Изотермического хранилища
Во всех описаниях причиной аварии считается взрыв смеси нитрата и сульфата аммония массой 4500 т, который произошел в результате инициирования детонации взрывным зарядом, обычно применяемым для дробления затвердевшего материала. В работе [С1апсеу,1963] указано, что материал представлял собой закристаллизовавшуюся смесь нитрата и сульфата аммония в молярном отношении 2:1, что по массе соответствует 58% нитрата аммония. Согласно другой работе [Biasutti,198S], взорвавшееся вещество представляло собой смесь 50% нитрата и 50% сульфата (проценты по массе). В той же работе содержится следующее рассуждение: так как доказана невозможность возбуждения детонации любой смеси, содержащей более 40% сульфата, взорвавшаяся смесь представляла собой негомогенную структуру, отдельные части которой могли на 70% состоять из нитрата. Однако, если среднее содержание нитрата составляло 50% и в то же время существовали части смеси с меньшим его содержанием, то сложно понять причину взрыва всего количества смеси.
В работе [Wiekema,1984] сделано следующее заключение: "Необходимым условием инициирования детонации при взрыве является наличие домов, сооружений, стен и т. д. Другими словами, наличие препятствий формирует необходимые условия для ускорения пламени".
3) По сравнению с обычными горючими газами для поджигания метана требуется большая энергия, а для инициирования детонации в облаке метана требуется еще больший энергетический потенциал источника.
Что касается оценки условий инициирования детонации в облаке водорода при помощи конденсированных ВВ, то мнения расходятся. Аткинсон [Atkinson,1980] утверждает, что детонацию смеси водорода с воздухом можно инициировать при помощи нескольких миллиграммов пентолита, однако, согласно [Matsui,1978], осуществить детонацию водорода гораздо сложнее, чем любого обычного газа, за исключением метана.*
Минимальная энергия инициирования детонации в смеси водород-воздух составляет около 1 г ТНТ, что значительно меньше соответствующей величины для углеводородов, за исключением (~0,1 г). - Прим. ред.
Гашение детонации в узких каналах изучалось в нескольких работах. О. А. Цуханова [376] наблюдала гашение дефлаграционного и детонационного горения водородо-кислородных смесей (от 14 до 81% Н2) в прямых капиллярах диаметром 0,25—0,7 мм и длиной 36—150 мм, соединяющих две камеры — камеру инициирования детонации и контрольную. И. И. Стрижевский и Д. И. Тесменицкий [377] установили возможность гашения детонации смесей СН4 + + 2О2 в металлокерамических пластинах. В более раннем исследовании гашения пламени металлокерамическими пластинами [378] горение, по-видимому, также было детонационным.
Сферическая детонация. Самопроизвольное возникновение детонации. Опасность системы из длинного газопровода, соединенного с большой емкостью, обусловлена возможностью детонационного сгорания большой массы в емкости после инициирования детонации в газопроводе по описанному трубному механизму. При этом предполагается, что детонационный режим сохраняется при переходе из узкой трубы в большую емкость, т. е. что детонация может быть не только одномерной — в трубе, но и трехмерной — сферической. Между тем возможность сферической детонации отрицали еще классики теории горения Кэмпбелл и Лаффитт [27]. В сферической детонационной волне, в отличие от плоской, количество движения и кинетическая энергия движущихся продуктов реакции должны передаваться большему, чем сгоревшему количеству сжимаемого газа. Поэтому предполагали, что такая детона-
пространение детонации в зависимости от степени разбавления гремучей смеси азотом. Здесь же приведены соответствующие энергии инициирования детонации.
Моделирование процессов инициирования детонации и изучение структуры ДВ в конденсированных средах, помимо знания кинетики химических реакций (или макрокинетики разложения конденсированных ВВ), также требует знания уравнения состояния ПВ (в диапазоне давлений 1 • • • 40 ГПа) и уравнения состояния взрывчатого вещества (см. главы 8 и 11). Решение многих прикладных газодинамических задач, связанных со взрывом, таких как разлет ПД в пустоту, взрыв в воздухе, воде, грунте и других средах, отражение детонационных волн от преград, разгон оболочек и т.д., требует знания уравнений состояния ПД (для адиабатических течений) и изоэнтроп (для изоэнтропических течений) в гораздо более широком диапазоне давлений — от ~100 ГПа (отражение ДВ от жестких преград, пересжатые ДВ) до ~10 кПа (расширение в разреженные газообразные среды). Для этих целей достаточно иметь «калорическое» уравнение состояния вида Е = Е(р,р] (или Е = E(p,v)). Для расчета же всего комплекса основных детонационных параметров и характеристик ПД, включая температуру (т.е. D, ря, рн, UH, EH, TH], необходимо знание термического уравнения состояния р = р(р,Т), дополненного функцией Е = Е (р, Т) (исключение из указанных равенств температуры и приводит к калорическому уравнению состояния Е = Е(р,р)).
