Огненный шар
«Огненный шар» - это крупномасштабное диффузионное горение парогазо-воздушного облака, реализуемое при
разгерметизации резервуара с перегретой горючей жидкостью или газом под давлением, а также с сжиженными
газами.
Облако пара (газа), смешанного с воздухом, но переобогащенное топливом и не способное поэтому объемно детонировать, начинает гореть вокруг своей внешней оболочки, образуя «огненный шар». Такие «огненные шары» крайне опасны. Если они вызваны горением углеводородов, то светятся и излучают тепло, что может причинить смертельные ожоги наблюдателям и зажечь дерево или бумагу. Поднимаясь, «огненный шар» образует грибовидное облако, ножка которого - это сильное восходящее конвективное течение. Такое течение может всасывать отдельные предметы, зажигать их и разбрасывать горящие предметы на большие площади.
«Огненные шары» возникают в момент воспламенения парогазовых облаков еще не достигших стехиометрической концентрации во всем своем объеме, которые образуются в результате полного разрушения резервуаров, содержащих перегретые жидкости и газы под давлением. Объем и форма первоначально образующихся облаков существенно зависят от характера разрушения сосудов. При мгновенном полном разрушении сосуда облако имеет сферическую форму. Образование трещин в оболочке обуславливает строгую направленность струи газо- парожидкостной среды и придает облаку плоскую или вытянутую форму. После окончательного формирования «огненного шара» он отрывается от земли и подпитывается воздухом за счет конвективных сил, что увеличивает его массу. После достижения стехиометрического состава смеси вовлекаемый воздух охлаждает газы и приводит в дальнейшем к полному выгоранию горючих газов или паров. Температура «огненных шаров» углеводородов может превышать 2000˚С. Продолжительность горения и размеры «огненных шаров» определяются общей массой горючего в емкости в момент аварии. Аварии такого типа наиболее часты на железнодорожных цистернах и хранилищах сжиженных газов. Отдельные «огненные шары» охватывают поверхность земли радиусом до 60 м с воспламенением горючих материалов в радиусе 350 м. Такие аварии могут вызвать катастрофические последствия, так как от теплового излучения «огненных шаров» возможно воспламенение других объектов. Кроме того, образование «огненных шаров» часто сопровождается мощной ударной волной сжатого газа (адиабатическое расширение).
Взрыв конденсированных
взрывчатых веществ
Под конденсированными взрывчатыми
веществами (КВВ) понимаются твердые или жидкие химические соединения или смеси,
которые под влиянием определенных внешних условий способны к быстрому
самораспространяющемуся химическому превращению с образованием сильно нагретых и
обладающих большим давлением газов.
Взрывчатое превращение в зависимости от свойств взрывчатого вещества и вида воздействия на него может протекать в виде взрыва или горения. Взрыв распространяется по взрывчатому веществу с большой переменной скоростью, измеряемой сотнями или тысячамиметров в секунду. Процесс взрывчатого превращения, обусловленный прохождением ударной волны по взрывчатому веществу и протекающий с постоянной (для данного вещества при данном его состоянии) сверхзвуковой скоростью, называется детонацией. В случае снижения качеств ВВ (увлажнение, слеживание) или недостаточного начального импульса детонация может перейти в горение или совсем затухнуть — такая детонация называется неполной.
Горение КВВ — это процесс взрывчатого превращения, обусловленный передачей энергии от одного слоя взрывчатого вещества к другому путем теплопроводности и излучения тепла газообразными продуктами. Процесс горения ВВ (за исключением инициирующих веществ) протекает сравнительно медленно, со скоростями, не превышающими нескольких метров в секунду. Скорость горения в значительной степени зависит от внешних условий, и в первую очередь от давления в окружающем пространстве: с увеличением давления скорость горения возрастает, при этом в некоторых случаях горение может перейти во взрыв.
Сгорание газо- и паровоздушных
смесей в помещении
При расчете значений критериев пожарной опасности при сгорании газопаровоздушных смесей в качестве
расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант развития пожара (в период пуска, остановки,
загрузки, выгрузки, складирования, ремонта, аварии аппаратов или технологического процесса), при котором
в помещение поступает (или постоянно находится) максимальное количество наиболее опасных в отношении
последствий сгорания газопаровоздушных смесей и пожара веществ и материалов.
