Купцов А.И. «Моделирование сброса опасного газа со свечи». I Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы безопасности жизнедеятельности и экологии». Тверь. ТГТУ. 25-26 марта 2015 г. с. 71-73
УДК 614.83.536.24

МОДЕЛИРОВАНИЕ СБРОСА ОПАСНОГО ГАЗА СО СВЕЧИ

А.И. Купцов

Казанский национальный исследовательский технологический университет,

Казань, Россия

E—mail: artpb@yandex.ru

В случаях опорожнения оборудования при остановках на ремонт или при аварийной ситуации, когда необходимо освободить его от обращающихся газов, используются устройства – продувочные свечи и свечи рассеивания. Как правило, они применяются при сбросе легких газов  (метана, природного газа и водородсодержащего газа с отношением плотности газа к плотности воздуха не более 0,8). Количество сбрасываемого газа может быть значительным, и соответственно, как показывает статистика, в отдельных случаях имеет место образование опасных концентраций газовоздушных смесей  непосредственно в пределах промышленных площадок.

Наибольшую опасность сбросы взрывоопасных газов представляют, когда вблизи места сброса, на промышленных площадках находятся горящие факелы, оборудование с огневым обогревом (например, печи пиролиза, конверсии и т.д.) или другие постоянные источники поджигания [1].

Для недопущения превышения предельно допустимых концентраций и нижнего концентрационного предела распространения пламени, на практике проводят расчеты: выявляют безопасные расстояния от свечи до зон технологических установок, определяют необходимые параметры свечи и условия сброса. Для этого используют стационарные математические модели, известные как методика ОНД-86 [2], «Руководство по безопасности факельных систем» [3] и др.

Перечисленные методики имеют ряд недостатков: фиксированные скорости истечения газа и стационарность атмосферной диффузии при фактических режимах опорожнения оборудования; не учет рельефа местности и наличие размещения технологических объектов в зоне распространения опасных газов и т.д. [4].

В связи с этим наиболее целесообразным для исследований процессов сброса газа является процедура численного моделирования, основанная на классических законах сохранения при помощи вычислительных комплексов.

Однако с целью адекватного моделирования последующего распространения образуемой газовоздушной смеси в приземном слое, необходимо корректно заложить параметры и условия сброса со свечи: скорость, давление, температура, плотность и сжимаемость сбрасываемого газа на выходе из свечи, а также образующийся эффект дросселирования. Это и является задачей нашего исследования.

Известно, что скорость газа (м/с) сбрасываемого из свечи определяется формулой Сен-Венана – Венцеля, в предположении, что площадь поперечного сечения свечи существенно меньше площади сечения оборудования, из которого сбрасывается газ:

Приведенные зависимости позволяют определить параметры и условия сброса со свечи в зависимости от времени, и решают проблему их задания при нестационарных расчетах сброса газа через свечи. Благодаря этому, адекватно моделируется последующее реальное распространение образуемой газовоздушной смеси в приземном слое, появляется возможность заранее рассчитать безопасные расстояния, от свечи до зон технологических установок, определить необходимые параметры свечи и условия сброса. Расчеты с помощью численного моделирования учитывают допущения нормативных методик, и в дальнейшем могут использоваться для практического применения при сбросах газах с различных свечей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Бесчастнов М., Соколов В. Предупреждение аварий в химических производствах. М.: Машиностроение, 1979 г., 392 с.
2. ОНД-86 «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий»
3. «Руководство по безопасности факельным систем» (утверждено Приказом Ростехнадзора от 26.12.2012 № 779).
4. А.И. Купцов, Р.Р. Акберов, Д.Я. Исламхузин, Ф.М. Гимранов «Проблемы расчета рассеивания легких газов в атмосфере при их выбросах со свечи с учетом рельефа и застройки местности и атмосферной устойчивости» Научный журнал «Вестник Казанского технологического университета», №6 — 2014, с. 284-286.