BLEVE и последовательности эффектов домино
В главе 1 был проведен исторический анализ по 167 авариям с участием события BLEVE. Здесь использовался один и тот же набор данных, используемых в главе 1, и анализ этих случаев позволил идентифицировать те несчастные случаи, в которых произошла последовательность эффекта домино. В 40 несчастных случаях BLEVE произошел как одна случайность, тогда как в 127 случаях была найдена последовательность домино, и соответствующая информация была статистически обработана.
Таблица 3-2. Общее происхождение несчастных случаев BLEVE с эффектом домино
| Общее происхождение | Количество несчастных случаев | Общий процент |
| Транспорт | 60 | 47 |
| Складские площади | 39 | 31 |
| Перевозка | 22 | 17 |
| Технологическая установка | 12 | 9 |
| Бытовые/ коммерческие помещения | 6 | 5 |
| Другое | 4 | 3 |
| Всего | 143 | 112 |
В таблице 3-2 показан тип установки или активности, в которой произошли эти 127 несчастных случаев; общее число несчастных случаев (143) больше, чем у реальных аварий, потому что некоторые из них могут быть включены в два разных происхождения (например, «передача» и «область хранения»). Практически половина несчастных случаев происходила во время транспортировки, а затем хранилища, трансфер и технологические установки. Интересно еще раз отметить высокий вклад трансферных операций (22 случая), как отмечалось в главе 2.
Таблица 3-3. Конкретное происхождение несчастных случаев BLEVE с эффектом домино
|
|
|
| Конкретное происхождение | Количество несчастных случаев | Процент |
| Железнодорожные цистерны | 40 | 31 |
| Резервуар под давлением | 24 | 19 |
| Автоцистерна | 22 | 17 |
| Переносные транспортные контейнеры | 17 | 13 |
| Заводские трубы и связанные с ними клапаны | 6 | 5 |
| Атмосферный резервуар | 5 | 4 |
| Теплообменники | 4 | 3 |
| Реактор | 3 | 2 |
| Корабль | 3 | 2 |
| Шланг | 3 | 2 |
| Другое | 8 | 7 |
| Всего | 135 | 105 |
Что касается конкретного происхождения (таблица 3-3), то наиболее часты были железнодорожные танкеры, за которыми следовало сосуд под давлением и автоцистерна. Здесь снова есть некоторые вводящие в заблуждение данные; например, в Таблице 3-2, 60 несчастных случаев соответствуют «транспорту», в то время как в Таблице 3-3 железнодорожный и автомобильный танкер плюс судовые аварии составляют 65. Это связано с совпадением как «переноса», так и «транспорта» в нескольких авариях в базе данных MHIDAS, который был сохранен здесь.
Вещества, участвующие в авариях, приведены в таблице 3-4. В результате общее количество несчастных случаев (199) снова намного больше, чем реальных аварий, поскольку во многих из них были задействованы различные вещества (например, в результате аварии на поезде в 2000 году в Луизиане, дихлорпропане, толуолдиизоцианате, гидроксиде натрия, этиленоксиде, акриловая кислота и метилхлорид). Очевидно, что СУГ является самым частым веществом, за которым следуют нефть и другие углеводороды; было найдено всего четыре случая, в которых участвовал СПГ.
|
|
|
Таблица 3-4. Вещества, участвующие в авариях BLEVE с эффектом домино
| Вещество | Количество несчастных случаев | Процент |
| СУГ | 90 | 71 |
| Нефть/Бензин/Бензин/Дизель/керосин | 14 | 12 |
| Винилхлорид | 10 | 8 |
| Этиленоксид | 7 | 6 |
| СПГ | 4 | 3 |
| Пропилен | 4 | 3 |
| Другие химические вещества | 70 | 56 |
| Всего | 199 | 159 |
Что касается общей причины несчастных случаев (таблица 3-5), то практически у двух из пяти из них это было связано с воздействием; эта причина была обнаружена главным образом при транспортировке (типичные аварии произошли в автомобильных и железнодорожных перевозках). За этим последовали другие внешние события, механический сбой и человеческий фактор, соответственно.
На рис. 3-2 показано значение огня в последовательностях BLEVE. В 88 случаях (69%) первым был этап пожара, в то время как в 33 случаях первым событием был BLEVE. Типичным сценарием было дорожное или железнодорожное происшествие с выпуском легковоспламеняющегося вещества, быстро воспламеняющееся; пламя возвращалось к источнику высвобождения, что приводило к пожару струи, который через определенное время вызвал взрыв судна. В таких случаях существование реактивного пожара, падающего на стенку сосуда, весьма вероятно. Если будут рассмотрены все действия эффекта домино в проанализированных последовательностях, то будут найдены 97 огней и 57 взрывов, ведущих к другому событию. Здесь снова проявляется больший вклад огня по сравнению с взрывом.
