ПРИМЕРЫ КРУПНЫХ АВАРИЙ С ОБЪЕМНЫМИ ВЗРЫВАМИ

  Главная      Учебники - Промышленность     Основные опасности химических производств (Маршал В.К.) - 1989 год

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  ..

 

 

 

ПРИМЕРЫ КРУПНЫХ АВАРИЙ С ОБЪЕМНЫМИ ВЗРЫВАМИ

 

13.1. ВВЕДЕНИЕ

В данной главе содержится описание пылевых взрывов, газовых взрывов в ограниченном пространстве и взрывов паровых облаков. Ввиду важности случаев взрывов паровых облаков как проявлений основных опасностей химических производств им уделено большее внимание. Приведены описания случаев аварий, связанных с воздушными шарами, хотя при этом взрывов паровых облаков не происходило. Включение такой информации в данный раздел позволяет сформулировать условия, необходимые для такого события, как взрыв облака водорода.

В соответствии с работой [Kauffman,1980] в течение 8 дней в декабре 1977 г. в США произошло 5 взрывов зерновой пыли, в ходе которых погибло 59 чел. и 48 получили ранения, а также был нанесен материальный ущерб. Информация о двух самых серьезных случаях пылевых взрывов также представлена в данной главе. Однако было бы неправильным считать, что эти 5 случаев отражают реальную картину аналогичных происшествий в США; все дело в том, что специфические погодные условия, предшествовавшие данным авариям, существенно повлияли на состояние обрабатываемого зерна.

13.2. АВАРИЯ 22 ДЕКАБРЯ 1977 г. В УЭСТУЭГО (ШТ. ЛУИЗИАНА, США)

В ходе аварии, происшедшей утром 22 декабря 1977 г. в Уэстуэго (шт. Луизиана, США), последовала серия взрывов. В результате погибло 36 чел. Установка представляла собой зерновой элеватор, состоявший из 73 железобетонных башен высотой 35 м каждая; диаметр башен составлял 8 -10 м. Подобно другим аналогичным установкам, башни были плотно скомпонованы: так, группа из 28 башен диаметром 10м каждая была воздвигнута на треугольном равностороннем модуле. Общий объем установки составлял примерно 150 тыс. м3, что, по американским стандартам, считается установкой средней величины.

На одном конце установки располагалось "головное" здание высотой 75 м, функция которого состояла в согласовании работы большого числа элеваторов. Верхняя часть здания высотой 20 м была смонтирована из легких панелей для ослабления действия возможного взрыва, однако в результате происшедшей аварии разрушению подверглись верхние 35 м здания. Обломки его упали вниз на постройки, в которых находились офисы, операторная комната, лаборатории и столовая. По соседству с ними располагался эксплуатационный блок.

В результате аварии более половины башен были полностью разрушены, оставшаяся часть серьезно пострадала. Причина взрывов не определена, однако многие исследователи обратили внимание на сухую погоду, предшествовавшую аварии, и низкую относительную влажность воздуха, что могло облегчить процесс возгорания.

13.3. АВАРИЯ 27 ДЕКАБРЯ 1977 г. В ГАЛВЕСТОНЕ

(ШТ. ТЕХАС, США)

Авария на зерновом элеваторе в Галвестоне (шт. Техас, США) произошла ночью 27 декабря 1977 г. и состояла из серии взрывов. Погибли 18 чел. и 22 получили ранения, однако число жертв могло возрасти, если бы авария случилась в дневное время.

Установка на элеваторе в Галвестоне сильно напоминала установку в Уэстуэго: она состояла из 60 башен диаметром 8 м и высотой 35 м, общая вместимость составляла 115 тыс. м3; таким образом, данный элеватор был меньше установки в Уэстуэго. Головное здание имело высоту 70 м, туда при помощи конвейерных лент поступало зерно. Конвейерные ленты располагались под землей в туннеле, вдоль которого, видимо, и происходило распространение взрыва, при этом источник возгорания остался неизвестным. Фактически установка не была обеспечена средствами для ослабления действия возможного взрыва. Были разрушены, кроме того, железнодорожный ангар, в котором в момент взрыва происходила разгрузка зерна, конвейерный туннель и центральная операторная комната. Блок помещений офисов и головное здание также серьезно пострадали в ходе аварии.

