Определение параметров волны давления при сгорании паровоздушных смесей в открытом пространстве

Величину избыточного давления DР, кПа, развиваемого при сгорании паровоздушных смесей, определяют по формуле:

, (55)

где Р₀ - атмосферное давление, кПа;

m_пр - приведенная масса пара, кг;

r - расстояние от геометрического центра паровоздушного облака, м;

m_пр - приведенная масса газа или пара, кг, вычисляется по формуле

Р₀ = 101 кПа

r = 30 м

, (56)

где Q_сг - удельная теплота сгорания пара, Дж·кг ^-1;

Z - коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается принимать равным 0,1;

Q₀ - константа, равная 4,5×10⁶ Дж·кг-1;

m - масса горючих паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг.

Так как температура вспышки равна 20°С [14] и избыточное давление взрыва, развиваемого при сгорании паровоздушной смесей на расстоянии 30 м от наружной установки равна 262 кПа>5 кПа, то следовательно наружная установка по пожарной опасности относится к категории А_н.

Вывод: проведенный анализ пожарной опасности позволил сделать заключение о возможности образования взрывоопасных концентраций как снаружи, так и внутри резервуара. Источниками возгорания могут быть пирофорные отложения, искры механического оборудования, разряды статического и атмосферного электричества, перегрев подшипников насосов.

Рекомендации по безопасной эксплуатации резервуарного парка

На основании проведенного анализа предлагаются следующие мероприятия и рекомендации по безопасной эксплуатации резервуарного парка ПСП «Каменный Лог»

1. Защита наружных поверхностей стальных цилиндрических наземных резервуаров тепло- и луче- отражающими покрытиями эффективно влияет на снижение потерь при хранении нефтепродуктов. Применение специальной окраски позволяет защитить резервуар от нагрева путем частичного отражения солнечных лучей и снижения эффективной температуры. Для этой цели рекомендуются светлые краски с коэффициентом отражения не менее 0,8.

Эффективность применения окраски резервуара вместимостью 5000 м³ для снижения потерь горючего от испарения приведена в таблице 14.

Таблица 14

Окраска резервуаров

Цвет	Краска	Средняя эффективная температура стенки в весенне- летний период, °С	Годовые потери
кг	абсолютные	относительные
Черный	Кузбасс лак			1,36
Красный	Сурик	20,3		1,18
Зеленый	Защитная нитроэмаль	14,7		1,1
Серебристый	Алюминиевая пудра	11,5		0,92	67,6

Отражающая способность теплозащитной краски в процессе эксплуатации резервуаров снижается вследствие загрязнения их поверхности, а также химических изменений, механических повреждений покрытия, поэтому необходимо периодически возобновлять окраску. Наряду с наружной окраской резервуара снижение потерь от испарения может быть достигнуто нанесением на его внутреннюю поверхность лакокрасочных покрытий с низким коэффициентом излучения. При нанесении противокоррозионных бензостойких покрытий ЭП-755, XC-7I7, XC-720, ФЛ-724 изнутри на крышу резервуара лучистый поток от нее к поверхности нефтепродукта снижается примерно вдвое, а потери от испарения снижаются на 27-45%. Одновременная окраска наружной и внутренней поверхностей резервуаров дает возможность при сравнительно небольших затратах снизить потери нефтепродуктов от испарения на 30-65% по сравнению с неокрашенными резервуарами [18].

2. Одним из способов предотвращения дальнейшего развития пожаров и принятия им больших размеров является аварийный слив из резервуаров и трубопроводов слива-налива, оказавшихся в опасной зоне. Аварийный слив может осуществляться с помощью специальных устройств, а также при использовании обычных технологических коммуникаций и емкостей.

Основные требования к данному техническому решению изложены в [4], [5]. В резервуарном парке ПСП «Каменный Лог» аварийный слив осуществляется в соседние резервуары. Данное мероприятие приводит к незначительному снижению пожарной опасности резервуарного парка в отличие от слива в емкости (котлованы), расположенные за пределами резервуарного парка. Поэтому следует предусматривать специальные аварийные емкости для слива нефтепродуктов.

Продолжительность аварийного слива нефтепродуктов из резервуаров определяется зависимостью[21]:

τ_слив = τ_опор.+τ_о.п.≤[ τ_слив], (57)

где τ_слив - производительность аварийного слива, с;

τ_опор - опорожнения аппарата, с;

τ_о.п - продолжительность операций по приведению системы слива в действие, с;

[τ_слив]- допустимая продолжительность аварийного слива, с.

Резервуар с нефтью - вертикальный цилиндрический аппарат d = 22,9 м, Н = 11,9 м, V = 5000 м³, степень заполнения е = 0,8.

Продолжительность опорожнения емкости определяется по формуле:

, (58)

где Н, D - соответственно высота и диаметр резервуара, м;

j_сист - коэффициент расхода системы;

¦_вых - сечение сливного трубопровода на выходе в аварийную емкость, м;

h - расстояние (по вертикали) от выпускного отверстия до выходного сечения аварийного трубопровода, м.

Определим сечение сливного трубопровода на выходе в аварийную емкость:

, (59)

где d - диаметр выходного патрубка, d_вых = 0,53 м.

Расстояние от выпускного отверстия емкости до выходного сечения аварийного трубопровода принимаем h=6,5 м.

Определим коэффициент расхода системы методом последовательных приближений:

, (60)

где - коэффициент сопротивления системы.

, (61)

где - коэффициент сопротивлению трения для рассматриваемого участка трубопровода;

, - соответственно длина и диаметр рассматриваемого участка трубопровода, м;

- коэффициент местного сопротивления на рассматриваемом участке системы слива.

Коэффициент λ ориентировочно берем из справочной литературы.

λ = 0,0365 для d = 530 мм

l₁+l₂ = 60 м d₁ = d₂ = 530 мм

По справочным данным находим коэффициент местных сопротивлений:

- прямой ввод в сливной патрубок ξ1 = 0,5;

- внезапное сужение трубы (в месте врезки аварийного трубопровода):

- тройник для прямого потока ξ = 2^×0,55=1,1;

- полностью открытая задвижка ξ = 0,15;

- гидравлический затвор ξ = 1,3;

- колено аварийного трубопровода ξ = 2^×1=2;

- прямой вход в аварийную емкость ξ = 0,5.

,

где , так как диаметр трубопровода одинаков по всей длине.

где φ_оп - принимаем равным 60 с.

Допустимая продолжительность аварийного режима не должна превышать:

[t_сл] = 900 с

Определим продолжительность аварийного слива:

t_сл = 319+60 = 379 с

t_сл = 379 с<[t_сл] = 900 с

Таким образомсистема аварийного слива нефтепродуктов с РВС-5000 обеспечит сброс продукта при аварии или пожаре.

3. Искры механического происхождения, могут возникать при использовании стальных ударных инструментов (молотков, ключей, ломов, зубил и т.д.) в процессе обслуживания технологического оборудования резервуарного парка при ремонтных, аварийных и очистных работах. Для предотвращения этого нужно при производстве работ в насосных станциях или других местах, где возможно образование смеси паров нефтепродуктов с воздухом, применять инструмент из искробезопасного металла.

4. Для исключения саморазогрева подшипников необходимо применение подшипников качения. Большое внимание должно уделяться систематической смазке подшипников с использованием того сорта масла и в том количестве, которое установлено правилами эксплуатации для данного подшипника. Необходимо периодически осуществлять контроль за температурой подшипника и очищать наружную поверхность от пыли и других отложений.