Вход

Тушение пожаров

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Курсовая работа*
Код 284206
Дата создания 05 октября 2014
Страниц 30
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 29 марта в 18:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
1 600руб.
КУПИТЬ

Описание

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Подведем итоги проделанной работы.
1. Расчетным способом определены основные следующие параметры горения газового фонтана (83% СН¬4, 10% С2Н¬6, 2% С¬S¬2, 3% СО¬2, 2% СО): мощность фонтана (0,49 млн. м3/сут), действительная температура горения фонтана (1713,6 К), а также построен график зависимости интенсивности лучистого теплового потока в зависимости от расстояния до устья скважины.
2. Граница безопасной локальной зоны теплового воздействия факела пламени газового фонтана, за пределами которой личный состав при выполнении боевых действий по тушению газового фонтана может находиться неопределенно долгое время (Е = 1,6 кВт/м2), располагается от устья скважины на расстоянии, равном 76,8 м.
3. Граница локальной зоны теплового воздействия факела пламени газового фонтана, на которой ...

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ГОРЕНИЕ ГАЗОВЫХ ФОНТАНОВ И СПОСОБЫ ИХ ТУШЕНИЯ 4
1.1 Характеристика газового горения 4
1.2 Особенности тушения газовых фонтанов 6
1.3 Современные способы тушения газовых фонтанов 8
2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА 13
3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 14
3.1 Расчет дебита газового фонтана 14
3.2 Расчет режима истечения газовой струи 14
3.3 Расчет температуры процесса горения 15
3.4 Расчет плотности лучистого потока 21
3.5 Расчет теоретического расхода воды на тушение фонтана 24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 28
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 29

Введение

ВВЕДЕНИЕ
Ежегодно наращиваемый объем добычи нефти и газа в нашей стране повышает вероятность аварийных ситуаций, способных сопровождаться крупными пожарами, ухудшением экологической обстановки в зоне пожара и прилегающих районах, большими материальными потерями а, зачастую, и человеческими жертвами в результате отказа механизмов, нарушением технологии добычи, природных катастрофа и других факторов.
Нефтяные и газовые месторожденияя часто находятся в труднодоступных районах, поэтому борьба с пожарами на этих объектах требует мобилизации огромных материально-технических ресурсов и может длиться неделями, а затраты на тушение зачатую составляют миллионы рублей. Нанесённый в результате пожара вред окружающей среде в зоне пожара и прилегающих районах, точной оценке не поддается.
Пожары на откры то фонтанирующих газонефтяных скважинах относятся к наиболее сложным видам промышленных аварий. Следовательно, тема данного курсового проекта весьма актуальна.
Цель курсовой работы - подробное рассмотрение и систематизация теоретических знаний по курсу «Физико-химические основы развития и тушения пожаров», а также их практическое применение при расчете параметров пожаров газовых фонтанов и расхода огнетушащих веществ.
В рамках данной курсовой работы выполняются следующие задачи:
1. расчет дебита газового фонтана (млн. м3 /сутки);
2. расчет действительной температуры горения, , K;
3. построение графической зависимости удельной интенсивности лучистого теплового потока (облученности) от расстояния до устья скважины Е (кВт/м2) = f(L);
4. расчет безопасных расстояний от устья скважины, обеспечивающих возможность тушения пожара в зависимости от вида экипировки;
5. расчет расхода воды, необходимой для тушения горящего фонтана.

Фрагмент работы для ознакомления

Однако не все пожары фонтанов можно тушить водяными струями. Пожары мощных фонтанов, фонтанов с раздробленной струей, а также пожары фонтанов в виде грифонов не поддаются тушению водяными струями. В этих случаях в дополнение к ним производят взрывы зарядов различных взрывчатых веществ (ВВ) [5, c.46].По возможности подача заряда ВВ должна производиться с наветренной стороны. Территория вокруг фонтана перед взрывом заряда (зарядов) ВВ должна быть максиально охлаждена. Так как пожарные насосы должны подавать воду на пожар во время взрыва, их необходимо защитить от воздействия ударной волны и разлетающихся металлических осколков с помощью щитов (преград), войлока и пр. В качестве преград можно использовать образующиеся при устройстве водоемов земляные валы. Обслуживающие автонасосы водители должны обеспечивать бесперебойную подачу воды, находясь на противоположной фонтану стороне автонасоса.1.3 Современные способы тушения газовых фонтановРазработано не менее десятка методов тушения пожаров нефтегазовых фонтанов, что, с одной стороны, обусловлено исключительной сложностью данной технической проблемы, ее многофакторностью и разнообразием возникающих на таких пожарах конкретных ситуаций, а с другой стороны – ограниченной эффективностью каждого такого способа. В работе [6] приведены основные методы тушения пожаров газовых фонтанов в зависимости от типа пожара:закачка воды в скважину или закрытие задвижек противовыбросового оборудования;подача струй воды автомобилей газоводяного тушения;импульсная подача порошка специальными установками;подача водяных струй из лафетных стволов;взрыв заряда ВВ;вихрепорошковый способ;тушение с помощью пожарных автомобилей огнетушащим порошком;комбинированный способ (два и более вышеперечисленных);бурение наклонной скважины с последующей закачкой в нее специального тушащего раствора.Чаще всего при тушении пожаров открытых фонтанов применяют лафетные стволы, автомобили газоводяного тушения АГВТ-100 и АГВТ-150, пневматические порошковые пламеподавители ППП-200 [4].Лафетные стволы (гидромониторы) применяют при тушении газовых, газоконденсатных и нефтяных фонтанов малой мощности, так как оих необходимо устанавливать на расстоянии не более 15 м, что недопустимо в условиях сильного теплового излучения фонтана с большим дебитом [5]. При тушении фонтанов средней мощности с использованием значительного количества лафетных стволов, подача водяных струй осуществляется в два яруса. Этот метод долгое время являлся наиболее применяемым методом тушения газовых фонтанов. Его суть заключается в том, что подаваемые из лафетных стволов струи воды направляются на устье скважины в основании струи фонтана. Затем водяные струи синхронно поднимают вверх по столбу пламени до полного его отрыва [2, 6].Автомобили газоводяного тушения АГВТ-100 и АГВТ-150 применяют при тушении пожаров всех типов фонтанов, но чаще всего для тушения мощных фонтанов. Создаваемые этими установками газоводяные струи представляют собой смесь распыленной воды и отработанных газов турбореактивного двигателя. В подаваемой газоводяной струе содержится порядка 60% воды и 40% газа, а концентрация кислорода не превышает 14%. Содержание кислорода увеличивается по мере удаления от сопла, и на рабочем расстоянии 12-15 м составляет около 17-18%. В струе раскаленного газа вода частично испаряется, попадая и в зону горения в распыленном состоянии. Экспериментально было установлено, что газоводяная струя обладает высоким охлаждающим эффектом. Так, при подаче воды со скоростью 60 л/с (АГВТ-100) в течение 5 мин температура фонтанной арматуры снижается с 950 до 100-150 °С. Эффективность тушения зависит от содержания в струе воды, а оптимальное значение скорости подачи составляет 55 - 60 л/с [2, 6].Аналогичный принцип реализован и в установках на базе танковых шасси Т-62 Импульс-1, Импульс-2, Импульс-3, а также Импульс-Шторм. Машины имеют 50 стволов (Импульс-1 – 40 стволов), в каждый из которых заряжается по 30 кг порошка. Установка Импульс-Шторм способна за 4 секунды доставить в очаг пожара 1,5 тонны огнетушащего порошка. Это позволяет создать мощное огнетушащее воздействие сразу и одновременно по всей площади или объему. Основным отличием данной установки является мощное ударное воздействие на очаг пожара совместно с огнетушащими эффектами, производимыми специальными порошковыми составами [5, c.38].