При какой концентрации газа в помещении происходит взрыв
Перейти к содержимому

При какой концентрации газа в помещении происходит взрыв

  • автор:

Предел воспламенения и максимальные концентрации в воздухе

Горючие газы – газы, которые хорошо поддерживают процесс горения и распространения огня.

Для поддержания процесса горения обязательно нужен окислитель. Воздух и входящий в него кислород – самые распространенные окислители. Они же являются газами-разбавителями для ПГС.

Горючие газы способны легко воспламеняться и приводить к взрыву при достижении определенной концентрации в смеси с воздухом или кислородом. Если концентрация горючего газа в смеси больше или меньше пределов распространения пламени, взрыва не произойдет. В этом случае говорят, что смесь слишком «богатая», или слишком «бедная» на горючий газ.

НКПР — нижний концентрационный предел распространения пламени – минимальная концентрация горючего газа в однородной смеси с окислителем, при которой возможно распространение пламени по смеси. Если концентрация горючего газа в смеси меньше НКПР, смесь не способна к распространению пламени, поскольку при горении такой «бедной» смеси выделяется так мало тепла, что его не хватает для прогрева и воспламенения остальных объемов газа.

ВКПР — верхний концентрационный предел распространения пламени – максимальная концентрация горючего газа в однородной смеси с окислителем, при котором возможно распространение пламени по смеси. Если концентрация горючего вещества в смеси превышает ВКПР, то количества окислителя в смеси недостаточно для полного сгорания горючего газа.

Область воспламенения — диапазон концентраций, находящийся выше нижнего (НКПР) и ниже верхнего (ВКПР) пределов воспламенения. Горючий газ, концентрация которого находится в пределах этой ограниченной области, способен воспламеняться от искры, вызванной обыкновенным статическим электричеством или трением.

Смесь с концентрацией горючего газа, входящей в область воспламенения, является взрывоопасной. Чем шире диапазон области воспламенения и ниже НКПР, тем более взрывоопасен горючий газ.

Значения НКПР и ВКПР по горючим газам приведены в ГОСТ 31610.20-1-2020.

Ниже приведены значения НКПР и ВКПР для компонентов газовых смесей, выпускаемых на нашем производстве. В последнем столбце в соответствии с «Технологическим регламентом» приведены максимальные концентрации компонентов в смеси с воздухом. Разница между НКПР и максимальной концентрацией компонента – запас, позволяющий безопасно производить, хранить и эксплуатировать газовые смеси с горючими газами. Этот запас обусловлен расчётами и подтверждён многолетним опытом работы.

Компонент Химическая формула Температура вспышки, о С Концентрационный предел распространения пламени в воздухе Температура самовоспламенения о С Максимальная концентрация компонента в воздухе изготавливаемых в ООО «ПГС-сервис», %
нижний НКПР верхний ВКПР
объемная доля, %
водород Н2 4 77 510 2,5
окись углерода СО 10,9 74 605 5,5
метан СН4 4,4 17 537 2,5
этан С2Н6 2,5 15,5 515 1,2
этилен С2Н4 2,3 36 425 1,3
ацетилен С2Н2 2,3 100 305 0
пропан С3Н8 -104 1,7 10,9 470 1,0
пропилен С3Н6 2 11 455 1,0
n-бутан i-С4Н10 -60 1,4 9,3 372 0,8
i-бутан n-С4Н10 1,3 9,8 460 0,7
изобутилен i-С4Н8 -80 1,6 10 384 0,8
изопентан i-С5Н12 -40 1,4 7,6 258 0,8
пентан n-С5Н12 -40 1,5 7,8 258 0,8
гексан С6Н14 -21 1 8,4 233 0,6
гептан С7Н16 -4 1,1 6,7 215 0,05
октан С8Н18 13 0,8 6,5 206 0,05
нонан С9Н20 30 0,7 5,6 205 0,05
декан С10Н22 46 0,7 5,6 201 0,05
бензол С6Н6 -11 1,2 8,6 560 0,8
толуол С7Н8 4 1,1 7,8 535 0,05
метанол CH3ОН 11 6,0 36 386 2,9
аммиак NH3 15,0 33,6 630 7,5
сероводород H2S 4,0 45,5 246 2,1

