Расчет тушения пожара газового фонтана

Расчет основных параметров горения и тушения пожара газового фонтана

Определение границ локальных зон теплового воздействия факела газового фонтана. Расчет теплосодержания теоретического объема продуктов горения. Мощность фонтана, теплота горения, интенсивность лучистого теплового потока в зависимости от расстояния.

Рубрика	Безопасность жизнедеятельности и охрана труда
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	16.01.2016
Размер файла	535,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

Академия Государственной противопожарной службы

Курсовая работа по дисциплине

«Физико-химические основы развития и тушения пожаров»

Тема: «Расчет основных параметров горения и тушения пожара газового фонтана»

Выполнил: слушатель 4 курса ИЗ и ДО

группы 52126С ст. сержант Гагилев А.В.

Задание на курсовой проект

Состав газового фонтана

Диаметр устьевого оборудования 200мм

Высота факела пламени 18м

Химический недожог зх = 0,15

Другие известные параметры

Особенности тушения пожаров.

Нефтяная и газовая промышленность играет важную роль в ускорении технического прогресса. Большой прирост добычи газа обеспечивается значительным увеличением работ по бурению эксплуатационных и разведочных скважин. Знание технологии бурения и эксплуатации скважин необходимы для правильной организации тушения пожаров на нефтяных и газовых промыслах. Причин аварийного фонтанирования встречается много, которые требуют специального изучения, в целом можно сказать, что характер фонтанирования зависит от состояния устья скважины и ее конструкции, а также от вида проводимых работ на скважине.

Пожары на открыто фонтанирующих газонефтяных скважинах являются одними из наиболее сложных видов промышленных аварий. Борьба с пожарами на нефтяных и газовых месторождениях, часто находящихся в труднодоступных районах, требует привлечения огромных материально-технических ресурсов и может длиться неделями, а иногда и месяцами. Вред, нанесенный окружающей среде в зоне пожара и прилегающих районах, точно оценить практически невозможно. Некоторое представление о пожаре на фонтанирующей скважине можно получить по следующим данным: дебит мощных газовых фонтанов может достигать 10 — 20 млн. кубометров в сутки, высота горящего факела — 80 — 100 м, а интенсивность тепловыделения в факеле — несколько млн. кВт.

Пожары фонтанов (скважин) характеризуются в основном по следующим признакам:

По составу: нефтяные, где нефти > 50 %; газонефтяные 10-50 % нефти; газовые > 90 % газа.

По внешним признакам можно различать их по виду пламени и выпадению нефти на площадь, окружающую скважину.

По конфигурации пламени: компактная (фонтанирование происходит через открытую обсадную или горизонтальную трубу или эксплуатационную колонну, тройник, крестовину); распыленная (истечение происходит через неплотности или устье загромождено буровым оборудованием); комбинированная (имеется распыленный и компактный факел).

По количеству скважин: одиночные и групповые.

По дебиту: (расходу) фонтанирующие скважины можно разделить на слабые, средние и мощные.

Одним из основных параметров фонтана, определяющих условия и способ тушения пожара, является дебит скважины.

Дебит скважины определяет служба соответствующей организации добычи нефти или газа и выдает данные в штаб организации и борьбы с фонтанами.

Существует несколько способов определения дебита, основными из которых являются: геологическая характеристика скважин, геометрические размеры пламени, газодинамические параметры, фотометрический, акустический, т. е. по уровню шума.

Плотность тепловых потоков зависит от ряда факторов, т. е. дебита, температуры пламени и его площади и др. g = f(Q,,tпл, Sф).

Плотность тепловых потоков можно снизить за счет подачи воды в струю фонтана, создания экрана и применения средств индивидуальной защиты.

Особенности обстановки пожара. Аварийное фонтанирование до воспламенения может продолжаться несколько суток, в результате вблизи фонтана (скважины) образуется зона загазованности и растекания нефти (загазованность на несколько километров, а разлив на сотни метров), а если фонтанирование происходит на море, то значительная площадь поверхности водыпокрывается нефтью.

Через 15-30 мин после воспламенения фонтана металлоконструкции в зоне пламени теряют несущую способность, деформируются и загромождают устья. С течением времени от воздействия пламени, воды, нефти или газа может происходить ослабление крепления устьевого оборудования, повреждение скважины может привести к изменению вида фонтанирования, состава струи или дебита.

