Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Безопасность жизнедеятельности в условиях чрезвычайных ситуаций. Теория и практика. Учебное пособие.pdf
длительное пребывание человека на зараженной территории без
средств индивидуальной защиты органов дыхания при определенных
метеоусловиях может привести к ингаляционному отравлению. В этом
случае основным поражающим фактором является возможное
пероральное или в ряде случаев резорбтивное воздействие на
организм. К числу АХОВ, которые могут при авариях на ХОО стать
причиной ЧС такого типа, относятся диметилгидразин, фенол,
сероуглерод, ацетонитрил, диоксины, металлическая ртуть, ряд других
токсичных веществ. Наибольшую опасность при указанной ЧС
представляет заражение АХОВ рек и водоемов, которые служат
источниками питьевой воды для населения [4].
Варианты ЧС, особенно второй и третий, могут быть
осложнены взрывами и пожарами, что может стать причиной
возникновения дополнительных поражающих факторов, таких как
ударная волна, обрушение зданий и сооружений с образованием
завалов, прямое воздействие огня, тепловое излучение, задымление,
образование токсичных продуктов горения и др. Все это может
увеличить потери и ущерб от аварии на ХОПО и значительно
осложнить проведение аварийно-спасательных работ.
1.3. Прогнозирование масштабов заражения
приземного слоя воздуха
Рассматриваемая нами методика [5] позволяет осуществлять
прогнозирование масштабов зон заражения при авариях на
технологических емкостях и хранилищах, при транспортировке
железнодорожным, трубопроводным и другими видами транспорта, а
также в случае разрушения химически опасных объектов. Методика
распространяется на случай выделения в атмосферу АХОВ в
газообразном, парообразном или аэрозольном состоянии при
разгерметизации аппаратов и трубопроводов, содержащих опасные
вещества как в газовой, так и в жидкой фазах.
Масштабы заражения АХОВ в зависимости от их физических
свойств и агрегатного состояния рассчитываются по первичному и
вторичному облаку. Например:
- для сжиженных газов (пропан, аммиак, хлор) – отдельно по
первичному и вторичному облаку;
- для сжатых газов (воздух, азот) – только по первичному
облаку;
11
- для токсичных жидкостей, кипящих при температуре выше
Скорость ветра
Ночь
Утро
День
Вечер
облач.
облач.
< 2
ин
из
из(ин)
из
к (из)
из
ин
из
2-4
ин
из
из (ин)
из
к (из)
из
из (ин)
из
> 4
из
из
из
из
из
из
из
из
температуры окружающей среды, – только по вторичному облаку.
Исходные данные для прогнозирования масштаба заражения
АХОВ:
- общее количество АХОВ на объекте и данные по
размещению их запасов в ёмкостях и технологических трубопроводах,
способ хранения;
- количество АХОВ, выброшенных в атмосферу, и характер их
разлива на подстилающей поверхности (свободно, в поддон или в
обваловку);
- высота поддона или обваловки складских ёмкостей;
- метеорологические условия, такие как температура воздуха,
скорость ветра на высоте 10 м (на высоте флюгера), степень
вертикальной устойчивости воздуха.
При заблаговременном прогнозировании масштабов заражения
на случай производственных аварий в качестве исходных данных
рекомендуется принимать за величину выброса АХОВ Q его
содержание в максимальной по объему единичной ёмкости
(технологической, складской, транспортной и др.), метеорологические
условия (инверсия, скорость ветра 1 м/с).
В отсутствие данных о состоянии атмосферы степень ее
устойчивости определяется по табл.1.1.
Таблица 1.1
Определение степени вертикальной устойчивости воздуха
по прогнозу, м/с
Примечания:1. «из» - изотермия, «ин» - инверсия, «к» - конвекция, буквы в
скобках - при снежном покрове. 2."Утро"- период времени, равный двум часам после
восхода солнца, "вечер" - равный двум часам после захода солнца. Промежутки
сплошная
ясно, перем.
облач.
ясно, перем.
облач.
сплошная
облач.
ясно, перем.
облач.
сплошная
облач.
ясно, перем.
12
облач.
сплошная
времени между "утром" и "вечером" и между "вечером" и "утром" - соответственно
"день" и "ночь". 3.Скорость ветра и степень вертикальной устойчивости воздуха
принимаются в расчетах на момент аварии.
Для прогноза масштабов заражения непосредственно после
аварии должны браться конкретные данные о количестве
выброшенного (разлившегося) АХОВ и реальные метеоусловия.
1.3.1. Прогнозирование глубины зоны заражения АХОВ
На первом этапе для расчета масштабов заражения
определяются количественные характеристики выброса АХОВ по их
эквивалентным значениям.
Эквивалентное количество вещества Q
(т) в первичном
э1
облаке определяется по формуле
Q
=К1·К3·К5·К7 ·Q0, (1)
э1
где К
(табл.1.2); (для сжатых газов К
- коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ
1
=1); К3 - коэффициент, равный
1
отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе
другого АХОВ (табл.1.2); К
вертикальной устойчивости атмосферы (табл.1.3); К
- коэффициент, учитывающий степень
5
- коэффициент,
7
учитывающий влияние температуры воздуха (табл.1.2); (для сжатых
газов К
=1); Q0 - количество выброшенного при аварии вещества, т.
7
При авариях на хранилищах сжатого газа Q
рассчитывается
0
по формуле
Q
где d- плотность газа, т/м
При определении величины Q
3
(табл.1.2);Vх- объем хранилища, м3.
= d·Vх, (2)
0
для сжиженных газов
0
необходимо учитывать объем, занимаемый паровой фазой (исходя из
величины коэффициента заполнения хранилища φ = 0,8). Таким
образом, формула (2) приобретает вид
Q
=d·Vх·Р · (1- φ) , (3)
0
где d - плотность паров, т/м
3
; Р – давление в хранилище, кг/м2; φ –
коэффициент заполнения хранилища.
13
Характеристики АХОВ и значения коэффициентов К
Плотность
АХОВ, т/м
К7 при t
C
Газ
Жид-
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
1
Акролеин
-
0,839
0
0,013
0,75
0,2
0,4
1,0
2
Аммиак (под
давлением)
0,0008
0,681
0,18
0,025
0,04
0,3/1
0,6/1
1/1
3
Водород
хлористый
0,0016
1,191
0,28
0,037
0,30
0,6/1
0,8/1
1/1
4
Водород
бромистый
0,0036
1,490
0,13
0,055
6,0
0,5/1
0,8/1
1/1
5
Диметиламин
0,002
0,68
0,06
0,041
0,5
0/0,3
0/0,8
1/1
6
Метиламин
0,0014
0,699
0,13
0,034
0,5
0/0,7
0,5/1
1/1
7
Метилмеркаптан
-
0,867
0,06
0,043
0,353
0/0,3
0/0,8
1/1
8
Нитрил
кислоты
-
0,806
0
0,007
0,80
0,1
0,4
1
9
Окислы азота
-
1,491
0
0,04
0,40 0 0,4
1
10
Окись этилена
-
0,882
0,05
0,041
0,27
0/0,3
0/0,7
1/1
11
Сернистый
ангидрид
0,0029
10,1
0,11
0,049
0,333
0/0,5
0,5/1
1/1
12
Сероводород
0,0015
0,096
0,27
0,042
0,056
0,5/1
0,8/1
1/1
13
Сероуглерод
-
1,263
0
0,021
0,013
0,2
0,4
1
14
Формальдегид
-
0,815
0,19
0,034
1,0
0/1
1,5/1
1/1
15
Хлор
0,0032
1,533
0,18
0,052
1,0
0,3/1
0,6/1
1/1
Таблица 1.2
, К2, К3 и К
1
7
№
п/п
Наименование
АХОВ
акриловой
(dг)
3
кость
(d
)
ж
o
К1 К2 К3
- 20 0 20
атмосферного давления; при давлении в емкости, отличном от атмосферного,
плотности определяются путем умножения данных графы 3 на значение давления в
атмосферах (1 атм = 760 мм рт. ст.). 2. Значения К
приведены для первичного, в знаменателе - для вторичного облака. При значениях
температуры, отличных от указанных в графах 8-10, значения К
интерполяцией. 3. Значения К
для случая разлива (выброса) в поддон.
Примечания: 1. Плотности газообразных АХОВ в графе 3 приведены для
в графах 8-10 в числителе
7
определяются
для изотермического хранения аммиака приведены
1
7
14
Таблица 1.3
переноса, v, км / ч
Скорость ветра, м/с
1 2 3 4 5 6 7
10
15
Инверсия
1,0 5 10
16
21 - - - - -
Изотермия
0,23
6
12
18
24
29
35
41
59
88
Конвекция
0,08
7
14
21
28 - - - - -
К4 1,0
1,33
1,67
2,0
2,34
2,67
3,0
4,0
5,68
Скорость переноса фронта облака АХОВ и значения коэффициентов
К
, К
4
5
К
5
Скорость
Величину Q0 берем из таблицы исходных данных.
Эквивалентное количество вещества во вторичном облаке
рассчитывается по формуле
где К
Q
- коэффициент, зависящий от физико-химических свойств
2
= (1- К1)·К2·К3·К4·К5·К6·К7 · (Q0/h·d), (4)
э2
АХОВ (табл.1.2), при отсутствии веществ в таблице исходных
данных, значение коэффициента К
определяется по формуле:
2
К2 = 8,10· 10-6· Р·
(5)
где Р – давление насыщенного пара АХОВ при заданной температуре
воздуха, мм рт. ст., М – молекулярная масса АХОВ; К
учитывающий скорость ветра (табл.1.3); К
- коэффициент, зависящий
6
- коэффициент,
4
от времени N, прошедшего после начала аварии; значение
коэффициента К
определяется после расчета продолжительности T
6
(ч) испарения вещества:
Т = h·d/К
где d- плотность АХОВ, т/м
2·К4·К7
3
(табл.1.2); h - толщина слоя АХОВ, м
, (6)
(табл.1.4).
15
,
Принимаемая толщина слоя разлива,
h, м
Свободный разлив АХОВ
Разлив в индивидуальный
Разлив в поддон или
;
=
,
;
при Т ˂ 1ч К
принимается для 1 ч.
6
При прогнозировании допускается, что емкости, содержащие
АХОВ, разрушаются полностью (АХОВ разливается). Толщина слоя
разлива жидкости приведена в табл. 1.4.
Таблица 1.4
Толщина слоя разлива жидкости
Условия разлива
h = 0,05 м (по всей площади
разлива)
поддон или обваловку
обваловку группы
емкостей
Расчет глубины зон заражения первичным (вторичным)
облаком АХОВ при авариях на технологических емкостях,
хранилищах и транспорте ведется с использованием табл. 1.5, в
которой приведены максимальные значения глубин зон заражения
первичным (Г
или вторичным (Г2) облаком АХОВ, определяемые в
1)
зависимости от эквивалентного количества вещества и скорости ветра.
