Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние и задачи исследования 17
1.1. Требования нормативно-технической литературы 17
1.2. Обзор научно-исследовательских работ по обеспечению пожарной безопасности при проведении аварийно-ремонтных работ на резервуарах 19
1.3. Пожарная опасность при проведении,.аварийно-ремонтных работ на резервуарах 21
1.4. Аварийно-ремонтные работы на резервуарах 29
1.5. Пожарная безопасность вентиляции резервуаров при проведении аварийно-ремонтных работ 33
1.6. Задачи исследования 42
Глава 2. Программа и методика экспериментальных исследований 45
2.1. Методика исследований газового пространства резервуара при вентилировании резервуара с локальной поверхностью испарения нефтепродукта 46
2.2. Лабораторные исследования интенсивности испарения нефтепродуктов с локальной ограниченной поверхности в замкнутом объеме в подвижную среду 48
2.3. Натурные эксперименты по исследованию пожароопасных концентрационных зон и интенсивности испарения Сургутской нефти в объеме резервуара с локальной поверхностью 52
2.4, Приборы и методика измерения исследуемых величин 57
2.5. Оценка точности полученных результатов 66
Глава 3. Анализ и обобщение результатов экспериментальных исследований процессов вентиляции резервуаров с локальной поверхностью испарения нефтепродуктов 72
3.1. Обобщение исследований процессов, протекающих при вентиляции резервуара с локальными остатками нефтепродуктов 72
3.2. Обработка опытов по определению концентрации в газовом пространстве и времени вентиляции резервуара с локальной поверхностью испарения нефтепродуктов 85
3.3. Обработка опытов по исследованию распределению концентрации паров в газовом пространстве резервуара с локальной поверхностью испарения нефтепродуктов 96
Глава 4. Рекомендации по обеспечению пожаровзрыво-безопасности резервуаров при проведении аварийно-ремонтных работ 109
4.1. Технико-экономическая эффективность процесса 109
4.1.1. Локальная поверхность оставшегося нефтепродукта и место ее расположения ПО
4.1.2. Концентрация паров в резервуаре с локальной поверхностью испарения нефтепродуктов 110
4.1.3. Условия испарения с локальной поверхности нефтепродукта в резервуаре 112
4.2. Обоснование требований пожаровзрывобезопасности при проведения аварийно-ремонтных работ на резервуарах 115
4.2.1. Обеспечение пожарной безопасности электросварочных работ.. 115
4.2.2. Определение времени остывания искры 116
4.2.3. Расчетное определение расстояния взрывоопасных концентраций в замкнутом объеме с локальной поверхностью испарения нефтепродукта 118
4.3. Безопасность проведения аварийных и ремонтных работ с локальной поверхностью нефтепродукта в резервуаре 120
4.3.1. Безопасность процесса проведения аварийных и ремонтных работ 120
4.3.2. Безопасность проведения аварийных и ремонтных работ на наземных резервуарах РВСП-10000 122
4.3.3. Безопасность проведения аварийных и ремонтных работ на РГС-1000 125
Выводы 129
Список литературы 131
Приложение 147
- Обзор научно-исследовательских работ по обеспечению пожарной безопасности при проведении аварийно-ремонтных работ на резервуарах
- Лабораторные исследования интенсивности испарения нефтепродуктов с локальной ограниченной поверхности в замкнутом объеме в подвижную среду
- Обработка опытов по определению концентрации в газовом пространстве и времени вентиляции резервуара с локальной поверхностью испарения нефтепродуктов
- Обоснование требований пожаровзрывобезопасности при проведения аварийно-ремонтных работ на резервуарах
Введение к работе
Объем и количество аварийных и ремонтных работ на резервуарах ежегодно увеличивается из-за старения резервуарного парка России. Одними из наиболее сложных работ являются работы по проведению ремонта внутри резервуаров. Для их выполнения необходимо удаление содержащихся в них нефтепродуктов. В силу различных обстоятельств не всегда удается удалить полностью нефтепродукт, остаются участки загрязненные нефтепродуктом, назовем их - локальными остатками нефтепродукта (локальными поверхностями испарения). Наличие их, кислорода воздуха и технического персонала внутри резервуара, а также возможность возникновения источника зажигания характеризует повышенную пожарную опасность проведения аварийных и ремонтных работ (АВР). Для предотвращения создания взрывопожароопасности целесообразно исследовать возможность проведения АВР на резервуарах с локальной поверхностью испарения нефтепродукта. Для решения этой практически важной задачи необходимо исследовать интенсивность испарения оставшихся нефтепродуктов для определения стехиометрических концентраций в зоне проведения работ, подачу воздуха вентилятором и время его работы.