«Разрушители легенд»: взрыв газа в комнате

В этой серии американской научно-популярной телепередачи «Разрушители легенд» (MythBusters), идущей на канале Discovery Channel, специалисты по спецэффектам Джейми Хайнеман и Адам Сэвидж экспериментально испытывают на прочность легенду из фильма про Борна. Шпионские триллеры о Джейсоне Борне, снятые по книгам Роберта Ладлэма, рассказывают о приключениях бывшего сотрудника ЦРУ, потерявшего память профессионального убийцы. Фильмы имели большую популярность и являлись лауреатами премий Оскар. Разрушители взялись за миф из «Превосходства Борна». В фильме есть следующая сцена: Борн попадает в квартиру и, зная, что за ним гонятся плохие парни, ломает газовый вентиль, чтобы газ свободно вливался в помещение. Затем Борн суёт журнал в тостер, включает аппарат (устраивает «детонатор с запалом») и покидает дом. Через 20-30 секунд, когда журнал воспламеняется – в квартире гремит взрыв, огонь выбивает стёкла. Борн избавился от преследователей, выиграл очередной бой своей смекалкой. Чего и следовало ожидать. Но – возможен ли такой эффект в реальности? Взорвёт ли комнату сочетание утечки газа и забытого в тостере журнала? Кинематографом, мифами и слухами порождён подсознательный страх скрытой опасности сжиженного газа. Именно эта боязнь и заблуждения отпугивают людей от автономной газификации. Безопасное пользование газом поставлено под сомнение, несмотря на то, что с 1952 года в мире не зарегистрировано ни одного несчастного случая в сфере автономного газоснабжения. Газ как причина взрыва – стереотип. Угрозу может представлять лишь пожар внутри дома. Для взрыва газа обязательны три условия: наличие закрытого помещения; роковой предел концентрации газа в воздухе; источник огня (искра). Три составляющие «побега Борна»: тостер, журнал и природный газ. Для начала специалисты программы выясняли: может ли журнал загореться от тостера, и как быстро произойдёт воспламенение. В результате эксперимента был найден журнал, наиболее подходящий для опыта (время возгорания – более 2 минут). Потом Адам и Джейми перешли к проверке следующей части легенды – метану. Метан – природный газ, использующийся на кухне для приготовления еды. Энциклопедия говорит: Метан (CH4) – простейший углеводород, в нормальных условиях бесцветный газ без запаха. Мало растворим в воде, легче воздуха. Накапливаясь в закрытом помещении, взрывоопасен при содержании в воздухе от 6 % до 17 %. Наиболее взрывоопасная концентрация 9,5 %. Метан горюч, но он не горюч сам по себе. Газу нужно некоторое количество кислорода, чтобы гореть. Вопрос: сколько именно? Специальная наука, изучающая этот вопрос, называется Стехиометрия – раздел химии о соотношениях реагентов в химических реакциях. Стехиометрия позволяет теоретически вычислять необходимые массы и объёмы реагентов. Чтобы получить огонь, требуются жар, топливо и кислород. Стехиометрия изучает пропорции топлива и кислорода в горючих газах. Если топлива слишком много или слишком мало – огонь не возникнет. Но правильное соотношение вызовет взрыв. Известно, что метан можно поджечь, если его концентрация в воздухе 6-17%. Означает ли это, что если метана недостаточно, он просто сгорит, а при 9% взорвётся? Перед масштабным экспериментом разрушители собрали небольшую коробку (длина грани – 25 см), чтобы без труда контролировать процентное содержание в коробке газа. Первый тест проводили при самом низком стехиометрическом показателе – 6% метана. Результат: небольшой взрыв разнёс коробку на части. Вывод: 6% – взрывоопасны. Второй опыт – при 9% метана. Результат: более сильный взрыв. Мощность взрыва достаточна в обоих случаях, что делало миф «побега Борна» правдоподобным в глазах специалистов по спецэффектам. Но – не подтверждённым. Чтобы проверить легенду на практике, провели серию главных тестов: в собранном домике создали условия подобные тем, что были в фильме о Борне. Опыт 1: в тостер засунули журнал, включили, открыли подачу газа в комнату. Шло время. Журнал загорелся, но метан не воспламенялся. Даже по прошествии минуты на голливудский взрыв не было и намёка. Метан плюс огонь не дал взрыва. Разрушив легенду, Адам и Джейми продолжали опыты. Опыт 2: Что произойдёт, если дать газу и воздуху достичь нужной пропорции? Смесь метана и огня не всегда даёт взрыв – соотношение их должно быть идеально. Разрушители решили выпустить в комнату весь метан из баллона, чтобы получить правильную концентрацию. Тостер заменили поленом для камина (горение минимум 1 час). Полено будет гореть, пока количество метана не достигнет 6%. Случится ли возгорание? Будет ли оно достаточно мощным? Спустя 4 минуты горения полена события обрели драматический оборот: метан стал распространять огонь по комнате, всё воспламенилось. Разрушители отключили газ и потушили остатки сгоревшей квартиры. Голливудского взрыва не получилось. Процент метана поднялся до нужного, но всего лишь воспламенил комнату. Но на этом разрушители не остановились. Были сделаны ставки на большее количество газа. Опыт 3: Метан – 9%. Новый дом сделали более прочным. Метан попадал в помещение через шланг, равномерно смешивался с воздухом посредством вентиляторов, которые заставляли циркулировать воздушные потоки с опасным содержанием газа. В качестве огня специалисты использовали неоновый трансформатор. Метан наполнил помещение. Три. Два. Один. Взрыв! Получилось зрелищное представление. Взрывом (даже не взрывом – а быстрым возгоранием) сломало стену. Однако пожар потух самостоятельно. Итак, легенда разрушена. Миф развенчан. Идеальный пример, что кино и жизнь – разные вещи.