Все организационные и технические мероприятия по тушению и ликвидации фонтана осуществляются под руководством штаба, в соответствии с Инструкцией по безопасному ведению работ при ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов.

Для ликвидации пожара (аварии) приказом по объединению (управлению, министерству) создается штаб, который несет ответственность за состояние и результаты проведения работ.

Ответственным руководителем этих работ (штаба) назначают представителя этого ведомства.

Действия пожарных подразделений проводят с учетом решений штаба, в состав которых входит один из руководителей пожарной охраны УПО, ОПО.

Кроме пожарной службы создаются другие: транспортная, водоснабжения, строительная, медицинская, КПП, связи, подготовки, оборудования, снабжения и питания.

Задачами пожарной службы являются: обеспечение водяной защиты людей, работающих на устье скважины, орошение фонтана и металлоконструкций, организация и тушение пожара.

При организации тушения фонтанов большое значение придается проведению подготовительных работ:

создание расчетных запасов воды; расчистка места пожара от оборудования и металлоконструкций; развертывание средств тушения и подготовка площадок для боевых позиций сил и средств; осуществление мероприятий, связанных с отводом и сбором нефти после тушения, защита ближайших объектов, населенных пунктов и т. д.

Если нет естественных или специальных водоисточников, создают искусственные водоемы, запас воды, которых должен обеспечивать бесперебойную работу подразделений в течение светлого времени суток с пополнением запаса воды. Поэтому для хранения данного запаса воды сооружаются специальные водоемы. Они должны располагаться в безопасных местах, с двух противоположных сторон относительно устья скважины, перпендикулярно направлению господствующего ветра на расстоянии 150-200 м от устья, водоемы должны иметь площадку на 10-15 автомобилей.

Расчет основных параметров горения газового фонтана

Дебит газового фонтана (D, млн. м3/сутки) рассчитывается из высоты пламени:

Секундный расход газа составит

Рассчитаем теплоту сгорания (? = Qн) исходных веществ, опираясь на первое следствие из закона Гесса. Запишем уравнения реакции их окисления

Найдем теплоты сгорания веществ:

Рассчитаем теплоту горения:

Молекулярная масса горючего газа равна:

Коэффициент теплопотерь за счет излучения пламени фонтана составит

Задаваясь произвольно L, определяем qл

Для примера произведем расчет при L= 10 м, остальные значения и расчеты сведем в таблицу 1

Источник

Расчет тушения пожара газового фонтана

Тушение газовых и нефтяных фонтанов

Газовые и нефтяные фонтаны подразделяются по составу фон­танирующего вещества, виду струи и числу фонтанирующих скважин.

По составу фонтанирующего вещества фонтаны бывают нефтя­ные (содержащие по массе более 50 % нефти или конденсата), га­зонефтяные (до 50 % нефти или конденсата) и газовые (более 90 % газа).

По виду струи различают фонтаны компактные, распыленные и комбинированные, а по числу одновременно фонтанирующих сква­жин одиночные и групповые.

Основным параметром фонтанирующей скважины, по которому определяют приемы тушения пожара и расходы огнетушащих средств, является дебит фонтана по нефти или газу. Эквивалентным коэффи­циентом для пересчета фонтана в чисто газовый или нефтяной при­нимают 1 м 3 нефти = 1000 м 3 газа. Данные о дебите и составе фон­тана устанавливает штаб по ликвидации аварии.

Процесс тушения пожара состоит из трех основных этапов, ко­торые включают комплекс тактических действий:

первый — охлаждение устьевого оборудования, металлоконструкций вокруг скважин и прилегающей территории; орошение струи фонтана с целью снижения интенсивности теплоизлучения; тушение очагов горения нефти и конденсата вокруг устья скважины; уборка территории от металлоконструкций; создание необходимого запаса воды (2,5 — 5,0 тыс. м 3 ) и др.;

второй — непосредственное тушение фонтана с одновременным продолжением операций первого этапа;

третий — охлаждение устья скважины и орошение струи фонта­на после тушения.

Продолжительность каждого этапа описана в п. 2.4, а расходы воды на производимые операции приведены в табл. 6.15.

Боевые действия по охлаждению на первом и втором этапах про­водят с учетом наличия двух зон. К первой относятся территория (площадь) и металлоконструкции, охваченные фронтом пламени. Вторая зона включает территорию и металлоконструкции, отстоящие от пламени на 10 — 15 м.

Интенсивность подачи воды на охлаждение в первой и второй зонах принимают по табл. 2.10. Для охлаждения подают компакт­ные струи из ручных и лафетных стволов. В первой зоне применяют только лафетные стволы с насадком 25 — 28 мм. В зависимости от характеристики фонтана, его вида и возможностей гарнизона по­жарной охраны тушение пожара осуществляют закачкой воды в скважину, компактными водяными струями, газоводяными струями и путем взрыва заряда ВВ. Тушение фонтанов закачкой воды в сква­жину возможно в том случае, когда сохранилось устьевое обору­дование, позволяющее подключить заливочные агрегаты. Воду в скважину подают агрегатами высокого давления. Требуемый расход воды для тушения фонтанов данным способом приведен в табл. 6.16.

Для тушения компактных газовых и нефтяных фонтанов водя­ными струями используют лафетные стволы с насадками 25 — 28 мм, которые размещают равномерно вокруг устья скважины с наветренной стороны по дуге 210 — 270° на расстоянии 6 — 8 м от устья, но не далее 15 м. Напор перед стволом принимают 60 — 80 м. Расход воды , необходимый для тушения фонтанов водяными струями, приведен в табл. 6.17.

Газоводяные струи применяют для тушения пожаров всех видов фонтанов. Для этого используют автомобили с турбореактивными установками (АГВТ). Предельный дебит фонтана, который может быть потушен одним автомобилем газоводяного тушения, приведен в табл. 6.18. В тех случаях, когда АГВТ недостаточно, фонтан тушат комбинированно, газоводяными струями от АГВТ и водяными струя­ми из лафетных стволов. При этом коэффициент эффективности ла­фетных стволов принимают равным 0,7. При тушении лафетные ство­лы устанавливают вокруг скважины так, чтобы газоводяные струи не могли сбить их с выбранных позиций. Стволы вводят до вклю­чения в работу и закрепляют на позициях.

Комбинированный прием тушения компактных фонтанов ис­пользуют при дебите, вревышающем предельный дебит фонтана, ту­шение которого возможно имеющимися АГВТ. В этом случае из фактического дебита вычитывают предельный дебит, который тушит­ся АГВТ (см. табл. 6.18) и по полученной разности определяют тре­буемое число лафетных стволов, пользуясь табл. 6.17 и формулой (2.12).

Тушение фонтанов взрывом заряда ВВ является резервным способом. Этот способ применяют для тушения всех видов фонтанов и любой мощности. Для тушения используют заряд, состоящий из смеси взрывчатого вещества и ингибирующей добавки. Наиболее эффективными ВВ являются аммонит 6ЖВ, зерногранулит 79/21В и аммонит № 6, имеющие близкий к нулю кислородный баланс. В ка­честве ингибирующей добавки применяют хлористый натрий (техни­ческая поваренная соль) в соотношении с ВВ 1:1. Расчетная масса заряда ВВ для тушения фонтанов приведена в табл. 6.19.

Заряд ВВ и устройство для его подвода необходимо защищать водяными струями из лафетных стволов. Для этого при расчете сил и средств предусматривают не менее трех лафетных стволов.

Перед началом взрыва личный состав удаляется на безопасное расстояние, определяемое по формуле

, (6.9)

где R — допустимое расстояние от места взрыва до места нахождения людей, ч; Q _ВВ — масса чистого ВВ в составе заряда, кг.

Силы и средства, необходимые для тушения пожаров фонтанов любым способом, рассчитывают по общей методике (см. гл. 5) с уче­том характерных особенностей и уравнений, приведенных в табл. 6.20. При этом необходимо иметь в виду, что при тушении фонта­нов должна соблюдаться последовательность выполнения боевых действий. После завершения одного этапа силы и средства исполь­зуют на операциях следующего этапа. Поэтому общее количество пожарных подразделений определяют по второму этапу тушения, так как в данный момент потребность в них наибольшая.

ТАБЛИЦА 6.15. РАСХОД ВОДЫ, НЕОБХОДИМЫЙ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ГАЗОВЫХ И НЕФТЯНЫХ ФОНТАНОВ

Источник