- Почему газовое отопление?
- Что делать при утечке газа?
- Основные причины технических инцидентов на газопроводных сетях
- Авария на газопроводе «уренгой — помары — ужгород»
- Анализ причин аварий со взрывами природного газа
- Особенности аварии на объектах газовой промышленности
- Свойства и особенности бытового газа
- Случай аварий на объектах газпрома
Почему газовое отопление?
Газовое отопление является одним из самых современных, безопасных и экологичных способов производства тепловой энергии при отоплении квартир, индивидуальных жилых домов, коммерческих зданий и др. При использовании газового отопления топливом может быть как природный газ, который направляется к потребителям посредством централизованного трубопровода, так и сжиженный газ (пропан, пропан-бутан), который хранится в непосредственной близости от отапливаемого объекта в специальном резервуаре.
Природный газ является экологичным топливом, который имеет высокую теплотворную способность и при сгорании которого не образуется ни зола, ни соединения серы, а выбросы СО2 минимальны. Это значит, что вред, наносимый окружающей среде и здоровью человека минимален. При сгорании природного газа образуется только два продукта сгорания: СО2 и водяной пар.
Сжиженный газ в свою очередь тоже является экологичным и безвредным для здоровья топливом, при сгорании которого не образуется вредных выбросов.
Современные газовые отопительные котлы являются экономичными: их эффективность достигает 90%. Существует два типа газовых отопительных котлов: традиционные или конвенциональные котлы и более современные – котлы конденсационного типа.
Конденсационные котлы используют при обогреве также водяной пар, который обычно вместе с дымовым газом уходит через дымоход. В котлах этого типа пар конденсируется в том же самом устройстве, и полученное в результате тепло используется для обогрева, увеличивая тем самым эффективность работы котла.
Позитивным при использовании котлов конденсационного типа является то, что утечка угарного газа невозможна.
Для газовых отопительных устройств предусмотрены различные возможности автоматизации. Автоматика котлов работает, в основном, в зависимости от наружной температуры: если на улице становится прохладнее, регулятор сам настраивает нужную температуру нагрева.
При выборе газового котла, при разработке проекта его установки, монтаже оборудования и эксплуатации необходимо строго соблюдать правила техники безопасности.
Что делать при утечке газа?
Если в помещении сильно пахнет газом, то вполне естественная реакция обывателя — паника. А в таком состоянии сложно сразу сообразить, куда нужно звонить и что делать, если в квартире пахнет газом.
Но, учитывая информацию, изложенную выше, становится ясно, что обнаружившему утечку нужно выполнить два главных действия, препятствующих детонации топлива: не допустить образования искры, которая может спровоцировать взрыв и максимально снизить концентрацию газа в помещении.
Чтобы воплотить эти жизненно важные задачи, необходимо сохранять хладнокровие и сделать следующие шаги.
- Отключить все газовые приборы и перекрыть подачу газа краном, если есть такая возможность.
- Открыть окна для обеспечения притока воздуха и выхода газа наружу. Сильный сквозняк – главное оружие против загазованности, поэтому распахивать рамы нужно не только в помещении, где произошла утечка, но и в комнатах, расположенных в противоположной части квартиры.
- Покинуть жилье и, находясь в подъезде, обесточить квартиру, отключив питание в щитке.
- Позвонить в аварийную газовую службу по номеру 104 или 04 либо по единому номеру вызова экстренных служб – 112.
Проводя эти меры, прислушивайтесь к себе и контролируйте собственное состояние.
Если же вы только зашли в подъезд и услышали запах газа, рекомендуем ознакомиться с подробным алгоритмом действий при утечке газа в подъезде.
Отравление газом может привести к потере сознания, поэтому старайтесь меньше вдыхать загазованный воздух и как можно скорее уходите из помещения
Чтобы предотвратить образование роковой искры, нужно знать, чего категорически нельзя делать, если вы почувствовали запах газа.
Эти манипуляции помогут снизить уровень концентрации газа в квартире:
- Не пользуйтесь спичками или зажигалкой в загазованном помещении и возле него.