Вопросы испарения нефтепродуктов исследовали в ряде работ, [35,36,37,38,41,56.62,77,84,85,86 и др]. Применительно к резервуарам было выполнено ряд работ, в соответствии с результатами которых необходимо было полностью удалять нефтепродукты, осуществлять пропаривание, а также производить вентиляцию при проведении работ [35,36,37,38,41,62 и др]. Это большие работы по объему, поэтому становится актуальным исследование возможности проведения ремонтных работ с созданием в зоне ремонта безопасных условий для технического персонала.
В настоящее время обоснованы методики прогнозирования пожарной опасности процессов вентиляции с остатками нефтепродукта по всей площади днища резервуара. Наличие локальной поверхности испарения в замкнутом пространстве в подвижной среде оказывает большое влияние на характерные параметры процесса, в которых одним из основных является интенсивность испарения. Методики расчета интенсивности испарения, концентрационные сте-хиометрические зоны проведения работ внутри резервуара с локальной поверхностью нефтепродуктов не имеют достаточных научных обоснований, что требует проведение дополнительных исследований.
Цель диссертационной работы является обоснование безопасных условий проведения ремонтных и аварийных работ на резервуарах с локальными остатками нефтепродукта, разработка пожарно-технических рекомендаций на основе экспериментальных и теоретических исследований закономерностей массообмена и критических условий воспламенения.
Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи: изучить характер размещения локальных участков нефтепродуктов на днище резервуара; установить аналитические зависимости для расчёта изменения основных параметров процесса массообмена в объеме резервуара в зависимости от расположения локальной поверхности нефтепродукта у места потока подачи струи воздуха; экспериментально исследовать влияние замкнутого газового пространства с локальной поверхностью испарения нефтепродукта на процесс конвективного массообмена и формирование полей в пределах стехиометрии с целью подтверждения принятых в аналитической части работы допущений и полученных зависимостей, а также определения коэффициентов, уточняющих последние; изучить влияние процессов конвективного массообмена при вентиляции резервуаров с локальной поверхностью нефтепродуктов на подготовку и проведение аварийных и ремонтных работ.
Объектом исследования является процесс массообмена в резервуаре с локальными остатками нефтепродукта в подвижную среду.
Предметом исследования являлись стальные вертикальные резервуары типа РВС, резервуары с понтоном типа РВСП и горизонтальные заглубленные железобетонные резервуары типа РГС.
Научная новизна работы заключается в следующем: - изучены процессы массообмена и интенсивности испарения нефтепродуктов с локальной поверхности в замкнутом объеме в подвижную среду при вентиляции; получены зависимости для расчета массообмена при испарении нефтепродуктов в зависимости от места расположения локальной поверхности от области потока струи воздуха; впервые установлено распределение концентрационных стехиометри-ческих зон в резервуаре с локальной поверхностью испарения нефтепродуктов (нефти "Сургутская"и бензина АИ-92); разработана методика исследований на лабораторной установке и промышленных испытаний для изучения закономерностей массообмена и систем предотвращения пожара; обоснованы пожарно-технические требования к технологии аварийных и ремонтных работ на резервуарах при наличии локальных остатков нефтепродуктов.
Практическая ценность работы. Комплекс аналитических и экспериментальных исследований позволил разработать методики расчёта содержания паров в резервуаре при испарении нефтепродуктов с локальной поверхности в подвижную среду. Разработанная методика и рекомендации по проведению аварийных и ремонтных работ с локальной поверхностью испарения нефтепродуктов в резервуаре внедрены при производстве аварийно-ремонтных работ на объектах Ярославского районного нефтепроводного управления и на резервуарах РГС-1000 НС «Новоселки» АО Мостранснефтепродукт.
