1.6. Защита на обществеността от спонтанна експлозия
1.6. Защита на населението от спонтанен взрив на газопроводи
и в близост до зони за съхранение на експлозиви
1.6.1. Характеристики на защита на населението от спонтанен взрив
Известно е, че спонтанни експлозии на газопроводи могат да възникнат, когато тези газопроводи са разхерметизирани.
В съвременните условия авариите при понижаване на налягането на газопроводите са придружени от следните процеси и събития: изтичане на газ преди задействане на спирателния вентил (импулсът за затваряне на клапана е намаляване на налягането на продукта); затваряне на спирателни кранове; изтичане на газ от участъка на тръбопровода, прекъснат от фитингите.
В местата на повреда газ под високо налягане изтича в околната среда. На мястото на унищожаване се образува фуния в почвата. Метанът се издига в атмосферата (по-лек от въздуха), докато други газове или техните смеси се утаяват в повърхностния слой. При смесване с въздуха газовете образуват облак от експлозивна смес.
Статистиката показва, че около 80% от произшествията са придружени с пожар. Искрите са резултат от взаимодействието на газови частици с метални и твърди почвени частици. Обикновеното горене може да се трансформира в експлозия поради самоускоряването на пламъка, докато се разпространява над терена и в гората.
Така че експлозивното изгаряне по време на аварии на газопровод може да възникне според един от двата режима - дефлаграция или детонация. При оперативното прогнозиране се приема, че процесът се развива в детонационен режим.
Разгледайте изчислителната схема за определяне на налягането в случай на авария на газопровод, показана на фиг. 1.4.
Ориз. 1.4. Изчислителна схема за определяне на налягането при авария на газопровод
DPg- налягане в зоната на детонация; DPf - налягане във фронта на въздушния ударвълни; r0 е радиусът на зоната на детонация; R е разстоянието от предполагаемия център на експлозията; 0 - центърът на експлозията; 1 - зона на детонация; 2 - зона на въздушна ударна вълна (R > r0)
В този случай обхватът на разпространение на облак от експлозивна смес по посока на вятъра L се определя от емпиричната формула
, m, (1.15) където: M - масов дебит на газ, kg/s;
25 - коефициент на пропорционалност с размер m 3/2 /kg 1/2;
W- скорост на вятъра, m/s.
Тогава границата на зоната на детонация, ограничена от радиуса rо, в резултат на изтичане на газ поради нарушение на херметичността на газопровода, може да се определи по формулата
, м. (1.16)
Масата на газовия поток M за секунда от газопровода за критичния режим на изтичане, когато основните му параметри (дебит и дебит) зависят само от параметрите на тръбопровода без налягане, може да се определи по формулата
, kg/s, (1.17)
където: Y е коефициентът, отчитащ дебита на газа от състоянието на потока (за скорост на звука на изтичане Y=0,7);
F- площта на изходния отвор, взета равна на площта на напречното сечение на тръбопровода, m2;
m - коефициент на потока, отчита формата на отвора (m = 0,7 . . . 0,9), при изчисленията се приема m = 0,8;
Pg- налягане на газа в тръбопровода, Pa;
Vg- специфичен обем транспортиран газ, определен по формулата
Vg = R0, m 3 / kg, (1.18)
тук: T е температурата на транспортирания газ, K;
Rо- специфична газова константа, определена от данните за фракционния състав на газа qк и моларните маси на компонентите на сместа от отношението.
R0 = 8314, J/(kg×K), (1.19)
където: 8314 - универсална газова константа, J/(kmol´K);
mc- моларна маса на компонентите, kg/kmol;
n е броят на компонентите.
В зоната на действие на детонационната вълна налягането се приема 1,7 MPa. Налягането в предната част на ASW на различни разстояния от газопровода се определя с помощта на данните в табл. 1.17.
Налягането във фронта на въздушния шок в зависимост от съотношението R/20