Диссертация (1172857), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Расстояния: 1 – 250 м; 2 – 300 м;3 – 350 м. а) – по направлению ветра; б) – в поперечном направлении320а)б)Рисунок 9.2 – Зависимость концентрации метана от времени на различныхрасстояниях от места пролива СПГ в опыте № 2. Расстояния: 1 – 250 м; 2 – 300 м;3 – 350 м. а) – по направлению ветра; б) – в поперечном направлении321а)б)Рисунок 9.3 – Зависимость концентрации метана от времени на различныхрасстояниях от места пролива СПГ в опыте № 3. Расстояния: 1 – 250 м; 2 – 300 м;3 – 350 м.
а) – по направлению ветра; б) – в поперечном направлении322а)б)Рисунок 9.4 – Зависимость концентрации метана от времени на различныхрасстояниях от места пролива СПГ в опыте № 4. Расстояния: 1 – 250 м; 2 – 300 м.а) – по направлению ветра; б) – в поперечном направлении323Приведенные зависимости характеризуются наличием достаточно «острых»пиков, максимумы которых падают с увеличением расстояния от места проливапродукта. Наличие такого рода пиков обусловлено быстрым спаданиеминтенсивности испарения СПГ во времени. Действительно, согласно даннымработы [295], интенсивность испарения продукта снижается в 4-5 раз за первые100 с испарения, что связано с захолаживанием поверхности, на которуюпроисходитпролив.Обращаетнасебявниманиеотносительнослабаязависимость пиковых концентраций метана от направления и скорости ветра (т.е.распространяющийся холодный газ как бы не «замечает» ветер при егоотносительно малых скоростях, при которых проводили эксперименты [51] ирасчеты настоящей работы).
Данный эффект можно качественно объяснитьраспространением локальной пространственной области холодного (и вследствиеэтого более плотного, чем воздух) метана за счет гравитационных эффектов. Приэтом быстрое падение скорости испарения приводит к малому пространственномуразмеру распространяющейся локальной области тяжелого холодного метана сучетом нагрева испаряющихся паров СПГ окружающим воздухом, чтообуславливает «остроту» наблюдаемых концентрационных пиков. Характернаягоризонтальнаяскоростьраспространенияуказаннойвышелокальнойпространственной области тяжелого холодного метана, оцененная по данным нарисунках 9.1 – 9.4, составляет около 0,3 м/с независимо от скорости ветра иколичества пролитого продукта.
Это также подтверждает упомянутый вышекачественный характер распространения облака тяжелого газа в основном за счетгравитационного оседания и в меньшей степени за счет дрейфа под действиемветра. Аналогичный эффект был отмечен в работе [299].Представляетинтерессравнитьрезультатырасчетнойоценкимаксимальных расстояний достижения НКПР RНКПР с экспериментальнымиданными [51]. Для первых двух опытов как расчет по программе FDS 5, так и поформуле (9.1) дают завышенные значения RНКПР, при этом формула (9.1) завышаетвеличины RНКПР более существенно (около 2 раз).
В то же время для опытов 3 и 4324эксперимент дает заметно более высокие значения RНКПР. Вероятная причинаэтого может состоять в следующем.В кратком описании экспериментов в работе [51] отмечено, что в случаедвух разлитий наблюдался быстрый фазовый переход (БФП), проходивший вовзрывном режиме. При этом на расстоянии 30 м от начальной точки разлитиянаблюдалась волна давления с амплитудой 5 кПа. Почему БФП наблюдалсятолько в двух разлитиях, осталось невыясненным. При этом не указаноконкретно, в каких опытах реализовался БФП.Представляется логичным предположить, что БФП приводит к расширениюобласти существования взрывоопасных концентраций (т.е.