Количество поступивших в помещение веществ, которые могут образовать горючие газовоздушные или паровоздушные смеси, определяют, исходя из следующих предпосылок:
- происходит расчетная авария одного из аппаратов;
- все содержимое аппарата поступает в помещение;
- происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат по прямому и обратному потоку в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов.
Расчетное время отключения трубопроводов определяют в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки, и оно должно быть минимальным с учетом паспортных данных на запорные устройства, характера технологического процесса и вида расчетной аварии.
Пожар пролива
Пожар пролива легковоспламеняющихся и горючих жидкостей - неконтролируемый процесс горения пролива
легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, образованного в следствии аварии.
Добыча, транспортировка и хранение легковоспламеняющихся и горючих жидкостей относится к ряду потенциально опасных производств, а соответствующие объекты являются объектами повышенного риска.
Резервуары и резервуарные парки, как основные сооружения складов нефти и нефтепродуктов, широко распространены в отраслях промышленности. Они входят в технологические схемы сбора и подготовки нефти, магистральных трубопроводов, нефтеперерабатывающих заводов, перевалочных и распределительных нефтебаз, предприятий автомобильного, железнодорожного, водного и воздушного транспорта, теплоэлектроцентралей, теплоэлектростанцией, строительных организаций, промышленных предприятий, механизированных сельскохозяйственных предприятий. В связи с этим проблема обеспечения безопасности при транспортировке и хранении нефтепродуктов приобретает первостепенное значение.
Пожар-вспышка
Пожар-вспышка - сгорание облака предварительно перемешанной газопаровоздушной смеси без возникновения
волн давления, опасных для людей и окружающих объектов.
В случае образования паровоздушной смеси в незагроможденном технологическим оборудованием пространстве и его зажигании относительно слабым источником (например, искрой) сгорание этой смеси происходит, как правило, с небольшими видимыми скоростями пламени. При этом амплитуды волны сжатия малы и могут не приниматься во внимание при оценке поражающего воздействия. В этом случае реализуется так называемый пожар-вспышка, при котором зона поражения высокотемпературными продуктами сгорания паровоздушной смеси практически совпадает с максимальным размером облака продуктов сгорания (т.е. поражаются в основном объекты, попадающие в это облако).
Струйное горение
Возникновение факельного горения возможно в случае истечения газового потока из отверстий, трещин,
разрывов, образующихся при разгерметизации оборудования.
Факельное горение занимает второе место по распространенности среди сценариев развития пожаров и характерно для газовых и газонефтяных возгораний, возникающих на нефтяных платформах и заводах по добыче и переработке газа. Последствия таких пожаров характеризуются высоким материальным ущербом, что связано с разветвленностью сетей технологических коммуникаций, большой плотностью насыщения территории технологическими объектами и установками, а также наличием большого количества металлических конструкций (в основном стальных), которые под действием высокой температуры быстро теряют свою прочность и деформируются.
Возникновение факельного горения возможно в случае истечения газового потока из отверстий, трещин, разрывов, образующихся при разгерметизации следующего оборудования: оборудование работающее под давлением (например, колонное оборудование, насосное оборудование, реакторы, трубопроводы для транспортировки технологических сред, аппараты воздушного охлаждения и др.); оборудование с возможностью увеличения давления в случае нагрева от внешнего источника (например, резервуары, емкости, аппараты, содержащие сжиженные углеводородные газы и др.).
К работающим под давлениям аппаратам относятся герметически закрытые емкости, предназначенные для хранения и транспортировки жидких и газообразных веществ (резервуары, газгольдеры, баллоны, цистерны, баки, бочки, трубопроводы). Большая часть такого оборудования характеризуются большим объемом и высоким давлением, что обуславливает их высокую пожаро- и взрывоопасность.
Факельное горение может возникнуть на дыхательной арматуре, при нарушении герметичности стенки сосуда, при образовании трещин в сварных швах или при нарушении герметичности фланцевых соединений.
Развитие пожара зависит от места его возникновения, размеров начального очага горения, устойчивости металлических элементов конструкции сосуда. Анализ статистики пожаров и основных параметров их развития позволяет сделать вывод о том, что факельное горение является одним из наиболее распространенных и опасных физических явлений на объектах нефтегазовой отрасли.