Условия инициирования детонации при защемлении ВВ ударом
Если время действия НИ ti больше, чем задержка возникновения звуковой поверхности tsoun(pi) вблизи поверхности инициирования (рис. 8.9а), то волна разгрузки не может изменить динамики фронта ИУВ. При ti < tp $J tsoun, волна разгрузки будет влиять на образование максимальных параметров течения за фронтом ИУВ и тем самым влиять на ее динамику. Лобановым [8.70] было проведено компьютерное моделирование инициирования детонации заряда ТГ50/50 (с использованием уравнения формальной кинетики с начальным видом 1 на рис. 8.10) ударом алюминиевых пластин различной толщины. На основании анализа течения за фронтом ИУВ им было показано, что предельное условие предотвращения влияния волн разгрузки на траекторию максимумов давления Ртах ПРИ Pi > 4 ГПа можно аппроксимировать в виде
При утечке сжиженного газа из изотермического хранилища, в котором он находится при давлении, близком к атмосферному, образуется значительно меньшее газовоздушное облако, поскольку испарение захоложенной пролитой жидкости происходит в этом случае медленнее. Однако количество пролитой жидкости из хранилища большого объема может быть столь значительным, что она разольется на большой площади. Поэтому облако газа особенно при ветре может распространиться на большое расстояние, что может привести к заражению окружающей среды или взрыву и пожару.
Полагают, что сначала происходило накопление «теплого» жидкого аммиака в нижних слоях (высота залива жидкого аммиака в хранилище составляла «15 м при максимальной 20 м) с последующим внезапным перемещением массы жидкости из нижних более перегретых слоев в верхнюю зону, что неизбежно привело к вскипанию аммиака и интенсивному его испарению с быстрым нарастанием давления. Дополнительные исследования технологической схемы хранилища показали, что попадание «теплого» жидкого аммиака в изотермическое хранилище было возможно при опорожнении сепцраторов-расши-рителей из системы коллекторных трубопроводов, из коллектора «теплого» жидкого аммиака из-за ошибочных действий персонала. Повышение давления было возможно также в результате переполнения изотермического хранилища. Проведенные же исследования состояния арматуры и других средств управления не подтвердили, что повышение давления могло произойти вследствие ошибочных действий персонала.
При промышленных авариях скорости парообразования пролитых жидкостей могут достигать огромных размеров. Это обусловлено, во-первых, тем, что при авариях часто происходит разлив сжиженных газов и других жидкостей, имеющих температуру кипения ниже температуры окружающей среды, и, во-вторых, большими площадями, на которых может разлиться жидкость. В результате за незначительное время при теплоотдаче от твердой поверхности и испарении по зеркалу разлива образуются паровые облака. Так, при внезапном отрыве днища от резервуара изотермического хранилища около 7000 т жидкого аммиака разлилось по поверхности бетонного и асфальтового покрытия дорог и грунту общей площадью «105 м2 при температуре окружающей среды «20°С, Вследствие внезапного развития аварии за первые 3—5 мин образовалось облако аммиака общей массой около 90 т. При этом газовое облако смешивалось с воздухом, увеличивалось по ширине (около 2 км) и глубине (на 4,5 км) по направлению ветра. В наземном слое атмосферы на площади около 10 км2 концентрация аммиака в воздухе в 20—200 раз превышала ПДК-
Рис. 7.7. Натурные съемки разрушенного изотермического хранилища жидкого
Следует особо выделить опасность разрушения строительных конструкций гидродинамическими ударами истекающих парожидкостных сред, которые вероятны при аварийных раскрытиях технологических систем как с перегретыми, так и с за-холоженными жидкостями. На рис. 7.8 показана разрушенная ограждающая конструкция изотермического хранилища захо-ложенного сжиженного аммиака. Другой пример—-при разрушении цистерны с перегретым жидким пропаном огромной струей парожидкостной смеси общей массой &12 т была разрушена стена здания, выполненная из железобетонных блоков, опиравшихся на бетонный фундамент. Парожндкостная струй пропана была направлена на стену под углом 45°, Все это еще
Результат разрушения изотермического хранилища — разовый выброс в окружающую среду 7000 т жидкого аммиака и одновременное его загорание непосредственно в месте аварии. Распространение паров аммиака и продуктов термического разложения нитрофоски (оксидов азота, аммиака) произошло на 30—35 км, образовав зону заражения площадью до 400 км2. При этом на расстоянии до 5 км облако имело высоту 100 м, на расстоянии 10 км — до 400 м, 20 км — до 800 м.
Рис. 7.10. Динамика разрушения изотермического хранилища:
«Азот» и строительно-монтажных организаций, работавшие на монтаже второго изотермического хранилища).
Разлив жидкого аммиака в описанном выше случае не сопровождался воспламенением всего облака, что обусловлено низкой взрыво- и пожароопасностью аммиака. Однако факт разрушения изотермического хранилища не был уникальным явлением. Подобные аварии происходили на изотермических хранилищах сжиженных углеводородных газов.
/Система пожарной защиты подземного льдогрунтового изотермического хранилища сжиженного природного газа, изображенная схематически на рис. 86, разработана в США [55]. Хранилище емкостью 28,3 млн. м3 газа при температуре —14 °С имеет диаметр 37,7 м и углублено в землю на 49,5 м. Уровень сжиженного газа
Пример 2.8. Авария изотермического хранилища аммиака произошла
Вторым способом хранения вещества в сжиженном состоянии является изотермическое хранение при температурах на 0,1—0,2 градуса ниже температуры кипения вещества при нормальном давлении. Хранение осуществляется в двустенных резервуарах с теплоизоляцией. Недостатком способа является необходимость создания систем понижения температуры или использования испарившегося вещества. При разгерметизации изотермического хранилища в первичное облако переходит незначительное количество вещества.
 Читайте далее:
 Инструктаж работников
Изменение некоторых
Инструментом приспособлениями
Инструмент изготовленный
Интеграции инвалидов
Интегральных уравнений
Интегрируя уравнение
Интенсификации теплообмена
Интенсивное излучение
Интенсивное перемешивание
Интенсивного теплового
Интенсивность испарения
Изменения внутренних
Интенсивность теплообмена
Интенсивность выделения
|