13.4. АВАРИЯ 6 ФЕВРАЛЯ 1979 г. В БРЕМЕНЕ (ФРГ)

Взрыв в Бремене (ФРГ) произошел вечером 6 февраля 1979 г. в 21 ч 24 мин. В результате взрыва имело место частичное или полное разрушение большей части комплекса Roland Mill, занимавшего территорию около 40 тыс. м3 в доках Бремена. Из 50 человек, работавших на территории комплекса, погибли 14 и 17 получили ранения. Случай взрыва подробно и с многочисленными фотографиями описан в отчете [Bremen,1979], где содержатся комментарии пожарных служб, полиции, страховой кампании и института Bonn Dust Research Institute. На рис. 13.1 представлен примерный план места аварии, на котором отмечены пространства, подвергшиеся воздействию воздушной ударной волны. Семиэтажный мучной склад, шестиэтажная мельница, малая мельница и вся южная сторона административного здания были полностью разрушены. Серьезно пострадали центральная часть административного здания и две башни. Значительно меньше были разрушены практически все остальные здания, находившиеся на территории комплекса. Тушение возникшего крупного пожара осуществлялось в течение 24 ч, хотя при этом пожар не был окончательно потушен и остаточное горение муки в башнях продолжалось до 10 марта, т. е. более 4 недель после начала аварии.

По-видимому, наиболее вероятна следующая цепь событий. Возгорание по неизвестной причине началось в одном из помещений в основании хранилища зерна, располагавшегося в порту. Возгорание вызвало первоначальный взрыв (обусловленный, видимо, воспламенением газов, образовавшихся в результате пиролиза муки). Взрыв привел к рассеиванию пыли на верхних этажах мукомольного предприятия, что способствовало последующим, более мощным взрывам. Горение распространилось по северо-западному конвейерному мосту (около 40 м длиной и 2 м шириной) и достигло основного хранилища муки, где произошла серия взрывов, приведших к загоранию различных частей комплекса и общему крупному пожару.

В результате взрывов были выбиты стекла в зданиях, находившихся на удалении около 2 км от места аварии, а также разрушены большие участки

кирпичной кладки зданий на удалении до 100 м. В результате воздействия воздушной ударной волны пострадали принадлежавшие различным компаниям склады пищевых продуктов, располагавшиеся на противоположной стороне улицы.

Заслуживает внимания следующий факт: воздушная ударная волна отбросила припаркованный грузовой автомобиль на здание. Содержимое груза было развеяно в воздухе и, вероятно, привело к пылевому взрыву в неограниченном пространстве. Измерения, осуществленные сотрудниками института Federal Institute, позволили определить, что на данном мукомольном предприятии вырабатывалась мука, размер частиц которой не превышал 63 мкм; такая пыль обладает определенными взрывчатыми свойствами; в экспериментах наблюдалось избыточное давление 0,9 Мпа.

Несмотря на то, что поиски производились при помощи специально обученных собак, из 14 погибших не было обнаружено 7 чел. За несколько часов горения температура достигла 1000°С, что вполне достаточно для полного сгорания человеческого тела.

В докладе об аварии отмечалось, что окружающие здания были достаточно старые (большинство из них построено во время первой мировой войны). Они были достаточно хорошо оснащены средствами борьбы с огнем, однако не имели никаких средств борьбы с пылевыми взрывами.

