Главная       Архив       О журнале         Подписка       Авторам      ВНИИЖТ
     English 
 
Вестник ВНИИЖТ, 2005, № 6
 

УДК 656.212.5.08

Кандидаты техн. наук П. П. ЩЕГЛОВ, В. И. ЖОЛОБОВ, инж. Т. И. ЛОЖНИКОВА

Проблема безопасности при роспуске
с сортировочных горок вагонов
с легковоспламеняющимися жидкостями

В настоящее время доля опасных грузов составляет более 25 % общего грузооборота отправляемых грузов. При перевозке многих опасных грузов, в том числе и с легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ), на перевозочных документах ставится штемпель «С горки не спускать» [1, 2]. Это приводит к необходимости выполнения на сортировочных станциях дополнительного объема маневровых работ, а также снижает эффективность работы сортировочных горок, увеличивает время простоя вагонов на станциях, замедляет сроки доставки грузов. Накопление вагонов с опасными грузами повышает пожароопасную ситуацию на станции. В связи с этим железные дороги неоднократно обращались в ОАО «РЖД» с предложениями о снятии запрета на роспуск с горок вагонов с отдельными видами грузов.

Однако критерии опасности грузов, при наличии которых вагоны с грузом нельзя спускать с сортировочной горки, отсутствуют, и проблема не решается.

Поэтому во ВНИИЖТе были проведены теоретические исследования опасности ЛВЖ при аварийных ситуациях. С этой целью выполнены расчеты площадей разлива, скорости испарения, радиусов образования взрывоопасных и токсичных зон, значений комплексного показателя опасности наиболее известных ЛВЖ. В табл. 1 показаны площади разлива, скорости испарения и массы паров, поступающих в воздух в течение 1 ч с расчетной площади разлива некоторых ЛВЖ [3].

 
Таблица 1
Наименование вещества Скорость испарения, кг/м2·мин,
при скорости ветра 0,2 м/с 
Площадь разлива 1 т ЛВЖ, м2 Масса паров, поступивших в воздух
в течение 1 ч с площади разлива 1 т, кг
Ацетальдегид** 0,140 25,53 214,01
Изопентан* 0,137 32,28 264,67
Диэтиловый эфир** 0,106 28,03 178,22
Изопрен* 0,105 29,37 185,53
Пентан* 0,101 32,19 194,75
Этилмеркаптан 0,098 24,00 139,52
Пропилена оксид  0,094 23,28 131,48
Пиперилен (пентадиен)* 0,077 29,24 134,74
Сероуглерод* 0,073 15,87 69,18
Акролеин 0,059 23,78 84,08
Бензин АИ-93 (зимний) 0,052 27,00 86,15
Бензин А-72 (зимний) 0,049 27,00 80,45
Бензин АИ-93 (летний) 0,049 27,00 80,55
Диэтиламин  0,045 28,17 75,84
Метилацетат  0,042 21,44 53,40
Ацетон  0,039 25,29 59,57
Бензин авиац. Б-70 0,023 27,00 38,13
Метилакрилат  0,022 20,99 27,18
Акрилонитрил  0,019 24,81 28,68
Метанол ** 0,015 25,42 23,13
Ацетонитрил 0,014 25,55 20,92
Примечание. Грузы, выделенные жирным шрифтом (например, ацетонитрил), согласно [4], относятся к категории особо опасных грузов.
* Нельзя спускать с горок в цистернах.
** Нельзя спускать с горок в цистернах и крытых вагонах.

Основным видом опасности ЛВЖ является способность создавать над своей поверхностью горючую или взрывоопасную концентрацию паров. Некоторые ЛВЖ являются ядовитыми веществами. При утечках они загрязняют большие площади поверхности земли и водоемов.

Из данных табл. 1 видно, что площадь разлива одной тонны ЛВЖ зависит от плотности ЛВЖ и составляет от 15,87 до 32,28 м2.

Скорость испарения у рассматриваемых жидкостей, рассчитанная по формуле Wиспимеет значение от 0,014 до 0,14 кг/м2·мин.

При этом h — коэффициент, зависящий от скорости потока воздуха и температуры; М — молекулярная масса ЛВЖ, кг/моль; Рн — давление насыщенного пара, кПа.

В течение одного часа при температуре 20 °C в воздух поступает до 214 кг паров, которые, смешиваясь с воздухом, создают взрывоопасное и ядовитое облако. При этом у одних ЛВЖ радиус взрывоопасной зоны превышает радиус токсичной зоны, у других — наоборот (рис. 1).

 
Рис. 1. Радиусы взрывоопасных и токсичных паровоздушных зон:
а — метанол; б — диэтиловый эфир; R1 — радиус разлившейся ЛВЖ; R2 — радиус взрывоопасной зоны; R3 — радиус токсичной зоны

Поэтому оценить опасность легковоспламеняющихся жидкостей при аварийной ситуации по какому-либо одному показателю (пожарной опасности или ядовитости) не представляется возможным, так как у одних ЛВЖ превалирует пожарная опасность, у других — ядовитость [5, 6].

Оценить опасность ЛВЖ при аварийной ситуации можно по комплексному показателю, учитывающему пожарную опасность, токсичность и скорость испарения жидкости,

где КП — комплексный показатель опасности ЛВЖ; = Сп/НКПРП — показатель пожарной опасности, где Сп — концентрация насыщенного пара, г/м3; НКПРП — нижний концентрационный предел распространения пламени, г/м3= Сп/(ПДК·500) — показатель токсичности, где ПДК — предельно допустимая концентрация паров жидкости, г/м3; Wисп — скорость испарения, кг/м2·с.

Результаты расчетов токсичности, пожарной опасности, комплексного показателя для ЛВЖ при температуре 20 °C приведены в табл. 2.

 
Таблица 2
Наименование ЛВЖ ·Wисп .·Wисп КП
Акролеин 145,13 0,78 145,91
Ацетальдегид** 101,25 3,37 104,62
Акрилонитрил 21,13 0,08 21,21
Сероуглерод 18,00 2,84 20,84
Изопентан* 12,40 7,60 20,00
Изопрен* 8,94 3,71 12,66
Этилмеркаптан 9,77 2,03 11,79
Пентан* 6,76 3,83 10,58
Ацетонитрил 9,33 0,04 9,36
Диэтиловый эфир** 1,26 3,61 4,87
Пиперилен (пентадиен)* 1,90 2,24 4,14
Пропилена оксид  1,10 2,02 3,12
Диэтиламин  2,24 0,62 2,86
Бензин АИ-93 (зимний) 1,05 1,20 2,25
Бензин АИ-93 (летний) 0,93 1,07 2,00
Бензин А-72 (зимний) 0,92 1,06 1,98
Метанол ** 1,02 0,03 1,05
Метилакрилат 0,85 0,10 0,95
Метилацетат  0,58 0,30 0,88
Ацетон  0,23 0,35 0,58
Бензин авиац. Б-70 0,21 0,27 0,48
Примечание. *, **, обозначения жирным шрифтом — см. табл. 1.

Из данных табл. 2 следует, что по величине комплексного показателя наиболее опасными жидкостями являются ацетальдегид, акролеин, акрилонитрил, сероуглерод, изопентан, имеющие комплексный показатель 20 и выше.

Комплексный показатель и его составляющие зависят от температуры окружающей среды (рис. 2).

 
Рис. 2. Комплексные показатели ЛВЖ при температурах 0° и 20 °C:
грузы, отмеченные *,  нельзя спускать с горок в цистернах; отмеченные ** — нельзя спускать с горок в цистернах и в крытых вагонах

Из рис. 2 следует, что при температуре 0° и ниже комплексный показатель у диэтилового эфира, пиперилена, метанола, имеющих на перевозочных документах штемпель «С горки не спускать», меньше, чем у бензинов, допущенных к роспуску с сортировочных горок. Например, комплексный показатель у диэтилового эфира при температуре 0 °C составляет 1,39, у пиперилена 1,3, что меньше, чем у бензинов (2,0 – 2,1), допущенных к роспуску с сортировочных горок при любых температурах окружающей среды, т. е. они представляют меньшую опасность в случае аварийной ситуации при низких температурах, чем безины.

Выводы. 1. Если принять бензин за эталон, который не имеет запрета на роспуск с сортировочных горок при всех температурах перевозки, то, сравнивая опасность ЛВЖ при аварийных ситуациях с бензином, можно предложить:

а) к роспуску с сортировочных горок вагонов с легковоспламеняющимися жидкостями целесообразно подходить с учетом температуры окружающей среды. При температуре окружающей среды, равной 0 °C и ниже, с ЛВЖ, имеющими комплексный показатель, как у бензина или ниже, запрет на роспуск с сортировочных горок можно снять;

б) у наиболее опасных ЛВЖ — ацетальдегида, изопентана, сероуглерода и изопрена — при температурах 0° и ниже использовать штемпель: «С горки спускать осторожно».

2. Комплексный показатель более объективно оценивает опасность легковоспламеняющихся жидкостей при аварийных ситуациях, так как учитывает их пожарную, токсическую опасность и скорость испарения. Наиболее опасными легковоспламеняющимися жидкостями являются жидкости, имеющие более высокое значение комплексного показателя, — ацетальдегид, акролеин, сероуглерод и другие.

Список литературы

1. Правила перевозок опасных грузов по железным дорогам. М.: Транспорт, 1997.

2. Сборник правил перевозок и тарифов железнодорожного транспорта № 370. М.: Транспорт, 1990.

3. Руководство по определению зон воздействия опасных факторов аварий с сжиженными газами, горючими жидкостями и аварийно химически опасными веществами на объектах железнодорожного транспорта. М., 1997.

4. Методические рекомендации по осуществлению перевозок особо опасных грузов на железнодорожном транспорте. М., 2002.

5. ГОСТ 12.1.004 – 91. Пожарная безопасность. Общие требования.

6. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов, средства их тушения: Справочник. М.: Химия, 1990.

 
К началу статьи
     
  © «Вестник ВНИИЖТ», 2002

 

<> <>