Основные результаты работы были доложены на : Международной конференции "Безопасность крупных городов" (г.Москва, 1996); научно-практической конференции "Безопасность применения оборудования потенциально опасных производств" (МГАХМ, г.Москва, 1996); научно-практической конференции "Актуальные проблемы предупреждения и тушения пожаров на объектах и в населенных пунктах" (МИПБ МВД РФ, 1996); на итоговой конференции по результатам научно-исследовательских работ слушателей (МИПБ МВД РФ, 1997); на научно-практической конференции "Современные проблемы тушения пожаров"(МИПБ МВД РФ, 1999); на IV научно-практической конференции "Пожарная безопасность - 99" (г.Черкассы, 1999); на Межвузовской научно-практической конференции "Перспективы совершенствования органов внутренних дел и государственной противопожарной службы" (г.Иркутск, 1999); на XV научно- практической конференции "Проблемы горения и тушения пожаров на рубеже веков" (ВНИИПО МВД РФ, 1999); на XVI науч.-практ. конференции по борьбе с пожарами "Крупные пожары: предупреждение и тушение" (ВНИИПО МВД РФ, 2001). На защиту выносятся: - результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса массобмена с локальной поверхности нефтепродуктов в замкнутом объеме в подвижную среду; - рекомендации по снижению уровня пожаровзрывоопасности при прове дении аварийных и ремонтных работ на резервуаре.
Публикации.По теме диссертации автором опубликовано 13 научных работ.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографии и приложения. Работа изложена на 160 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка, 12 таблиц, 7 приложений. Список литературы включает 160 наименований.
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, проанализированы объект и предмет исследования, показаны научная новизна работы и ее практическая ценность.
В первой главе рассмотрены основные особенности обеспечения пожарной безопасности подготовки и проведения аварийных и ремонтных работ на резервуарах. Анализ статистических данных причин пожаров происшедших при подготовке и проведении ремонтных работ на резервуарах. Анализ существующих требований нормативно-технической литературы. Произведен обзор научно-исследовательских работ по изучению подготовки резервуаров к ремонтным работам и методы оценки и контроля готовности резервуара к огневым работам.
Во второй главе приведено описание методики исследований газового пространства резервуара с локальной поверхностью испарения в подвижной среде, обоснование принципиальной схемы экспериментального лабораторного стенда, схемы проведения промышленных испытаний, приборы и методики измерения исследуемых величин, а также методика градуировки хроматографа Газохром 3101, СТХ-17, оценка точности полученных результатов.
Третья глава посвящена результатам теоретических и экспериментальных исследований процесса испарения нефтепродукта с локальной поверхности в замкнутом объеме в подвижную среду.
Представлены результаты по изменению интенсивности испарения, распределению концентраций на экспериментальном резервуаре с локальной поверхностью нефтепродукта и промышленных резервуарах типа РВСП-10000 и РГС-1000.
В выводах изложены основные научные и практические результаты диссертационной работы.
В приложении представлены условия проведения испытаний на вертикальных цилиндрических резервуарах и РГС-1000, расчетные данные прове- дения промышленных испытаний, программа расчета процесса вентиляции резервуара с локальной поверхностью испарения нефтепродукта, алгоритм безопасности аварийных и ремонтных работ на резервуарах с локальной поверхностью нефтепродукта и акты внедрения результатов диссертационных исследований на объектах топливно-энергетического комплекса России.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
Назаров В.П., Сорокоумов В.П., Щербань А.И., Морозов В.В. Безопасность аварийно-ремонтных работ на крупнотонажных технологических аппаратах предприятий расположенных в черте города. // Материалы международной конференции: "Безопасность крупных городов". -М.: 1996.
Назаров В.П., Сорокоумов В.П. Промышленные исследования способа повышения уровня пожарной безопасности механизированной очистки заглубленных горизонтальных резервуаров. // Материалы науч.-практ. конференции специалистов предприятий и организаций России по безопасности оборудования: "Безопасность применения оборудования потенциально опасных производств". -М.:МГАХМ, 1996. -С. 142.
3. Назаров В.П., Сорокоумов В.П., Цветков А.В., Поспелов А.А. Современный метод обеспечения пожаровзрывобезопасности очистки нефтяного резервуара с понтоном. // Материалы науч.-практ. конференции специалистов предприятий и организаций России по безопасности оборудования: "Безопасность применения оборудования потенциально опасных производств". -М.:МГАХМ, 1996. -СПб.
Назаров В.П., Сорокоумов В.П. Исследования интенсивности испарения нефтепродуктов в замкнутом объеме с открытого зеркала в подвижную среду.// Материалы науч.-практ. конференции: "Актуальные проблемы предупреждения и тушения пожаров на объектах и в населенных пунктах". - М.: МИПБ МВД России, 1996.-С.76-78.