Рис. 13.1. План зоны разрушений для аварии 6 февраля 1979 г. в Бремене (ФРГ). На рисунке

цифрами обозначены : 1 - влагонепроницаемое зернохранилище; 2 - конвейерные мосты; 3 - административный блок; 4 - мельница; 5 - башни; 6 - лабораторные помещения; 7 - склад муки.

13.5. АВАРИЯ 2 МАРТА 1982 г. В ДАНБАРЕ (ВЕЛИКОБРИТАНИЯ)

2 марта 1982г. в 8ч 29 мин утра грузовой автомобиль, движущийся по автомобильной магистрали А1, пересекая населенный пункт вблизи Данбара, ударился в небольшое здание. Автомобиль перевозил 19т порошкообразной смолы, запакованной в пластиковые мешки. Столкновение привело к тому, что смола высыпалась из мешков и образовалось облако пыли; при замыкании электропроводки здания произошло возгорание. Затем последовал пылевой взрыв малой мощности, приведший к разбрасыванию мешков и их воспламенению. Горение смолы сопровождалось выделением вредных газообразных веществ. Ветер во время аварии имел направление в сторону моря, и увлекаемый им дым оказал воздействие на рыбака, находившегося в лодке в 1,5 км от берега.

Ближайшая пожарная станция располагалась в 46 км от места происшествия, поэтому пожарная бригада прибыла не сразу и пламя продержалось достаточно долго. Борьба с огнем велась при помощи пены и в последующем водяной пылью. Тушение водяными струями не производилось из-за боязни инициирования новых пылевых облаков, образование которых могло привести к взрывам.

В аварии никто не погиб, однако 2 жителя здания, водитель и 24 участника дорожного движения попали в госпиталь. Вероятно, такое большое число пострадавших обусловлено в основном (если не исключительно) токсичным действием дымов. Никто из пожарных не пострадал. Авария описана в [FP,1982a].

13.6. АВАРИЯ 10 ФЕВРАЛЯ 1973 г. В НЬЮ-ЙОРКЕ

(ШТ. НЬЮ-ЙОРК, США)

10 февраля 1973 г. на о. Стейтен в Нью-Йорке произошел взрыв в резервуаре, который ранее применялся для хранения СПГ. Подробное описание случая аварии содержится в [Davis,1979].

Из-за плохой герметичности резервуар, вместимость которого достигала 95 тыс. м3, находился в неисправном состоянии в течение года перед аварией. Для проведения ремонтных работ горючие пары были предварительно откачаны, после чего 42 рабочих начали ремонтно-восстановительные работы внутри резервуара. Резервуар представлял собой железобетонную конструкцию. Изоляционным материалом служил пенополиуретан, вся внутренняя поверхность резервуара была покрыта слоистым алюмопластом. В результате взрыва, происшедшего внутри резервуара, его стальная крыша была приподнята, после чего, как отмечено в [Davis,1979], она обрушилась вниз внутрь резервуара; под ее обломками оказались 40 человек, работавших у основания резервуара, все они погибли. Двоим рабочим, находившимся внутри резервуара на строительных лесах примерно в 20 футах от крыши резервуара, удалось спастись. После взрыва последовал пожар внутри резервуара, продлившийся несколько часов. На рис. 13.2 представлена схема данного резервуара.

Причины аварии вызвали серьезные споры. По мнению одних исследователей, первоначальное возгорание изоляционного материала, вызванное искрой и последовавшее в результате горения разложение материала привели к образованию облака горючего дыма, смесь которого с воздухом затем взорвалась. По мнению других, инициирующим событием послужило воспламенение природного газа, поглощенного внутренним покрытием резервуара и, возможно, земляной насыпью вокруг резервуара, из которой он затем просочился внутрь резервуара. Аварии также способствовало падение атмосферного давления незадолго до взрыва.

Рис. 13.2 Схематичный разрез резервуара, где произошел взрыв в ходе аварии 10 февраля 1973 г. в

Нью-Йорке (шт. Нью-Йорк, США).

