Глава 3. ОГОНЬ КАК ПЕРВЫЙ ЭТАП ДОМИНО-ЭФФЕКТА В BLEVE
Введение
Как видно из главы 2, первое событие в последовательности эффекта домино обычно является взрывом или огнем; эти две аварии имеют примерно такой же вклад, когда анализируются большие группы случаев. Однако в конкретном случае BLEVE ситуация значительно меняется, а огонь имеет гораздо более значительную роль.
Если сосуд, содержащий жидкость под давлением, подвергается воздействию огня, существует определенная вероятность того, что в зависимости от обстоятельств он взрывается через некоторое время. Это может произойти, даже если судно оснащено активной или пассивной защитой и клапанами сброса давления; и это может произойти почти сразу или после более чем одного часа от начала пожара.
В этой главе анализируется частота возникновения пожара как основного события, приводящего к BLEVE, а также последовательности эффектов домино, найденных в таком случайном сценарии.
Воздействие огня на судне
Когда судно подвергается пожару, его воздействие будет зависеть от типа огня, особенно от выброса теплового потока, а также от того, подвергается ли оборудование только тепловому излучению или происходит воспламенение огня. Что касается последствий, они будут зависеть от продолжительности пожара и особенностей оборудования: дизайн (форма, толщина стенки), степень наполнения и наличие защитных мер.
3.2.1 Пожары в бассейне и цистернах
|
|
|
Бассейн и цистерны могут длиться долго; если их тепловое излучение достигнет другого относительно близкого оборудования, если только это не будет надлежащим образом защищено - теплоизоляция и водозабор могут быть хорошей защитой в этой ситуации - могут быть достигнуты условия для отказа.
В этом типе пожаров сгорание довольно плохо из-за плохого увлечения воздуха, поскольку скорость потока в пламени обычно составляет менее 10 м с-1 (Johnson and Cowley, 1992). Пламя состоит из относительно ярких зон с высокой концентрацией раскаленной дозой сажи и других зон, покрытых черным дымом; обе зоны вносят вклад в тепловое излучение, яркие зоны с наибольшей эмиссионной мощностью (𝐸). Для не светящихся (дымовых) зон Muñoz et al. (2004), работая с бензином и дизельным топливом, обнаружил значение 
= 40 кВт 
, независимо от диаметра пула и типа топлива. Для светящихся, ярких зон они находили значения 
от 80 до 120 кВт в зависимости от диаметра бассейна и типа топлива. Доля поверхности огня, покрытая светом пламени, зависит от типа топлива, хотя можно предположить приблизительное значение 0,4; это будет означать приблизительное значение для всей поверхности огня 𝐸 = 60 кВт . Moorhouse and Pritchard (1982) предположили, что при больших пулах углеводородов, исключая сжиженные газы, вряд ли превысит эту величину. Были также предложены другие значения: API 521 (Standard, 2007) предлагает 80-100 кВт ; Низнер и Эйр (1983) получили поверхностные эмиссионные мощности 35 кВт для керосина, 48 кВт для СУГ и 153 кВт 
для СПГ.
|
|
|
Однако интенсивность излучения быстро уменьшается по мере увеличения расстояния от поверхности пламени, а тепловая нагрузка на данном оборудовании обычно будет намного ниже этих значений.
Если имеется охват пламенем оборудования, передача тепла будет представлять собой сумму двух вкладов, излучения и конвекции. Предложены различные значения: для керосина измерены тепловые потоки в диапазоне от 95 до 130 кВт (Moodie et al., 1988), 80-150 кВт для JP-4 (Schneider and Kent, 1989 ), 100 - 180 кВт в общем диапазоне для жидких углеводородов и 150-250 кВт для пожаров на сжиженном нефтяном газе (Johnson et al., 1992; Roberts et al., 2004). Это может привести к довольно высоким темпам повышения температуры стенки сосуда выше уровня жидкости.