- Не включайте свет и бытовую технику.
- Не выключайте уже работающие приборы. Искра продуцируется в момент начала подачи тока и в момент прекращения. Поэтому вытаскивание штекера работающего телевизора из розетки в помещении с утечкой газа является вполне опасным поступком. Уже горящая лампочка спровоцирует взрыв с меньшей вероятностью.
- Если место, в котором образовалась утечка, горит, ни в коем случае не пытайтесь погасить пламя.
- Не пытайтесь самостоятельно обнаружить место утечки. Во-первых, это ничего не даст, так как восстановлением сети и предотвращением аварии должна заниматься газовая служба. Во-вторых, находиться в квартире в этот момент опасно.
Также важно не звонить на горячую линию из загазованного жилья: работа мобильного или стационарного телефона тоже может стать источником искры. Используйте смартфон уже на улице.
Важно устанавливать датчики утечки газа в помещениях, где используется газовое оборудование. Подобный сенсор оповестит владельцев жилья об аварии еще до того, как концентрация газа достигнет опасных значений
Если в квартире находятся люди без сознания, алгоритм действий будет несколько иным. Жизненно важной остается скорость: никому нельзя оставаться в помещении длительное время.
Помните, что метан не слишком токсичен. Однако при его возгорании образуется угарный газ, отравление которым очень опасно и может привести к летальному исходу.
Алгоритм действий при наличии пострадавших без сознания следующий:
- Перед проникновением в квартиру, находясь на лестничной площадке, наберите полную грудь воздуха и задержите дыхание.
- Войдите в жилье и не закрывайте входную дверь.
- Откройте окна, после чего быстро уносите потерпевшего из квартиры. В холодное время года в прихожей могут оставаться теплые вещи, постарайтесь захватить верхнюю одежду пострадавшего с собой.
- Вынесите близкого из подъезда, вызовите аварийную газовую службу и «скорую» для близкого. При необходимости проведите реанимационные мероприятия.
- Если в подъезде чувствуется сильный запах газа, откройте дверь в парадный и окна. Если последние не открываются, их можно разбить, чтобы создать необходимый уровень тяги для ускорения вывода газа наружу.
- Если в квартире остался кто-то еще, отдышитесь и, по максимуму набрав в легкие воздуха, возвращайтесь за родственником.
Помогая дорогому человеку, не стоит забывать о себе. Если чувствуете недомогание и теряете сознание, немедленно покидайте квартиру, доверив спасение близкого профессионалам.
В бессознательном состоянии вы не сможете никому помочь и лишь усугубите трагедию, не успев оповестить аварийную службу о случившемся.
Основные причины технических инцидентов на газопроводных сетях
Газопроводные сети являются сложными техническими устройствами, относящиеся к опасным производственным объектам. Это зона повышенной аварийности. Чрезвычайные происшествия и технические инциденты, происшедшие на этих предприятиях, как правило, ведут не только к финансовым потерям, но и наносят серьёзный ущерб экологии региона, где пролегает трубопровод.
Анализируя основные причины возникновения подобных случаев, специалисты пришли к выводу, что самой главной из них является пресловутый человеческий фактор. Именно некорректная, непрофессиональная, а зачастую просто халатная деятельность людей, эксплуатирующих эти объекты, провоцирует многочисленные аварии на газопроводах.
Для того, чтобы подтвердить этот вывод, достаточно проанализировать технические инциденты, которые прошли на газовых производственных объектах в период с 2002 года по сегодняшний день.
Так, например, в феврале 2002 года на пункте редуцирования газораспределительной станции (ГРС№2) компании «Волгоград трансгаз» произошел сильный пожар, изначально вызванный утечкой газа.
В том же году 14 июня, но на этот раз уже на объекте, который эксплуатирует ООО «Славнефть Ярославнефтеоргсинтез», из-за неисправности аппаратуры, предназначенной в случае аварийной ситуации отключить технологическую деятельность объекта, произошло опустошение кислотной емкости и проникновение в нее изобутана, что спровоцировало появление высокой концентрации горючих веществ и как следствие взрыва на опасном производственном объекте. Результат – значительное разрушение основного и вспомогательного оборудования, а также повреждение производственных строений.