Назаров В.П., Сорокоумов В.П. Исследования интенсивности массо-обмена углеводородных парафинов при очистке резервуаров. // Материалы науч.-практ. конференции ; "Актуальные проблемы предупреждения и тушения пожаров на объектах и в населенных пунктах". -М;:МИПБ МВД России, 1996. -С. 100-101.
6. Назаров В.П., Сорокоумов В.П.,Смирнов СВ. Исследования пожарной опасности процесса испарения нефтепродуктов с локальной поверхности в замкнутом объеме в подвижную паровоздушную среду..// Материалы итоговой конференции по результатам научно-исследовательских работ слушателей. -М.: МИПБ МВД России, 1997. - С.4.
Назаров В.П., Сучков В.П., Маркеев В.А., Сорокоумов В.П. . Новые технологии обеспечения взрывобезопасности при тушении пожаров и ликвидации последствий аварий в нефтяной промышленности.// Материалы науч.-практ. конференции: "Современные проблемы тушения пожаров". - М.:МИПБ МВД России, 1999. -С. 80.
Назаров В.П., Сорокоумов В.П., Маркеев В.А.. Применение пожарной техники при подготовке и проведении аварийно-ремонтных работ на резервуарах.// Материалы науч.-практ. конференции: "Современные проблемы тушения пожаров". - М.:МИПБ МВД России, 1999. - С. 283.
Назаров В.П., Сорокоумов В.П. . Совершенствование етодики определения категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности.// Материалы научного сборника: "Пожарная безопасность". Часть 1. - Черкассы: 1999.-С. 147-148.
Назаров В.П., Сорокоумов В.П. . Совершенствование методики определения взрывопожарной и пожарной опасности вентиляции замкнутого пространства с локальной площадью испарения нефтепродукта.//Материалы межвузовской науч.-практ. конференции: "Перспективы совершенствования деятельности органов внутренних дел и государственной противопожарной службы". - Иркутск: 1999.-С.57.
Назаров В.П., Сорокоумов В.П.. Исследование испарения нефтепродуктов с локальной площади в замкнутом объеме в подвижную среду.// Мате- риалы XV науч.-практ. конференции по борьбе с пожарами: " Проблемы горения и тушения пожаров на рубеже веков". - М.:ВНИИПО МВД России, 1999.
Сорокоумов В.П. Исследование пожаровзрывобезопасности аварийно-ремонтных работ на резервуаре с локальной поверхностью испарения нефтепродукта. // Материалы XVI науч.-практ. конференции по борьбе с пожарами: "Крупные пожары: предупреждение и тушение". - М::ВНИИПО МВД России, 2001.-С.253-254.
Сорокоумов В.П.. Пожарная безопасность аварийно-ремонтных работ на резервуаре с локальной поверхностью испарения нефтепродуктов. Материалы Всероссийской науч.-практ. конференции: Деятельность правоохранительных органов и государственной противопожарной службы, проблемы и перспективы развития. -Иркутск: 2002. - С. 196-198.
Обзор научно-исследовательских работ по обеспечению пожарной безопасности при проведении аварийно-ремонтных работ на резервуарах
В настоящее время сложилась система научного представления о процессах в резервуарах с нефтепродуктами в период их плановой предремонтной подготовки. Многие наблюдаемые на практике процессы, которые происходят при проведении работ в резервуарах могут быть объяснены и спрогнозированы на основании проведенных исследований и промышленных испытаний [42,43,48,49,51,57,73.76,77 и др.], в которых освещены условия образования горючей среды в газовом пространстве резервуара из-под нефтепродукта в процессе его очистки пожаробезопасными растворами ТМС [51], физико-химические свойства ТМС, изменения напряженности электростатического поля при струйной очистке [37], пожароопасные свойства нефти и нефтепродуктов [52], методика очистки промышленных резервуаров незатопляемыми струями нагретой высоковязкой нефти, дегазация резервуаров сорбентами [41], производились исследования концентрации паров нефтепродуктов при очистке резервуаров химико-механизированным способом растворами технических моющих средств [45], пожаровзрывобезопасность водных растворов технических моющих средств при проведении процессов очистки [51].