Общим для обеих точек зрения является то, что топливом для пожара, последовавшего за взрывом, послужило внутреннее изоляционное пенопластовое покрытие и что во время проведения ремонтных работ внутри резервуара не соблюдались меры противопожарной безопасности. Для разрешения противоречий в двух мнениях необходимо подробно рассмотреть определенный временной интервал событий аварии. Неожиданность начального события вступает в противоречие с предположением о накоплении горючего пара в результате разложения изоляционного материала. По опыту тушения пожаров в жилых зданиях пожарные бригады знакомы со взрывами, вызванными выделением горючих паров, поскольку таким событиям предшествует выделение токсичного дыма удушающего действия. Точка зрения, что взрыв был слишком неожиданным, чтобы возникнуть при термическом разложении изоляционного материала, выдвинута д-ром Забетакисом из Американского бюро шахт (US Bureau Mines) при слушании дела в 1973 г. Невозможно игнорировать и то обстоятельство, что использование СПГ для ряда работ в США было прекращено за 30 лет до аварии в ответ на общественный протест, вызванный аварией 20 октября 1944 г. в Кливленде (шт. Огайо, США). Установка на оз. Стейтен представляла собой образец устаревшей технологии, в результате чего произошла вторая авария. Таким образом, признание природного газа причиной аварии могло усилить общественную критику и привести к официальному запрещению данной технологии. Поэтому беспристрастной оценки причин инициирующего события не производилось.

13.7. АВАРИЯ 24 ОКТЯБРЯ 1973 г. В ШЕФФИЛДЕ (ВЕЛИКОБРИТАНИЯ)

24 октября 1973 г. произошел взрыв в подземном резервуаре вместимостью 45 тыс. м3, расположенном на Эффингем-стрит в Шеффилде (Англия). Данный резервуар, принадлежавший газовому предприятию, был смонтирован из железобетона и эксплуатировался в течение 18 мес. Во время аварии внутри резервуара подрядчиком осуществлялись работы по его переоборудованию с применением резания материалов пламенем. В результате аварии погибли 3 чел. и 29 получили ранения, причем один из них - серьезные. Пострадавшими оказались рабочие некоторых соседних производств и жители города. Тело одного из погибших было снято с рабочих лесов на уровне 30 м над землей. Радиус разрушения составил около полукилометра; отдельные блоки массой до полутонны были выдавлены, 60 автомобилей разрушено. Бетонная крыша резервуара была подброшена вверх, перевернулась и обрушилась внутрь резервуара наружной стороной вниз.

Причиной взрыва в настоящее время считается неисправность в системе очистки резервуара от ранее хранимых веществ, главным образом продукта однократной равновесной перегонки, использовавшегося для получения газа. Это вещество с низкой температурой воспламенения было обнаружено в обломках. В соответствии с отчетом [HMCIF.1975] впоследствии из резервуара было извлечено около 200 кг продукта; из проведенных расчетов следует, что взрывчатая смесь в резервуаре образовалась в результате испарения около 350 кг вещества.

Источником воспламенения, по-видимому, стало оборудование для резки материалов пламенем.

13.8. АВАРИЯ 8 МАРТА 1979 г. В ЗАЛ. БАНТРИ (ИРЛАНДИЯ)

Первоначально авария на судне, находившемся в заливе Бантри (Ирландия), рассматривалась как пример крупного пожара, однако она сопровождалась сильным взрывом. Событие полностью описано в отчете [Whiddy Island,1980], который, по нашему мнению, представляет собой образец описания подобных событий.

Ранним утром 8 января 1979 г. нефтеналивной танкер "Betelgeuse" с общей массой груза 62 тыс. регистровых тонн (грузоподъемность 121 тыс. т), став на якорь в заливе Бантри у о. Уидди (Ирландия), загорелся, что позже стало причиной взрыва. В результате аварии погибло 50 чел.: вся команда судна, два пассажира и персонал пристани. Судно было полностью разрушено, пристань серьезно пострадала.

