Методичка Аварии ХОО по БЖД ЧС А5

УДК 504:574(07 П78

С о с т а в и т е л и:

Р е ц е н з е н т ы:

П78 Прогнозирование масштабов заражения сильнодействующими

ядовитыми веществами при авариях на химически опасных объектах и транспорте : учеб.-метод. пособие к практ. занятиям по дисциплине «Безопасность в чрезвычайных ситуациях». / сост. – Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2007.

– 36 с.

Учебно-методическое пособие является руководством к выполнению лабораторной работы по разделу «Чрезвычайные ситуации» курса «Безопасность жизнедеятельности» и содержат разделы: цель работы, общие положения, прогнозирование глубин зон заражения, определения площади зоны заражения, определение времени подхода зараженного воздуха к объекту и продолжительности поражающего действия вредных веществ, порядок выполнения работы, содержание отчета, рекомендуемая литература.

Пособие подготовлено для методического обеспечения научно-образовательного комплекса «Техносферная безопасность» и предназначено для студентов, обучающихся по направлению 280000 «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды».

Оглавление

3

1. Цель работы

Настоящее методическое пособие является руководством к выполнению лабораторной работы по разделу «Чрезвычайные ситуации» курса «Безопасность жизнедеятельности» и содержит разделы: цель работы, общие положения, прогнозирование глубин зон заражения, определения площади зоны заражения, определение времени подхода зараженного воздуха к объекту и продолжительности поражающего действия вредных веществ, порядок выполнения работы, содержание отчета, рекомендуемая литература.

Цель работы:

-Прогнозирование глубин зон заражения СДЯВ.

-Определение площади зоны заражения.

-Определение времени подхода зараженного воздуха к объекту и продолжительности поражающего действия СДЯВ.

2.Основные сведения

2.1.Прогнозирование масштабов зон заражения при авариях на технологических емкостях и хранилищах, при транспортировке железнодорожным, трубопроводным и другими видами транспорта, а также в случае разрушения ХОО (химически опасных объектов) необходимо при составлении декларации промышленной безопасности опасного производственного объекта, Плана ликвидации чрезвычайных ситуаций на объекте и при разработке подобных документов. Под оценкой химической обстановки понимают определение масштаба и характера заражения сильнодействующими ядовитыми веществами (СДЯВ), анализ их влияния на деятельность предприятия, населения.

Результатом оценки химической обстановки являются следующие данные:

- вид СДЯВ; - глубина и площадь зоны первичного и вторичного загрязнения;

- предельное время пребывания людей в зоне загрязнения; - возможные потери среди персонала (населения); - стойкость химического загрязнения местности; - возможные пути миграции СДЯВ.

2.2.Методика предназначена для случаев выброса СДЯВ в атмосферу в газообразном, парообразном или аэрозольном состоянии.

2.3.Масштабы заражения СДЯВ в зависимости от их физических свойств и агрегатного состояния рассчитываются по первичному и вторичному облаку, например:

4

−для сжиженных газов – отдельно по первичному и вторичному облаку;

−для сжатых газов – только по первичному облаку;

−для ядовитых жидкостей, кипящих выше окружающей среды – только по вторичному облаку.

2.4. Для прогнозирования масштабов заражения СДЯВ необходимы сле-

дующие исходные данные:

−общее количество СДЯВ на объекте и данные по размещению их запасов в емкостях и техногенных трубопроводах;

−количество СДЯВ, выброшенных в атмосферу и характер их разлива на подстилающей поверхности («свободно», «в поддон» или «обваловка»);

−высота поддона или обваловки складских емкостей;

−метеоусловия: температура воздуха, скорость ветра на высоте 10 метров (на высоте флюгера), степень вертикальной устойчивости воздуха;

−степень защищенности людей.

2.5.При заблаговременном прогнозировании масштабов заражения на случай производственных аварий в качестве исходных данных принимается:

− за величину выброса СДЯВ (Q0) – его содержание в максимальной по объему единичной емкости (технологической, складской, транспортной и др.; для сейсмических районов – общий запас СДЯВ);

− метеоусловия: инверсия, скорость ветра – 1 м/с.

Для прогноза масштабов заражения непосредственно после аварии должны браться конкретные данные о количестве выброшенного (разлившегося) СДЯВ и реальные метеоусловия.