На сегодняшний день сформулирована концепция обеспечения пожаров-зрывобезопасности предремонтной подготовки и проведения огневых работ на резервуарах, установлены критические условия воспламенения при проведении ПГТР и огневых работ, исследована пожарная опасность основных технологических операций и определены зоны пожаровзрывоопасного риска производственных стадий, разработаны теоретические основы обеспечения пожаровзры-вобезопасности предремонтной подготовки резервуаров, обоснованы условия предотвращения образования горючей среды и определены коэффициенты безопасности к пределам распространения пламени, обоснованы требования к технологии предремонтной подготовки и проведения огневых работ [38].
Разработана методика оценки уровня пожаровзрывобезопасности (ПВБ), которая включает в себя: - расчет длительности взрывоопасного периода каждой стадии технологии предремонтной подготовки; оценка суммарного времени предремонтной подготовки; - определение вероятности предотвращения горючей среды и источника зажигания; - оценка численности бригады и частоты проведения предремонтных операций в год; - расчет вероятности предотвращения опасных факторов пожара и социальный риск.
Безопасная производительность вентиляторов определяется по формуле: В работе [19] произведены опыты и предложена методика по определению вероятности предотвращения горючей среды ( Ргс) в резервуаре. Однако анализ научно-исследовательских работ показывает, что вопросы обеспечения пожарной безопасности резервуаров с локальными остатками нефтепродуктов в резервуарах при проведении аварийно-ремонтных работ, требуют проведения специальных исследований.
Лабораторные исследования интенсивности испарения нефтепродуктов с локальной ограниченной поверхности в замкнутом объеме в подвижную среду
Лабораторные исследования проводились в Академии ГПС МЧС России. Для изучения закономерностей конвективного массообмена в газовом пространстве резервуара и движения паров нефтепродукта при принудительном вентилировании был разработан экспериментальный стенд. Общий вид и принципиальная схема лабораторной экспериментальной установки показаны на Рис.2.1. и Рис.2.2. Установка состоит: - экспериментальный резервуар; - система подачи воздуха и удаления газовоздушной смеси; - система измерения массы испарившегося состава вещества; - система проведения газового анализа и измерения концентрации вещества; - система насыщения газового пространства резервуара парами горюче го вещества. Экспериментальный резервуар (ЭР) представляет собой сосуд, изготовленный из органического стекла толщиной 3 мм. На крыше ЭР установлено два штуцера для удаления газовоздушной смеси и один штуцер для ввода термопар и трубок отбора проб на газовый анализ. На боковых стенках резервуара установлено три штуцера для подачи воздуха. Штуцеры Ді, Дг расположены на расстоянии 1 = 0,1 м от стенки резервуара. Такое расположение штуцеров позволяет исследовать распределение концентраций в газовом пространстве резервуара при подаче воздуха через штуцер Д и удалении через штуцер Дь Д . На экспериментальном стенде предусмотрено измерение количества испарившегося вещества на электрических весах ВЛЭ-1кг №386 массой взвешивания до 1 кг и точностью измерения 0,01 г. Исследуемое вещество помещалось в емкость 4. Пробы на газовый анализ отбираются шприцем 9 и подаются для анализа на хроматограф Газохром 3101. Замеры довзрывоопасных концентрации в объеме ЭР производились с помощью газоанализаторами марки СТХ-17 №17,19 с диапазоном от 0 до 99 % НКПР, погрешностью измерения +-5%. Вентиляция ЭР осуществляется воздуходувкой 6. Воздух в газовое пространство подавался вентилятором от электродвигателя в обычном исполнении по полиэтиленовому воздуховоду длиной 2 м и диаметром 0,01 м. Расход воздуха изменяется с помощью регулятора расхода воздуха поз. 10, основанного на уменьшении или увеличении отверстий сбрасываемого через них воздуха. Внутренний диаметр штуцеров для подачи воздуха и удаления газовоздушной смеси равны Д = Дь В соответствии с «Планом проведения работ по очистке нефтяного резервуара РВСГТ-10000» Ярославского РНУ ОАО «Верхневолжскнефтепровод», были проведены натурные эксперименты, которые включали в себя исследования интенсивности испарения нефти с локальной поверхности в резервуаре в подвижную среду и определения фактических концентрационных взрывопожа-роопасных зон загазованности. Эксперимент проводился на Ярослвской ЛПДС ЯРНУ ОАО «Верхневолжскнефтепровод» с 12.06.95 по 15.10.95г. при проведении ремонтных работ на нефтяном резервуаре РВСП-10000 № 5 и с 10.06.96 по 24.09.96г. на нефтяном резервуаре № 7. Нефтяной резервуар РВСП-10000 №5 вертикальный, стационарный с понтоном, имеет геометрический объем 10000м3, высота стенки 17,92 м, внутренний диаметр 28,5 м. Резервуар выводился из режима нормальной работы, производилась его остановка и откачка нефти в резервуар РВСП-10000 №7 насосом НПВ-1250-60. Затем, согласно ППР проведена гидромеханическая нефтяная очистка с использованием автоматических моечных машинок типа ММС-100, ММПУ-25,50, водная мойка с использованием технических моющих средств, дегазация и ручная доочистка резервуара.