Осенью 2002 года компания «Кавказтрансгаз» осуществляла земляные работы на газопроводном участке рядом со станцией «Зольская». Из-за халатности рабочих была повреждена труба площадью 10 метров, что привело к утечке газа. Возгорание было предотвращено.
На отводной газовой ветке в сторону г. Каменск-Уральск в том же году в результате физического износа оборудования было осуществлено повреждение 24 метра трубы с соответствующей утечкой газа. Опасный производственный объект эксплуатировался предприятием «Уралтрансгаз»
По количеству аварий на газовых производственных объектах 2003 год, к сожалению, не стал исключением из правил. Самыми значительными из них были следующие:
- Разрушение газовой трубопроводной ветки размером в 17 метров на отводе в сторону города Мичуринск. Причиной инцидента, приведшего к утечке газа, стал физический износ оборудования. Эксплуатирующая организация «Мострансгаз». Происшествие произошло 15 января.
- 23 января на газопроводном отводе в сторону г. Тырнауз произошла аналогичная авария с повреждением трубы в 20 м. Эксплуатирующая организация – «Кавказтрансгаз».
- Подобный инцидент случился и летом (27 июля) на газопроводном объекте, который находился в подчинении ОАО «Омскоблгаз». Происшествие, как и в предыдущих случаях, без возгорания. Причина – износ оборудования.
- 12 августа при проведении земляных работ бульдозер задел газопроводную ветку отвода «Курсавка Южный». В результате было нанесено повреждение трубе длиной в 20 метров. Последствия – утечка газа. Эксплуатирующая организация – «Кавказтрансгаз».
В следующем, 2004 году, аналогичные аварии с утечкой газа, но без возгорания продолжали происходить на необъятных просторах газопроводной сети. Так, например, подобные инциденты наблюдались (22 марта) на газовых трубопроводных ответвлениях на: ГРС17, эксплуатируемого «Самаратрансгаз» и ГРС44 – ООО «Средне-волжская газовая компания» («Отрадныймежрайгаз»).
В 2005 году были зафиксированы следующие аварии и технические инциденты на газовых трубопроводных системах:
- 27 июля на газораспределительной станции, эксплуатируемой компанией «Ростовмежрайгаз», находящейся в подчинении «Ярославльоблгаз», вследствие образования трещинного отверстия на выходной задвижке газопроводной ветки, расположенной над землей, образовалась утечка газа (без возгорания).
- 12 мая во время разлива не территории Ачхой Мартановского района в Чечне произошло сильное повреждение трубопровода длиной в 120 метров.
Повреждения на авариях, несмотря на очевидность их причин, продолжали происходить вплоть до сегодняшнего дня. Серьезная авария, например, случилась в 2022 году в Подмосковье (Щелковский район) на газопроводном ответвлении «Аборино щитниково». Эксплуатирующая компания – «Газпромтрансгаз Москва». Причина происшествия – повреждение газовой трубы экскаватором с последующим возгоранием. Последствия аварии – прервано газовое снабжение нескольких населенных пунктов.
Исследуя причины возникновения чрезвычайных происшествий на газопроводах, специалисты сделали вывод, что большинство из них происходит из-за:
- Физического износа газопроводного оборудования.
- Антропогенного влияния на опасный производственный объект.
- Воздействия внешней среды, в том числе природного.
Для того. Чтобы уменьшить негативное воздействие производственной деятельности человека на промышленную безопасность газового объекта, необходимо осуществить следующие мероприятия:
- При проектировании опасного производственного объекта предусмотреть проведение газопроводной ветки над автомобильными трассами.
- Тщательное проведение контрольных и надзорных функций над осуществлением монтажных газопроводных работ.
- Организация системы надзора над эксплуатацией газопроводной сети.