Нередко при тушении фонтанов применяется подрыв заряда взрывчатого вещества, генерирующий ударную волну большой скорости (до 1000 м/с). Осуществляют взрыв, подавая заряд ВВ (тротила, аммонита и пр.) по специальному тросу, перекинутому через блоки, подвешенные на специальных опорах (мачтах) или на специальной тележке с укосиной по рельсовому узкоколейному пути, проложенному к устью скважины.Главными недостатками данного метода является его высокая опасность, большой объем и сложность подготовительных работ и необходимость больших количеств ВВ (100-1000 кг). Однако вместе с несомненными преимуществами, которые имеют каждый из перечисленных способов, все они имеют общий недостаток, заключающийся в низкой дальности подачи огнетушащего вещества, что в условиях высокого теплового излучения газового факела является недопустимым. Так, при тушении при помощи лафетных стволов и автомобилей газоводяного тушения оптимальная дальность подачи составляет 15 м [3, 9, 10], а безопасное расстояние от факела (Lбез) для личного состава составляет около 50 м уже при дебите V = 0,5 млн. м3/сутки (рис. 1).Рис. 1. Безопасное расстояние от горящего газового факела [6]Таким образом, как видно из рис.1, перечисленные выше способы тушения газовых фонтанов пригодны для тушения пожаров с расходом газа до 3−5 млн. м3 в сутки, но малоэффективны при тушении более мощных горящих фонтанов. Их применение требует привлечения большого количества людей и специальной техники, проведения сложных и дорогостоящих подготовительных работ, наличия больших запасов воды. Поэтому, как сказано в работе [4], сроки ликвидации аварии на скважине нередко затягиваются на многие недели и месяцы, что приводит к истощению ресурсов месторождения и к угрозе гибели скважины.Данный способ достаточно подробно описан в работе [7]. Вихрепорошковый способ тушения газовых фонтанов высокоэффективен, не требует значительного объема подготовительных работ и характеризуется малым расходом огнетушащих материалов. Простота его реализации позволяет тушить горящие газовые фонтаны в сжатые сроки при минимальных затратах людских и материальных ресурсов. Итак, наиболее перспективным направлением разработок средств тушения пожаров газовых фонтанов является создание устройств, способных обеспечивать подачу огнетушащих смесей с расстояний, превышающих критические для безопасности личного состава по тепловому излучению.2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТАСостав газового фонтана согласно варианту 49014 (табл. 1 – 3):Таблица 1.Состав газового фонтана (вариант 14)№п/пКомпонентФормулаСодержание компонентов, % об.1.МетанСН4832.ЭтанС2Н6103.ПропанС3Н8-4.СероводородН2S-5.СероуглеродCS226.АзотN2-7.Диоксид углеродаCO238.Оксид углеродаCO2Параметры газового фонтана:dу (вариант 0) = 160 мм;Нф (вариант 1) = 14 м;(вариант 4) =0,12.Требуется вычислить параметры горения и тушения фонтана:Дебит газового фонтана (млн. м3 /сутки);Действительную температуру горения, K;Графическую зависимость удельной интенсивности лучистого теплового потока (облученности) от расстояния до устья скважины Е(кВт/м2)= f(L);Безопасные расстояния от устья скважины, обеспечивающие возможность выполнения боевой работы в зависимости от вида экипировки;Расход воды, необходимый для тушения горящего фонтана [1, 2].3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ3.1 Расчет дебита газового фонтанаДебит газового фонтана (, млн. м3/сутки) рассчитывается из данных о высоте факела пламени по формуле (1):D = 0,0025 . (1)D =0,0025 . 142 = 0,49 млн. м3/сутки = 4,9.105 м3/сутки;Тогда секундный расход газа в фонтане составит:Vг = D/(24606) (2)Vг = 4,225.105 / (246060) = 5,67 м3/с.3.2 Расчет режима истечения газовой струиРежим истечения газовой струи определяется из сопоставления эффективной скорости истечения (Vэ) и скорости звука (V0), (3)где у − диаметр устья скважины, м,Vг − секундный расход газа, м3/с.Скорость звука в метане (V0), являющимся основным компонентом смеси, составляя 83 % об., равна 430 м/с. Поэтому, можно сделать вывод, что расcчитанная скорость истечения газовой струи ниже скорости звука. Поэтому режим истечения газа – ламинарный.3.3 Расчет температуры процесса горенияДля проведения расчета теоретической (адиабатической) (Та) и реальной (действительной) () температур процесса горения следует определить теплоту сгорания, то есть количество теплоты, выделяемое в результате полного сгорания 1 м3 фонтанирующего газа в соответствии с его химическим составом (2).Теоретическую (адиабатическую) температуру процесса горения рассчитывают с учетом полного адиабатического сгорания газообразного вещества, пренебрегая теплопотерями в окружающую среду. Рассчитаем Та в соответствии с энергетическим балансом химической реакции. Для упрощения расчетов воспользуемся значением стандартной энтальпии сгорания при 298.15 K (–), а вместо истинных теплоемкостей веществ их средними значениями, взятыми в температурном интервале 289–2000 K.Получим формулу (4): , (4)Количество тепла, выделившееся при полном сгорании одного моль, единицы массы или объема вещества, носит название теплоты сгорания (Qс, сН). Стандартные энтальпии таких веществ, как кислород, жидкая вода, газообразный диоксид углерода (СО2) и некоторые другие вещества в стандартных состояниях при любой температуре равны нулю , так они не способны окисляться.Значения теплот сгорания различных органических соединений приведены в справочной литературе, либо их можно рассчитать, применив первое следствие из закона Гесса, гласящее, что «тепловой эффект химической реакции равен сумме энтальпий образования продуктов реакции за вычетом суммы энтальпий образования исходных веществ с учетом их стехиометрических коэффициентов».Высшая теплота сгорания Qсв (∆сНв) - количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании единицы массы (объема) горючего вещества при условии, что вода выделяется в конденсированном состоянии.Низшая теплота сгорания Qсн (∆сНн) - количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании единицы массы (объема) горючего вещества при условии, что вода выделяется в виде пара, либо происходит испарение содержащейся в горючем веществе влаги [2].Обычно в пожарно-технических расчетах используется низшая теплота сгорания, т.к. при пожаре вода, являясь продуктом реакции горения, находится преимущественно в парообразном состоянии. При проведении теплотехнических расчетов следует помнить, что тепловой эффект реакции ∆rН0т и теплота сгорания Qс. имеют одинаковые численные значения, различаясь по знаку, то есть Qс = −.Определим теплоты сгорания (− = Qн) газов: метана, этана и бутана на основе приведенного выше первого следствия из закона Гесса. Запишем уравнения реакции окисления газов, используя данные [8]:Следовательно, теплота сгорания метана равна:Низшую теплоту сгорания 1 м3 метана найдем по формуле (7):,(7)где 24,45 л – молярный объем газа при Т = 298 K. Уравнение реакции горения этана имеет вид:Тогда низшая теплота сгорания 1 моль этана равна: Теплота сгорания 1 м3 этана равна:кДж/м3.Запишем уравнение реакции горения сероуглерода:СS2(г)+3(О2(г) + 3,76N2) = СО2(г) + 2SO2(г)+6,5×3,76N2 (9), кДж/моль 115,3 −393,51 −296,9Тогда низшая теплота сгорания 1 моль сероуглерода составит: Qсн=−{+ 2−} = =  − {−393,51 + 2(−296,9) – 115,3} = 1102,61 кДж/моль.Теплота сгорания 1 м3 сероуглерода равна кДж/м3.Угарный газ (СО) и диоксид углерода (СО2), также содержащиеся в исходной смеси, тяжелее воздуха, не горят и не поддерживают горения.Так как 1 м3 исходной газовой смеси содержит 83 об. % (0,83) метана, 10 об. % (0,1) этана и 2 об. % (0,02) сероуглерода, то общую теплоту сгорания 1 м3 смеси определим по формуле (10):(10) кДж/м3.Рассчитаем объем (V) и количество молей (ν) продуктов горения, образовавшихся в результате сгорания исходной смеси, содержащей 83 об. % (0,83) метана, 10 об. % (0,1) этана и 2 об. % (0,02) сероуглерода, используя приведенные выше химические уравнения реакций их горения. Также учтем, что в соответствии с заданием смесь содержит дополнительно 2 об. % СО2 и 3 об. % СО:Суммарный объем продуктов горения составит:Vпг = 1,07 + 1,96 + 0,03 + 1,64 + 7,78 = 10,88 м3/м3 Или: v = 43,76 + 80,16 + 1,23 + 1,64 + 318,33 = 445,12 моль/м3.После интегрирования уравнения (22), приведенного в [2], получим выражение для адиабатической температуры горения (11) Для дальнейших расчетов воспользуемся представленными ниже средними значениями теплоемкости для температур 298−2000 K:=53,14 Дж/моль.K; =42,34 Дж/моль.K; =29,11 Дж/моль.K, = 32,76 Дж/моль.K, а также = 39,9 Дж/моль.K.

Список литературы

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абдурагимов И.М., Андросов А.С., Исаева Л.К., Крылов Е.В. Процессы горения. - М.: РИО ВИПТШ МВД СССР, 1976. - 113с.
2. Ахметов Д.Г., Луговцов Б.А. Вихрепорошковый способ тушения пожаров на фонтанирующих газонефтяных скважинах / Тр. школы семинара «Физика нефтяного пласта» 2002. С. 7-14.
3. Драйздейл Д. Введение в динамику пожаров. - М.: Стройиздат, 1990. - 424 с.
4. Иванников В.П., Клюс П.П. Справочник руководителя тушения пожара. – М.: Стройиздат, 1987. – 288 с.
5. Краткий справочник физико-химических величин / Под ред. А.А. Равделя и А.М. Пономаревой Л.: Химия, 1983. - 332 с.
6. Малеванский В. Д. Открытые газовые фонтаны и борьба с ними / В. Д. Малеванский. - М.: Гостоптехиздат, 1963.- 288 с.
7. Мамиконянц Г. М. Тушение пожаров мощных газовых и нефтяных фонтанов / Г. М. Мамиконянц. - М.: Недра, 1971. - 95 с.
8. Марков В.Ф., Маскаева Л.Н., Миронов М.П., Пазникова С.Н. Физико-химические основы развития и тушения пожаров Екатеринбург: УрО РАН, 2009. - 274 с.
9. Марков В.Ф., Миронов М.П., Маскаева Л. Н., Гайнуллина Е.В. Теоретический расчет основных параметров горения и тушения пожаров газовых фонтанов. – Екатеринбург: УрИ ГПС МЧС России МЧС России, 2011. - 41 с.
10. Рекомендации по тушению пожаров газовых и нефтяных фонтанов- М.: РИО ВИПТШ МВД СССР, 1976. - 83с.
11. Семко А. Н., Виноградов С. А., Грицына И. Н. Использование импульсных струй жидкости высокой скорости для тушения газовых факелов // Вестник Донецкого Национального Униварситета, 2011, №1. С. 160 – 167.
12. Семко А. Н. Импульсные струи жидкости высокого давления / А. Н. Семко. Донецк: Вебер (Донецкое отделение), 2007. - 149 с.
13. Повзик А. Я. Пожарная тактика / А. Я. Повзик. - М.: ЗАО «Спецтехника», 2004. - 416 с.
14. Пожарная безопасность. Энциклопедия. - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2007. - 416 с.
15. Чабаев Л. У. Технологические и методологические основы предупреждения и ликвидации газовых фонтанов при эксплуатации и ремонте скважин: автореф. дис. на соискание уч. ст. доктора техн. наук: спец. 05.26.03 «Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовый комплекс)» / Л. У. Чабаев. - Уфа, 2009. - 47 с.
Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00498
© Рефератбанк, 2002 - 2024