Если происходит пламя, поточные системы требуют высоких скоростей потока; достаточная теплоизоляция может обеспечить хорошую защиту.
3.2.2 Воздушные пожары
Тепловые характеристики реактивных двигателей зависят от топлива и от скорости на выходе. Выбросы низкого давления в жидких или двухфазных смесях дают пламя с низкой скоростью и плохое сгорание, что относительно близко к огню бассейна. Если скорость высокая, увлечение воздухом важно, и это улучшает сгорание; однако, с двухфазным потоком, пламя по-прежнему является сильным и ярким, а механизм излучения доминирует. Вместо этого, когда поток звукового газа - газовые струйные пожары часто звучат и очень турбулентны - сгорание очень хорошее, а пламя почти прозрачное, конвекция - гораздо важнее радиации. Такое поведение оказывает важное влияние на величину эмиссионной мощности поверхности пламени; для пропана, Palacios et al. (2012) получили значения приблизительно 𝐸 = 80 кВт для газовых струй и 𝐸 = 230 кВт для двухфазных струйных пожаров.
|
|
|
Интенсивность теплового излучения значительно уменьшается с расстоянием, но при наступлении пламени на поверхности происходят очень высокие тепловые потоки. Попадание на твердую поверхность значительно изменяет форму пламени, увеличивая площадь контакта с оборудованием. Точные значения не могут быть предсказаны и предлагается широкий диапазон тепловых потоков; можно предположить следующие (Casal, 2008):
|
|
|
· природный газ: 50 - 300 кВт ; средний: 200 кВт
· пропановый газ, звуковой: 300 кВт
· пропан, двухфазный поток: 150 - 220 кВт
· пропан, двухфазный поток, малая скорость: 150 кВт .
Если эти тепловые потоки падают на несмачиваемую стену, повышение температуры происходит настолько быстро, что судно может выйти из строя за очень короткое время.
3.2.3 Огненные шары
Интенсивность теплового излучения от огненного шара может быть очень сильной на малых расстояниях. Эмиссионная мощность пламени зависит от топлива и обычно значительно выше, чем у огня в бассейне, так как практически вся поверхность огненного шара покрыта ярким огнем. Moorhouse и Pritchard (1982) предложили диапазон 150 - 300 кВт , хотя он может достигать 350 кВт для СУГ. Поскольку продолжительность короткая, защищенное оборудование, подвергнутое ей, не подведет; незащищенное оборудование может потерпеть неудачу в некоторых случаях, но вероятность довольно низкая из-за короткого времени воздействия. При наличии воспламенения пламени тепловые потоки могут находиться в диапазоне 200-350 кВт (Lees, 1996; Mannan, 2014). В этом случае системы водозаборов неэффективны из-за турбулентности пламени, но огнезащитные слои эффективны; опять же, время контакта будет, как правило, очень коротким, так как огненный шар будет подниматься с уровня земли, а вероятность выхода из строя должна считаться довольно низкой.
3.2.4 Вспышки огня
Время контакта с оборудованием настолько короткое, что вероятность возникновения эффекта домино обычно незначительна и должна учитываться только в случае резервуаров с плавающей крышей (Cozzani et al., 2006).
Сводка приблизительных диапазонов тепловых потоков и эмиссионной мощности поверхности для различных видов пожаров приведена в таблице 3-1.
Таблица 3-1. Приближенные диапазоны тепловых потоков и поверхностной эмиссионной мощности
| Тип огня | Е, кВт 
| Расход пламени/ ударный тепловой поток, кВт
|
| Бассейн, резервуар | Углеводороды:40-100 | 80-100 |
| СПГ:150-200 | 180-260 | |
| СУГ:50-120 | 150-250 | |
| Струя (СУГ) | Двухфазное230: | 150-220 |
| Газ:80 | 200-350 | |
| Огненный шар | 150-350 | - |
| Вспышка | СПГ, СУГ:125-280 | - |
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 151; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!