Взрыв БЛЕВЕ: причины и последствия. Разрыв сосуда с перегретой жидкостью, резкое испарение и возможный пожар. Безопасность и риски при работе с давлением.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Взрыв сосуда, содержащего жидкость при температуре выше точки кипения
Explosion of a vessel containing liquid above and beyond boiling point
Взрыв расширяющихся паров кипящей жидкости (BLEVE, '/b//l//ɛ//v//iː/ BLEVee) – это взрыв, вызванный разрушением сосуда, содержащего жидкость под давлением, которая достигла температуры, значительно превышающей её точку кипения. Поскольку точка кипения жидкости повышается с увеличением давления, содержимое сосуда под давлением может оставаться в жидком состоянии до тех пор, пока сосуд не потеряет свою целостность. При нарушении целостности сосуда снижение давления приводит к понижению точки кипения, что может вызвать быстрое превращение жидкости в газ и его расширение. BLEVE является проявлением взрывного кипения. Если газ горюч, как, например, углеводороды и спирты, дополнительный ущерб может быть нанесен последующим пожаром. Однако BLEVE не обязательно сопровождается пожаром.
A boiling liquid expanding vapor explosion (BLEVE, '/b//l//ɛ//v//iː/ BLEVee) is an explosion caused by the rupture of a vessel containing a pressurized liquid that is or has reached a temperature sufficiently higher than its boiling point. Because the boiling point of a liquid rises with pressure, the contents of the pressurized vessel can remain a liquid as long as the vessel is intact. If the vessel's integrity is compromised, the loss of pressure drops the boiling point, which can cause the liquid to convert to gas expanding rapidly. BLEVEs are manifestations of explosive boiling. If the gas is flammable, as is the case with e. g., hydrocarbons and alcohols, further damage can be caused by the ensuing fire. However, BLEVEs do not necessarily involve fire.
Имя
24 апреля 1957 года реактор на предприятии Factory Mutual (FM) подвергся мощному взрыву в результате стремительной декомпрессии. В реакторе находилась смесь формалина и фенола. Взрыв повредил завод, однако возгорания не произошло, поскольку смесь не была горючей. После аварии исследователи Джеймс Б. Смит, Уильям С. Марш и Уилбур Л. Уоллз, работавшие в FM, предложили термины "взрыв кипящей жидкости с расширением паров" и его аббревиатуру "BLEVE". Эти термины не получили широкого распространения до начала 1970-х годов, когда журналы Fire Command и Fire Journal Национальной ассоциации противопожарной защиты (NFPA) начали публиковать статьи с их использованием.
On 24 April 1957, a process reactor at a Factory Mutual (FM) facility underwent a powerful explosion as a consequence of a rapid depressurization. It contained formalin mixed with phenol. The burst damaged the plant. However, no fire developed, as the mixture was not flammable. In the wake of the accident, researchers James B. Smith, William S. Marsh, and Wilbur L. Walls, who were employed with FM, came up with the terms "boiling liquid expanding vapor explosion" and its acronym "BLEVE". The expressions did not become of common use until the early 1970s, when the National Fire Protection Association's (NFPA) Fire Command and Fire Journal magazines started publishing articles using them.
Физические BLEVEs
Термин BLEVE часто ассоциируется со взрывными пожарами, возникающими из-за разрушения сосудов под давлением, содержащих легковоспламеняющуюся жидкость. Однако BLEVE может произойти даже с негорючими веществами, такими как вода, жидкий азот, жидкий гелий или другие хладагенты или криогенные жидкости. Такие материалы могут подвергаться чисто физическим BLEVE, не сопровождающимся пламенем или другими химическими реакциями. В случае невоспламеняющихся BLEVE сжиженных газов, быстрое охлаждение из-за поглощения теплоты парообразования представляет собой опасность, которая может вызвать обморожение. Удушье от расширяющихся паров также возможно, если облако паров не рассеивается быстро, например, внутри здания или в углублении для газов, тяжелее воздуха. Пары также могут быть токсичными, в этом случае вред и, возможно, смерть могут наступить при относительно низких концентрациях и, следовательно, даже на значительном расстоянии от источника.
The term BLEVE is often associated to explosive fires from pressure vessels containing a flammable liquid. However, a BLEVE can occur even with a non flammable substance such as water, liquid nitrogen, liquid helium or other refrigerants or cryogenics. Such materials can go through purely physical BLEVEs, not entailing flames or other chemical reactions. In the case of unignited BLEVEs of liquefied gases, rapid cooling due to the absorption of the enthalpy of vaporization is a hazard that can cause frostbite. Asphyxiation from the expanding vapors is also possible, if the vapor cloud is not rapidly dispersed, as can be the case inside a building, or in a trough in the case of heavier than air gasses. The vapors can also be toxic, in which case harm and possibly death can occur at relatively low concentrations and, therefore, even far from the source.
"Верь в огненный шар"
Однако, если легковоспламеняющееся вещество подвергается BLEVE, оно может воспламениться при выбросе, либо из-за трения, механической искры или других точечных источников воспламенения, либо вследствие уже существующего пожара, который охватил сосуд под давлением и привел к его разрушению. В таком случае, горящие пары будут дополнительно расширяться, усиливая мощь взрыва. Более того, значительная часть вырвавшейся жидкости сгорит в течение нескольких секунд, образуя поднимающийся огненный шар, который будет генерировать чрезвычайно высокий уровень теплового излучения. Хотя ударная волна может быть разрушительной, BLEVE с легковоспламеняющимся веществом обычно вызывает больше повреждений из-за теплового излучения огненного шара, чем из-за избыточного давления взрыва.
If a flammable substance, however, is subject to a BLEVE, it can ignite upon release, either due to friction, mechanical spark or other point sources, or from a pre existing fire that had engulfed the pressure vessel and caused it to fail in the first place. In such a case, the burning vapors will further expand, adding to the force of the explosion. Furthermore, a very significant amount of the escaped fluid will burn in a matter of seconds in a raising fireball, which will generate extremely high levels of thermal radiation. While the blast effects can be devastating, a flammable substance BLEVE typically causes more damage due to the fireball thermal radiation than the blast overpressure.