Разгерметизация систем повышенного давления и ее последствия

Ключевые слова: производство, давление, вещества.

Abstract

Key words: production, pressure, substances.

Ни одно производство не обходится без использования систем, которые работают под избыточным давлением (трубопроводов, баллонов и емкостей для хранения или перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов, газгольдеров). Любые системы повышенного давления представляют потенциальную опасность. Основной характеристикой этого оборудования является превышение давления газа или жидкости в нем атмосферного давления. Это оборудование называют сосудами, работающими под давлением. Так на некоторых опасных производственных объектах избыточное давление может достигать порядка 160 кгс/см².

Одним из основных требований к сосудам работающим под давлением является их герметичность в период всего их срока эксплуатации. Герметичность -- это непроницаемость жидкостями и газами стенок и соединений, ограничивающих внутренние объемы сосудов, работающих под давлением. Кроме этих сосудов требования по герметичности обязательны и для вакуумных установок и оборудования. Потеря герметичности сосуда может привести к полной разгерметизации сосуда с последующим его воспламенением и выбросом вредных веществ в атмосферу. При эксплуатации сосуда, работающего под избыточным давлением, существует высокая опасность возникновения аварии, которая при определенных условиях может повлечь тяжелые последствия. Разгерметизация (потеря герметичности) сосудов, работающих под давлением, довольно часто сопровождается возникновением двух групп опасностей.

Первая группа связана со взрывом сосуда или установки, работающей под давлением. Взрывом называют быстро протекающий процесс физических и химических превращений веществ, сопровождающийся освобождением большого количества энергии в ограниченном объеме, в результате которого в окружающем пространстве образуется и распространяется ударная волна, способная создать угрозу жизни и здоровью людей. При взрыве может произойти разрушение здания, в котором расположены сосуды, работающие под давлением, или частей этого и соседних зданий, а также травмирование персонала разлетающимися осколками оборудования. Также при возникновении взрыва велика вероятность эскалации аварии. Это, так называемый, эффект домино, когда авария на одной из составных частей опасного производственного объекта происходит авария, которая в дальнейшем является инициатором другой аварии на соседнем объекте.

Вторая группа опасностей определена теми свойствами веществ, которые используются в технологическом процессе. При эксплуатации оборудования не только при повышенном давлении, но и при высоких или низких температурах велика вероятность получения обслуживающим персоналом термических ожогов. При переработке агрессивных веществ имеется вероятность получения химических ожогов либо отравления персонала. Радиационная опасность возникает при разгерметизации установок, содержащих различные радиоизотопы. Таким образом, необходимо обеспечить сохранение герметичности эксплуатируемого оборудования. Чаще всего при разгерметизации сосуда обслуживающих персонал получает несколько поражающих факторов. Связанно это с тем, что многие вещества используемых на опасных производственных объектах являются агрессивными средами, с технологическими температурами близкими к 100 °С. Помимо этого при высокой доли вероятности возникновения взрыва или пожара, добавляется угроза получения трав посредством ударной волны.

Одна из эксплуатационных причин разгерметизации установок и агрегатов, работающих под давлением, -- это так называемые побочные процессы, протекающие в них и приводящие к постепенному изменению и разрушению конструкционных материалов, из которых эти установки изготовлены. Примерами таких процессов могут служить коррозия стенок аппаратов, образование накипи на стенках котлов, уменьшение прочностных свойств материалов установок, усталость металла, дефекты сварных швов при ремонте оборудования.

Для исключения опасности аварии необходимо своевременно и качественно проводить профилактические и ремонтные работы сосудов, работающих под давлением, а также эксплуатировать их в строгом соответствии с нормативными документами. Технологические причины разгерметизации -- это различные дефекты (трещины, вмятины, дефекты сварки), возникшие при изготовлении, хранении и транспортировке сосудов, работающих под давлением.

Помимо дефектов материалов, используемых при производстве и эксплуатации аппаратов, причинами разгерметизации могут служить нарушения норм технологического режима. Так при расчете технологических параметров устанавливается максимальное разрешенное давление, температура, при превышении которых велика вероятность возникновения аварии. давление разгерметизация агрегат

Разрушение или разгерметизация систем повышенного давления в зависимости от физико-химических свойств рабочей среды может привести к появлению одного или комплекса поражающих факторов:

- ударная волна (последствия - травматизм, разрушение оборудования и несущих конструкций и т. д.);

- возгорание зданий, материалов и т.п. (последствия - термические ожоги, потеря прочности конструкций и т. д.);

- взрыв трубопроводов и аппаратов (последствия - термических ожоги, эскалация аварии и т.д.)

- химическое загрязнение окружающей среды (последствия - удушье, отравление, химические ожоги и т.д.);

Рассматривая возможные последствия двух групп опасностей необходимо проанализировать не только тип чрезвычайной ситуации: будь то взрыв, разгерметизация или разлив нефтепродуктов, но также и объемы веществ, которые участвуют в происшествии.

В качестве примера можно взять взрыв колонны очистки газа от кислых примесей. Объем сосуда составляет порядка 200м³, часть которого заполнено насыщенным амином, а часть аппарата заполнена газом, который постоянно подается в аппарат.

При расчете в первичном приближении, при разгерметизации и последующем взрыве данной колонны, ударная волна, способная нанести существенный ущерб близлежащим постройкам и конструкциям будет распространяться в радиусе 118м, а облако пламени будет иметь куполообразный вид с радиусом порядка 17м. Помимо ударной волны и облака пламени произойдет выделение в атмосферу и на землю порядка 10000 нм² сырого газа, содержащего в себе порядка 5% сероводорода, который является опасным для человека, а также около 50м² насыщенного амина, что в свою очередь создаст опасность загрязнения грунтовых вод.

Делая вывод из вышеуказанных чисел можно сказать, что при разгерметизации и дальнейшем взрыве колонны, будут повреждены находящиеся рядом объекты, которые соответственно тоже работают с взрывоопасными веществами, что может привести к целому каскаду взрывов.

При возникновении данной ситуации единственно возможным решением является экстренный сброс на факела высокого и низкого давления, с последующим выставлением паровой завесы на территории всей установки, а также близлежащих объектах для недопущения распространения пожара.

Беря во внимание типы обращаемых в колонне веществ, делаем вывод, что в основном это газ С1-С4. Рассматривая тип воздействия этих веществ на человека, можно сказать, что в чистом виде эти вещества оказывают отравляющие, наркотические действия, а в больших концентрациях паралич дыхательных путей.

При разгерметизации колонны без возгорания и выбросе значительного объема газа равного 600м³ возникнет критическая загазованность территории установки, а также при сильном ветре, направленном в сторону населенного пункта, облако достигнет черты города за полчаса. Данные факторы накладывают жесткие временные рамки на приятие решений по ликвидации последствий аварии, а также принятии мер по минимизации воздействия последствий на население. Так, одним из возможных решений может быть объявление о происшествии через громкоговорители.

Использованные источники

1. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов/ С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др.; под общ. ред. С.В. Белова. 7 -е изд. - М.: Высшая школа, 2007 г.

2. Белов С.В. Техносфера: аспекты безопасности и экологичности. - М.: Вестник МГТУ, 1998 г.

3. Атаманюк В.Г., Ширшев Л.Г., Акимов Н.И. Гражданская оборона. - М.: Высшая школа, 1986 г.

4. Экология и безопасность жизнедеятельности: Учеб. пособие для вузов./ Под ред. Л.А. Муровья. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002.

Размещено на Allbest.ru