Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Оценка последствий аварий на объектах по хранению, переработке и транспортировке сжиженных и сжатых углеводородных газов и легковоспламеняющих жидкостей

Покупка
Артикул: 779038.01.99
Доступ онлайн
300 ₽
В корзину
В учебном пособии рассмотрены основные причины чрезвычайных происшествий на объектах газовой отрасли, приведены методики, предназначенные для оценки последствий аварий на объектах по хранению, переработке и транспортировке сжиженных и сжатых углеводородных газов, легковоспламеняющихся жидкостей. Для студентов направления подготовки 20.03.01 «Техносферная безопасность».
Филина, Н. А. Оценка последствий аварий на объектах по хранению, переработке и транспортировке сжиженных и сжатых углеводородных газов и легковоспламеняющих жидкостей : учебное пособие / Н. А. Филина. - Йошкар-Ола : ПГТУ, 2020. - 62 с. - ISBN 978-5-8158-2206-1. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1869654 (дата обращения: 29.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Н. А. Филина 

 
 

ОЦЕНКА ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙ  
НА ОБЪЕКТАХ ПО ХРАНЕНИЮ, ПЕРЕРАБОТКЕ  

И ТРАНСПОРТИРОВКЕ СЖИЖЕННЫХ  
И СЖАТЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ  

И ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ 

 

Учебное пособие 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Йошкар-Ола 

2020 

УДК 502.22:504.5(075.8) 
ББК 20.18:30.69я73 

 Ф 53 

 
 

Рецензенты: 

кандидат технических наук, доцент ПГТУ К. А. Смотрин; 

 

директор ООО «Союз» И. Ю. Сергеев 

 
 

Печатается по решению 

редакционно-издательского совета ПГТУ 

 

 

 

 Филина, Н. А. 

Ф 53  
Оценка последствий аварий на объектах по хранению, переработке 

и транспортировке сжиженных и сжатых углеводородных газов и легковоспламеняющих жидкостей: учебное пособие / Н. А. Филина. – 
Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2020. – 62 с. 

ISBN 978-5-8158-2206-1 

 

В учебном пособии рассмотрены основные причины чрезвычайных 

происшествий на объектах газовой отрасли, приведены методики, предназначенные для оценки последствий аварий на объектах по хранению, переработке и транспортировке сжиженных и сжатых углеводородных газов, 
легковоспламеняющихся жидкостей.  

Для студентов направления подготовки 20.03.01 «Техносферная  

безопасность». 

 

УДК 502.22:504.5(075.8) 

ББК 20.18:30.69я73 

 
ISBN 978-5-8158-2206-1 
© Филина Н. А., 2020 
©Поволжский государственный 
технологический университет, 2020 

 
 

СОДЕРЖАНИЕ 

 

Список сокращений ...................................................................................... 4 
 
Введение ........................................................................................................ 5 
 
1. ОЦЕНКА АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ НА ГАЗОПРОВОДЕ .............. 6 
 
2. ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ ПРОИСШЕСТВИЙ  
НА ОБЪЕКТАХ ГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ ................................................... 10 
 
3. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ О ВЗРЫВНОМ ГОРЕНИИ ........................... 12 
 
4. ВЗРЫВЫ ГАЗОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ В ПРОСТРАНСТВЕ ....... 15 
 
5. ВЗРЫВЫ ПРИ АВАРИЙНОЙ РАЗГЕРМЕТИЗАЦИИ  
МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА................................................... 18 
 
6. ИНТЕНСИВНОСТЬ ИЗЛУЧЕНИЯ ОТ «ОГНЕННОГО ШАРА»  
И ВРЕМЯ ЕГО СУЩЕСТВОВАНИЯ ....................................................... 22 
 
7. ОЦЕНКА ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙ .................................................. 26 
 
8. ОЦЕНКА ПОРАЖАЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ .................................. 34 
 
9. РАСЧЕТ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ ВЗРЫВА  
ГАЗОПАРОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ПОМЕЩЕНИИ ......................... 38 
 
10. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ВОЛНЫ ДАВЛЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ  
ГАЗОПАРОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ОТКРЫТОМ  
ПРОСТРАНСТВЕ ....................................................................................... 43 
 
11. ПОКАЗАТЕЛИ ИНЖЕНЕРНОЙ ОБСТАНОВКИ ............................. 46 
 
Заключение .................................................................................................. 55 
 
Глоссарий ......................................................................................... 56 
 
Список литературы ..................................................................................... 60 

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 

 

АХОВ – аварийно-химическое опасное вещество 
ВВ – взрывчатое вещество 
ВКПР  верхний концентрационный предел распространения 

пламени 

ВУВ – взрывная ударная волна 
ГВС  газовоздушная смесь 
ГГ  горючий газ 
ГЖ  горючие жидкости 
КЭС – коммунально-энергетические сети 
ЛВЖ  легковоспламеняющиеся жидкости 
ЛЭП – линия электропередачи 
НКПР  нижний концентрационный предел распространения 

пламени 

ПВС  пылевоздушная смесь 
ПФ  поражающий фактор 
ТВС  топливовоздушные смеси 
ЧП – чрезвычайное происшествие 
 
 
 

Введение 

 

Пожары и взрывы в сфере материального производства причи
няют значительный материальный и социальный ущерб экономике 
любой страны, а в ряде случаев вызывают тяжелые травмы и гибель 
людей.  

В настоящее время в системе магистрального трубопроводного 

транспорта эксплуатируется более 7000 поднадзорных Ростехнадзору объектов. Специфика эксплуатации трубопроводного транспорта 
напрямую связана с риском каскадного развития аварий. Поэтому 
обеспечение безопасности магистральных нефтегазопродуктопроводов имеет огромное значение для энергетической безопасности 
страны. 

Одной из важнейших проблем трубопроводного транспорта яв
ляется сохранение работоспособного состояния линейной части 
промысловых и магистральных трубопроводов. Многочисленные 
обследования показывают, что подземные газопроводы, работающие 
при нормальных режимах, находятся в удовлетворительном состоянии в течение нескольких десятков лет. Этому способствует то 
большое внимание, которое уделяется систематическому контролю 
состояния подземных и надземных газопроводов и своевременной 
ликвидации появляющихся дефектов. 

Основная цель пособия  научить студента пользоваться норма
тивными методиками и проводить расчеты по оценке последствий 
взрывов, анализировать потенциальную взрывоопасность различных 
горючих веществ.  

В результате освоения данного раздела дисциплины студент 

должен уметь рассчитывать параметры ударной волны, определять 
скорость распространения пламени и оценивать последствия взрыва. 
Для самостоятельной работы с учебным пособием в нем приводятся 
поясняющие примеры.  

Представленный в пособии материал предназначен для студентов 

направления подготовки 20.03.01 «Техносферная безопасность», а 
также будет полезен для тех, кто изучает дисциплины, связанные с 
процессами взрывов. 
 

1. ОЦЕНКА АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ НА ГАЗОПРОВОДЕ 

 

Возникновение аварийных разрывов на газопроводах, а также на 

подключенных к ним сосудах и аппаратах связано с  физическими 
эффектами  двух видов: 

 внутренними  нестационарными газодинамическими процес
сами в самих трубопроводах или сосудах, определяющими динамику 
выброса природного газа в атмосферу; 

 внешними  определяющими воздействие процесса разрушения 

участка трубопровода или сосуда высокого давления на окружающую среду. Внешние эффекты сопровождаются: 

 образованием волн сжатия за счет расширения в атмосфере 

природного газа, выброшенного под давлением из разрушенного 
участка трубопровода (сосуда), а также волн сжатия, образующихся 
при воспламенении подводящих и отводящих газопроводов и расширении продуктов его сгорания; 

 образованием и разлетом осколков (фрагментов) разрушенного 

участка трубопровода (сосуда, аппарата); 

 термическим воздействием пожара на окружающую среду. 
В результате реализации опасности на промышленном объекте 

образуются поражающие факторы (ПФ) для населения, персонала, окружающей среды и самого объекта. Анализ последствий реальных аварий в промышленности позволяет определить наиболее 
характерные поражающие факторы. К ним относятся: 

 воздушная ударная волна взрывов облаков топливовоздушных 

смесей (ТВС); 

 тепловое излучение факельного горения струи; 
 фрагменты, образующиеся при разрушении зданий, сооруже
ний, технологического оборудования; 

 осколки остекления. 
Началом аварии является разгерметизация одного из аппаратов 

или участков трубопровода, входящих в состав технологического 
блока. Наиболее опасными элементами проектируемого объекта являются технологические газопроводы и технологическое оборудова
ние с природным газом. Технологический процесс ведётся под избыточным давлением до 0,6 МПа. 

Наиболее опасными возможными авариями на объекте 

являются: 

 аварии с «разрывом газопровода на «полное сечение»;  
 независимое аварийное истечение газа из двух концов трубо
провода (вверх и вниз по потоку). 

При  аварийной разгерметизации системы происходит: 
а) высвобождение энергии адиабатического расширения газовой 

фазы; 

б) выброс в атмосферу природного газа, образование облака топ
ливовоздушной смеси. 

Авария после разгерметизации системы может развиваться по 

моделям взрывного превращения облака топливо-воздушной смеси 
(ТВС), сгорания облака ТВС (пожар), факельного горения струи или 
пожара колонного типа в котловане. 

Дальнейший анализ условий возникновения и развития аварий и 

их последствий на объекте проводится применительно к блокам, на 
которые условно можно разбить технологический процесс. Разгерметизация одного из блоков является основной опасностью на объекте, а сам факт разгерметизации с выбросом взрывопожароопасных 
продуктов в атмосферу является аварией. «Первичная» разгерметизация, как правило, происходит на одном участке трубопровода, в 
одном блоке. 

Под разгерметизацией подразумевается любая ее степень: ча
стичная (например, разгермитизация фланцевого разъема, разрыв 
трубопровода небольшого диаметра или с небольшой площадью отверстия) или полная (разгерметизация с разрушением одного или 
нескольких аппаратов, находящихся в блоке, или разрыв трубопроводов большого диаметра). 

В зависимости от степени разгерметизации может произойти 

длительный выброс газообразной среды (при небольших размерах 
площади отверстия) или при существенном нарушении целостности 
(разрушении) аппарата или трубопровода в окружающую среду выбрасываются значительные объемы ТВС. 

На объекте можно выделить следующие типовые сценарии 

наиболее опасных и вероятных аварий: 

 сценарий С1 – полная разгерметизация (разрушение) на участке 

подземного газопровода высокого давления II категории в месте 
врезки. 

 сценарий С2 – полная разгерметизация (разрушение) на участке 

подземного газопровода высокого давления II категории перед крановым узлом. 

Если в момент разгерметизации появился источник воспламене
ния (огневые и ремонтные работы; искры электроустановок; искры, 
образующиеся при соударении друг с другом фрагментов трубы либо при ударах о трубу «выдуваемых» высокоскоростными струями 
каменистых включений грунта), то произойдет взрыв, сгорание облака ТВС. 

В соответствии с имеющимися статистическими данными, при 

разрушении подземных газопроводов выброс газа в атмосферу может сопровождатьcя воспламенением. Источником зажигания служат фрикционные искры, образующиеся при динамическом воздействии высокоскоростной струи газа на грунт и связанное с этим воздушно-эрозионное разрушение траншеи с вовлечением каменистых 
включений в поток газа. 

В зависимости от диаметра газопровода и рабочего давления 

(энергетического потенциала), условий прокладки газопровода в 
грунтах, характеристик грунтов и ряда других факторов горение 
газа при авариях может протекать в двух основных сценариях: 

 горение интегрального (из двух концов разрушенного участка 

газопровода) потока газа в виде условно вертикального «столба огня» («пожар в котловане»); 

 независимое горение двух направленных в противоположные 

стороны (или одной, в зависимости от места разрыва) настильных 
(слабонаклонных к горизонту) струй газа с ориентацией, близкой к 
оси трубопровода («струевое пламя»). 

Источниками зажигания газа непосредственно при разрыве под
земного газопровода могут послужить прежде всего фрикционные 
искры, образующиеся при динамическом воздействии высокоско
ростных струй газа на грунт и воздушно-эрозионном разрушении 
траншеи с выбросом каменистых включений грунта в поток газа. В 
связи с этим большое значение при формировании исхода аварии на 
подземном газопроводе имеет состав грунта, влияющий на вероятность загорания газа. 

В случае невоспламенения газа в момент разгерметизации обору
дования или газопровода при его рассеивании в атмосфере возникают зоны загазованности, границы которых задаются нижним пределом воспламенения метана в воздухе (5 % об.). На размеры зон загазованности, форму и параметры возможного перемещения взрывоопасного облака помимо интенсивности аварийного истечения газа и 
особенностей его поступления в атмосферу оказывают влияние метеоусловия: температура и влажность воздуха, скорость и направление ветра, стабильность атмосферы. 

Размеры зон загазованности влияют на вероятность последующе
го воспламенения шлейфа газа (воспламенение с задержкой) от 
внешних источников зажигания  атмосферного электричества, 
наведенных токов ЛЭП, искр от двигателей автотранспортных 
средств. 

 
 

2. ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ  

ПРОСШЕСТВИЙ НА ОБЪЕКТАХ ГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ 

 
Так как главным поставщиком и добытчиком газа на территории 

Российской Федерации является Газпром, то статистика аварий 
складывается из чрезвычайных ситуаций на объектах газовой отрасли преимущественно принадлежащих корпорации. 

Самыми опасными по последствиям являются разрывы маги
стральных газопроводов, поскольку они могут стать причиной отключения газового снабжения целых регионов. Также немалую 
опасность представляет разрыв на линиях, которые обеспечивают 
снабжение топливом энергетических комплексов или котельных, 
поскольку в этом случае кроме прекращения подачи газа возникает 
риск прекращения энергоснабжения региона. 

По статистике, примерно 63 % всех аварийных случаев составля
ет утечка из подземных газопроводов, 27 % приходится на повреждения наземной части магистрального трубопровода, 10 % – на 
случаи разрывов подводных труб.  

 
При рассмотрении деятельности корпорации Газпром статистика 

аварий позволяет выявить основные причины возникновения 
аварийной ситуации. Среди них: 

 механические повреждения наружных газопроводов при произ
водстве земляных работ 99 (26 %); 

 повреждения подземных газопроводов, вызванные потерей 

прочности сварных стыков (разрывы) из-за брака, допущенного при 
строительстве,  25 (7 %); 

 коррозионное повреждения подземных газопроводов  19 (5 %); 
 повреждения надземных газопроводов транспортными сред
ствами и в результате природных явлений  40 (11 %); 

 прочие  31 (8 %). 

 
К основным причинам, приводящим к отказу оборудо
вания, относятся: 

 прекращение подачи энергоресурсов; 

 физический износ, коррозия и эрозия, механические поврежде
ния, температурная деформация оборудования и трубопроводов; 

 опасности, связанные с типовыми процессами; 
 причины, связанные с ошибками персонала; 
 причины, связанные с внешними воздействиями природного и 

техногенного характера. 

 
Причины аварий на компрессорных станциях Газпрома 

в относительном выражении следующие: 

 неверные действия обслуживающего персонала – 30 %; 
 грубые нарушения техпроцесса – 25 %; 
 отказ работы защитных устройств – 20 %; 
 утечка газа через соединительные швы – 10 %; 
 коррозионные изменения – 5 %; 
 механические повреждения системы газового снабжения – 5 %; 
 перебои в подаче электрической энергии – 5. 
 
Основные последствия аварий, связанных с источниками 

углеводородного газа, по данным статистики аварий, следующие: 

 пожар – 34 %; 
 пожар, сопровождаемый взрывом, – 23 %; 
 просто взрыв – 36 %;. 
 рассеивание, которое происходит при утечке, – 7. 

 

 
 

Доступ онлайн
300 ₽
В корзину