 |
Стандартные методы определения последствий аварийных ситуаций
|
|
|
|
Введение
Ускорение темпов и расширение масштабов производственной деятельности в современных условиях неразрывно связано с все возрастающим использованием энергонасыщенных технологий и опасных веществ. В первую очередь, это относится к опасным производственным объектам нефтегазового комплекса, где наблюдается постоянная интенсификация технологий, связанная с высокими температурами и давлениями, укрупнение единичных мощностей установок и аппаратов, наличие в них больших запасов взрыво- и пожароопасных веществ. Крупнейшие техногенные аварии катастрофы, связанные с взрывами и пожарами в результате образования пожаро- и взрывоопасного облаков газопаровоздушных смесей произошедшие в США, Европе и России, унесли десятки и сотни человеческих жизней, нанесли значительный урон окружающей среде.
При этом ущерб от возможных аварий может быть выше финансовых возможностей предприятия, и носит случайный характер. В этих условиях анализ и оценка опасностей возможных аварий в результате образования пожаро- и взрывоопасной смеси на потенциально опасных производственных объектах техносферы – является одной из ключевых проблем промышленной безопасности.
Публикации в данной области весьма обширны и вместе с тем недостаточны для разработки и практической реализации ситуаций опасных производственных объектов, связанных образованием пожаровзрывоопасных облаков газопаровоздушных смесей.
Три основных подхода для количественного описания процесса рассеивания выброса газообразных веществ в атмосфере.
Анализ аварий, происходящих на предприятиях химической и нефтехимической промышленности в нашей стране и за рубежом, показывает, что большая часть их (около 90%), связана с образованием и взрывом парогазовых смесей. Из этого числа около 43% аварий приходится на производственные помещения и открытые установки. Облака газопаровоздушных смесей называется облакообразованное углеводородными продуктами (метаном, этиленом, пропаном, парамибензина, циклогексанаидр.) с кислородом воздуха. В настоящее время сложились три основных подхода для количественного описания процесса рассеивания выброса газообразных веществ в атмосфере:
|
|
|
− гауссовские модели (дисперсионные) рассеивания;
− модели рассеивания, базирующие на интегральных законах сохранения либо в облаке в целом, либо в поперечном режиме;
− модели, построенные на численном решении системы уравнений сохранения в их оригинальном виде, именуемые моделями или методами численного моделирования.
Стандартные методы определения последствий аварийных ситуаций
В настоящее время существует большое количество методик для расчета
Последствий аварийных выбросов пожаровзрывоопасных веществ. В нашей Стране гауссовские методики реализованы, интегральные методы – в ГОСТе, а методы, основанные на решении уравнений в частных производных, в программных продуктах CFD. Основным документом, регламентирующим расчет рассеивания и определение приземных концентраций выбросов промышленных предприятий, являетсяОНД-86.
Среди отечественных методик расчета последствий аварийных выбросов опасных веществ, отметим ГОСТ 12.3.047-98, РД 03-409-01, ПБ 09-540-03, методику оценки последствий химических аварий (методика ТОКСИ), методику прогнозирования масштабов заражения СДЯВ на химическиопасных объектах и транспорте (РД 52.04.253-90) и методику детерминированной оценки степени опасности химических объектов при прогнозировании последствий аварии (МетодикаСРОРЭА).
Эти методики с различной степенью детализации рассматривают такие процессы как:
|
|
|
− поступление опасных веществ в окружающую среду (залпово, мгновенное) и продолжительное истечение газа, жидкости или двух фазного потока из отверстий или патрубков, трубопроводов);
− распространение опасных веществ в окружающей среде (растекание по поверхности, рассеяние в атмосфере);
− фазовые переходы и химическое разложение опасных веществ (кипение, испарение, горение и взрыв);
− воздействие поражающих факторов на объекты (токсическое воздействие, воздействие волн давления, удар пламенем, осколки, термическое излучение от пожаров пролива, горящих облаков, огненных шаров).
На сегодняшний день задача описания образования и рассеивания облака тяжелого газа в условиях термической и орографической неоднородности является одной из наиболее актуальных задач в промышленной безопасности. Использование методов численного моделирования позволяют учесть рельеф местности и наличие застройки, что не могут учесть гауссовские модели и модели рассеивания. Основанный на процессах массо-, энерго- и теплообмена данный метод позволяет учесть практически все существенные факторы, а потому метод численного моделирования является самым точным, и одновременно самым трудоемким способом для решения задач связанных с моделированием процесса рассеивания газообразных веществ.
В сравнении с другими известными методами исследования (статистическим наблюдением и натурным экспериментированием), моделирование опасных процессов имеет важное место. В течение нескольких последних лет методология анализа взрывов газопаровоздушных смесей быстро развивается, особенно с использованием современных программ CFD (вычислительная газодинамики). Прогнозирование поведения пожаровзрывоопасных газопаровоздушных смесей в атмосфере, является важной задачей, на основании которой обеспечивается возможность её предотвращения или снижения последствий её воздействия на окружающую среду и человека. Существует ряд отечественных и зарубежных программных комплексов позволяющие рассмотреть эволюцию облака газопаровоздушных смесей. К российским программным продуктам относятся: программные разработки ВНИИГАЗа (всесторонне аттестованные по результатам соответствующих промышленных экспериментов), GAS DYNAMICS TOOL, FlowVision.
|
|
|
Интенсивно развивающаяся CFD система нового поколения FlowVision находит широкое применение как в научно-исследовательских работах, посвященных изучению вопросов динамики жидкости и газа. Использование CFD-технологий позволяют получить распределение всех газодинамических параметров во всей счетной области и в каждой отдельно взятой ячейке. Если процесс нестационарный, то при численном моделировании исследователь имеет возможность качественно и количественно проследить эволюцию изучаемого явления.
Для парогазовых сред энергию взрыва определяют:
· по теплоте сгорания горючих веществ в смеси с воздухом;
· конденсированных ВВ − по теплоте, выделяющейся при их детонации (реакции разложения).
Заключение
Следует отметить тот факт, что при проведении инженерного анализа в силу определенной ограниченности инструментальной базы далеко не всегда удается построить обоснованный сценарий развития сложной аварии и обеспечить достоверный прогноз зон их негативного физического воздействия на окружающие среду. Тем не менее, значение численных методов решения задач в газовой динамике неуклонно возрастает. Появление новой высокопроизводительной компьютерной техники открывает огромные возможности для применения CFD- технологий в решении еще вчера казавшихся неразрешимыми проблем.
|
|
|