Действие ударной волны взрыва, по-видимому, было направленным.

Во время стоянки в порту судно было частично разгружено, а грузовые отсеки судна заполнены балластом. В отчете сделано заключение о неправильной установке балласта, в результате чего носовая и кормовая части судна в отличие от его средней части оказались более плавучими.

Рис. 13.3. Стадии разрушения судна в ходе аварии 8 марта 1979 г. в зал. Бантри (Ирландия).

На рис. 13.3 представлена схема различных стадий аварии.

Из-за этого, а также вследствие коррозии (размеры некоторых элементов уменьшились на 50%) палуба прогнулась, и по неустановленной причине произошло возгорание судна и развился крупный пожар. По истечении некоторого промежутка времени после прогиба палубы произошли взрывы в двух резервуарах балласта, что способствовало разлому судна в средней его части. Примерно через 30 мин после инициирующего события произошел сильный взрыв в одном из резервуаров кормовой части грузового отсека, освобожденного от жидкой нефти. Значительная часть этого резервуара массой около 500 кг была впоследствии обнаружена на острове Уидди примерно в 600 м от места аварии.

Сотрясение домов наблюдалось на удалении 4 миль от места взрыва, хотя некоторые свидетели, находившиеся в непосредственной близости, едва заметили это. Автор данной книги провел осмотр места аварии сразу же после нее и отметил отсутствие доказательств разрушения зданий на пристани от действия ударной волны.

Интересно, что в мае 1980 г. в Роттердаме произошел разлом танкера "Energy Concentration", вызванный выгибом средней части судна, что противоположно прогибу. Так же как и в случае с "Betelgeuse", причиной аварии послужила неправильная установка балласта. Однако в данной аварии пожара не произошло. В отличие от "Betelgeuse" на "Energy Concentration" имелось оборудование для защиты от загорания при помощи инертного газа.

13.9. НЕКОТОРЫЕ ЗАКЛЮЧЕНИЯ ПО СЛУЧАЯМ ВЗРЫВОВ В РЕЗЕРВУАРАХ

Прежде всего следует отметить, что современный уровень технологии хранения веществ таков, что заполнение оборудования горючими жидкостями, может способствовать возникновению взрывов, приводящих к жертвам и разрушениям.

Вероятность такого явления велика, когда резервуары полностью или частично не заполнены жидкостью. Данное утверждение справедливо для резервуаров со стационарной крышей (а также понтоном. - Ред.). Резервуарам с плавающей крышей такой недостаток присущ в меньшей степени при условии правильной эксплуатации.

Ударная волна взрыва стехиометрической смеси газа обычного углеводородного топлива соответствует 20 кг ТНТ на 1 тыс. м3 паровоздушной смеси в предположении, что 2,5% тепловой энергии горения переходит в энергию ударной волны.* Вопрос эквивалентности ТНТ и газового взрыва подробно рассмотрен в разд. 12.4.4.

Второе заключение состоит в том, что резервуары после использования в качестве хранилищ горючих жидкостей могут сохранять опасные свойства в течение нескольких месяцев и лет, эти свойства могут проявиться и после вывода из эксплуатации. Поэтому необходимо провести самые строгие испытания перед тем, как подвергать данные резервуары каким-либо обработкам с применением нагрева.

3.10. АВАРИЯ 18 АПРЕЛЯ 1982 г. В ЭДМОНТОНЕ (КАНАДА)

Взрыв этилена в здании в Эдмонтоне (Канада) произошел 18 апреля 1982 г., описание аварии приводится в книге [М&МД985] и сообщении [High,1982].