Утечки газа

В очень многих домах Эстонии используется бытовой газ. Газ применяется для приготовления пищи, для нагрева воды, для отопления домов. Широкое использование газа связано с его относительной дешевизной по сравнению с электричеством. Однако пользоваться газовыми приборами гораздо более неудобно и даже более опасно. Газ очень огне- и взрывоопасен, в случае утечки он может вызывать удушье. Существуют строгие требования к установке газовых приборов, и их несоблюдение опасно в первую очередь для пользователя.

В качестве бытового газа у нас используется два разных вида газа — природный газ и сжиженный газ.

Что такое природный газ?

Природный газ поступает в Эстонию из России по длинным трубопроводам и здесь распределяется между разными пользователями. Сжиженный же газ собран в резервуары и распределяется при помощи баллонов, или же в крупных жилых районах устанавливаются подземные газовые емкости, из которых газ распределяется далее по трубопроводам. Таким образом, следует знать, что находящийся в баллонах бытовой газ является сжиженным газом, а газ, поступающий из труб, может быть, в зависимости от региона, как сжиженным, так и природным.

Основным компонентом природного газа является метан — бесцветный газ без запаха, крайне легко воспламеняющийся: может воспламеняться от пламени, искр, тепла. Возможен взрыв газа на открытом воздухе, в помещениях, в канализации и т. д. Взрыв может произойти, если помещение заполнится газом в объеме 5 -15% и он воспламенится.

Природный газ легче воздуха, а это означает, что при утечке он, смешиваясь с воздухом, начинает подниматься выше, но всегда необходимо учитывать, что воздушные потоки, сопутствующие вентиляции или воздухообмену, могут уносить газ также и в боковом направлении. Это означает, что как правило в случае утечки опасности подвергаются квартиры и прочее, что расположено выше, но газ может также перемещаться и в соседние помещения.

Природный газ оказывает на людей главным образом удушающее воздействие. В отношении токсичности он не очень опасен — обладает легким наркотическим действием. Когда около 10% пространства заполнено газом, это вызывает сонливость, возможны также головная боль и недомогание. Когда количество газа увеличивается до 20-30%, это приводит к опасному дефициту кислорода, что может вызвать удушье.

Что такое сжиженный газ?

Основным компонентом сжиженного газа является пропан. Как и метан, пропан является бесцветным газом без запаха, чрезвычайно огнеопасным и взрывоопасным. Пропан взрывоопасен, когда 2-11% пространства заполнено газом. К взрыву может привести искра, даже вызванная статическим электричеством. Непосредственной токсичностью пропан не обладает, но когда он в большом количестве попадает в воздух, то может вызвать удушье в связи с уменьшением содержания кислорода. При вдыхании он может вызывать сонливость, тошноту, плохое самочувствие, головную боль и слабость.

