Купцов А.И., Исламхузин Д.Я., Гимранов Ф.М. «Сравнительная оценка нормативных методик расчета последствий пожара пролива». Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 50-летию НХТИ. Актуальные инженерные проблемы химических и нефтехимических производств. 19 апреля 2013 г. с. 195 — 198.

Оценку состояния пожарной безопасности принято осуществлять на основе расчета пожарного риска.

Этапами расчета пожарного риска на производстве являются:

• анализ пожарной опасности производственного объекта;

• определение частоты реализации пожароопасных аварийных ситуаций на производственном объекте;
• построение полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития;
• оценку последствий воздействия опасных факторов пожара на людей для различных сценариев его развития [1].

Наиболее характерной аварийной ситуацией на предприятиях нефтехимического комплекса является разгерметизация оборудования и трубопроводов с последующим возникновением пожара пролива. Основным опасным фактором пожара пролива является тепловое излучение. Для количественного расчета значений воздействия теплового излучения разработаны и рекомендованы ряд методик [1-3].

В действующих нормативно-методических документах [1-3] интенсивность теплового излучения q (кВт/м²) для пожара пролива определяется по формуле:

                                                              ,                                                           (1)

где E_f — среднеповерхностная интенсивность теплового излучения пламени, кВт/м²; F_q — угловой коэффициент облученности; t — коэффициент пропускания атмосферы.

Величина E_f — табличная [1-3] или принимается на основе имеющихся экспериментальных данных.

Коэффициент пропускания атмосферы t для пожара пролива рассчитывается по формуле:

                                                 ,                                             (2)

где r — расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта, м; d — эффективный диаметр пролива, м;

Угловой коэффициент облученности F_q вычисляется по формуле:

                                                     ,                                                          (3)

где F_v, F_н — факторы облученности для вертикальной и горизонтальной площадок.

Угловой коэффициент облученности в нормативном документе ГОСТ Р 12.3.047-98 [2] рассчитывается при отсутствии ветра. Принимается, что испаряющиеся пары в безветренную погоду образуют паровоздушное облако цилиндрической формы, и соответственно, облако горения имеет ту же форму (Рис. 1).

Факторы облученности для вертикальной и горизонтальной площадок находятся как:

, (4)

,  (5)

где r — расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта, м.; d — эффективный диаметр пролива, м; Н – длина пламени, м; (расчетные формулы для диаметра пролива и длины пламени представлены в методике [2]).

Рис.1 Условная форма облака горения по методике [2,3].

В 2009 году вступил в силу документ СП 12.13130.2009 [3]. Эта методика отличается от предыдущей [2] тем, что в формуле (4) нахождения фактора облученности для вертикальной площадки в левой части знак «+» заменен на знак «-».

В редакции приказа МЧС России № 649 от 14.12.2010 «Методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах» [1] факторы облученности определяются из условия, что имеет место ветровое воздействие, и пожар пролива будет иметь форму наклонного цилиндра (Рис.2). Соответственно, это приводит к изменению уравнений (4) и (5), которые приобретают вид (6) и (7):

,     (6)

,     (7)

где X — расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта, м; d — эффективный диаметр пролива, м; L – длина пламени, м; θ — угол отклонения пламени от вертикали под действием ветра; (расчетные формулы для диаметра пролива, длины пламени и угла отклонения пламени представлены в методике [1]).

Рис.2 Условная форма облака горения по методике [1].

Помимо действующих нормативных методик существуют еще ряд других методик, например, методика Аталаха [4]. В которой в формуле (6) для нахождения фактора облученности для вертикальной площадки значение cosθ/С умножено на второе слагаемое вместо третьего, а в формуле (7) для нахождения фактора облученности для горизонтальной площадки вычитание между скобками заменено произведением. Остальные параметры соотношения с методикой [1] одинаковы.

Учитывая тот факт, что все методики, имеющие цель расчета интенсивности теплового излучения, отличаются друг от друга, нами было проведено сравнение со значениями эксперимента Montoir (рис. 3), который был проведен в Ницце (Франция) в 1987 году [5]. Эффективный диаметр пожара пролива СПГ был равен 35 м, а показания ветра менялись от 7 до 10,1 м/c. На расстоянии 140 метров интенсивность теплового излучения по ветру была равна 15 кВт/м2. Результаты сравнения приведены в таблице 1.

Рис. 3 Эксперимент Montoir

Таблица 1

Сравнение методик с данными эксперимента показало, что при расчетах интенсивности теплового излучения необходимо обязательно учитывать ветер. Действующая нормативная методика [1], учитывающая наличие ветра, значительно завышает значение интенсивности излучения. Методика Аталаха показывает наиболее близкий результат, но занижает поражающий фактор пожара пролива. В целом, для объективной оценки реальной опасности от воздействия теплового излучения пожаров пролива, необходимо дополнительные исследования со сравнениями методик с различными экспериментами по разным диаметрам пролитых СПГ, СУГ, ЛВЖ и ГЖ и на различных расстояниях.

ЛИТЕРАТУРА

1. «Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах», утвержденная приказом МЧС РФ от 10.07.2009г. N 404 (ред. от 14.12.2010г.).
2. ГОСТ Р 12.3.047-98 «Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля».
3. Свод правил СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности» разработанный ФГУП ВНИИПО МЧС России, утвержденный приказом МЧС России от 25.03.2009г. №182
4. Atallah, S. and Shah., J.N., LNG Fire, A thermal radiation model for LNG fires, Topical report GRI-89/0176, GRI, 1990.
5. Nedelka, D. et al., (1989) The Montoir 35 m diameter LNG pool fire experiments, Int. Conf. Liq. Nat. Gas, v. 2, 9th, 17-20 Oct 1989, Nice, France.