Авария на газопроводе «уренгой — помары — ужгород»
Начнем со слов очевидцев аварии. Вот как писали газеты о данной аварии:
«Мы пережили ужасную ночь. Я думал, что уже наступил конец света. В тот момент как раз смотрели с женой телевизор. И вдруг слышим, как задвигался дом, задрожали окна и двери, а за окном небо осветило громадное зарево. С испуга не знали, что делать.
«За 7 км от места взрыва… небо напоминало восход солнца».
«На улице уже было темно. И вдруг перед глазами произошла какая-то вспышка… Земля гудела, как от землетрясения. Откуда-то слышался сильный треск, такой, как горит костер». Все это наблюдалось на расстоянии 4 км от места аварии.
«На следующий день воронка от взрыва, неестественного цвета обгоревший грунт вокруг нее выглядело как марсианский пейзаж».
Изложим кратко основные характеристики процессов, сопровождавших аварию 6 декабря 2007 г., детально изученные автором.
Оцененное двумя способами — по массе прореагировавшего вещества и степени разрушений — энерговыделение при взрыве газа оказалось близким к 14 ГДж.
Как и следовало ожидать, наиболее сильный пожар и наиболее сильные физические эффекты имели место в первые несколько минут после взрыва, пока давление вытекающего газа составляло десятки атмосфер.
Масса сгоревшего газа примерно равнялась 2,6 кт, энерговыделение — 130 ТДж, максимальная мощность горения — 1,2 ТВт. Энергии воздушной ударной и сейсмической волн, вызванных взрывом, были близки к 1 ГДж и 1 МДж, соответственно. Диаметр зоны, охваченной пламенем, достигал 100 метров, высота —360 метров, высота теплового потока (термика) — единиц километров.
На основе рассчитанных параметров катастрофы оценены размеры и площади зон риска — зоны полного разрушения экосистемы, зон полного и частичного разрушения построек и небезопасной зоны. Их радиусы равнялись 16, 44, 615 и 6 400 метров, площади — 7,8×102 , 6×103 , 1,2×106 и 1,3×108 квадратных метров (м2 ), соответственно.
Радиус зоны вторичных пожаров достигал 0,6 км, а площадь — примерно 1 квадратный километр (км2 ).
Установлено, что массы выбросов дыма, сажи, угарного газа, углекислого газа и других вредных веществ в течение пожара были относительно невелики.
Показано, что энергия вторичных процессов, связанных с ослаблением интенсивности солнечной радиации заброшенными в атмосферу аэрозолями, в сотни тысяч раз больше энергии взрыва и всего в 5 раз — энергии, выделившейся при горении газа.
Из приведенных оценок следует, что масштабы техногенной катастрофы на газопроводе «Уренгой — Помары — Ужгород» были значительными. Еще больших последствий можно ожидать при авариях на ПХГ, где объем газа достигает 17 млрд м3 . Этот объем превышает объем сгоревшего газа при аварии на упомянутом газопроводе примерно в 400 тысяч раз.
Расчеты показали, что горение больших масс газа сопровождается существенными или даже значительными последствиями. В любом случае они будут неприемлемыми. Дело в том, что в зависимости от площади отверстия радиус зоны возгорания составляет 10–160 метров, а зона поражения человека тепловым излучением превышает 10–400 метров.
Представляет интерес оценка зон риска для населения, проживающего возле газовых коммуникаций. Суммарная длина магистральных газовых коммуникаций близка к 36 тыс. километров.
Суммарная площадь соответствующих зон риска, связанных со взрывами газа на газопроводах, проходящих через Украину, составляет около 1,2 тыс.; 3,2 тыс.; 48 тыс. и 230 тыс. км2 , или 0,2; 0,5; 8 и 38 % территории страны. При радиусе зоны первичных пожаров около 50 метров площадь первичных пожаров составит около 3,6 тыс. км2 .
Эти пожары, в свою очередь, своим тепловым излучением способны вызвать возгорание на территории, суммарная площадь которой близка к 43 тыс. км2 . При площади Украины, равной 604 тыс. км2 , эти площади составляют 0,6 и 7 % от всей ее территории. На этих территориях проживает около 60 тыс. и 700 тыс. человек, соответственно. Таковы параметры зон поражения (зон риска).
Последствия аварии на участке магистрального газопровода «Ставрополь — Москва», которая произошла в 2022 г. в окрестности г. Ровеньки (Луганская область), были намного меньшими, чем во время аварии на газопроводе «Уренгой — Помары — Ужгород». Намного меньшими были потери газа, высота пламени не превышала 30 метров.
В самом начале нового 2022 г. Санта Клаус преподнес Украине «подарок». Первого января пожар возник на газопроводе «Союз» в Закарпатье. Авария вблизи с. Городилово (Закарпатская область) началась около 10 часов по киевскому времени. В результате проседания почвы произошла разгерметизация трубы.
Масштаб пожаров, физические эффекты и экологические последствия пожара на газопроводе «Союз» сопоставимы с теми, что имели место во время аварии на газопроводе «Уренгой — Помары — Ужгород».
Подтвердилось предсказание автора, опубликованное в начале XXI века, что стареющее газовое хозяйство без модернизации все чаще будет сопровождаться крупномасштабными авариями.
Анализ причин аварий со взрывами природного газа
УДК 614.83
И. В. Чепегин
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 2022 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.)
1
3.64е-3.48е-3.32е-3.1BS-
З.ООе-2.В4е-2.68е-2.52в-2.36е-■¿.’¿Пч-
1.72о-1.56е-1.40 е-1.24е-l.Ofle-
а.гое-
7.В0е-
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:
др д{ри1) = S
dt дх, g
д( pu,.) d(puiuJ)
dt
дх,
dp д -— —
дх, дх,
ди, ди, ? ди.
–S,,
дх, дх, 3 J дх.
Rg,
д(рМ ) д(ри,С )
dt
– –
дх,
дх,
дСг дх,
S„
где р — плотность топливно-воздушной смеси, кг/м3; Бт — коэффициент молекулярной диффузии метана в воздухе (0т=1,8-10-5 м2/с); и, и^ ик — компоненты осредненной скорости, /, ], к = 1, 2, 3 (и!, и2, и3 — проекции вектора скорости на оси х, у и 2 соответственно); х, х^, хк — декартовы координаты, I, ], к = 1, 2, 3 (хь х2, х3 — координаты по направлению осей х, у и 2 соответственно); — интенсивность утечки, отнесенная к единице объема, кг/(м3-с).
Н,
м
3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5
/
/
у
/
✓
О
1
С, %
Рис. 4 – График распределения концентрации метана С по высоте помещения Н
Расход утечки и время действия источника выброса задавались исходя из условия обеспечения объемной концентрации С у потолка здания, равной 5,5-6 % об. при установившемся поле концентраций.
Относительно источника зажигания проблемы представляется менее определенной.
Дело в том, что температура воспламенения метана в два раза выше, чем, например, у бензина. Другими словами, даже сильно разогретые тела не в состоянии поджечь метано-воздушную смесь. Экспериментально установлено, что смеси метан-воздух не могут воспламениться от таких источников, как: тлеющие сигареты, и бумага, окалины массой 0,1-0,2 г, выбрасываемых из выхлопных труб двигателей, при ударах инструментов и т.п. /8/.
Для метана характерно запаздывание воспламенения при соприкосновении его с источником зажигания. Причиной этого является специфика горения метана, который начинает диссоциировать и гореть лишь после поглащения определенного количества теплоты (92,5 кДж/ моль).
Исходя из изложенного, источником зажигания в данном случае могла быть либо электрическая искра, либо открытый огон(ь1.)
Поскольку электропроводки в зоне нахождения возможного источника взрыва не было,
М-
остается причина, обусловленная человеческим фактором.
Логичнее всего предположить, что работник наиболее пострадавший в результате взрыва и был виновен в случившемся.
Таким образом, анализируя причины подобных аварий, чаще всего приходится констатировать, что произошли они в результате халатного, непродуманного поведения человека.
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. В дальнейшем предполагается продолжение исследований по анализу ущерба от аварий на объектах газораспределения и газопотребления, связанных с аварийностью.