Пропан тяжелее воздуха, и поэтому при утечке газ стремится в низкие места — на пол комнаты, в углубления, подвалы, канализационные колодцы и т. д. Поэтому в случае утечки опасны, главным образом, расположенные ниже квартиры, подвалы.

Для того чтобы человек мог понять, что имеет место утечка газа, к используемым в быту газам добавляют небольшое количество пахучих веществ. Пахучие вещества придают газу характерный запах. Если газ утекает из подземного газопровода и поднимается на поверхность сквозь землю, то одоранты фильтруются и характерный запах теряется, поэтому обнаружить содержание газа в воздухе можно только при помощи газоанализатора.

Для взрыва газа характерно то, что в момент взрыва гаснет также и огонь, вызвавший взрыв. Это означает, что обычно после взрыва газа не возникает пожара. Это происходит по двум причинам: во-первых, взрыв происходит за очень короткое время. Другие предметы в помещении за это время не успевают загореться, а воспламенившийся газ сразу же гаснет сам. Во-вторых, взрыв в помещении создает настолько высокое давление, что оно гасит пламя. Возникающее давление достаточно велико, чтобы разрушить самые слабые конструкции, и газы вырываются наружу.

Чтобы уменьшить воздействие взрыва, двери, окна и люки в газовых сооружениях устанавливают таким образом, чтобы они открывались наружу и, таким образом, выпускали взрывные газы. Кроме того, перекрытия выполняют ​​из легких панелей и увеличивают размеры застекленных поверхностей. Если те же условия выполняются и в других помещениях или зданиях, где используется газ, то разрушения, вызванные взрывом, будут небольшими. Если в помещении происходит утечка газа, но нет контакта с источником воспламенения, то в какой-то момент образуется насыщенная смесь (слишком много газа и слишком мало кислорода), которая уже не огнеопасна.

Аварийные ситуации

Возможные аварийные ситуации и аварии на газопроводах:

  • утечка газа в зданиях
  • механическое повреждение газопровода
  • прерывание подачи газа
  • утечка газа за пределы строений
  • внезапные изменения давления газа в сети
  • неконтролируемое воспламенение газа
  • взрыв в зданиях, подключенных к газовой сети
  • пожар в защитной зоне газопровода или вокруг нее

ДЕЙСТВИЯ В СЛУЧАЕ ГАЗОВОЙ АВАРИИ

Важно соблюдать инструкции по использованию газовых приборов, предписания газовой компании и не проявлять беспечности при пользовании газовыми приборами.

Наиболее распространенной причиной газовой аварии является утечка. Она может быть вызвана:

  • неправильной установкой оборудования
  • ошибками в эксплуатации
  • беспечностью и т. д.

Утечка газа сама по себе еще не является бедствием, это называется аварийной ситуацией, которая может привести к аварии, если дальнейшие действия будут неправильными.

При покупке баллона сжиженного газа (PROPAAN) убедитесь, что продающее газ предприятие предоставляет со своей стороны оперативную услугу в случае газовой аварии.

Найдите контактные данные поставщика/обработчика природного газа (метан) (например, информационный номер в случае аварии) и удостоверьтесь в том, что специалисты при необходимости доступны.

Проинструктируйте членов семьи (особенно детей) о том, как себя вести в случае газовой аварии.

ВО ВРЕМЯ ГАЗОВОЙ АВАРИИ

Обнаружение утечки газа

Основные правила при обнаружении утечки газа:

  • если возможно, закрыть подачу газа
  • проветрить помещения, открыв окна и двери
  • не пользоваться в помещении открытым пламенем или электричеством
  • выйти из опасной зоны
  • проинформировать об опасности других людей и центр тревоги
  • если возможно, отключить в опасной зоне электричество

Закрытие подачи газа

Закрытие подачи газа зависит от того, где происходит утечка. Если причиной утечки является незакрытый кран у плиты, то это самая легкая ситуация.

Погасив огонь на газовой плите, нужно немедленно закрыть все газовые экраны. Если, однако, поврежден трубопровод, то необходимо закрыть тот кран, через который газ поступает в этот трубопровод.

В случае газовых баллонов ясно, что если газ где-то утекает, то баллон нужно быстро закрыть. Если поврежден баллон, то нужно немедленно вызвать на место ту фирму, где был куплен баллон, или проинформировать об опасности центр тревоги.

Проветривание помещений

Помещения необходимо быстро проветрить, чтобы в них не образовалось взрывоопасной газовой смеси. Открытые окна и двери помогут уменьшить ущерб, если взрыв все же произойдет. Для того, чтобы опасность миновала наверняка, следует выполнять проветривание в течение как минимум 30 минут. Это должно обеспечить чистоту воздуха при условии, что газ больше не поступает.

Искры и электричество

Любой источник возгорания — открытое пламя, электрическая искра и т. д. — может воспламенить находящийся в помещении газ и, в зависимости от концентрации газа, вызвать взрыв. Чтобы предотвратить возникновение электрических искр, после обнаружения опасности нельзя включать или выключать никакое электрическое устройство или вытаскивать штепсель из розетки.

Известно, что каждое включение/выключение генерирует в этом месте небольшие искры. Даже если в заполненной газом комнате горит свет, безопаснее оставить его гореть, чем выключать, так как из-за выключения могут возникнуть искры. Наиболее часто такие ситуации встречаются на кухне, потому что газовые плиты расположены там. С электрической точки зрения очень опасным устройством является холодильник, поскольку в нем через определенные промежутки времени автоматически происходит включение и выключение компрессора. Этому также сопутствует опасная искра. Поэтому безопаснее всего отключить электричество во всей опасной зоне — во всей квартире, доме и т. д.

ВНИМАНИЕ! Отключение электропитания можно выполнять только в том месте, где нет запаха газа, например на лестничной клетке, в другой комнате.

Покиньте опасную зону

Следует сразу же проинформировать об опасности других находящихся поблизости людей и покинуть опасную зону. Как можно скорее нужно проинформировать центр тревоги по номеру службы экстренной помощи 112.

Лестница и подвал

Если запах газа появился на лестничной клетке дома, следует по возможности открыть для проветривания окна лестничной клетки и дверь подъезда. Если газ проникает в подъезд из подвала, то ни при каких обстоятельствах нельзя проветривать подвал через лестничную клетку (опасность для жильцов).

Запрещается ходить в подвал!

Нужно открыть наружную дверь подвала и выйти из опасной зоны.

Если путем перекрытия подачи газа и проветривания помещений не удается понизить концентрацию газа в помещениях, начинают эвакуацию людей из дома. Все должны быть проинформированы о том, что использование открытого огня, курение и включение и выключение электрооборудования запрещено.

Если утечка не обнаружена или требуется много времени для ее ликвидации, специалисты перекрывают газопровод для всего дома. В подвал запах газа может проникать также из поврежденного подземного газопровода.

Утечка газа вне здания

Если запах газа обнаружен вне зданий, он может исходить от подземной утечки газа. В этом случае опасности подвержены здания, расположенные в радиусе 50 м от места утечки. Газ проникает в них через подвалы.

Необходимо принять все меры (прекратить движение, эвакуировать людей, проветривать помещения), чтобы предотвратить взрывы, удушения и другие несчастные случаи. Из поврежденной газовой трубы газ впитывается в почву и поднимается до плотного покрытия улицы или дороги.

Зимой газ поднимается до слоя промерзшего грунта и иногда может распространяться по песчаному основанию дороги довольно далеко.

Если запах газа ощущается во многих квартирах домов части города, это указывает на реальную опасность того, что давление газа в данной части города превысило допустимый предел. Повышение давления газа могло привести к поломкам газовых счетчиков потребителей и протечкам в трубопроводах или оборудовании. Всем следует посоветовать закрыть краны перед оборудованием и счетчиками, проветрить комнаты и дождаться прибытия специалистов.

Проинформируйте центр тревоги

При информировании центра тревоги нужно, отвечая на вопросы, сообщить следующее:

  • что произошло (общий характер и признаки аварии — запах, видимые повреждения, пожар и т. д.)
  • место, где произошла авария или где обнаружен запах газа (находится ли это место в помещении, на лестнице, в подвале, за пределами зданий?)
  • краны вблизи места аварии, где можно закрыть трубопровод, ведущий к месту утечки (перекрыто ли поступление газа?)
  • электрическое оборудование, подключенное к сети в помещении (есть ли в помещении электричество?)
  • открытое пламя поблизости (свечи, камин, печь и т. д.)
  • время обнаружения аварии
  • люди, соседние здания или другие объекты, находящиеся под угрозой
  • свое имя и контактные данные

ПОСЛЕ ГАЗОВОЙ АВАРИИ

Не забудьте помочь своим соседям и другим людям, которым может потребоваться особая забота и помощь — инвалидам, пожилым и другим людям с ограниченной дееспособностью.

После вынесения людей из заполненной газом среды следует начать оказывать им первую помощь и вызвать скорую помощь.

Не включайте электропитание, пока не убедитесь, что запах газа полностью исчез и все комнаты и кладовки должным образом проветрены.

Сообщите газовой компании о протекающих газовых приборах или баллонах.

Перед использованием оборудования, связанного с утечкой газа, специалисты должны обязательно проверить газовое оборудование или газовые баллоны или при необходимости заменить их.

Анализ причин аварий со взрывами природного газа Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Чепегин И.В.

Приводится анализ одной из аварий со взрывом природного газа на объекте газораспределения. Рассмотрены причины возникновения утечек газа и формирования взрывоопасного газовоздушного облака. Выявлены вероятные источники воспламенения. В ходе работы над представленным материалом проанализировано более 80 аварий со взрывами природного газа в закрытых помещениях и разработана статистическая база для последующих этапов исследования по оценке и управлению рисками подобных аварий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Чепегин И.В.

Оценка последствий взрыва бытового газа
Взрыв газа на газонаполнительной станции в поселке чагода. Причины и последствия

Основные термины и понятия физико-химических термодинамических явлений как элементы криминалистической характеристики преступлений, связанных со взрывами топливно-воздушных смесей

Обеспечение взрыво пожаробезопасности при работе на комприморованном природном газе и водороде

Сети газораспределения и газопотребления: анализ причин аварий на примере газораспределительной эксплуатирующей организации

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

This paper presents an analysis of one of the accidents with the explosion of natural gas at the gas distribution station. The causes of gas leakage and the formation of explosive air-gas cloud are examined. The potential sources of ignition are identified. During the preparation of this work more than 80 accidents with explosions of natural gas in indoor spaces were analysed. A statistical framework for the further stages of research on risk assessment and management of such accidents was developed.

Текст научной работы на тему «Анализ причин аварий со взрывами природного газа»

АНАЛИЗ ПРИЧИН АВАРИЙ СО ВЗРЫВАМИ ПРИРОДНОГО ГАЗА

Ключевые слова: природный газ, причины аварий, взрывоопасная смесь, источник зажигания.

Приводится анализ одной из аварий со взрывом природного газа на объекте газораспределения. Рассмотрены причины возникновения утечек газа и формирования взрывоопасного газовоздушного облака. Выявлены вероятные источники воспламенения. В ходе работы над представленным материалом проанализировано более 80 аварий со взрывами природного газа в закрытых помещениях и разработана статистическая база для последующих этапов исследования по оценке и управлению рисками подобных аварий.

Keywords: natural gas, causes of accidents, explosive mixture, ignition source.

This paper presents an analysis of one of the accidents with the explosion of natural gas at the gas distribution station. The causes of gas leakage and the formation of explosive air-gas cloud are examined. The potential sources of ignition are identified. During the preparation of this work more than 80 accidents with explosions of natural gas in indoor spaces were analysed. A statistical framework for the further stages of research on risk assessment and management of such accidents was developed.

Объекты добычи, переработки, хранения и распределения газа, объединенные

газотранспортной сетью, представляют сегодня, пожалуй, одну из наиболее серьезных угроз для персонала и населения, находящегося в зонах ответственности этих объектов в случае возникновения на них чрезвычайных ситуаций. Только в ОАО «Газпром» насчитывается более 13,5 тысяч потенциально опасных участков.

По сравнению с другими видами транспорта трубопроводный является одним из наиболее надежных, и тем не менее, на газо- и продуктопроводах ежегодно происходит до 25-30 аварий (от 0,18 до 0,2 аварии на 1000 км). Еще более печальная статистика связана с эксплуатацией систем газораспределения и потребления. По данным Межгосударственного совета по промышленной безопасности /1/ только за 2013 год в России на объектах газораспределения и потребления произошло 40 аварий, травмировано 6 человек, двое — смертельно. Общий экономический ущерб составил почти 7 000 млн. руб.

При этом приведенные данные не отражают количество аварий и жертв от взрывов газа в жилом секторе. На рис. 1 приведены сведения, представленные ОАО «Росгазификация» /2/. Согласно этой информации в жилом секторе ежегодно происходят порядка 230 различных аварий, связанных с использованием природного газа, более 100 человек гибнет. Ощутимым становится материальный ущерб.

Аналогичные проблемы характерны не только для нашей страны. Так, 12 марта этого года в Нью-Йорке (США), в одном из жилых домов в районе Гарлем на севере Манхэттена произошла утечка газа. Последовавший взрыв практически полностью разрушил как само здание, так и примыкающее к нему другое жилое строение. В общей сложности в результате трагедии пострадали более 70 человек.

Пожары и взрывы на объектах газового хозяйства развиваются по следующей схеме: авария, утечка газа, образование облака взрывоопасной смеси, воспламенение ее от постороннего источника

пламени. Первопричиной взрыва в здании, как правило, является утечка газа, происшедшая внутри здания, или проникновение газового облака, образовавшегося вне здания.

Анализ /3/ показывает, что в процессе расследования аварий, примерно в 64% причины остаются не выясненными, а из остальных причин аварий доминирующими являются механические -23%. Среди других причин авторами выделяются: стресс-коррозия (4%), нарушение правил организации труда (3%), брак строительно-монтажных работ (2 %), природные явления (1%) и прочие причины (3%).

Преобладающий процент неустановленных причин обусловлен многообразием факторов, влияющих на возникновение взрывоопасной ситуации и, зачастую, отсутствием свидетелей или замалчиванием исходных событий, приведших к аварии.

Ниже приводится анализ одной из аварий с взрывом природного газа, произошедшей на газорегуляторном пункте (ГРП), причина которой осталась «неопределенной».

Рассматриваемый ГРП представлял собой пункт редуцирования газа контейнерного типа, установленного внутри кирпичного здания с пристроем для помещения операторной, а также вспомогательного помещения для размещения отопительного оборудования.

Авария произошла в период проведения плановых работ по тарировке контролирующих приборов в зимний период, при сильном ветре.

Как показал анализ сложившейся после аварии обстановки, в результате взрыва произошло разрушение большей части несущих конструкций и перекрытий кирпичного здания. Сохранились лишь более прочные элементы, связанные конструктивно с помещением операторной и технологическое оборудование, размещенное во внутреннем объеме металлического блока редуцирования.

Следы разрушений — обрушение стен в виде блоков кирпичей преимущественно с верхней части, смещение плит перекрытия со стороны фильтров в сторону противоположную входу

трубопровода указывает на предполагаемое место наибольшего скопления и воспламенения газа, а именно — в районе южного крыла здания, за пределами блока редуцирования. Оборудование, расположенное в блоке редуцирования, как и сам блок, от взрыва практически не пострадали.

Пределы взрыва смесей метана с воздухом показаны на рис.2. /8/.

В области взрывчатых смесей 2 важным является постепенное сужение зоны между нижним и верхним пределами распространения пламени смеси метана с воздухом вплоть до выхода в точку при объемной доле кислорода более 12,2 %. Это связано с цепным механизмом передачи теплового импульса зажигания. В области 3 для осуществления цепной реакции окисления недостаточно молекул метана, в области 4 — молекул кислорода. Метан в области 3 выгорает при наличии источника тепла, например пламени, однако цепная реакция взрыва невозможна. Добавление кислорода воздуха в смесь области 4 вводит ее в так называемый «треугольник взрываемости».

При нормальных условиях метан легче воздуха (его плотность составляет 0,7166 кг/м3), поэтому при утечках он поднимается вверх и благодаря высокому коэффициенту диффузии в открытом пространстве быстро рассеивается в атмосфере. В закрытых помещениях происходит нарастание концентрации до взрывоопасной, начиная с верхней его части.

Рис. 1 — Динамика роста числа взрывов и связанных с ними количество погибших и материальный ущерб за последнее десятилетие: 1 — материальный ущерб, млн. руб.; 2 — число взрывов в год, ед.; 3 — число погибших, чел.

Проведя сопоставление вида и масштабов разрушений с известными аналогами /4/ не трудно прийти к выводу, что в рассматриваемом случае, при воспламенении газа, в помещении было создано избыточное давление порядка 20 — 30 кПа.

Расчеты, выполненные по известным методикам /5-7/ показывают, что для образования такой волны давления достаточно наличия в помещении 5 — 6 м3 газа.

Для сравнения следует сказать, что такое количество газа может оказаться в закрытом помещении при непрерывной утечке его через отверстие диаметром 4 мм со стороны низкого давления в течение примерно 10 минут, или при периодическом сбросе газа в течение более продолжительного времени (более 1 часа), что вполне реально в условиях выполнявшихся работ.

При анализе аварии возникают следующие вопросы: в результате чего в пространстве между блоком редуцирования и кирпичной стеной с перекрытием, окружающих блок, образовалась взрывоопасная газо-воздушная смесь, и что стало источником зажигания этой смеси.

Взрыв метана (являющегося основой природного газа) в закрытом помещении случается, когда концентрация метана в воздухе достигает 56% и сохраняется до уровня 12%. При концентрации более 12% метан горит в воздухе без взрыва. То есть взрыв происходит тогда, когда количество молекул метана и кислорода соответствует полному их сгоранию. Наибольшая сила взрыва происходит при концентрации метана порядка 9-9,5% .

Рис. 2 — Объемные пределы взрываемости метановоздушных смесей: 1 — неосуществимая смесь; 2 — взрывчатая смесь; 3 — невзрывчатая смесь; 4 — смесь, которая может стать взрывчатой при добавлении воздуха (кислорода)

Утечка газа в рассматриваемом случае произошла в результате нарушения регламента работ по тарировке, что наглядно подтверждалось зафиксированными на фотоснимках, сделанных сразу после взрыва, открытые краны и отсоединенные штуцера датчиков давления после завершения работы с ними и выполнении операций на других линиях.

При этом в противоположной стороне от места выполнения работ в верхней части помещения возникла взрывоопасная концентрация газа.

При рассмотрении этого предположения резонно возникал вопрос: будет ли газ накапливаться в помещении, тем более при небольших утечках, при наличии действующей

естественной вентиляции? Разрушенное помещение было оборудовано двумя дефлекторами, что практически должно было исключать создание взрывоопасной концентрации. Фактически этого не произошло.

Здесь следует вспомнить весьма существенный недостаток, присущий естественной вентиляции — так называемое «опрокидывание тяги». Особенно это характерно для помещений с высокой герметичностью, например, современные жилые помещения с оконными блоками из стеклопакетов, лишающих помещения необходимым естественным притоком воздуха. Кстати, на Западе, откуда эти изделия к нам и пришли, не используют герметичные окна вместе с естественной вентиляцией без организации притока. В Европе либо устанавливают приточные клапаны (оконные или стеновые), либо совмещают герметичное окно с принудительной приточно-вытяжной вентиляцией.

В рассматриваемом случае, в условиях низкой наружной температуры и плотно закрытых дверях при отсутствии каких либо проемов (клапанов) для поступления наружного воздуха, это явление стало решающим фактором в нарушении правильного воздухообмена, что и привело при незначительных сбросах газа при тарировке к накоплению его в верхней части помещения (рис. 3.)

Рис. 3 — Поле концентраций метана (С % об.), по высоте помещения, формирующееся в течении 10 мин при истечении из отверстия диаметром 4 мм при отсутствии естественного проветривания

Даже если предположить, что за счет разности плотностей газа и воздуха (у газа она составляет порядка 0,7 кг/м3) под потолком помещения образовалось облако с концентрацией 5,5 — 6 % об., то в нижних слоях оно будет иметь распределение концентраций согласно графику на рис. 4 и поэтому не ощущалось обслуживающим персоналом, привыкшем работать в подобной атмосфере.

Представленный рисунок и график построены с помощью Програмного комплекса FLUENT 6.3 исходя из мат. модели переноса газа в ламинарном потоке, описываемой системой уравнений:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *