KULE ŚMIERCI.pdf

ROZPOZNAWANIE ZAGRO¯EÑ

Wy bu chy fi zy cz ne typu BLEVE

BLEVE 6 (Bo i ling Li qu id Ex pan ding

Va po ur Ex p lo sion) – wybuch spo-

wo do wa ny wy zwo le niem ene r gii

zwi¹za nym z gwa³to w nym od pa ro -

wa niem cie czy, pa l nej lub nie,

w momencie jej nag³ego uwolnie-

nia ze zbiornika, w którym ciecz ta

znaj do wa³a siê pod ci œ nie niem wy¿ -

szym od atmosferycznego i w tem-

pe ra tu rze prze kra czaj¹cej jej tem pe -

ra tu rê wrze nia w ci œ nie niu atmo sfe -

ry cz nym. BLEVE to wa rzy szy czê sto

zja wi sko fi re ball , pod warunkiem ¿e

gwa³to w nie od pa ro wuj¹ca ciecz

jest palna, a jej uwolnienie jest wy-

ni kiem usz ko dze nia zbio r ni ka spo -

wodo wa ne go przez po ¿ar od dzia -

³uj¹cy na niego z zewn¹trz. Energia

uwo l nio na w tra kcie gwa³to w ne go

odpa ro wa nia uwo l nio nej ze zbio r -

ni ka cie czy mo¿e po wo do waæ po -

w sta nie fali ude rze nio wej.

Fi re ball 1 – spalaj¹ca siê chmura

„pa li wo – po wie trze”, emi tuj¹ca

ene r giê ciepln¹ prze de wszy stkim

w fo r mie pro mie nio wa nia. Po -

wstaj¹ce w czasie spalania si³y

wy po ru gor¹cych ga zów po wo du -

j¹, ¿e chmura ta unosi siê, rozsze-

rza i przy j mu je sfe ry cz ny kszta³t.

Ogniste kule

œmierci

Fot. 1. San Juan Ixhuatepec, Meksyk, 1984 r.

Termin BLEVE po raz

pie r wszy zo sta³ u¿y ty

w 1957 r. przez

J.B. Smi t ha, W.S. Ma r s ha

i W.L. Wallsa

z ame ryka ñ skie go oœro d ka

ba da w cze go Fa c to ry

Mu tu al Co r po ra tion.

W 1979 r. W. Walls

zde fi nio wa³ po jê cie

BLEVE, a Ame ry ka ñ skie

Sto wa rzy sze nie Ochro ny

Prze ciwpo ¿a ro wej (NFPA)

wpro wa dzi³o ten te r min

jako obowi¹zuj¹c¹

ter mi no lo giê po ¿a row¹.

BLEVE jest akronimem

okre œle nia: Bo i ling Li qu id

Ex pan ding Va po ur

Ex p lo sion, co w dos³ow nym

t³uma cze niu oz na cza:

wybuch pary wrz¹cej

cie czy.

stro wa ny przez se j s mo graf Uni -

wer sy te tu w Me ksy ku o go dzi nie

5.44. Po¿ar typu flash f ire oraz

se ria wy bu chów, w tym wy bu chów

typu BLEVE, spo wo do wa³y ol -

brzy mie zni sz cze nie zbio r ni ków

ma ga zy no wych prze cho wuj¹cych

LPG oraz czê œci zabu do wa ne go

terenu mieszcz¹cego siê w s¹sie-

dztwie in sta la cji. Œmieræ po nios³o

oko³o 500 osób, 7 tys. zosta³o ran-

nych, a ponad 200 tys. ewakuowa-

no. Ca³a in sta la cja, sk³adaj¹ca

siê z czterech sfery cz nych zbio r ni -

ków o objêtoœci 1600 m szeœc. ka ¿ -

dy, dwóch sfe ry cz nych zbio r ni ków

o jed no stko wej po je mno œci 2400 m

szeœc., czterdziestu oœmiu cylin-

drycznych zbio r ni ków o po je mno -

œciach od 45 do 270 m szeœc., wraz

z s¹sia duj¹cym ob sza rem za bu do -

wa nym zo sta³a do szczê t nie zni sz -

czo na.

W Pol sce po wszech nie zna ny

jest wy pa dek, do któ re go dosz³o

w sierpniu 1997 r. na stacji prze-

po m po w ni gazu ko³o To ma szo wa

Mazo wie c kie go. Po ¿ar oraz se ria

na stê puj¹cych po so bie wy bu chów

mia³y mie j s ce na te re nie Zak³adu

nr 4 CPN SA, na obszarze u¿ytko-

wa nym przez PPHU Ga z - Lux, na

któ rym wy stê po wa³y na stê puj¹ce

ci¹gi tech nolo gi cz ne:

prze³adu nek gazu pro pan -bu -

tan z cystern kolejowych do au-

to cy stern,

nape³nia nie zbio r ni ków sa mo -

cho dów oso bo wych ga zem pro -

pan -bu tan,

nape³nia nie bu t li ga zem pro -

pan -bu tan .

Na terenie zak³adu sieci¹ gazo-

ci¹gów gaz p³yn¹³ z cystern kolejo-

wych do bu dyn ku pro du kcyj ne go

i sta no wisk nape³nia nia au to cy -

stern oraz do stacji gazu p³ynnego.

Dosz³o tam do awa ry j ne go roz -

szcze l nie nia in sta la cji, w wy ni ku

któ re go wy two rzy³a siê mie sza ni -

na gazo wo-po wie trz na. Po ki l ku -

na stu mi nu tach nast¹pi³ zap³on

R AFA£ P O RO WSKI

E R NEST Z IÊ BA CZE WSKI

r Fot. 2. Obszar zniszczeñ po wy-

buchu w Mexico City w 1984 r.

s Fot. 3. Zdjêcie lotnicze

zniszczonego obszaru po wybu-

chu w Mexico City w 1984 r.

Wy bra ne zda rze nia

z udzia³em BLEVE

Jedn¹ z najbardziej tragicz-

nych katastrof, w których wyst¹-

pi³o zjawisko BLEVE, by³a ka-

tastro fa w San Juan Ix hu a te pec

w Mexico City. 19 listopada 1984 r.

o godz. 5.35 w magazynie LPG

nast¹pi³ wyciek tego gazu. Chmu-

ra par pro panu -bu ta nu stwo rzy³a

z po wie trzem mie sza ni nê, któ ra

za pa li³a siê po piê ciu mi nu tach.

Pie r wszy wy buch zo sta³ zare je -

Przegl¹d Po ¿a r ni czy – 1/2006

Fot. 4. Zbiornik po wybuchu na farmie w Albert City (USA) w 1998 r.

niu uleg³o ki l ka bu dyn ków. Po zo -

sta³e sku t ki ka ta stro fy przed sta -

wiaj¹ fot. 5, 6.

Przyk³adem awarii, podczas

któ rej – gdy by nie sku te cz noœæ

dzia³añ gaœniczych PSP – pra-

wdo podo b nie dosz³oby do wy bu -

chu typu BLEVE, jest zdarzenie,

któ re mia³o mie j s ce na sta cji pa -

liw w Pra ¿mo wie nie da le ko Pia -

se cz na. Obok zbio r ni ków z ga zem

LPG w trzech tysi¹clitrowych

zbio r ni kach usta wio nych w me -

ta lo wej wia cie zna j do wa³ siê olej

opa³owy. 22 czerwca 2004 r.

w³aœ nie w tym mie j s cu po ja wi³

siê ogieñ. Po¿ar szybko siê roz-

prze strze ni³ i po chwi li obe j mo -

wa³ znajduj¹ce siê w pobli¿u kla-

t ki z 11-ki logra mo wy mi bu t la mi

z p³yn nym ga zem, któ re w wy ni ku

wy so kiej tem pe ra tu ry za czê³y wy -

buchaæ. To przyczyni³o siê do

gwa³to w ne go roz wo ju og nia na

teren ca³ego obiektu stacji. Po

nieca³ej godzinie uda³o siê jed-

no stkom Pañ stwo wej Stra ¿y Po -

¿a r nej opa nowaæ sy tu a cjê. Te ren

wokó³ zbio r ni ków z ga zem LPG

zo sta³ uga szo ny. Gaz ze zbio r ni -

ków wypala³ siê w sposób kon-

tro lo wa ny przez za wo ry bez pie -

czeñstwa, co pozwoli³o unikn¹æ

utwo rze nia siê chmu ry pa l nych

par.

W dzia³aniach ra to w ni czych

trwaj¹cych ponad 6 godzin udzia³

wziê³o piê æ dzie siê ciu trzech stra -

i wy buch mie sza ni ny. Po ¿a rem ob -

jê ta zo sta³a prze po mpo w nia i dwie

cy ste r ny ko le jo we, a za gro ¿o ne

by³y da l sze cy ste r ny i ca³y te ren

zak³adu. Po nieca³ej godzinie na-

st¹pi³ wy buch cy ste r ny. W od -

leg³oœci 3 km wylecia³y szyby

z okien. Po¿ar obj¹³ dalsz¹ czêœæ

zak³adu, w wyniku czego dosz³o

do eksplozji butli z gazem i nazie-

mne go zbio r ni ka (wy buch typu

BLEVE).

