Диссертация (Пожарная безопасность газовых технологических сред производственных процессов нефтегазовой отрасли), страница 3

Применены современные программныекомплексы (FDS, Chemical Workbench) для теоретического изучения процессоввоспламенения и горения.Информационнойосновойисследованияявилисьпубликациивотечественных и зарубежных изданиях, а также отечественные и зарубежныестандарты и нормы.Положения, выносимые на защиту:- новые экспериментальные данные по концентрационным пределамраспространения пламени смесей вида горючий газ (водород, метан) –флегматизатор (трифторметан CF3H, пентафторэтан C2F5H, перфторбутан C4F10) –окислительная среда (смесь азота и кислорода с содержанием O2 15, 20,6, 25 %14(об.)) и параметрам взрыва (максимальное давление взрыва, скорость нарастаниядавления взрыва, нормальная скорость горения) указанных смесей;- эффект двоякого влияния фторированных углеводородов (ингибирующегоили промотирующего) на горение околопредельных смесей с проявлением каксвойств дополнительного горючего, так и свойств дополнительного окислителя;- эффект одновременного роста максимального давления взрыва и падениямаксимальной скорости нарастания давления взрыва и нормальной скоростигоренияпридобавлениифторированныхфлегматизатороввоколостехиометрические газовые смеси;- новый метод оценки искробезопасности конструкционных материалов,позволяющий сочетать как удары, так и трение указанных материалов;- эффект распространения пламени в смесях вида горючий газ –фторированный углеводород при наличии в смеси небольших (около 1,0 % (об.))закиси азота;- эффект значительно меньшей эффективности газовых завес по сранению сводяными в отношении ограничения распространения газовых облаков.Степеньподтверждаетсядостоверностиосновныхихнепротиворечивостью,внутреннейрезультатовдиссертациисогласованностьюзаконами физики, химии и данными других авторов, положительнымирезультатами их внедрения.Личный вклад автора в проведение исследований заключается впостановке решаемых задач, руководстве и непосредственном участии впроведенииэкспериментальныхитеоретическихисследований,анализеполученных результатов, формулировке основных положений и выводов порезультатам исследований, руководство работами по внедрению результатовисследований.Апробация результатов работыПо теме диссертации сделано 27 докладов на международных научнопрактических конференциях, симпозиумах и семинарах, в том числе:15- на XIX, XX, XXI, XXII, XXIV, XXIX научно- практических конференцияхВНИИПОвчастивопросовобеспеченияпожарнойбезопасностипроизводственных объектов нефтегазовой отрасли (2005; 2007; 2008; 2009; 2010;2012; 2017);- 5-ом Международном коллоквиуме по импульсной и непрерывнойдетонации (Москва, 2006);- 6-ом Азиатско- Тихоокеанском симпозиуме по пожарной науке итехнологии (Гонгконг, Китай, 2007);- на 5-ом, 7-ом, 9-ом Международных семинарах по структуре пламени(Новосибирск, 2005; 2011; 2017);- 2-ом, 4-ом, 7-ом Международных симпозиумах по неравновеснымпроцессам, плазме, горению и атмосферным явлениям (Сочи, 2005; 2009; 2016);- 6-ом, 7-ом, 8-ом, 9-ом Международных семинарах по опасностям,предотвращению и ослаблению промышленных взрывов (Галифакс, Канада, 2006;Санкт- Петербург, 2008; Иокогама, Япония, 2010; Краков, Польша, 2012);- 5-ом, 6-ом, 7-ом Международных семинарах по опасностям пожаров ивзрывов (Эдинбург, Великобритания, 2007; Лидс, Великобритания, 2010;Провиденс, США, 2013);- 1-ом Азиатско- Тихоокеанском симпозиуме по пожарной безопасностиматериалов.

Наука и технологии (Сужоу, Китай, 2015).Работы других исследователей по проблеме, решаемой в диссертации,указаны в списке литературы [1-325]. По результатам выполненных по темедиссертационной работы исследований опубликована 81 печатная работа, из них53 в изданиях из перечня ВАК для публикации результатов докторскихдиссертаций. Перечень указанных работ представлен в списке литературы [326 –409].Диссертация состоит из введения, девяти глав, заключения, спискалитературы и приложения. Содержание работы изложено на 423 страницахмашинописного текста, включает в себя 143 рисунка, 19 таблиц.

Списоклитературы включает 412 наименований.16ГЛАВА 1 CОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ГАЗОВЫХТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВНЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ1.1 Влияние флегматизаторов различной химической природына характеристики пожаровзрывоопасности смесей горючих газов и паровс различными окислительными средамиВопросу влияния флегматизаторов различной химической природы нахарактеристики пожаровзрывоопасности смесей горючих газов и паров сразличными окислительными средами посвящено значительное количествоисследований.

При этом основными характеристиками, которым уделяетсянаибольшее внимание при рассмотрении указанного вопроса, являются верхний инижний концентрационные пределы распространения пламени, нормальнаяскорость горения, минимальная энергия зажигания, предельное начальноедавление,прикоторомраспространениипламенивозможновзамкнутомраспространениеобъеметакжепламени.Прирассматриваютсямаксимальное давление взрыва и максимальная скорость нарастания давлениявзрыва.

В случае присутствия в смеси флегматизирующего агента принимаютсяво внимание такие характеристики горения, как минимальная флегматизирующаяконцентрация (МФК) и минимальное взрывоопасное содержание кислорода(МВСК). В работах автора рассмотрены публикации в научной литературе [1-22],которые были посвящены определению характеристик пожаровзрывоопасностипредварительно перемешанных смесей вида горючее – окислительная среда –флегматизатор. В результате анализа выявлено следующее.17Одним из эффективных способов снижения взрывоопасности являетсяфлегматизацияхимическиинертнымиилиобладающимиингибирующимдействием добавками.

В настоящее время для целей газового пожаротушения всеболее широкое применение находят полностью или частично фторированныеуглеводороды,отвечающиетребованиямМонреальскойконвенциипоограничению применения веществ, опасных с точки зрения разрушения озоновогослоя Земли. Эти вещества могут быть использованы и в качестве флегматизаторовпредварительно перемешанных парогазовых смесей.

В то же время исследования,выполненные в этом направлении, относятся к горению в окислительных средах,вкоторыхокислителемявляетсякислород.Влитературепрактическиотсутствуют данные по кривым флегматизации водорода и метана химическиактивными агентами (в том числе фторированными углеводородами) вокислительных средах на основе закиси азота. Так же представляет интересэкспериментальное исследование влияния фторированных углеводородов нахарактеристики горения смесей метана и водорода с закисью азота вблизиконцентрационных пределов распространения пламени.1.2 Влияние флегматизаторов различной химической природына диффузионные пламенаДиффузионноепламяобразуетсяпригорениипредварительнонеперемешанных горючего и окислителя.

К характерным примерам такогорежима горения стоит отнести пламена, образующиеся при аварийном истечениигорючих газов и паров из технологического оборудования в атмосферу и ихпоследующем воспламенении, горении жидких топлив в виде проливов,отдельных капель, аэрозолей, горении твердых топлив и т.п. Остановимся на18диффузионном горении газовых сред, обращая особенное внимание наособенностях прекращения горения посредством вариации параметров истеченияисоставагазовыхсред.Приисследованиивлияниягазодинамическиххарактеристик на условия гашения диффузионного пламени выделяют в основномследующие параметры: предельную скорость истечения (срыва), при которойдиффузионный факел не способен к устойчивому горению; минимальныйдиаметр сопла, при уменьшении которого диффузионное пламя гаснет;предельнаяскоростьветра,тоестьскоростьвнешнегопотокагаза,ориентированного, как правило, перпендикулярно потоку горючего, при которойдиффузионный факел гаснет.При исследовании влияния состава горючего газа и состава окислителя наусловия гашения диффузионного пламени выделяют, как правило, следующиехарактеристики: минимальную огнетушащую концентрацию, под которойпонимается содержание флегматизирующего агента в окислительной среде, прикоторой горение прекращается; минимальную концентрацию флегматизатора всмеси с горючим, при которой пламя гаснет.

В том случае, если рассматриваетсягорящий факел, то учитываются следующие параметры: длина факела; плотностьпотока излучения от факела.В работе [23] изучалось влияние содержания кислорода, а такжефлегматизирующего агента в горючем газе смеси на эффективность тушениядиффузионного пламени гексана С6H14 и метанола CH3OH. Предложенатеоретическая модель, позволяющая рассчитывать предельную концентрациюкислорода в зависимости от концентрации инертного агента и вида горючего газа.Была проведена апробация этой модели для случая таких разбавителей, как He,CO2, CF3Br. Рассматривались окислительные среды в виде смесей O2 + N2 и O2 +CO2.