Литература
1. Межгосударственный совет по промышленной безопасности. Сведения об аварийности и травматизме по Российской Федерации за 2022 г. /Шр^/и^^. mspbsng.org/stat_accident/.
2. Сушко Е. А., Зайцев А. М., Кашникова А. А., Черных Д. С. О взрывах природного газа и их последствиях в многоэтажнм жилом секторе // Вестник Воронежского института ГПС РФ – 2022 – Выпуск №3 (8) -С 20-23.
3. Давыдкин С.А., Намычкин А.Ю. Анализ аварий на объектах нефтегазовой промышленности // Технологии техносферной безопасности: интернет-журнал. 2007. 6 (16). – 7 с. URL: http://ipb.mos.ru/ttb/2007-6.-0420700050/0079.
4. Бесчастнов М.В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. М., Химия, 1991 г.
5. СП 12.13130.2009 Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по пожарной и взрывопожарной опасности.
6. ГОСТ 12.3.047-98 Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля;
7. Гимранов Ф. М. Оценка последствий взрывов бытового газа // Вестник Казанского технологического университета – 2022 – № 5 – С. 150-15.
8. Голинько В.И., Алексеенко С.А., И.Н. Смоланов. Аварийно-спательные работы в шахтах: Учебное пособие. – Днепропетровск: Лира ЛТД. – 2022. – С.480.
© И.В. Чепегин – канд. тех наук, профессор каф. промышленной безопасности КНИТУ, igor.chepegin@gmail.com.
Особенности аварии на объектах газовой промышленности
На объектах газовой отрасли под аварией понимается повреждение или полный выход из строя механических частей или физических объектов во время работы. При этом происходит полное или частичное разрушение технических агрегатов, зданий, сооружении. Также авария с участием газа сопровождается взрывами и пожарами.
Поскольку на территории РФ природный газ применяется в качестве одного из самых доступных и дешевых источников топлива для функционирования электростанции, теплоцентралей, котельных и компрессорных, то это приводит к повсеместному распространению объектов газовой промышленности.
При возникновении аварий на объекте особое значение имеют следующие факторы:
- территориальное расположение места чрезвычайной ситуации;
- уровень сложности;
- существующая структура газопотребления в регионе и мощностей, которые генерируются посредством использования данного вида топлива;
- время года (суток).
Самыми опасными по последствиям являются разрывы магистральных газопроводов, поскольку они могут стать причиной отключения газового снабжения целых регионов. Также немалую опасность представляет разрыв на линиях, которые обеспечивают снабжение топливом энергетических комплексов или котельных, поскольку в этом случае кроме прекращения подачи газа возникает риск прекращения энергоснабжения региона.
Так как главным поставщиком и добытчиком газа на территории РФ является Газпром, то статистика аварий складывается из чрезвычайных ситуаций на объектах газовой отрасли преимущественно принадлежащих корпорации.
Свойства и особенности бытового газа
Чтобы лучше запомнить алгоритм действий при внезапной утечке газа и понять, почему подобная экстремальная ситуация возможна вообще, стоит разобраться, что из себя представляет столь привычное для нас топливо. Ведь при определенных обстоятельствах газ даже во время аварийного вытекания начинает воспламеняться, но не взрывается. С чем это связано и что нужно для того, чтобы халатность или техническая неисправность обернулись взрывом?
В системах газоснабжения жилых домов и учреждений находится природный газ, прошедший серьезную предварительную обработку. Из него удаляют ненужные примеси и обогащают специальными веществами, чтобы максимально повысить эффективность и безопасность эксплуатации в быту.
В составе природного газа наибольшая доля среди всех веществ приходится на метан. Он горюч, не имеет цвета или запаха и весит легче воздуха, поэтому при утечке перемещается в верхнюю часть помещения.
Легкость метана – одна из причин, по которой отверстия вентиляционной системы размещаются вверху. При таком местоположении решетки газ и продукты горения легче уходят в систему вентиляции
Чтобы облегчить обнаружение факта аварийного вытекания газа, в метан добавляют специальные вещества-одоранты, которые наделяют смесь столь знакомым запахом. Поэтому выявить утечку можно не только с помощью газовой сигнализации, но и благодаря собственному обонянию. Нередко подтравливающая струя газа издает характерный шипящий звук.