величины RНКПР), таккак распространение облака тяжелого газа происходит не только за счетгравитационного оседания, но и за счет взрывного испарения. При этом, какследует из таблицы 9.1, в опытах 3 и 4 количество пролитого продукта меньше,чем в опытах 1 и 2, а величины RНКПР выше. Объяснить данную особенность безучета влияния БФП вряд ли возможно. Исходя из этого можно сделать вывод, чтоБФП имел место в опытах 3 и 4, для которых расчет, учитывающий толькопроцессы испарения из пролива, дает заниженные значения RНКПР.Необходимо также отметить, что упрощенная формула (9.1) дает болеевысокое значение горизонтальных размеров взрывоопасных зон, чем расчет поFDS 5. При этом остается неясным, учитывает ли эта формула только испарениеиз пролива или взрывообразное испарение.Выводы к разделу 9.1.1) Таким образом, в настоящем разделе проведена расчетная оценкапараметров рассеяния сжиженного природного газа при его испарении изпроливов с использованием как программного комплекса FDS 5, так иупрощенной аналитической формулы.2) Выполнено сравнение с имеющимися экспериментальными данными.Для опытов, в которых происходило только испарение из проливов, расчеты сиспользованием комплекса FDS 5 дают разумную оценку сверху горизонтальных325размеров взрывоопасных зон, в то время как расчеты по упрощеннойэмпирической формуле существенно переоценивают указанные размеры.3) В случаях, когда пролив СПГ сопровождается (помимо испарения)взрывообразным быстрым фазовым переходом, экспериментально определенныеразмеры взрывоопасных зон заметно превышают расчетные значения.
Вдальнейшей работе необходимо более детальное изучение процессов быстрыхфазовых переходов при проливах СПГ для более надежного прогнозированиягоризонтальных размеров взрывоопасных зон.9.2 Влияние газовых завес на предотвращение распространения аварийныхутечек горючих газов и паровОдним из часто применяемых на практике способов предотвращенияраспространения горючих газов и паров при авариях с разгерметизациейтехнологического оборудования на взрывоопасных производственных объектахнефтегазовой отрасли является устройство водяных или паровых завес.Применениезавесрегламентируетсятребованиямиотечественныхимеждународных нормативных документов (см., например, [300 – 304]).
Проведенодостаточно много экспериментальных и теоретических исследований влияниязавес на распространение горючих и токсичных газов и паров, а также наослаблениетепловогоизлученияоточагапожаранатерриториипроизводственного объекта. Среди отечественных исследований следует в первуюочередь отметить работы [305 – 309], посвященных вопросам устройстваприменения водяных завес для предотвращения распространения горючих газов ипаров при авариях на промышленных предприятиях. Показано, что:326˗водяныепредотвращениязавесыявляютсяраспространенияэффективным средствамгорючихрассеяниягазопаровоздушныхиоблаков,образующихся при аварийных выбросах сжиженных газов;˗ наиболее удобными для практического использования являются водяныезавесы,полученныеспомощьюраспылителейвеерноготипа;веерныераспылители позволяют создавать эффективные водяные завесы значительнойпротяженности;интенсивность теплового излучения пожара за завесой, созданнойс помощью веерного распылителя, снижается в 3-4 раза.За рубежом также проведён ряд исследований по применению водяныхзавес.
В работе [310] развита численная модель ослабления теплового излученияпожара проливов сжиженных углеводородных газов (СУГ) и сжиженногоприродного газа (СПГ) водяными завесами, применительно к причальнымкомплексамдля перегрузки СПГ и СУГ. Рассмотрены 3 основных сценарияаварии: а) размер очага пожара пролива равен длине корабля; б) происходитнепрерывный разлив продукта на поверхности моря с площадью до 25000 м 2; в)аварийный выброс паров. Показано, что применение водяных завес можетснизить интенсивность теплового излучения более, чем в 2 раза. В работе [311]рассмотрен вопрос применения паровых завес для ограничения распространениягазового облака Отмечены следующие типичные недостатки при созданиипаровых завес: а) захватывается слишком узкий фронт, и газовое облако обходитзавесу по краям; б) слишком велик интервал между соплами для выпуска пара, игаз проходит между соплами; в) завеса слишком тонкая, и при сильном ветре газпроходит над ней.
Проведены опыты на экспериментальной площадке,приподнятой на 2 м от земли, длиной 7,2 м в направлении ветра и шириной 5,4 м внаправлении, перпендикулярном ветру. Ветер создавали искусственно соскоростью от 0 до 10 м/с. Парогенератор имел производительность 500 кг пара вчас с максимальным давлением 1,0 МПа. Пар подавали по теплоизолированномутрубопроводу длиной L=20 м диаметром 40 мм. Сопла были направлены вверх иимели диаметр 2,5 и 8 мм. Если скорость ветра велика, и угол наклона потокапара под действием ветра к вертикали превышает 45°, пар уносится ветром327(завеса неэффективна).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
