Расход нефтепродукта при струйном истечении

Введение

Современные открытые технологические установки по переработке углеводородных газов, нефти и нефтепродуктов характеризуются большой производительностью и площадью застройки. Они обычно состоят из одноэтажных аппаратов, высота которых достигает 80-100 м, а объем до 2000 м3. Технологические процессы в них проходят при высоких температурах и давлениях. За счет блочной системы компоновки достигается компактное размещение оборудования, уменьшение длины технологических коммуникаций. Большая плотность застройки и поэтажное размещение оборудования увеличивают удельные нагрузки горючих веществ, повышают пожарную опасность, усложняют процесс тушения пожара. Открытые технологические установки, как правило, оборудуют стационарными системами тепловой защиты и тушения пожаров. Однако коммуникации трубопроводов, мелкие технологические аппараты и строительные конструкции ими обычно не защищаются. Кроме того, стационарные установки могут быть выведены из строя в результате температурных деформаций и взрывов технологического оборудования. Анализ пожаров показывает, что каждый четвертый пожар сопровождается взрывом с последующим развитием горения на площади до 5000 м2. Если пожар возникает без взрыва, то площадь пожара в большинстве случаев составляет 500 м2, а максимальная площадь достигает 3000 м2. Пожары на открытых технологических установках характеризуются большой скоростью распространения горения, высокой тепловой радиацией пламени, возможностью возникновения взрывов, выброса и растекания горючих жидкостей и сжиженных газов на большие площади. При розливе горючих жидкостей на твердой поверхности в виде пленки или слоя жидкость испаряется и над ее поверхностью образуется паровоздушная зона, высота которой зависит от физико-химических свойств жидкости, ее температуры, скорости ветра и т. п. При воспламенении образуется факел, который создает угрозу соседним установкам. Для снижения параметров факела могут применяться сыпучие негорючие материалы для засыпки поверхностного розлива жидкости. Слой засыпки частично поглощает и отражает тепло, исключает нагрев жидкости до кипения, поэтому резко снижается количество паров, поступающих в зону горения. Уровень снижения параметров пламени зависит от дисперсности элементов засыпки, толщины слоя, термической стойкости и др. Анализ экспериментальных данных показывает, что данный способ снижения параметров факела пламени может быть использован в практике эксплуатации открытых технологических установок, т. к. это позволяет почти в два раза уменьшить количество огнетушащих средств на тушение по сравнению с нормативными. При авариях в аппаратах, работающих под избыточным давлением, горючие жидкости и газы вытекают в виде струй. При этом сжиженные углеводороды сгорают в факеле пламени полностью, а жидкие нефтепродукты сгорают частично и образуют розливы на значительных площадях. Исходя из этого по характеру горения пожары можно разделить на следующие виды:

• горение паров жидкостей и газов в виде факелов;

• горение жидкостей с открытой поверхности (в емкостях или розлитой);

• горение движущейся жидкости (струи или растекающейся);

• взрывы паро- или газо-воздушной смеси;

• комбинация различных видов горения.

Увеличению площади розлива и пожара может способствовать подаваемая на охлаждение технологического оборудования вода, по которой горящий нефтепродукт растекается по территории установки. Пожары на технологических установках по своему характеру являются сложными и продолжительными. Размеры пожара зависят от условий растекания нефтепродукта и степени разрушения и деформации оборудования от воздействия пламени. Если в момент аварии нефтепродукт воспламеняется, то площадь пожара зависит от количества вытекающего продукта, гидродинамических свойств потока жидкости, рельефа местности, скорости выгорания. Развитию пожара способствует также то, что отдельные блоки, например, ректификационные и газофракционирующие колонны, технологические печи, теплообменники, конденсаторы, холодильники, отстойники технологически связаны между собой разветвленной сетью коммуникаций трубопроводов, и горение на одном блоке может вызвать аварийную ситуацию на других. Особенно опасны вакуумные аппараты, где при нарушении герметичности могут образоваться взрывоопасные концентрации паро-, газо-воздушных смесей внутри аппаратов. Открытые технологические установки, как правило, оборудуются стационарными системами тепловой защиты и пожаротушения. Вместе с тем коммуникации трубопроводов, мелкие технологические аппараты и строительные конструкции ими обычно не защищаются. Кроме того, стационарные установки могут быть выведены из строя в результате температурных деформаций и взрывов технологического оборудования. В связи с этим тушение пожаров на открытых технологических установках можно осуществлять передвижной пожарной техникой с максимальным использованием стационарных установок тепловой защиты и пожаротушения.

1. Особенности развития пожара

. При авариях на открытых технологических установках пары нефтепродукта и горючие газы могут образовать загазованные зоны. Размер этих зон ориентировочно можно определить по таблице 1.1.

Таблица 1.1

Ориентировочные размеры зоны загазованности в направлении ветра при различных расходах газа и паров нефтепродукта

2. Расход нефтепродукта, вытекающего из аппаратов и трубопроводов в виде струй, можно ориентировочно определить по длине пламени. Зависимость длины пламени от расхода нефтепродукта и характера истечения приведена в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Расход нефтепродукта при струйном истечении

. Вид горящего нефтепродукта можно определить по цвету пламени. Нефть и жидкие нефтепродукты горят ярко-красным пламенем, сжиженные газы -ярко-оранжевым. При горении нефтепродукта температура пламени достигает 1300ОС.

4. Плотность тепловых потоков при струйном факеле пламени и горении разлитого нефтепродукта приведена в таблицах 1.3 и 1.4.

Таблица 1.3