Обработка опытов по определению концентрации в газовом пространстве и времени вентиляции резервуара с локальной поверхностью испарения нефтепродуктов
Одним из основных факторов, влияющих на проведение данных работ является значение концентрации паров нефтепродуктов в паровоздушной смеси замкнутого объема резервуара. При проведении работ по ремонту без применения открытого огня рабочие обеспечиваются средствами защиты органов дыхания при концентрации паров на выбросе из резервуара не превышающей Сбез = 0,05 Снпв [24].
Для работы в резервуаре без противогазов концентрация в резервуаре должна быть снижена до установленной предельно-допустимой концентрации паров по санитарным нормам Спдк= 0,1-0,3 г/м .
На основании вышеизложенного и результатов экспериментов на промышленном резервуаре РВСП-10000 с локальной поверхностью нефти Сургутская получены следующие результаты. Наличие локальной поверхности нефти показывает на возможность обеспечения взрывопожаробезопасности работ внутри резервуара. Поэтому рассматривается взрывопожаробезопасность газового пространства резервуара при условии снижения предельно-допустимой взрывобезопасной концентрации ниже СПдвк или предельно-допустимой концентрация по санитарным нормам Сццк
На графиках изменения концентраций паров нефти во времени в зависимости от места расположения локальной поверхности, представленной на Рис. 3.8 - 3.12 видно, что значения концентрации имеют предельно-допустимую взрывобезопасную концентрацию Спдвк непосредственно у места расположения локальной поверхности испарения. В остальном объеме резервуара допустима возможность поддержания предельно-допустимой концентрации по санитарным нормам Сццк при постоянно работающем вентиляторе.
Рекомендуется значение взрывобезопасной концентрации в резервуаре с локальной поверхностью нефти до 1 м2 при проведении работ без применения открытого огня, искробезопасным инструментом, с защитой органов дыхания Свдвк = 2,0 г/м . Для проведения внутренних огневых работ с защитой органов дыхания рекомендуется обеспечивать снижение концентрации меньше значения предельно-допустимой взрывобезопасной концентрации СПдвк= 2 г/м3 в зоне разлета искр (См. п.4.2.). При работах в резервуаре без защиты органов дыхания концентрация в зоне проведения работ должна быть снижена меньше значения предельно-допустимой концентрации по санитарным нормам СПдк = 0,1 г/м3.
На эффективность проведения аварийных и ремонтных работ на резервуаре с локальными остатками локальной поверхностью испарения нефтепродукта существенно влияют условия, при которых происходит процесс испарения. К ним относится: температура нефтепродукта, температура приточного воздуха, место расположения поверхности нефтепродукта на днище резервуара и т.п. По экспериментальным данным установлено, что время вентиляции резервуара РВСП-10000 с Рдок зависит от схемы воздухообмена, с учетом места расположения локальной поверхности от области подачи струи воздуха. В работе установлено, что при расположении локальной поверхности нефтепродукта в зоне подпонтонного пространства у смотрового люка при герметичном затворе, наиболее эффективна вентиляция по схеме сверху-вниз. При этом, согласно выбранной схеме вентиляции к люкам-лазам на резервуаре первого пояса подсоединяются воздуховоды с вентиляторами, а при необходимости монтируются обратные клапана и (или) шибера. Установка и выбор вентиляторов осуществляется в соответствии с требованиями [7,18,38]. При расположении осуществляется в соответствии с требованиями [7,18,38]. При расположении локальной поверхности испарения в зоне удаленной от смотрового на расстоянии 0,3 DPE3 эффективно применение схемы вентиляции снизу-вверх. При учете необходимой подвижности воздуха в газовом пространстве резервуара и средней скорости движения воздушных потоков по поверхности испарения иСр равной не менее 0,1 м/с, предлагается величина подачи вентилятора в зависимости от схемы подачи воздуха, которая приведена в Табл. 4.1.