2.6.Внешние границы зоны заражения СДЯВ рассчитываются по пороговой токсодозе при ингаляционном воздействии на организм человека. Порядок нанесения зон заражения на топографические карты изложен в прил. 3 настоящего пособия.

2.7.Понятия, допущения.

Сложность расчетов процесса рассеивания и многообразия реальных условий и факторов, влияющих на размеры зон рассеивания, приводит к необходимости принять ряд упрощающих допущений:

−емкости, содержащие СДЯВ, при авариях разрушаются полностью.

−толщина слоя жидкости СДЯВ (h), разлившихся свободно над подстилающей поверхностью, принимается h = 0,05 м по всей площади разлива. Для СДЯВ, разлившихся в поддон или обваловку, h определяется из соотношений:

−при разливах из емкостей, имеющих самостоятельный поддон (обвалование): h = = H – 0,2, где Н – высота поддона (обвалования), м;

−при разливах из емкостей, расположенных группой, имеющих общий поддон (обвалование):

5

где: Q0 – количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т; d – плотность СДЯВ, т/м3;

F – реальная площадь разлива в поддон (обвалования), м2.

−предельное время пребывания людей в зоне заражения и продолжительность сохранения неизменных метеоусловий (степени вертикальной устойчивости воздуха, направления и скорости ветра) составляют 4 часа. По истечении указанного времени прогноз обстановки должен уточняться;

−при авариях на газо- и продуктопроводах величина выброса СДЯВ принимается равной его максимальному количеству, содержащемуся в трубопроводе между автоматическими отсекателями, например, для аммиакопро-

водов 275–500 т.

2.8. Термины и определения.

СДЯВ – это химическое вещество, применяемое в народнохозяйственных целях, которое при выливе или выбросе может приводить к заражению воздуха с поражающими концентрациями. Зона заражения СДЯВ – территория, зараженная СДЯВ в опасных для жизни людей пределах.

Под прогнозированием масштаба заражения СДЯВ понимается определение глубины и площади зоны заражения СДЯВ.

Под аварией понимается нарушение технологических процессов на производстве, повреждение трубопроводов, емкостей, хранилищ, транспортных средств при осуществлении перевозок и т.п., приводящие к выбросу СДЯВ в атмосферу в количествах, представляющих опасность массового поражения людей и животных.

Под разрушением химически опасного объекта следует понимать его состояние в результате катастроф и стихийных бедствий, приведших к полной разгерметизации всех емкостей и нарушению технологических коммуникаций.

Химически опасный объект народного хозяйства – объект, при аварии которого или разрушении которого могут произойти массовые поражения людей, животных и растений СДЯВ.

Первичное облако – облако СДЯВ, образующееся в результате мгновенного (1–3 мин.) перехода в атмосферу части содержимого емкости СДЯВ при

ееразрушении.

Вторичное облако – облако СДЯВ, образующееся в результате испарения разлившегося вещества с подстилающей поверхности.

Пороговая токсодоза – ингаляционная токсодоза, вызывающая начальные симптомы поражения.

6

Под эквивалентным количеством СДЯВ понимается такое количество хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данной степени вертикальной устойчивости воздуха количеством данного вещества, перешедшем в первичное (вторичное) облако.

Виды хранения емкостей со СДЯВ указаны на рис. 1.

а)

б)

Рис. 1 – Виды хранения емкостей со СДЯВ а) – необвалованное; б) – обвалованное (в поддоне)

Площадь зоны фактического заражения СДЯВ – площадь территории, зараженной СДЯВ в опасных для жизни пределах.

Площадь зоны возможного заражения СДЯВ – площадь территории, в пределах которой под воздействием направления ветра может перемещаться облако СДЯВ.

Инверсия – это повышение температуры по мере увеличения высоты приземного слоя воздуха. Инверсия препятствует рассеиванию воздуха по высоте и создает благоприятные условия для сохранения высоких концентраций СДЯВ.

Изотермия характеризуется стабильным равновесием воздуха. Она более типична для пасмурной погоды, но может возникнуть и в утренние и в вечерние часы. Она способствует застою паров СДЯВ на местности, в лесу, в жилых кварталах.

Конвекция – вертикальное перемещение воздуха. Воздух более теплый перемещается вверх, холодный – вниз. Это самое неблагоприятное условие для распространения СДЯВ. Конвекция отмечается в летние ясные дни.

