Взрыв при аварийной разгерметизации газопровода

Наиболее опасным источником возникновения ЧС являются газопроводные сети высокого давления.

Рассмотрим сценарий возникновения аварии на газопроводе.

На рассматриваемой и прилегающей территориях проходят, а так же проектом предлагаются следующие газопроводы:

- Д = 68мм; P_r = 0,6 МПа;

- Д = 79мм; P_r = 0,6 МПа;

- Д = 121мм; P_r = 0,6 МПа;

- Д = 126мм; P_r = 0,6 МПа;

- Д = 133мм; P_r = 0,6 МПа;

- Д = 168мм; P_r = 0,6 МПа;

- Д = 276мм; P_r = 0,6МПа;

- Д = 325мм; P_r = 0,6 МПа;

- Д = 400мм; P_r = 5,5 МПа.

Аварии при разгерметизации газопровода сопровождается следующими процессами и событиями:

§ Разрыв (разгерметизация) трубопровода;

§ Истечением газа до срабатывания отсекающей арматуры (импульсом на закрытие арматуры является снижение давления продукта);

§ Закрытие отсекающей арматуры, истечение газа из участка трубопровода, отсеченного арматурой.

В местах повреждения происходит истечение газа под высоким давлением в окружающую среду. На месте разрушения в грунте образуется воронка. Смешиваясь с воздухом, газ образует облако взрывоопасной смеси.

Взрывное горение при авариях на газопроводе может происходить по одному из двух режимов – дефлаграционному или детонационному.

При оперативном прогнозировании принимают, что процесс развивается в детонационном режиме.

Дальность распространения облака взрывоопасной смеси в направлении ветра определяется по эмпирической формуле:

L=25 , м

Где: М – массовый секундный расход газа, кг/с,

25 – коэффициент пропорциональности, имеющий размерность м^3/2/кг^1/2.

Тогда граница зоны детонации, ограниченная радиусом в результате истечения газа за счет нарушения герметичности газопровода, может быть определена по формуле:

r₀=12,5 , м

массовый секундный расход газа М из газопровода для критического режима истечения, когда основные его параметры (расход и скорость истечения) остаются постоянными, может быть определен по формуле:

M= F , кг/с

Где: - коэффициент, учитывающий расход газа от состояния потока (для критической скорости истечения, при которой максимальный расход газа, =0,7);

F – площадь отверстия, истечения принимается равной площади сечения трубопровода, м²;

- коэффициент, учитывающий форму отверстия, в расчетах принимается =0,9;

P_r – давление газа в газопроводе, Па;

V_r – удельный объем транспортируемого газа:

V_r=R₀ , м³/кг

Т – температура транспортируемого газа, К;

R₀ – удельная газовая постоянная, определяемая по данным долевого состава газа q_k и молекулярным массам компонентов смеси из соотношения:

R₀=8314,4 ,

Где: 8314,4 – универсальная газовая постоянная;

m – молярная масса компонентов;

q – число компонентов.

При прогнозировании последствий случившейся аварии на газопроводе зону детонации и зону действия воздушной ударной волны принимают с учетом направления ветра. При этом считают, что граница зоны детонации распространяется от трубопровода по направлению ветра.

Состав обычного природного газа может быть принят в следующих пропорциях:

§ Метан (СН₄) – 90%;

§ Этан (С₂Н₆) – 4%;

§ Пропан (С₃Н₈) – 2%;

§ Н-будан (С₄Н₁₀) – 2%;

§ Изопентан (С₅Н₁₂) –2%.

Д = 68 мм; P_r = 0,6*10⁶ Па; t = 20⁰C; W = 1м/с.

Размер зоны детонации при этих данных составит r₀ = 16 м.

Д = 79 мм; P_r = 0,6*10⁶ Па; t = 20⁰C; W = 1м/с.

Размер зоны детонации при этих данных составит r₀ = 19 м.

Д = 121 мм; P_r = 0,6*10⁶ Па; t = 20⁰C; W = 1м/с.

Размер зоны детонации при этих данных составит r₀ = 29 м.

Д = 126 мм; P_r = 0,6*10⁶ Па; t = 20⁰C; W = 1м/с.

Размер зоны детонации при этих данных составит r₀ = 31 м.

Д = 133 мм; P_r = 0,6*10⁶ Па; t = 20⁰C; W = 1м/с.

Размер зоны детонации при этих данных составит r₀ = 32 м.

Д = 168 мм; P_r = 0,6*10⁶ Па; t = 20⁰C; W = 1м/с.

Размер зоны детонации при этих данных составит r₀ = 41 м.

Д = 276 мм; P_r = 0,6*10⁶ Па; t = 20⁰C; W = 1м/с.

Размер зоны детонации при этих данных составит r₀ = 67 м.

Д = 325 мм; P_r = 0,6*10⁶ Па; t = 20⁰C; W = 1м/с.

Размер зоны детонации при этих данных составит r₀ = 79 м.

Д = 400 мм; P_r = 5,5*10⁶ Па; t = 20⁰C; W = 1м/с.

Размер зоны детонации при этих данных составит r₀ = 293 м.

Границы зон детонации взрывоопасной смеси показаны на схеме: «Схема мероприятия по предупреждению чрезвычайных ситуаций».

При проектировании новых и реконструкции действующих систем газоснабжения необходимо предусматривать в основных узловых точках (на выходе из ГРС, перед опорными ГРП) установку отключающих устройств, срабатывающих от давления (импульса) ударной волны, а также устройство перемычек между тупиковыми газопроводами.

На сетях газоснабжения необходимо предусмотреть электрозащиту от блуждающих токов, с целью снижения скорости коррозионных процессов на подземных сетях.

Трассы магистральных трубопроводов (газопроводов, нефтепроводов, нефтепродуктопроводов) при наземной прокладке труб должны проходить за пределами зон возможных разрушений, а при заглубленном их размещении - вне зон возможных сильных разрушений.

В зонах возможных слабых разрушений допускается открытая (незаглубленная) прокладка магистральных трубопроводов только через препятствия.

Расстояние между техническими коридорами магистральных трубопроводов следует принимать, как правило, не менее 30км.

При соответствующем обосновании допускается уменьшать это расстояние до 15км на участках со сложными топографическими условиями.

Расстояния между перекачивающими насосными и компрессорными станциями как в одном коридоре, так и в соседних технических коридорах магистральных трубопроводов следует принимать не менее 30 км.

Минимальное удаление трубопроводов, перекачивающих насосных и компрессорных станций от зданий и сооружений необходимо принимать в соответствии с требованиями норм проектирования магистральных трубопроводов.

При проектировании магистральных газопроводов следует предусматривать кольцевание их с существующими и строящимися газопроводами.

Проектирование зданий, попадающих в зоны детонации необходимо вести с учетом требований СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений». Кроме того, на последующих стадиях проектирования необходимо предусмотреть дополнительные меры по эвакуации людей из зданий в случае возможных аварий с организацией аварийных выходов.