Обоснование требований пожаровзрывобезопасности при проведения аварийно-ремонтных работ на резервуарах
Одним из вопросов данной проблемы является исследование средств энергетического воздействия инициирующих возникновение горения - источников зажигания, образующихся при проведении электросварочных работ, а именно электрических искр. Согласно [67] размер капель металла при электросварке достигает 3 мм, скорость частиц достигает 10 м с"1, температура достигает 2100С. При резке металла размер капель до 15-26 мм, скорость до 1 м с"1, температура до 1500С. Температура дуги составляет 4000С Особое место занимает вопрос определения зоны разлета частиц, которая зависит от высоты расположения провода, начальной скорости полета частицы, угла вылета. По [67] вероятность разлета искр на расстояние представлена в табл.4.2. В работах [117, 118] авторами рассматривалась проблема фактической пожарной опасности разлетающихся раскаленных частиц металла в зависимости от высоты места проведения сварки. Ручная дуговая электросварка плавящимся электродом распространена при проведении ремонтных работ на резервуарах нефтепродуктов вследствие простоты и высокой производительности труда, поэтому необходимо исследовать проблему проведения электросварочных работ на резервуарах с локальной поверхностью испарения нефтепродуктов. Количество тепла q отдаваемое искрой максимального размера, охлаждаясь от начальной температуры до температуры самовоспламенения горючей среды, в которую она попадает, равно [117]: где V - объем искры (раскаленная частица шаровидной формы); j - удельный вес материала искры; tH - начальная температура искры; 1«в - температура самовоспламенения Длительность охлаждения искры t0 от t„ до tCB определяется расчетом с использованием зависимости теплоотдачи от шарообразного тела в неограниченное пространство. Безразмерное отношение температуры 0 равно: При условии, что температура воздуха будет постоянна и охлаждение искры происходит равномерно справедлива зависимость: Раскрытие зависимости (4.6) производится графоаналитическим методом по номограмме [117] при известных 0 и Bi. Для определения Bi необходимо знать коэффициент теплообмена. Теплообмен между частицами шарообразной формы и газовой средой при величине Re 620 выражается критериальной зависимостью [117]:
Таким образом по результатам теоретических расчетов время остывания искры при проведении огневых работ равно 0,76 с и соответственно пожароопасное расстояние равно 12,4 м. Однако данные расчеты требовали дополнительных исследований, результаты которых приведены в следующей главе. Для расчета взрывоопасных концентраций в замкнутом объеме с локальной поверхностью испарения нефтепродукта принимаем расстояния, согласно Приложения [ 3 ]: где Ki - коэффициент, принимаемый 1,1958 для легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ); Кз - коэффициент, принимаемый 0,04714 для ЛВЖ при отсутствии подвижности воздушной среды; Н - высота помещения; 5 - допустимое отклонение концентраций при заданном уровне значимости 9 (С\Со) согласно таблице [3]. С0 - предэкспоненциальный множитель, % (об.) где Р„ - давление насыщенных паров при расчетной температуре, кПа; Р0 - атмосферное давление, равное 101 кПа. Результаты теоретических расчетов приведены в табл.4.3. Таким образом, результаты расчетов расстояния взрывоопасных концентраций в замкнутом объеме с локальной поверхностью испарения нефтепродукта, согласно [3], имеют отличие от результатов расчета пожароопасного расстояния по времени остывания искры. На сегодняшний момент рассмотренные в главе 1 традиционные способы подготовки резервуаров к проведению огневых работ имеют большую длительность, поэтому не соответствуют требованиям оперативного проведения АВР на резервуарах с локальными остатками нефтепродукта.
Пожарная безопасность технологии АВР обеспечивается специфическими условиями выполнения пожарно-технических требований , которые разрабатываются в результате установления закономерности тепломассообмена и критических условий воспламенения. Для решения этой задачи проведены экспериментально-теоретические исследования пожаровзрывоопасности АВР на резервуарах РВСП-10000 и РГС-1000 , представленные в главе 3, на основании которых предлагаются рекомендации по обеспечению аварийно-ремонтных работ на резервуарах.
