2.2 Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации

В результате взрыва тритонала на объекте экономики с опасной технологией производства возможно образование вторичных поражающих факторов чрезвычайной ситуации.

Первичные поражающие факторы непосредственно вызываются возникновением источника техногенной ЧС.

Вторичные поражающие факторы вызываются изменением объектов окружающей среды первичными поражающими факторами.

Основными источниками вторичных поражающих факторов ЧС на машиностроительном заводе могут быть:

- разгерметизация газгольдеров с сжиженным газом и взрыв ГВС;

- разгерметизация ёмкостей с ЛВЖ (ГЖ) с возникновением пожара разлития;

- разгерметизация хранилища АХОВ с последующим химическим заражением (загрязнением) прилегающей территории;

- разрушение (повреждение) ТО обломками ограждающих конструкций.

Для прогнозирования появления вторичных поражающих факторов, оцениваем состояние газгольдера, хранилища АХОВ и склада ЛВЖ (ГЖ), после воздействия на них поражающих факторов первичного взрыва тритонала. Эти объекты будут повреждены при избыточных давлениях во фронте воздушной ударной волны равных:

- для газгольдера - 0,19 кг/см²;

- для хранилища АХОВ- 0,24 кг/см²;

- для склада ГСМ - 0,18 кг/см².

Рассчитываем избыточное давление во фронте воздушной ударной волны при её подходе к этим объектам и сравниваем полученные значения с указанными выше.

Расчётные значения избыточного давления во фронте ударной волны:

- для газгольдера - 0,06 кг/см²;

- для хранилища АХОВ - 0,04 кг/см²;

- для склада ГСМ - 0,12 кг/см².

Сравнив полученные значения давления во фронте воздушной ударной волны, можно сделать вывод, что газгольдер, хранилище с аммиаком и склад с горючим не получат повреждения.

2.2.1 Если газгольдер со сжиженным газом получил повреждения, то образуется газовоздушная смесь, которая при наличии источников открытого огня и при скорости ветра менее 15 м/сек взрывается

Во время выпадения обильных осадков (дождь, снег) взрыва ГВС не произойдет.

Независимо от результатов воздействия воздушной ударной волны от взрыва тритонала на газгольдер, определяем параметры взрыва ГВС.

По плану завода замеряем расстояния r₁ от взорвавшихся газгольдеров (от точки соприкосновения баков № 30) до объектов на территории завода.

Рассчитываем радиус облака взрыва ГВС r₀(м) по формуле (2.4):

(2.4)

где k - коэффициент перехода сжиженного газа в стехиометрическую

смесь (принимается равным 0,6);

Q - масса хранимого сжиженного газа, т, (Q=4 т ).

Затем находим соотношение r₁к r₀.

По полученной величине, из таблицы 2.4, выбираем значения ΔР_фг, которые будет иметь ВУВ, образовавшаяся при взрыве ГВС, на удалении r₁ до рассматриваемого объекта от эпицентра взрыва.

Таблица 2.4 – Величины избыточного давления во фронте ВУВ при взрыве газгольдера

r1/r0	Рфг, кг/см2	r1/r0	Рфг, кг/см2
0-1,0	17	2,5	1,12
1,01	12,32	3	0,82
1,02	10,32	3,5	0,63
1,04	8,14	4	0,50
1,06	6,21	5	0,38
1,08	5,68	6	0,28
1,1	5,33	8	0,18
1,2	3,96	10	0,13
1,4	2,99	12	0,10
1,6	2,38	15	0,078
1.8	1,95	20	0,05
2	1,63

При выборке значений ΔРфг, данные таблицы 2.4 интерполируем. Результаты вычислений заносим в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 - Результаты вычислений параметров взрыва газовоздушной смеси

№ на плане	Название цеха	Масса ГВС, т	k	r1, м	r0, м	r1/r0, м	Рфг, кг/см2
1	2	3	4	5	6	7	8
13	Мартеновский	4,0	0,6	222	24,769	8,96	0,156
10	Литейный			130		5,25	0,355
8	Кузнечный			212		8,56	0,166
16	Шлифовальный			358		14,45	0,082
9	Механический № 1			296		11,95	0,101
12	Механический № 2			184		7,43	0,209
15	Сборочный			264		10,66	0,12
25	Электроцех			168		6,78	0,241
23	Инструментальный			38		1,53	2,594
24	Столярный цех			78		3,15	0,763
11	Прессовый			140		5,65	0,315
18	Котельная			80		3,23	0,733
19	Склад готовой продукции			120		4,84	0,399
22	Диспетчерская			98		3,96	0,51
29	Баки с горючим			128		5,17	0,363
	ГРП 1			420		16,96	0,067
	ГРП 2			94		3,8	0,552
33	Хранилище АХОВ			70		2,83	0,922
6	ГВЦ			360		14,53	0,081
21	Насосная			130		5,25	0,355

По полученным величинам избыточного давления во фронте воздушной ударной волны ΔР_фг и соответствующим им расстояниям до объектов r₁, построим график их взаимозависимости, представленный на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - График зависимости величин избыточного давления во фронте воздушной ударной волны и соответствующих им расстояниям до объектов при взрыве газгольдера

По графику находим границы зон действия ВУВ с величинами избыточного давления 1 кг/см2, 0,5 кг/см2, 0,3 кг/см2, 0,1 кг/см2 соответственно. Полученные данные занесем в таблицу 2.6.