3. Прогнозирование глубины зон заражения СДЯВ

Расчет глубин зоны заражения СДЯВ ведется с помощью данных, приведенных в табл. П-1, П-2, П-3 прил. 1 и табл. 2.

7

Значение глубины зоны заражения при аварийном выбросе (разливе) СДЯВ определяется по таблицам П-1 и П-2 в зависимости от количественных характеристик выброса и скорости ветра.

3.1. Определение количественных характеристик выброса СДЯВ

Количественные характеристики выброса СДЯВ для расчета масштабов заражения определяются по их эквивалентным значениям.

3.1.1. Определение эквивалентного количества вещества по первичному облаку

Эквивалентное количество вещества (в тоннах) по первичному облаку

где: Q0 – количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т; К1 – коэффициент, зависящий от условий хранения СДЯВ, табл. П-2 (для

сжатых газов К1 = 1); К3 – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к по-

роговой токсодозе другого СДЯВ (табл. П-2); К5 – коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости

воздуха, принимается равным для инверсии 1, для изотермии 0,23, для конвекции 0,08;

К7 – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха, табл. П-2 (для сжатых газов К7 = 1).

При авариях на хранилищах сжатого газа величина Q0 рассчитывается по формуле:

где: d – плотность СДЯВ, т/м3 (табл. П-2); Vx – объем хранилища, м3.

При авариях на газопроводе величина Q0 рассчитывается по формуле:

где: d – плотность СДЯВ, т/м3 (табл. П-2);

n – процентное содержание СДЯВ в природном газе;

8

Vx –объемсекциигазопроводамеждуавтоматическимиотсекателями,м3. При определении величины Q0 для сжиженного газа, не вошедшего в табл. П-2, значение коэффициента К7 принимается равным 1, а значение ко-

эффициента К1 рассчитывается по формуле:

где: Ср – удельная теплоемкость жидкого СДЯВ, кДж/кг·град; ∆Т – разность Т жидкого СДЯВ до и после разрушения емкости, °С;

∆Нисп – удельная теплота испарения жидкого СДЯВ при испарении, кДж/кг.

3.1.2. Определение эквивалентного количества вещества по вторичному облаку

Эквивалентное количество вещества по вторичному облаку рассчитывается по формуле:

где: К2 – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств СДЯВ

(табл. П-2);

К4 – коэффициент, учитывающий скорость ветра (табл. П-3); К6 – коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после начала

аварии N.

Значение коэффициента К6 определяется после расчета продолжительности испарения вещества Т согласно п. 5.2:

d – плотность СДЯВ, т/м3 (табл. П-2); h – толщина слоя СДЯВ, м.

При определении величины Qэ2 для вещества, не вошедшего в табл. П-2, значение коэффициента К7 принимается равным 1, а значение коэффициента К2 определяется по формуле:

9

где: Р – давление насыщенного пара вещества при заданной температуре воздуха, мм. рт. ст.;

М– молекулярная масса вещества.

3.2.Расчет глубины зоны заражения при аварии на химически опасном объекте

Расчет глубины зон заражения первичным (вторичным) облаком СДЯВ при авариях на технологических емкостях, хранилищах, транспорте ведется с помощью табл. П-1 и П-2.

В табл. П-1 приведены максимальные значения глубин зон заражения первичным G1 или вторичным облаком Г2. Определяемые в зависимости от эквивалентного количества вещества (его расчет проводится согласно п. 3.1.) и скорости ветра. Полная глубина зоны заражения G (км), обусловленная воздействием первичного и вторичного облака СДЯВ, определяется:

где: N – время от начала аварии, ч;

V – скорость переноса переднего фронта загрязняющего вещества при данных степени устойчивости воздуха и скорости ветра, км/ч (табл. 2).

За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее из 2-х сравниваемых между собой значений.

3.3. Расчет глубины зоны возможного заражения приразрушении химически опасного объекта

В случае разрушения ХОО при прогнозировании глубины заражения рекомендуется брать данные на одновременный выброс суммарного запаса СДЯВ на объекте и следующие метеоусловия: инверсия, скорость ветра 1 м/с.

Эквивалентное количество СДЯВ в облаке загрязняющего вещества определяется аналогично рассмотренному в п. 3.1.2 методу для вторичного об-

10