|
|
|
Таблица 3-5. Общие причины несчастных случаев BLEVE с эффектом домино
| Общая причина | Количество несчастных случаев | Процент |
| Сбой при ударе | 52 | 47 |
| Внешние события | 39 | 35 |
| Человеческий фактор | 31 | 28 |
| Механический сбой | 30 | 28 |
| Неисправность прибора | 5 | 5 |
| Бурная реакция | 5 | 5 |
| Сбой служб | 1 | 1 |
| Всего | 163 | 148 |
Взрыв после пожара в большинстве случаев был событием закрытия последовательности, хотя в нескольких случаях это привело к еще одному взрыву или к другому огню. В тех авариях, в которых случайная последовательность началась с BLEVE, это может привести к пожару (в большинстве случаев) или другому взрыву. Конечно, сложность возможных последовательностей зависит от расположения завода или от количества танкеров-рельсов, участвующих в аварии.
|
|
|
В целом, последовательность пожара → взрыв была обнаружена в 97 случаях в дереве событий, а взрыв → другое событие произошло только в 57 случаях. Следует также отметить, что в нескольких очень необычных случаях судно может выйти из строя, не взрываясь, но выпустив большой реактивный огонь (Demichela et al., 2004).
Рисунок 3-2. Последовательности эффекта Domino при авариях BLEVE.
Время до отказа
Когда оборудование подвергается воздействию огня, время до отказа (TTF) является очень важным аспектом с точки зрения управления чрезвычайными ситуациями. Тридцать лет назад считалось, что когда судно под давлением подвергается прямому контакту с пламенем - ситуация, которая может вызвать взрыв, - было доступно около 25-30 минут, чтобы попытаться решить ситуацию; после этого взрыва может произойти в любой момент, и поэтому пожарные должны уйти. Эта ложная вера взяла жизнь многих людей. В настоящее время хорошо известно, что в вышеупомянутой ситуации, в зависимости от обстоятельств, взрыв может произойти через несколько минут после начала действия огня или даже после более короткого времени. В аварии в Сан-Хуанико (Мексика, 1984 год) первые BLEVE произошли через 70 секунд после того, как появились первые пожары от струи; в аварии произошел в Неймегене (Нидерланды) в 1978 году, танкер сжиженного нефтяного газа взорвался на заправочной станции всего через 3 минуты после начала пожара во время разгрузки. Тем не менее, время до отказа может быть значительно выше: при аварии в Зарзалико (Испания, 2011 г.) автоцистерна сжиженного природного газа подвергалась очень сильному пожару в течение примерно семидесяти минут до того, как произошел взрыв (Planas et al., 2015) , В таблице 3-6 дается время сбоя для серии аварий, связанных с пожаром → последовательности домино BLEVE (MHIDAS, 2007).
Различные обстоятельства могут существенно влиять на стоимость времени до отказа:
1. Попадает ли пламя на стенку сосуда ниже уровня жидкости (поэтому стенка резервуара охлаждается жидкостью) или над ним; в этом более позднем случае, если нет пассивной защиты, температура стенки значительно возрастет и ее прочность на растяжение уменьшится, что в конечном итоге может привести к взрыву судна за относительно короткое время.
2. Наличие системы защиты. Активная или пассивная защита может быть очень полезна, чтобы избежать или, по крайней мере, задержать отказ оборудования, подвергающегося воздействию теплового излучения или воспламенения.
Водозабор может быть эффективным для защиты оборудования, подверженного воздействию пожаров в бассейнах, как для радиационного облучения, так и для пожара, поскольку они способны поддерживать водную пленку на поверхности оборудования (таблица 3-7). Тем не менее, при высоких пожарах с импульсной струей система водозаборов не должна считаться хорошей защитой, если есть воспламенение пламени, так как высокая скорость струи, вероятно, проникнет в водную пленку, а сухая поверхность будет контактировать с пламенем (Badri et al., 2013). Фиксированные водонагреватели могут быть эффективными, обеспечивая высокий расход воды непосредственно в зону соударения с огнем (Bradley, 2012).
Таблица 3-6. Время до отказа для разных случаев (стационарные установки и транспорт)
| Дата | Место | Последствия | Материал | Время до отказа | |
| Аварии с фиксированными установками | 1984 | Мексика | VCE → Струйный огонь → BLEVE → Огонь | Сферический резервуар СУГ | 70 секунд |
| 1978 | Нидерланды | Огонь → BLEVE | СУГ | 3 мин | |
| 1961 | США | Огонь → BLEVE → Огонь | Цилиндрический резервуар СУГ | 10 мин | |
| 1974 | США | Огонь → BLEVE | СУГ | 13 мин | |
| 1982 | США | Огонь → BLEVEs | СУГ | 15 мин | |
| 1978 | США | Огонь → BLEVE | Изобутан, пропан, пропилен, бутан | 20 мин, серия взрывов | |
| 2006 | Италия | Огонь → BLEVE | Цилиндрический резервуар СУГ | 25 мин | |
| 1972 | США | Огонь → BLEVE | СУГ | 40 мин | |
| 2011 | Япония | Огонь → BLEVE | Сферический резервуар СУГ | 1 час | |
| 1966 | Франция | Огонь → BLEVE → Пожар → Взрыв | Сферический резервуар СУГ | 1,5 часа | |
| Транспортные происшествия | 1980 | США | Огонь → BLEVE | Бензиновая автоцистерна | 3 мин |
| 1970 | США | Огонь → BLEVEs | Железнодорожные вагоны СУГ | Первая машина через 5 мин, 6 вагонов через 40 мин | |
| 1970 | США | Огонь → BLEVEs | СУГ | 15 мин | |
| 1987 | Австралия | Огонь → BLEVE | СУГ в железнодорожной цистерне | 15 мин | |
| 1974 | Испания | Огонь → BLEVE | Этиленовый криогенный трейлер | 20 мин | |
| 1989 | США | Огонь → BLEVE → Огонь | Пероксид, полиэтиленовые вагоны | Машина с перекисью через 20 мин, машина с полиэтиленом через 6 часов | |
| 2002 | Испания | Огонь → BLEVE | Автоцистерна СПГ | 20 мин | |
| 1972 | США | Огонь → BLEVE | Автоцистерна пропилена | 25 мин | |
| 1973 | США | Огонь → BLEVE | Железнодорожный вагон СУГ | 30 мин | |
| 1970 | Франция | Огонь → BLEVE | Автоцистерна пропана | 40 мин | |
| 1971 | США | Огонь → BLEVE | 220 м3 Резервуар с винилхлоридом | 40 мин | |
| 1968 | США | Огонь → BLEVE → Токсический выброс | Окись этилена | 45 мин | |
| 2011 | Испания | Огонь → BLEVE | Автоцистерна СПГ | 70 мин | |
| 1976 | США | Огонь → BLEVE | Пропан, изобутановые железнодорожные цистерны | Во-первых, взрыв пропана, через 1,5 часа взрыв изобутана |
Тем не менее, системы водозаборов и водонагреватели имеют некоторые практические недостатки, среди которых наиболее важными являются большие потребности в воде и проблемы коррозии / технического обслуживания. Кроме того, они ограничены фиксированными растениями.
Таблица 3-7. Расход воды от API 2510A (Bradley, 2012)
| Воздействие лучистого тепла (отсутствие пламени) | 5 л 
|
| Поражение пламенем (пул огня) | 5 - 12,5 л
|
| Взрыв пламени (струевой огонь) | 1000 - 2000 л 
|
Поэтому пассивная противопожарная защита часто используется как для судов, так и для конструкционных опор, когда рассматривается опасность струйных пожаров. Огнестойкий слой может задержать или даже избежать сбоя оборудования. Townsend et al. (1974) провели испытания с полномасштабными железнодорожными цистернами с пропаном, охваченными огнем бассейна. В случае незащищенного автоцистерны, оборудованной предохранительным клапаном (PRV), первоначально заполненным на 94%, после 24 минут резервуар подвергся мощному BLEVE (содержание в момент отказа: 40%); еще один автомобиль-цистерна, также с PRV, заполненный 85% и защищенный 3-миллиметровым слоем вспучивающейся краски, испытал BLEVE (содержание в момент отказа: 3%) после 93 мин. Таким образом, огнезащита может увеличить TTF, что позволяет применять экстренные меры, такие как эвакуация, и PRV уменьшит количество материала, участвующего в взрыве, и в последующем (если материал горючий) огненный шар. Однако, если изоляционная защита повреждена (эрозией или механическим воздействием, как это часто бывает в случае дорожно-транспортных происшествий), температура незащищенного элемента может быстро увеличиться до опасных значений.
В качестве общего подхода были предложены корреляции для оценки времени отказа сосудов под давлением (Landucci et al., 2009), хотя они должны использоваться только как ориентировочные подходы, и их прогнозы могут быть изменены с учетом конкретных обстоятельств.
Обсуждение
Исторический анализ показал, что когда первое событие, вызывающее последовательность эффекта домино, анализируется на большой набор аварий, пожары и взрывы имеют примерно одинаковый вклад; даже если пожары более часты, чем взрывы, более высокий уровень воздействия взрыва увеличивает их вклад в эффект домино. Такая же пропорция обнаруживается, когда рассматриваются все шаги эффекта домино в разнообразных последовательностях.
Однако в случае несчастных случаев BLEVE пожар является преобладающим первым событием, которое встречается примерно в 70% случаев; когда рассматриваются все действия эффекта домино в разнообразных последовательностях, доля огня / взрыва составляет 1,7 / 1. Примерно половина несчастных случаев, связанных с пожаром → Последовательность BLEVE произошла при транспортировке.
Если происходит воспламенение или ударение пламени, BLEVE может произойти в любой момент от начала пожара, время до отказа в пределах от одной минуты до более одного часа, в зависимости от обстоятельств.
С точки зрения управления чрезвычайными ситуациями такая ситуация должна считаться очень опасной; люди должны быть немедленно эвакуированы, а пожарные должны выйти на безопасное расстояние.
Наличие огнезащитных и предохранительных клапанов может способствовать, но не гарантирует, особенно в случае механического воздействия, чтобы увеличить время до отказа; кроме того, предохранительные клапаны уменьшают количество материала, участвующего во взрыве, и в случае огненного шара в случае легковоспламеняющихся материалов. Эти меры пассивной защиты важны, особенно в случае удара струи.
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 243; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!