Таблица 2.6 – Границы зон действия воздушной ударной волны от взрыва газгольдера

1	68
0,5	102
0,3	145
0,1	293

Полученные границы зон наносим на план машиностроительного завода (Приложение Б).

2.2.2 При авариях с легковоспламеняющимися (ЛВЖ) и горючими жидкостями (ГЖ), могут возникнуть пожары следующих типов:

- факельное горение жидкостей, вытекающих из пробоев и разрывов;

- горение жидкостей в цистерне при ее вскрытии;

- растекание горючей жидкости по прилегающей территории;

- одновременное горение жидкостей при пожарах всех вышеуказанных типов, сопровождающееся иногда взрывами паровоздушных смесей и цистерн.

Объём хранящегося сжиженного газа (ацетилен) V_емк рассчитываем по формуле(2.5):

, м³ (2.5)

где Q - количество сжиженных углеводородных газов в хранилище до взрыва

(140000 кг);

С - стехиометрическая концентрация газа в % по объему (7,75%);

k - коэффициент перехода сжиженного газа в стехиометрическую (взрыв-

ную) смесь (принимаем равным 0,6)

m_k- молярная масса газа (26 кг/кмоль).

Таким образом, используя формулу (2.5) получаем:

, м³

Площадь разлития всего объема ацетилена вычисляем по формуле (2.6):

м² (2.6)

Радиус окружности разлива рассчитываем по формуле (2.7):

, м (2.7)

Зону пожара разлития наносим на план машиностроительного завода (Приложение В).

2.2.3 Разгерметизация хранилища с АХОВ приведет к химическому заражению (загрязнению) территории. Определяем последствия разгерметизации хранилища с АХОВ.

Эквивалентное количество аммиака по первичному облаку Q_э1определяем по формуле (2.8):

, т (2.8)

где K₁- коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ

(K₁=0,18);

K₃- коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора

к пороговой токсодозе АХОВ (К₃ = 0,04);

K₅- коэффициент, учитывающий степень вертикальной

устойчивости воздуха (при инверсии) (K₅ = 1);

- коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха

(-6⁰) на скорость образования первичного облака ( );

Q₀- количество разлившегося при аварии АХОВ (Q₀ =90 т).

Подставив все значения в формулу (2.8), получим:

, т

Эквивалентное количество аммиака по вторичному облаку определяется по формуле (2.9):

, т (2.9)

где K₂- коэффициент, зависящий от физико-химических свойств

АХОВ (K₂ = 0,025);

K₄ - коэффициент, учитывающий скорость ветра (K₄ = 1);

- коэффициент, учитывающий влияние температуры окружающего воздуха (-6⁰) на скорость образования вторичного облака

( );

h - толщина слоя АХОВ (0,05 м);

d – плотность АХОВ (аммиака), т/ (0,688 т/ );

K₆ - коэффициент, зависящий от времени N (6,5 часа), прошедшего после начала аварии, и определяемый из следующего условия:

К₆=N^0,8 при N<T;

К₆ = T^0,8 при N>T;

где T– время испарения АХОВ с площади разлива, рассчитываемое по формуле (2.10):

, ч (2.10)

, ч

Таким образом, подставив значения в формулу (2.9), получим:

,т

Площадь разлива АХОВ определяется по формуле (2.11):

м² (2.11)

где V - объем разлившегося АХОВ

h - высота слоя разлившегося АХОВ (0,05 м).

Объём можно определить разделив массу разлившегося АХОВ на его плотность: V = 90/0,681= 132,2м³;

Подставим значения в формулу (2.11) и получим:

, м²

Максимальные значения глубины зон заражения по первичному Г₁ (км) и вторичному Г₂ (км) облакам аварийно-химического опасного вещества определяем в зависимости от _, и скорости ветра 0,5 м/с (принимаем скорость ветра равной 1м/с). Г₁ и Г₂ равны 2,35 км и 8,76 км соответственно.

Полная глубина зоны заражения Г_∑ определяется по формуле (2.12):

, км (2.12)

где _Г1 - большее из двух значений Г₁ и Г₂;

_Г11 - меньшее из двух значений Г₁и Г_2.

Подставляем значения в формулу (2.12) и получаем:

.

, км

Полученное значение Г_∑ (км) сравнивается с возможным предельным значением глубины переноса воздушных масс Г_П (км), которое определяется по формуле (2.13):

, км (2.13)

где N - время от начала аварии (N = 6,5 часа);

v - скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данной скорости ветра 1 м/с и степени вертикальной устойчивости воздуха (инверсия), (v = 5 м/с).

Подставив значения в формулу, получим:

, км

За окончательную расчетную глубину зоны возможного заражения Г (км) принимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений Г_∑ и Г_П, определяемое по формуле (2.14):

, (2.14)

Окончательная расчетная глубина зоны возможного заражения 9,9 км.

Площадь возможного заражения первичным (вторичным) облаком АХОВ определяем по формуле (2.15):

(2.15)

где S_в - площадь возможного заражения первичным (вторичным) облаком АХОВ (аммиака), км²;

Г - глубина зоны заражения (9,9км);

 - угловой размер зоны заражения  = 360⁰.

Подставив известные значения в формулу получим площадь возможного заражения первичным (вторичным) облаком АХОВ равную 307,8 км².

Площадь зоны фактического заражения АХОВ – это площадь территории, зараженной АХОВ в опасных для жизни пределах. Площадь зоны фактического заражения АХОВ определяется по формуле (2.16):

км² (2.16)

где N - время, прошедшее после начала аварии, час.

, км²

Продолжительность поражающего действия аммиака (его время испарения с площади разлива) определяем по формуле (2.10). Т=1,4 ч.

Время подхода зараженного облака к объекту, расположенному на пути его движения, определяем по формуле (2.17):

(2.17)

где x – расстояние от источника заражения до объекта, км;

v– скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха;

t – время подхода зараженного воздуха к объекту, час.

Рассчитанные значения времени подхода облака к объектам приведены в таблице 2.7.

Таблица 2.7 - Расчет времени подхода облака зараженного воздуха к объектам

№ на плане	Название здания	Х, км	V, км/ч	T, час
1	2	3	4	5
13	Мартеновский цех	0,244	5	0,0488
10	Литейный цех	0,122	5	0,0244
8	Кузнечный цех	0,208	5	0,0416
16	Шлифовальный цех	0,426	5	0,0852
9	Механический цех № 1	0,346	5	0,0692
12	Механический цех № 2	0,236	5	0,0472
15	Сборочный цех	0,326	5	0,0652

Продолжение таблицы 2.7

1	2	3	4	5
25	Электроцех	0,238	5	0,0476
23	Инструментальный цех	0,098	5	0,0196
24	Столярный цех	0,14	5	0,028
11	Прессовый цех	0,172	5	0,0344
18	Котельная	0,118	5	0,0236
19	Склад готовой продукции	0,176	5	0,0352
22	Диспетчерская	0,04	5	0,008
29	Баки с горючим	0,198	5	0,0396
30	Газгольдеры	0,07	5	0,014
	ГРП 1	0,488	5	0,0976
	ГРП 2	0,016	5	0,0032
6	ГВЦ	0,404	5	0,0808
21	Насосная	0,062	5	0,0124

По степени защищённости работников объекта экономики средствами индивидуальной защиты (противогазы) и укрытиями, определяем общее количество пострадавших в каждом подвергшемся химическому заражению здании.

Далее, общее количество пострадавших в каждом подвергшемся химическому заражению здании, приводим к следующей структуре потерь в очаге поражения АХОВ:

- 35% от общего количества потерпевших относятся к безвозвратным потерям;

- 40% - к санитарным потерям средней и тяжелой степени (с выходом из строя не менее, чем на 2-3 недели с обязательной госпитализацией);

- 25% - к санитарным потерям легкой степени.

Возможные общие потери в очагах поражения АХОВ (аммиаком) представлены в таблице 2.8.

Таблица 2.8 - Определение возможных общих потерь в очагах поражения АХОВ

№ на плане	Название здания	НР, чел	Общее количество пострадавши, чел	Безвозвратные потери (35%),чел.	Санитарные потери средней и тяжелой степени (40%),чел.	Санитарные потери легкой степени (25%),чел.
1	2	3	4	5	6	7
13	Мартеновский	220	110	39	44	27
10	Литейный	200	200	70	80	50
8	Кузнечный	200	100	35	40	25
16	Шлифовальный	350	175	61	70	44
9	Механический № 1	280	140	49	56	35
12	Механический № 2	200	100	35	40	25
15	Сборочный	480	240	85	96	60
25	Электроцех	200	200	70	80	50
23	Инструментальный	150	75	26	30	19
24	Столярный цех	30	15	5	6	4
11	Прессовый	100	50	18	20	12
18	Котельная	10	10	4	4	2
19	Склад готовой продукции	40	40	14	16	10
22	Диспетчерская	15	15	5	6	4
29	Баки с горючим	2	2	1	1	0
30	Газгольдеры	1	1	0	1	0
	ГРП	4	4	1	2	1
6	ГВЦ	18	18	6	7	5
21	Насосная	5	5	2	2	1
	Всего	2505	1500	526	601	373

На момент оценки аварии – 11:30, на заводе, в зоне распространения аммиака, находилось 2505 человек, из них 1005 человек, смогли укрыться в защитных сооружениях. Потери будут следующими: 526 человек - безвозвратные потери, 601 человек - санитарные потери средней и тяжелой степени, 373 человека - санитарные потери легкой степени. Количество пострадавших 1127 человек, согласно Постановлению Правительства РФ от 21.05.07 г. № 304 « О классификации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, данная ЧС оценивается, как федеральная [16].