Кроме метана бытовой газ содержит и другие вещества: этан, углекислый газ, гелий, сероводород, пропан и бутан. Последние два вида газа являются достаточно токсичными.
Удивительно, но при невероятно мощном взрыве газа, который по силе можно сравнить с детонацией более чем 10-ти кг тротила, объем утечки топлива может составлять всего несколько литров. Почему же бытовой газ столь разрушителен?
Детонация газа во многом напоминает принцип работы вакуумной бомбы, а сам взрыв уместнее назвать выгоранием газовоздушной смеси, так как для запуска процесса нужна всего лишь одна искра. Движение газовых молекул хаотично. В зависимости от внешних условий и плотности газа скорость перемещения его молекул может увеличиваться, в десятки раз превышая скорость ветра при мощных ураганах.
В помещении кислород из воздуха связывается с топливом, в самом загазованном объеме образуется зона очень разряженного воздуха. В момент возгорания практически мгновенно падает давление, из-за чего воздух одной волной устремляется к разряженному эпицентру.
В эпицентре взрыва воздух становится слишком плотным и устремляется обратно к периферии, образовывая ударную взрывную волну. Так как объем помещения является достаточно ограничен, как и объем задействованного в детонации воздуха, сила ударной волны становится невероятно разрушительной
Фактически детонация газа возможна при концентрации метана в помещении на уровне 5,3 – 14%. А для пропан-бутана взрывоопасным является диапазон от 1,5 до 10%. Если концентрация взрывоопасного газа превышает верхнюю границу, то вместо взрыва происходит возгорание, что не менее опасно для потребителей.
Случай аварий на объектах газпрома
Поскольку ОАО Газпром считается крупнейшим поставщиком природного и сжиженного газа на территории РФ, то практически все аварии, происходящие на объектах отрасли происходят на участках, подведомственных корпорации. Все объекты отрасли находятся под контролем Ростехнадзора, который проводит регулярные проверки состояния систем газового снабжения, принадлежащих ОАО Газпром. Статистика аварий Газпром за первое полугодие:
| Месяц | Предприятие | Обстоятельства | Причина | Пострадавшие |
| Январь | ООО Сургут Трангаз | Разрыв трубы с возгоранием | Коррозия металла | Нет |
| Апрель | ОАО Екатеринбургаз | Повреждение подземного газопровода при копке земли | Отсутствие разрешительных документов на проведение земляных работ | Нет |
| Апрель | Авария Газпром трансгаз | Разрыв трубы с распылением газа | Износ газопровода | Нет |
| Май | ООО Газпром трансгаз Югорск | Разрыв магистрали с возгоранием | Коррозия трубы | Нет |
| Июнь | ООО Газпром трансгаз Сургут | Разрыв газопровода | Износ металла | Нет |
В корпорацию входит множество предприятий, работающих на обеспечение нужд компании Газпром. Аварий на них также происходят с завидным постоянством. Последним примером может стать взрыв на заводе по переработке серы в Астрахани. В результате происшествия пострадало 10 человек. Фото разрушенного корпуса облетели сетевые СМИ.
Но не только авариями с газом «славится» крупная корпорация. Известно множество случаев ДТП, имеющие отношение к ОАО Газпром. Как правило, их участниками являются сыновья топ-менеджеров или директоров региональных представительств компании. Зачастую только вмешательство Москвы приводит к справедливому исходу дела, поскольку обычно «золотая молодежь» чувствует собственную безнаказанность.
Газовая отрасль является важной составляющей энергетической системы страны. Природный газ обладает низкой стоимостью, что делает его привлекательным видом топлива. Однако он относится к источникам повышенной опасности. Все объекта газовой отрасли причислены к промышленно опасным объектам, которые требуют регулярного наблюдения для предотвращения возникновения чрезвычайных ситуаций.