В здании компрессорной имела место утечка 220 - 5000 кг этилена в результате разрыва в арматуре прибора для измерения давления, вызванного усталостью металла, который находился под давлением около 10 ГПа. Утечка продолжалась в течение нескольких минут. Здание имело площадь примерно 30 • 15 м2 и высоту 10 м, т. е. объем его был около 4,5 тыс. м3. Норма вентиляции составляла около 8 объемов в час. Система сигнализации соответствовала уровню 50% от нижнего предела взрываемости. Само здание было разрушено в результате взрыва, так же как и соседняя операторная комната. В радиусе 7 км от места взрыва произошло разрушение стекол. Тротиловый эквивалент взрыва оценивается в 400 - 700 кг ТНТ. Ущерб составил около 22 млн. долл.

13.11. АВАРИЯ 23 МАЯ 1984 г. В АВБИСТЕДЕ (ВЕЛИКОБРИТАНИЯ)

Авария произошла 23 мая 1984 г. в 19ч 30 мин в большом по объему специальном подземном помещении насосной станции на берегу реки Уайр в Ланкашире. В результате взрыва воздушной смеси метана погибли 16 чел. из тех, кто в момент аварии инспектировал данное помещение, причем 8 из них скончались на месте происшествия, а остальные 8 - в госпитале. Из погибших трое были служащими Water Authority. В результате аварии пострадали все 44 чел., присутствовавшие в здании, т. е. 28 чел., оставшихся в живых, получили ранения. Многие из них серьезно пострадали от пожара, остальные - от обломков крыши помещения.

______________________________________________________________________________________

Доля энергии, перешедшая в энергию воздушной ударной волны, определяется, вообще говоря, режимом взрывного превращения смеси. Эта доля лежит в пределах 0 - 40 %. - Прим. ред.

Целью инспекции была проверка заявления местных жителей, утверждавших, что построенный 5 лет назад туннель длиной 12 км для отвода воды из реки Люн способствовал подъему воды в близлежащей реке Уайр. (На самом деле, оснований для подобных утверждений не было.) Из 36 чел. 44 являлись местными жителями, а 8 чел. - служащими компании.

Взрыв произошел после того, как для демонстрационных целей впервые за 17 дней были запущены насосы, расположенные в конце туннеля у реки Люн. Если бы соединительный туннель был заполнен водой, а это и предполагалось, вода бы тут же начала перемещаться по туннелю. Однако вода в туннель не поступила, и спустя 18 мин после начала работы насосов произошла вспышка, а за ней последовал взрыв. Крыша обрушилась внутрь помещения, в котором находились люди.

В ходе исследований, результаты которых изложены в отчете [H&SE,1985b], установлено, что причиной происшествия стало следующее: после включения насосы стали выбрасывать порции метано-воздушной смеси, которая накапливалась в туннеле. Насос работал вхолостую из-за открытого промывочного вентиля, предназначенного для отвода ила, что не предусмотрено установленным регламентом проведения работы. Конструкция помещения способствовала всасыванию всех растворенных в воде газов через решетчатый пол внутрь самого помещения. Причина возгорания не установлена, однако известно, что в помещении отсутствовало какое-либо запрещение курения.

Исследование бетонного туннеля выявило проницаемость его поверхностей для воды, однако требование непроницаемости отсутствовало в соответствующей документации. Последующие измерения показали, что туннель мог оставаться сухим при втекании в него ежедневно до 1 тыс. т воды. Благодаря геологическим условиям вода содержала растворенный метан (5-9 мг/л). (Экспертиза воды проводилась с применением радиоуглеродного метода.)

Моделирование событий, приведших к аварии, позволило установить, что в помещении может быть достигнут уровень концентрации метана, приближающийся к нижнему пределу воспламенения.

Главный урок случившегося события следующий: вода может выделять растворенный метан, особенно если его растворение произошло под землей, т. е. под давлением, и концентрация метана при нормальном давлении может стать выше нижнего предела воспламенения. Особый урок состоит в том, что удаление воздуха из туннеля должно осуществляться с помощью правильно разработанной вентиляционной системы, а не через помещения, в которых могут находиться люди.

 

 

 

 

содержание   ..  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  ..