Ak cja ga sze nia po ¿a rów i ch³o -

d ze nia cy stern trwa³a ki l ka na œcie

godzin i bra³o w niej udzia³ 37 za-

stê pów Pa ñ stwo wej Stra ¿y Po ¿a r -

nej i OSP.

W zwi¹zku z tym, ¿e coraz czê-

œciej w go spo da r stwach do mo -

wych u¿y wa siê pro panu -bu ta nu

maga zyno wa ne go w zbio r ni kach

zna j duj¹cych siê na te re nie za -

mie sz ka³ych po se sji, za gro ¿e nie

zwi¹zane z po wsta niem zja wi ska

wy bu chu BLEVE nie do ty czy ty l ko

przemys³u, lecz równie¿ pozo-

sta³ych obiektów, w tym obiektów

ro l ni czych. Do eks plo zji ta kie go

zbio r ni ka dosz³o 9 kwie t nia 1998 r.

na fe r mie ho do w la nej in dy ków

w Albert City w Stanach Zjedno-

czo nych. Sie dem bu dyn ków ogrze -

wanych by³o przez piece opalane

p³yn nym ga zem. Zbio r nik za wie -

raj¹cy 18 tys. galonów (68,22 tys. l)

zlo kali zo wa no po miê dzy trze ma

bu dyn ka mi.

Wie czo rem gru pa m³od zie ¿y, bez

zgo dy w³aœci cie la, zor ga ni zo wa³a

spo t ka nie na fa r mie. Je den z m³o -

dych lu dzi zacz¹³ je Ÿ dziæ sa mo cho -

dem te re no wym wokó³ za bu do wañ

i przez przypadek najecha³ na na-

zie m ne po³¹cze nia ru ro we ze zbio -

r ni ka do dwóch odpa ro wy wa czy.

Nast¹pi³ wyciek propanu i wydo-

staj¹ca siê chmura gazu uleg³a

zap³ono wi. Zbio r nik oga r nê³y p³o -

mie nie. Chwi lê pó Ÿ niej dosz³o do

wybuchu typu BLEVE. Fot. 4 przed-

stawia po zo sta³oœci zbio r ni ka po

wy bu chu.

W wy ni ku eks plo zji zgi nê³o

dwóch stra¿aków, zaœ siedem

osób zo sta³o ran nych. Zni sz cze -

Ta be la 1. Ze sta wie nie wy bra nych awa rii prze mys³owych, pod czas któ rych dosz³o do wy bu chu ty pu BLEVE

Da ta i mie j s ce

Przy czy na

Stra ty ma te ria l ne

Stra ty lu dz kie

1977 r., Pu e b lo, Me ksyk awa ria ru ro ci¹gu ³¹cz¹ce go sto ¿ ek

z re a kto ra mi

du ¿e zni sz cze nia

in sta la cji

1 ofia ra œmie r te l na, 3 ran nych

1966 r., ra fi ne ria Fe y zin,

Fran cja

b³¹d lu dz ki

68,8 mln USD

18 ofiar œmie r te l nych, 81 ran nych

1976 r., Belgia

nie zna na – roz³adu nek cy ste r ny

sa mo cho do wej

30 mln USD

brak danych

1984 r.,

San Ca r los, Hi sz pa nia

wy pa dek pod czas trans po rtu, brak

za wo ru bez pie cze ñ stwa i b³êdy

w zarz¹dzaniu zak³adem

brak danych

150 osób zabitych; 180 rannych,

spoœród których zmar³o 61 osób

1984 r., ra fi ne ria, USA

pê k niê cie spo i ny

127 mln USD

17 ofiar œmie r te l nych, 22 ran nych

r Fot. 5. Mie j s ce ka ta stro fy w Al bert Ci ty w 1998 r.

¿a ków PSP i piê æ dzie siê ciu stra -

¿a ków OSP.

Ze sta wie nie wy bra nych zda -

rzeñ na œwiecie, podczas których

powsta³ wybuch BLEVE, przed-

sta wia tabe la 1 3 .

Na le ¿y zwró ciæ uwa gê, ¿e za -

gro ¿e nie wyst¹pie niem zja wi ska

typu BLEVE w praktyce zwi¹ zane

jest ponad to za rów no z ko le jo wym,

jak i dro go wym trans po rtem to -

wa rów nie bez pie cz nych. Je ¿e li do -

chodzi do tego typu zdarzeñ, to jak

wy ni ka z da nych sta ty sty cz nych,

s¹ to za zwy czaj auto cy ste r ny

przewo¿¹ce gaz p³ynny. Jako

przyk³ad pos³u¿yæ mo¿e zdarze-

nie, do którego dosz³o w listopa-

dzie 2003 r. w miejscowoœci

Ry bi twy na tra sie Wa r szawa -

G dañsk 4 . Ci¹gnik siod³owy z na-

czep¹ przewo¿¹cy gaz LPG zde-

rzy³ siê z sa mo cho dem oso bo wym

z za mon to wan¹ in sta lacj¹ ga -

zow¹. W wy ni ku zda rze nia na -

st¹pi³ wy buch, sa mo chód oso bo -

wy ca³ko wi cie sp³on¹³.

v Fot. 6. Zni sz czo ne bu dyn ki

po wybuchu BLEVE w Albert City

w 1998 r.

Przegl¹d Po ¿a r ni czy – 1/2006

Zja wi sko wy bu chu

typu BLEVE

T gr =0,89-0,90 1 wa r to œci tem pe ra -

tu ry kry ty cz nej. Tem pe ra tu ra kry -

ty cz na dla ga zów wy stê puj¹cych

jako skro p lo ne, ta kich jak pro pan,

bu tan, po da wa na z regu³y jest

w ka r tach cha ra kte ry styk sub -

stan cji nie bez pie cz nych. Na kre œl -

my teraz dwa wy¿ej przedstawio-

ne wykresy na jednym (rys. 3).

Cze r wo na krzy wa ilu stru je za -

le ¿ noœæ ci œ nie nia od tem -

pe ra tu ry gazu skro p lo ne -

go wewn¹trz zbio r ni ka.

W wa run kach nor ma l ne -

go u¿y t ko wa nia sub stan -

cja znajduje siê w tempe-

ra tu rze T 1 i pod ciœnie-

niem p 1 . Je¿eli na zbior-

nik za cz nie od dzia³ywaæ

po ¿ar, prze ka zuj¹c mu

ene r giê w po sta ci ciep³a,

nast¹pi wzrost tempera-

tu ry za wa r te go w nim

p³ynu. Wraz jej wzrostem

wzro œ nie ci œ nie nie, zgod nie z krzy -

w¹ ko lo ru cze r wo ne go. Punkt

okreœlaj¹cy stan fazy ciek³ej prze-

mieszcza siê ku górze, prze-

chodz¹c kolejno przez punkty 2, 3,

4. Zbiornik mo¿e wówczas ulec

roze rwa niu. Mimo ¿e ka ¿ dy zbio r -

nik ci œ nie nio wy s³u¿¹cy do maga -

zy no wa nia lub trans po rtu ga zów

skro p lo nych jest za pro je kto wany

tak, aby wy trzy my wa³ od po wie d -

nio du¿e ciœnienie, o wie le wiê ksze

od ro bo cze go, to jed nak ci œ nie nia,

któ re spo wo du je jego roze rwa nia

w czasie awarii, nie sposób prze-

wi dzieæ. Nie mo ¿ na prze cie¿ po -

min¹æ faktu, ¿e oddzia³ywanie po-

¿a ru po wo du je os³abie nie œcian

zbio r ni ka. Sam sce na riusz awa rii

Wy buch okre œla ny w li te ra tu rze

jako BLEVE jest to gwa³towny

pro ces fi zy cz ny zwi¹zany z roze -

rwa niem zbio r ni ka i gwa³town¹

prze mian¹ fa zow¹ za wa r tej w nim

cie czy. W jed nej chwi li ogro m na

iloœæ sub stan cji prze cho dzi ze sta -

nu ciek³ego w stan gazowy, zwiê-

kszaj¹c zna cz nie i gwa³to w nie

swoj¹ ob jê toœæ. Po wo du je to po -

wsta nie fali ci œ nie nia, któ ra roz -

cho dzi siê w at mo s fe rze i ze

wzglêdu na swoj¹ moc ma zdol-

noœæ do po wo do wa nia okre œlo -

nych zniszczeñ. Jest to nic innego,

jak swo i sta fala wy bu cho wa.

Trzeba jednak pamiêtaæ, ¿e nie za-

wsze ci œ nie nio we roze rwa nie zbio -

rni ka sku t ku je po wsta niem wy bu -

chu o tak du¿ej sile. Sytuacja taka

bê dzie mia³a mie j s ce je dy nie wów -

czas, gdy zajd¹ spe cy fi cz ne wa -

run ki. Wa run ki te od nosz¹ siê

g³ównie do stanu, w jakim bêdzie

siê zna j do wa³a maga zy no wa na

sub stan cja w mo men cie zni sz cze -

nia zbio r ni ka. Zgod nie z de fi nicj¹

BLEVE jej tem pe ra tu ra w mo -

men cie awa rii musi prze kra czaæ

tem pe ra tu rê wrze nia w ci œ nie niu

atmo sfe ry cz nym. Po wsta je wiêc

tu¿ przed roze rwa niem zbio r ni ka

pe w na sy tu a cja, w któ rej faza

ciek³a wewn¹trz nie wrze, mimo

¿e jej tem pe ra tu ra prze kra cza war -

toœci tem pe ra tu ry wrze nia po da -

wa ne zwy kle w ta b li cach fi zy cz -

nych lub np. w karcie charaktery-

styki sub stan cji nie bez pie cz nej

(czy li dla ci œ nie nia 101,3 kPa).

Jak to wy ja œ niæ? Tem pe ra tu ra

wrze nia jest to tem pe ra tu ra, w któ -

rej ciecz zaczyna parowaæ w ca³ej

ob jê to œci. Za le ¿y ona od ci œ nie nia.

Im ci œ nie nie wy ¿sze, tym wy ¿sza

jest tem pe ra tu ra wrze nia . W zbio -

r ni ku ci œ nie nio wym, na przyk³ad

ta kim, w ja kim maga zy no wa ne s¹

gazy skroplone, jak propan czy bu-

tan, ci œ nie nie zna cz nie prze kra -

cza ci œ nie nie atmo sfe ry cz ne. Do -

da t ko wo od dzia³ywa nie ewen tua -

l ne go po ¿a ru mo¿e po wo do waæ

wzrost temperatury p³ynu, a co za

tym idzie – wzrost ciœnienia wew-

n¹trz. Przyk³adowa krzywa, która

ob ra zu je zmia ny ci œ nie nia w szcze l -

nym zbio r ni ku w za le ¿ no œci od

zmian tem pe ra tu ry p³ynu, mo¿e

siê przedstawiaæ jak ta na rys. 1.

Je œli ci œ nie nie wewn¹trz prze -

kra cza zna cz nie atmo sfe ry cz ne,

to tem pe ra tu ra wrze nia przy j mie

wa r to œci wy ¿sze (od po wia daj¹ce

temu ci œ nie niu). Po nie wa¿ w ta -

Rys. 1. Ci œ nie nie w fun kcji tem pe ra -

tu ry ga zu skro p lo ne go w zbio r ni ku

kim przy pa d ku wa r to œci tem pe ra -

tu ry wrze nia prze kra czaj¹ wa r to -

œci tem pe ra tu ry wrze nia w ci œ nie -

niu atmo sfe ry cz nym, to tem pe ra -

tura samej cieczy, rosn¹c wskutek

ogrzewania, te¿ mo¿e je przekro-

czyæ.

Wynika z tego, ¿e ciecz w zbior-

ni ku mo¿e mieæ tem pe ra tu rê prze -

kra czaj¹c¹ w zna cz nym sto p niu

tê, przy której wrza³aby w otocze-

niu. Co siê jednak stanie, je¿eli

ciecz wewn¹trz znajdzie siê w sta-

nie opi sa nym po wy ¿ej, a ci œ nie nie

gwa³to w nie spad nie, na przyk³ad

gdy pêkn¹ œcia ny zbio r ni ka? Od -

po wia daj¹c na to py ta nie, na le ¿y

siê zastanowiæ, czy jest taka tem-

pe ra tu ra, przy któ rej sub stan cja

nie mo¿e wystêpowaæ w fazie cie-

k³ej w danym ciœnieniu. Czy ist-

nie je tem pe ra tu ra, po wy ¿ej któ rej

nie mo¿na ogrzaæ cieczy, aby ta

wy stê po wa³a w swym sta nie sku -

pienia. Otó¿ jest taka temperatu-

ra, wy ¿sza od tem pe ra tu ry wrze -

nia (w tem pe ra tu rze wrze nia

ciecz wrze ca³¹ objêtoœci¹, jednak

nie mo ¿ na po wie dzieæ, ¿e sub stan -

cja nie wystêpuje w stanie cie-

k³ym), a w li te ra tu rze przed mio tu

okre œla na mia nem gra ni cz nej tem -

peratury prze grza nia. Gra ni cz na

tem pe ra tu ra prze grza nia po do b -

nie jak tem pe ra tu ra wrze nia jest

funkcj¹ ci œ nie nia. Przyk³ado wy

wy kres tej fun kcji przed sta wio ny

jest na rys. 2.

Dla ogro mnej li cz by sub stan cji

u¿y wa nych w prze my œle przy j mu -

je ona w ci œ nie niu atmo sfe ry cz -

nym (p atm ) wa r to œci z prze dzia³u

Rys. 3. Ci œ nie nie w fun kcji tem pe ra tu ry

ga zu skro p lo ne go w zbio r ni ku

mo¿e mieæ równie¿ wp³yw na

zmnie j sze nie ich wy trzy ma³oœci,

na przyk³ad poprzez powstanie

usz ko dzeñ me cha ni cz nych (wg nie -

ceñ, za ry so wañ itp.). Ist nie je wiêc

re a l na mo ¿ li woœæ roze rwa nia

zbio r ni ka w ka ¿ dym mo men cie

pro ce su wzro stu ci œ nie nia wew -

n¹trz.

BLEVE – propan

W celu przy bli ¿e nia me cha ni z mu po wsta wa nia zja wi ska BLEVE prze ana lizu j my te -

raz, w œlad za Raidem 1,7 , wy ni ki kon kre t nych ba dañ z udzia³em pro pa nu. Przed sta wi³

on na podstawie doœwiadczeñ na wykresie p-T (rys. 4) krzyw¹ ciœnienia par propanu

w zbiorniku w funkcji temperatury p(T) wraz z prost¹, bêd¹c¹ zbiorem miejsc geome-

try cz nych pun któw od po wia -

daj¹cych wa r to œciom gra ni -

cz nych te m pe ra tur prze grza -

nia p (Tprz) w okre œlo nym ci œ -

nie niu (fun k cja ci œ nie nie par –

gra ni cz na tem pe ra tu ra prze -

grzania) lub inaczej p min (T).

Skro p lo ny pro pan zna j do -

wa³ siê w zbiorniku w tempe-

ra tu rze 20 o C pod ci œ nie niem

ok. 8 atm. Stan ten przedsta-

wiony jest na wykresie jako

punkt A. W wyniku od-

dzia³ywa nia po ¿a ru tem pe ra -

tu ra i ci œ nie nie rosn¹ zgod nie

z prze bie giem fun kcji p(T).

Raid doszed³ do wniosku, ¿e

je ¿e li roze rwa nie zbio r ni ka

nast¹pi, za nim tem pe ra tu ra skro p lo ne go pro pa nu osi¹gnie wa r toœæ gra ni cz nej tem -

pe ra tu ry prze grza nia w ci œ nie niu atmo sfe ry cz nym, któ ra rów na jest 53 o C – na wykre-

sie punkt B, ciecz bêdzie wrza³a wskutek spadku ciœnienia – na wykresie punkt C.

W tym wypadku dynamika przemiany fazowej nie jest jednak a¿ tak du¿a, aby wy-

two rzyæ falê wy bu chow¹, a pro ces wrze nia trwa ki l ka se kund. Je ¿e li jed nak zbio r nik

ule g nie roze rwa niu w mo men cie, gdy tem pe ra tu ra pro pa nu w zbio r ni ku prze kro czy

53 o C – na wykresie punkt D, wówczas po awaryjnym wyp³ywie cieczy nastêpuje

szy b ki spa dek ci œ nie nia, wsku tek cze go tem pe ra tu ra cie czy, za nim ci œ nie nie osi¹gnie

wa r toœæ ci œ nie nia atmo sfe rycz ne go, jest jej gra niczn¹ te m pe ra tur¹ prze grza nia

– punkt E (55 o C oraz 3,3 atm.). Prowadzi to do bardzo gwa³townej przemiany fazowej

i po wsta nia si l ne go wy bu chu, okre œla ne go w li te ra tu rze jako BLEVE.

Rys. 2. Gra ni cz na tem pe ra tu ra

prze grza nia

Przegl¹d Po ¿a r ni czy – 1/2006

Rys. 4. Krzy wa ci œ nie nia par pro pa nu

w zbio r ni ku w fun kcji tem pe ra tu ry 7

Roz wa ¿ my sy tu a cjê, w któ rej

zbio r nik ule g nie roze rwa niu,

w momencie gdy p³yn nie osi¹gnie

je sz cze gra ni cz nej tem pe ra tu ry

prze grza nia. Dla tej sy tu a cji,

patrz¹c na wykres, stan fazy

ciek³ej okre œlo ny bê dzie po przez

dowolny punkt le¿¹cy na krzywej

pomiêdzy punktami 1 i 3. Za³ó¿my,

¿e jest to punkt 2. Pêkniêcie œcian

zbio r ni ka spo wo du je gwa³to w ny

spa dek ci œ nie nia do po zio mu p atm .

Substancja bêdzie siê wiêc znaj-

do wa³a pod ci œ nie niem atmo sfe -

ry cz nym, pod któ rym tem pe ra tu ra

wrze nia dla ga zów skro p lo nych

prze kra cza z regu³y tem pe ra tu rê

oto cze nia. Uwo l nio na faza ciek³a

za czy na w ta kim przy pa d ku

gwa³townie wrzeæ, tworz¹c rozle-

wisko, a jej pary, jeœli nast¹pi

zap³on, bêd¹ siê po prostu spalaæ.

Te m po prze mia ny fa zo wej nie bê -

dzie jednak na tyle du¿e, aby

mog³a po wstaæ fala ci œ nie nia po -

wo duj¹ca zni sz cze nia. Nie mo ¿ na

wiêc mówiæ o wyst¹pieniu zjawi-

ska wy bu chu.

Roz pa trz my te raz sy tu a cjê,

w któ rej zbio r nik zo sta je roze -

rwa ny w chwi li, gdy tem pe ra tu -

ra p³ynu prze kro czy wa r toœæ

gra ni cz nej tem pe ra tu ry prze -

grza nia od po wia daj¹c¹ p atm .

Prze kro czy wiêc tem pe ra tu rê,

przy której nie mo¿e wystêpo-

waæ w postaci ciek³ej pod ciœ-

nie niem atmo sfe ry cz nym. Pa -

trz¹c na wykres, bêdzie to do-

wolny punkt le¿¹cy na krzywej

po miê dzy pun kta mi 3 i 5.

Za³ó¿my, ¿e jest to punkt 4. Ciœ-

nie nie za cz nie gwa³to w nie spa -

daæ do atmo sfe rycz ne go, jed nak

tem pe ra tu ra fazy ciek³ej nie

ule g nie zna cz nej zmia nie. W pe -

w nej chwi li tego spa d ku ci œ nie -

nia za j dzie sy tu a cja, w któ rej

tem pe ra tu ra cie czy sta nie siê

równa gra ni cz nej tem pe ra tu rze

prze grza nia od po wia daj¹cej te -

mu trwaj¹cemu chwilê ciœnie-

niu. Da l szy spa dek ci œ nie nia

spo wo du je, ¿e sub stan cja zna j -

dzie siê w warunkach, przy któ-

Fot. 7. Zja wi sko BLEVE zare je stro wa ne pod czas do œwia d czeñ

w pe³nej skali

Jed na k ¿e nie w ka ¿ dym przy pa d -

ku usz ko dze nia zbio r ni ka wy -

pe³nio ne go sub stancj¹ paln¹ do -

cho dzi do po wsta nia kuli og ni stej.

Je œli wype³nio ny sub stancj¹

paln¹ zbio r nik ule ga usz ko dze niu

i nie do cho dzi do naty chmia sto we -

go zap³onu jego za wa r to œci, lecz

na stê pu je wy mie sza nie siê me -

dium z po wie trzem, sku t kiem

wyst¹pienia awarii mo¿e nie byæ

f i re ball , a po¿ar typu flash f ire

lub wybuch typu VCE (Va po ur

Clo ud Ex p lo sion) , który opisa-

ny zo sta³ we wcze œ nie j szym ar ty -

ku le au to rów 5 .

Pod su mo wuj¹c, chcie li by œmy

podkreœliæ, ¿e skutki tego typu wy-

buchów mog¹ byæ bardzo rozleg³e.

W przy pa d ku BLEVE zaob se r wo -

waæ mo ¿ na trzy efe kty (osta t ni je -

dynie dla substancji palnych):

a) two rze nie siê fali nad ci œ nie -

nia powsta³ej w wyniku gwa³tow-

nej prze mia ny miê dzy fa zo wej

ciecz – para,

b) po wsta nie od³am ków wsku -

tek roze rwa nia zbio r ni ka,

c) po wsta nie kuli og ni stej – fi -

re ball .

Typowe efekty BLEVE – fala

nad ci œ nie nia i two rze nie siê

od³am ków w wy ni ku roze rwa nia

zbio r ni ka – za le¿¹ bez po œred nio

od typu medium i parametrów ist-

niej¹cych w zbio r ni ku oraz

kszta³tu zbio r ni ka, któ ry wp³ywa

na sposób jego rozerwania.

Au to rzy:

kpt. mgr in¿. Rafa³ Porowski

i m³. kpt. mgr in¿. Ernest Ziêbaczewski

s¹ pra cow ni ka mi

Biu ra Roz po zna wa nia Zagro¿eñ

KG PSP

rych nie bê dzie wy stê po waæ

w po sta ci ciek³ej (ci œ nie nie

i tem pe ra tu ra). Na stê pu je wów -

czas gwa³to w na prze mia na fazy

ciek³ej w gazow¹. Przemianie

tej towarzyszy zna cz ny wzrost

ob jê to œci za j mo wa nej przez

substancjê. W ten sposób po-

wsta je fala nad ci œ nie nia, któ ra

roz cho dzi siê w at mo s fe rze.

Mo¿e ona po wo do waæ ob ra ¿e nia

u lu dzi oraz okre œlo ne zni sz cze -

nia. Fot. 7 przedstawia zjawi sko

BLEVE zare je stro wa ne pod czas

do œwia d czeñ w pe³nej ska li wy -

ko na nych przez Queen’s Univer-

si ty.

Co siê jednak stanie, je¿eli prze-

wo ¿o ny lub maga zy no wa ny skro p -

lony gaz jest palny? Otó¿ for-

muj¹ca siê wówczas chmura

mo¿e ulec zap³onowi (co przedsta-

wia fot. 8) i na skutek powstania

si³ wyporu unosiæ siê do góry, przyj-

muj¹c sferyczny kszta³t (fot. 8).

Tê spalaj¹c¹ siê chmurê okreœla

siê w li te ra tu rze mia nem f i re -

ball (w do s³ow nym t³uma cze niu

oz na cza to og nist¹ kulê).

Fi re ball po wo du je sku t ki

zwi¹zane z oddzia³ywaniem stru-

mienia ciep³a o du¿ej gêstoœci

(mocy przypadaj¹cej na jedno-

stkê po wie rz ch ni). Ze wzglê du na

swo je roz mia ry, to wa rzysz¹ce

mu zja wi sko uno sze nia oraz

du¿¹ wa r toœæ gê sto œci stru mie -

nia ciep³a wypro mie niowy wane -

go z powie rz ch ni f i re ball (rzêdu

200-450 kW/m 2 ) stwarza du¿e za-

gro ¿e nie za rów no dla lu dzi zna j -

duj¹cych siê w okolicy wyst¹pie-

Fot. 8. Wybuch typu BLEVE z towa-

rzysz¹cym mu zja wi skiem spa la nia

chmu ry

nia zja wi ska, jak i in sta la cji prze -

mys³owych oraz zlo kali zo wa nych

w oko li cy bu dyn ków.

Fi re ball , wy twa rzaj¹c stre fê

pro mie nio wa nia cie p l ne go, mo¿e

za rów no spo wo do waæ do tkli we

oparzenia skóry, jak te¿ wywo³aæ

zap³on ma te ria³ów pa l nych zna j -

duj¹cych siê w jego otoczeniu.

1 F.P. Lees – „Loss Prevention in the Process

In du stries. Vo lu me III”, El se vier, UK, 2005 r.

2 Te r min „flash fire” oz na cza gwa³to w ne spa la -

nie siê chmu ry sub stan cji pa l nej, bez zna cz ne -

go przy ro stu ci œ nie nia.

3 „Za po bie ga nie stra tom w prze my œle. Czêœæ

III. Zarz¹dza nie bez pie cze ñ stwem pro ce so -

wym”, praca zbiorowa pod redakcj¹ Adama S.

Mar ko wskie go, Poli te ch ni ka £ódz ka, 2000 r.

4 Na pod sta wie I. Grun t- Me y er – „Ana li za

dzia³añ ratowniczych z udzia³em LPG pod

wzglê dem bez pie cze ñ stwa ra to w ni ków na pod -

sta wie ana li zy wy pa d ków rze czy wi s tych”, ma -

te ria³y kon fe ren cyj ne z se mi na rium SITP „Za -

sa dy pro wa dze nia dzia³añ ope ra cy j nych pod -

czas awa ry j ne go wyp³ywu ga zów skro p lo nych

z cy stern w du ¿ych aglo me ra cjach mie j skich”,

Wa r sza wa, SGSP, 2004 r.

5 R. Po ro wski, E. Ziê ba cze wski – „Wy bu chy

che mi cz ne ga zów i par cie czy pa l nych”,

Przegl¹d Po ¿a r ni czy 7/2005.

6 Center for Chemical Process Safety of the

Ame ri can In sti tu te of Che mi cal En gi ne ers:

,,Gu i de li nes for Eva lu a ting the Cha rac te ri stics

of Va por Clo ud Ex p lo sions, Flash Fi res, and

BLEVE’s”. New York 1994.

7 Reid, R. C. – ,,Po ssi b le me cha nism for pres -

suri zed- liqu id tank ex p lo sions or BLEVE’s”;

Science. 203(3) 1979.

Fot. 9. Fi re ball po wsta³y w wy ni ku BLEVE – fo r mo wa nie i spa la nie siê chmu ry

Przegl¹d Po ¿a r ni czy – 1/2006

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: