Введение к работе
Актуальность темы. Обеспечение безопасности населения и территорий от чрезвычайных ситуаций (ЧС) природного и техногенного характера является одной из приоритетных задач общества вообще, а среди техногенных ЧС в частности. Наиболее опасными являются пожары и взрывы на хранилищах нефти, связанные с переработкой нефти и выбросами паровоздушных смесей (ПВС) в атмосферу при многочисленных «перевалках» жидких углеводородных топлив.
С момента добычи до непосредственного использования нефтепродукты подвергаются более чем 20 «перевалкам», при этом 75 % потерь происходит от испарений. Ежегодные выбросы углеводородов в атмосферу при добыче и переработке нефти в стране оцениваются величиной 1168 тыс. т.
Особую проблему для крупных городов представляют выбросы паров топлива на нефтебазах и АЗС при заправках резервуаров - так называемые «большие дыхания». Годовые потери нефтепродуктов от "больших дыханий" составляют по нефтеперерабатывающей отрасли России примерно 270 тыс. т, в том числе, более 140 тыс. т на автозаправочных станциях (АЗС). Кроме того, взрывы ПВС на АЗС и хранилищах в Росси часто приводили к разрушениям зданий и поражению людей.
Выбросы ПВС при «больших дыханиях», с одной стороны, приводят к увеличению взрывопожарной и экологической опасности АЗС и нефтебаз для городского населения, с другой стороны, - к экономическому ущербу из-за потерь паров углеводородного топлива. Известные устройства по сокращению выбросов топлива от испарения (плавающие крыши, понтоны, газоуравнительные системы и др.) применимы для крупных резервуаров. Они, как правило, не могут эффективно использоваться на небольших емкостях и в условиях АЗС. Поэтому задача сокращения выбросов паров топлива на АЗС и повышения безопасности АЗС актуальна и сегодня.
В связи с отсутствием эффективных технологий снижения выбросов паров в атмосферу при хранении топлива на АЗС и хранилищах, высока
4 опасность пожаров и взрывов ПВС при «больших дыханиях» емкостей на АЗС и хранилищах. В связи с этим актуальным является разработка технологии, снижающей выбросы ПВС и повышающей безопасность АЗС и нефтебаз при хранении жидкого углеводородного топлива.
Цель исследования - повышение безопасности при хранении жидкого углеводородного топлива на АЗС и хранилищах.
Научная задача. На основе исследования параметров режимов конденсации паровоздушных смесей и закономерностей разрушения зданий и поражения людей в районе АЗС разработать технологию снижения выбросов паров при хранении жидкого топлива и оценить ее эффективность.
В соответствии с поставленной задачей в диссертационной работе рассматриваются следующие вопросы:
анализ современного состояния методов и средств повышения безопасности хранения жидкого углеводородного топлива;
создание экспериментальной установки для проведения полномасштабного эксперимента и обоснование технологии улавливания легких фракций (УЛФ) на основе обратной конденсации;
проведение экспериментальных и теоретических исследований по обоснованию технологии УЛФ из ПВС;
разработка рекомендаций по применению технологии УЛФ на основе обратной конденсации;
разработка методики оценки эффективности применения технологии УЛФ;
разработка пакета программных средств оценки эффективности на основе показателей риска и проведение зонирования территории г. Москвы по риску от аварий со взрывом ПВС на АЗС;
обоснование эффективности внедрения технологии УЛФ на АЗС г. Москвы;
апробация технологии улавливания паров бензина на промышленном образце.
Объектом исследования является жидкое углеводородное топливо.
Предметом исследования является утилизация газовой фазы углеводородного топлива методом обратной конденсации паров.
Научная новизна заключается в следующем:
разработана технология улавливания легких фракций на основе обратной конденсации пара из ПВС емкостей АЗС и хранилищ;
установлены закономерности изменения конечной концентрации паров бензина в выходящем паровоздушном потоке от времени захолаживания установки и температуры конденсации в установившемся режиме для разных расходов и начальных концентраций паров бензина;
получены аналитические зависимости по оценке поражения людей и показателей риска в районе АЗС с учетом дрейфа облака и повторяемости ветров. Созданы экспериментальная и промышленная установки обратной конденсации паров.
На защиту выносится:
технология улавливания легких фракций на основе обратной конденсации пара из ПВС емкостей АЗС и рекомендации по ее реализации;
результаты экспериментальных исследований изменения конечной концентрации паров бензина от времени захолаживания установки и температуры конденсации в установившемся режиме;
методика оценки эффективности применения технологии улавливания легких фракций на основе обратной конденсации паров;
карты индивидуального риска от возможных аварий на АЗС г. Москвы.
Значимость для практики заключается:
в разработке рекомендаций по реализации технологии улавливания легких фракций топлива на основе обратной конденсации;
в апробации технологии улавливания паров бензина из ПВС для емкостей АЗС; в создании опытной и промышленной установок обратной конденсации паров.
в оценке эффективности применения разработанной технологии улавливания паров бензина на АЗС г. Москвы.
Реализация и внедрение результатов диссертации. Технология улавливания паров бензина реализована в промышленном образце для автозаправочного комплекса Московской Топливной Ассоциации.
Основные результаты работы внедрены:
в ФЦКП «Сейсмозащита» (Проект 4, задание 2, 2000 г.) для разработки карт вторичных опасностей при авариях на пожаровзрывоопасньгх объектах;
в НИОКР «Разработка географической информационной системы по мониторингу и прогнозированию опасностей на территории Московской области», 2002 г.
в НИОКР «Разработка географической информационной системы для ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат», 2003 г.
Апробация результатов. Основные результаты доложены и обсуждены:
на научно-техническом совете ЦИЭКС;
на заседании кафедры «Холодильная и криогенная техника, системы кондиционирования и жизнеобеспечения» МГТУ им. Н. Э. Баумана;
на научно-практической конференции «Мониторинг и оценка риска природных и техногенных опасностей с применением ГИС-технологий» (ТЦМТ Московской области, май 2003 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных статей и научных отчетов.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 113 страницах; содержит 38 рисунков, 15 таблиц и 5 приложений. Список литературы включает 124 наименования.