В 03 часа 20 минут 9.08.2010 года от старшего оперативного дежурного МЧС Республики Татарстан поступило сообщение об опрокидывании в кювет автоцистерны «КАМАЗ» (рег. знак А 057 КО) в результате ЧЕГО произошло вытекание около 20 т сжиженного пропана из цистерны автомобиля. Вытекшая жидкость частично попала в деревню Нагорное.
Исходные данные для расчета
Определить радиус взрывоопасной зоны при аварийной разгерметизации стандартной цистерны емкостью 40 м3 со сжиженным пропаном при получении пробоины площадью S0 = 25 см2 и при мгновенной разгерметизации цистерны (проливе всего количества СУГ).
Таб. 2.1
| Исходные данные Внутренний диаметр цистерны Д, м………………………………………….1,6 | |
| Расчетная температура воздуха tр, 0 C………………………………………....20 Плотность жидкой фазы ρж, т · м-3………………………………….……….0,52 | |
| Нижний концентрационный предел распространения пламени Снкпр , % (об)……………………………………………………………………2,0 | |
| Давление в цистерне Р, Па…………………………………...……………8 · 105 | |
| Плотность паров СУГ ρп , кг · м-3 …………………………….....………......1,78 | |
| Молярная масса Мм, кг · кмоль-1……………………………….………...…...44 |
Решение
Радиус зоны загазованности при S0 = 25 см2 определяется по формуле
Хнкпр = 14,6 · (Мр / ρ п·Сскпр)0,9 (1)
где Хнкпр – расстояние по горизонтали от источника, ограниченное НКПР, м;
Мр – масса газа, поступившего в окружающее пространство (масса газа в облаке ТВС), кг;
Снкпр – нижний концентрационный предел распространения пламени, % (об);
ρ п – плотность паров СУГ, кг/м3:
Хнкпр = 14,6 · (2360/1,78 · 2)0,33 = 127,4 м
(2)
где Мм – молекулярная масса вещества, кг/кмоль;
tр – расчетная температура 0С (принимается максимальной для данной климатической зоны);
V0 – мольный объем, равный 22.413 м3, кмоль-1.
За начало отсчета размера взрывоопасной зоны принимают внешние габаритные размеры цистерн, резервуаров, трубопроводов и т.п.
Для проведения оперативных расчетов радиус взрывоопасной зоны допускается определять по упрощенной формуле, в которой расчетная температура воздуха принимается равной 280 С:
Хнкпр = 92 · Мр1/3; (3)
Хнкпр = 92 · 2,360,33 = 120 м.
Определение массы газа на облаке ТВС при проливах и утечках СУГ.
При мгновенной разгерметизации резервуара (пролив всего количества СУГ) масса вещества (Мр) в облаке определяется по формуле в зависимости от типа СУГ (см. Приложение 1).
для низкокипящих СУГ (при tкип < -0,50 С)
Мр = 0,62 · М (4)
М = 0,9 · 40 · 0,52 = 18 т;
Мр = 0,62 · М = 0,62 · 18 = 11.16 т.
для высококипящих СУГ ((при tкип > -0,5 0С)
Мр = 0,34 · М (5)
Мр=0,34*18=6 т.
где М – масса СУГ в цистерне (резервуаре), т.
Данные по параметрам рп, Мм и Хнкпр приведены в Таб. 2.5. при tр = 280 C и емкости цистерны 40 м3.
При длительном истечении СУГ из цистерны (резервуара) в случае нахождения отверстия ниже уровня жидкости масса вещества (газа) в облаке (Мр) определяется по следующей формуле:
Мр = 36 · ρ · S0 · [2 · (P – Pа) / (ρ + 1,2 · g · H)]1/2 (6)
где ρ – плотность жидкой фазы СУГ, кг/м3;
S0 – площадь сечения отверстия, м2;
Р – давление в цистерне, Па;
Ра – атмосферное давление. Па (нормальное атмосферное давление
составляет 1.01 · 105 Па);
g – ускорение свободного падения, 9,81 с/с2;
Н – высота столба жидкой фазы (диаметр котла цистерны), м.
Мр = 36 · 520 · 0,0025 · [2 · (8 · 105 – 1,01 · 105) / (520 + 1,2 · 9,81 · 1,6)]1/2 = 2383 кг.
При отсутствии данных о характеристиках цистерны и условий истечения СУГ массу газа в облаке ТВС (Мр) можно определять по формуле:
Мр = 0,1· М,
Мр=0,1·18=1,8 т
где М – масса топлива, содержащегося в цистерне (резервуаре), т.
Относительная величина расстояния вычисляется по следующей формуле:
Хр = R1 / (0,42 · Мр)1/3, (8)
где R1 – расстояние от места взрыва, м;
Мр - масса газа в облаке, т.
Хр = R1 / (0,42 · 2,36)1/3 = R1 /1,0
Для заданного расстояния R1 по формуле (8) определяется величина избыточного давления ΔP (кПА).
Для расчета границ зон поражения людей при взрыве облаков ТВС используются следующие формулы:
граница зоны тяжелых поражений
R1 = 32 · Мр1/3, м;
R1 = 42 м, ΔP = 100 кПа;
граница зоны порога поражения
R2 = 360 · Мр1/3, м.
R2 = 480 м, ΔP = 3 кПа;
Для расчета границ зон повреждения зданий и сооружений (табл.5) при взрыве облаков ТВС используются следующие формулы:
граница зоны полных разрушений
R1 = 32 · Мр1/3, м;
R1 = 42 м, Хр = 42 м, ΔP = 100 кПа;
граница зоны сильных разрушений
R2 = 45 · Мр1/3, м;
R2 = 60 м, Хр = 60 м, ΔP = 55 кПа;
граница зоны средних разрушений
R3 = 64 · Мр1/3, м;
R3 = 85 м, Хр = 85 м, ΔP = 30 кПа;
граница зоны умеренных разрушений
R4 = 120 · Мр1/3, м;
R4 = 160 м, Хр = 160 м, ΔP = 15 кПа;
граница зоны малых разрушений
R5 = 360 · Мр1/3, м.
R5 = 480 м, Хр = 480 м, ΔP = 3 кПа.
Рис. 2.1. Радиус взрывоопасной зоны при аварийной разгерметизации цистерны с пропаном (мастаб1:1000)
1) зона разгерметизации;
2) граница полных разрушений(42м);
3) взрывоопасная зона(130м);
4)граница малых разрушений(480м).
Рис 2.1. Зоны разгерметизации.
3.3 Легенда (возможный вариант аварии)
На сортировочном парке «С», по ошибке персонала станции были спущены вагоны с пропаном, в результате произошло столкновении цистерн с тепловозом, стоящим на 66 пути. При утечке через пробоину СУГ, а также воздействии источника воспламенения (искра) произошел взрыв с последующим пожаром. Ситуация осложнилась тем, что неподалеку находится нефтебаза ООО «Башнефть-Удмуртия».