентрации газа на различных расстояниях от предохранительного клапана

где М - количество сбрасываемого газа М = 20000 г/сек; V - секундный объем сбрасываемого газа при нормальном давлении V = 9,95 м³/сек; d - диаметр сбросного патрубка d = 0,05 м; X - горизонтальное расстояние от сбросного патрубка до места, в котором определяется концентрация, м; ρ_г/ρ_в-плотность сбрасываемого газа и окружающего воздуха, кг/м ; h - высота сбросного патрубка примем h₁ = 5 м, h₂ = 10 м h₃ = 2 м. Данные расчета представлены в таблице 15 и на рисунке 10.

Таблица 15