ШЕБЕКО Юрий Николаевич, д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник
143903, Московская обл., г. Балашиха, мкр. ВНИИПО, 12
РИНЦ AuthorID: 47042, Scopus: 7006511704
Yury N. SHEBEKO, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Chief Researcher
VNIIPO, 12, Balashikha, Moscow Region, 143903
RISC AuthorID: 47042, Scopus: 7006511704
Введение. Проведено обоснование важности исследований поведения резервуаров с компримированным и сжиженным водородом в очаге пожара в связи с тем, что такие аварии на объектах водородного транспорта являются наиболее опасными. Актуальность статьи обусловлена необходимостью оценки опасности указанного выше сценария аварии с целью его предотвращения и снижения последствий. Целью работы является анализ закономерностей протекания таких аварий на основе рассмотрения современных исследований в указанном направлении.
Поведение резервуаров с компримированным водородом в очаге пожара. Компримированный водород, как правило, хранится в баллонах из композитных материалов, а сжиженный — в двухоболочечных изотермических резервуарах. При попадании баллона из композитных материалов в очаг пожара через 5–15 мин происходит его взрыв. При этом давление газа в баллоне в момент его разрыва отличается от первоначального не более чем на 10 %.
Поведение резервуаров с жидким водородом в очаге пожара. Жидкий водород хранится и транспортируется в изотермических двухоболочечных резервуарах. Время сохранения целостности подобного резервуара (промежуток времени от начала огневого воздействия до разрыва) может достигать нескольких десятков минут в зависимости от его конструкции и интенсивности теплового воздействия.
Выводы. При разрушении баллонов с компримированным водородом и резервуаров с жидким водородом образуются ударные волны, огненные шары и разлетающиеся фрагменты баллонов и резервуаров. Размеры зон поражения могут достигать нескольких десятков метров в зависимости от параметров баллонов и резервуаров. При этом наибольший размер зоны поражения наблюдается в случае образования огненного шара.
Introduction. The paper substantiates the importance of investigations into the behaviour of tanks with compressed and liquefied hydrogen in the body of the fire due to the fact that such accidents at hydrogen transport facilities are the most dangerous. The relevance of the paper is conditioned by the need to analyze such scenario of the accident to prevent it and to reduce its consequences. The aim of the paper is to analyze the regularities of such accidents on the basis of consideration of modern research in the specified direction.
Behavior of tanks with compressed hydrogen in the body of the fire. Compressed hydrogen is usually stored in composite cylinders, while liquefied hydrogen is stored in double-shell isothermal tanks. When the cylinder made of composite materials with compressed hydrogen gets into a fire, it explodes within 5–15 minutes if no fireproofing is made for these cylinders. A destruction of the cylinder made of the composite materials takes place at gas pressures exceeding an initial pressure not more than on 10 %. A rupture occurs due to a loss of polymer compound. A fire resistance limit of such a cylinder is inversely proportional to an intensity of thermal action of the fire.
Behavior of tanks with liquid hydrogen in a fire. Liquid hydrogen is stored and transported in double-shell isothermal tanks. The fire resistance limit of the liquefied hydrogen tank can reach several tens of minutes depending on the parameters of thermal isolation.
Conclusions. Shock waves, fireballs and fragments of the tanks are the main hazardous factors of the accidents with a rupture of the hydrogen tanks. Sizes of hazardous zones can reach several tens of metres, depending on the parameters of cylinders and tanks. The largest size of the affected zone was observed in the case of the fireball formation. The fire resistance limit of the tanks is inversely proportional to an intensity of the thermal action of the fire.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.