h = H - 0,2 (H – высота поддона
илиобваловки, м)
h = Q
разлившегося АХОВ, d – плотность
АХОВ, т/м
/Fd, где Q0 – количество
0
3
, F– площадь разлива, м2
16
Таблица 1.5
Скорость ветра,
0,1 1 3 5 10
20
30
50
100
Глубина зоны заражения, км
˂ 1
1,25
4,75
9,18
12,53
19,20
29,56
38,13
52,67
81,91
2
0,84
2,84
5,35
7,20
10,83
16,44
21,02
28,73
44,09
3
0,68
2,17
3,99
5,34
7,96
11,94
15,18
20,59
31,30
4
0,59
1,88
3,28
4,36
6,46
9,62
12,18
16,43
24,80
5
0,53
1,68
2,91
3,75
5,53
8,19
10,33
13,88
20,82
6
0,48
1,53
2,66
3,43
4,88
7,20
9,06
12,14
18,13
7
0,45
1,42
2,46
3,17
4,49
6,48
8,14
10,87
16,17
8
0,42
1,33
2,30
2,97
4,20
5,92
7,42
9,90
14,68
9
0,40
1,25
2,17
2,80
3,96
5,60
6,86
9,12
13,50
10
0,38
1,19
2,06
2,66
3,76
5,31
6,50
8,50
12,54
11
0,36
1,13
1,96
2,53
3,58
5,06
6,20
8,01
11,74
12
0,34
1,08
1,88
2,42
3,43
4,85
5,94
7,67
11,06
13
0,33
1,04
1,80
2,37
3,29
4,66
5,70
7,37
10,48
14
0,32
1,00
1,74
2,24
3,17
4,49
5,50
7,10
10,04
15 ˃
0,31
0,97
1,68
2,17
3,07
4,34
5,31
6,86
9,70
Глубина зоны заражения первичным (вторичным) облаком АХОВ
Эквивалентное количество АХОВ, т
м/с
Полная глубина зоны заражения Г, обусловленная
воздействием первичного и вторичного облаков АХОВ, определяется
по формуле
I
где Г
Г
и ГII – соответственно наибольший и наименьший из размеров
и Г2 .
1
Г = Г
I
+ 0,5Г
II
, км,
Полученное значение Г сравнивается с предельно возможным
значением глубины переноса воздушных масс Г
, определяемым по
п
формуле
Г
= N·v, (7)
п
где N – время от начала аварии, ч; v– скорость переноса фронта
зараженного воздуха при данных скорости ветра и степени
вертикальной устойчивости воздуха, км/ч (табл.1.3). За
17
окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается
меньшее из двух сравниваемых между собой значений.
Примеры решения задач
Задача 1. На химическом предприятии произошла авария на
технологическом трубопроводе с жидким хлором, находящимся под
давлением. Количество вытекшей из трубопровода жидкости не
установлено. Известно, что в технологической системе содержалось
60 т сжиженного хлора.
Требуется определить глубину зоны возможного заражения
хлором при времени от начала аварии 1 ч и продолжительность
действия источника заражения (время испарения хлора).
Метеоусловия на момент аварии: скорость ветра 1 м/с,
температура воздуха 0 °С, изотермия. Разлив АХОВ на подстилающей
поверхности - свободный.
Решение:
1. Так как количество разлившегося жидкого хлора неизвестно,
принимаем его равным максимальному – 60 т.
2. По формуле (1) определяем эквивалентное количество
вещества в первичном облаке:
Q
= 0,18·1·0,23·0,6·60= 1,5 т.
э1
3. По формуле (5) рассчитываем время испарения хлора:
Т = (0,05·1,533)/(0,052·1·1) = 1,5 ч = 90 мин.
4. По формуле (4) определяем эквивалентное количество
вещества во вторичном облаке:
Q
= (1-0,18) 0,052·1·1·0,23·1·1·782,8 = 7,7 т.
э2
5. По табл. 1.5 для 1,5 т находим глубину зоны заражения
первичным облаком:
Г
= 4,75 + ((9,18-4,75)/(3-1)) (1,5- 1)= 5,85 км.
1
18
6. Находим глубину зоны заражения вторичным облаком.
Интерполированием находим глубину зоны заражения для 7,7 т:
Г
= 12,53 + ((19,20-12,53/10-5)) (7,7-5)= 16,13 км.
2
7. Находим полную глубину зоны заражения:
Г = 16,13 + 0,5·5,85 = 19,1 км.
8. По формуле (6) определяем предельно возможные значения
глубины переноса воздушных масс:
Г
= 1·6 = 6 км.
п
Полученное значение Г сравнивается с предельно возможным
значением глубины переноса воздушных масс Г
. За окончательную
п
расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее из двух
сравниваемых между собой значений.
Таким образом, глубина зоны заражения хлором в результате
рассматриваемой аварии может составить 6 км при
продолжительности действия источника заражения 90 мин.
Задача 2. Оценить, на каком расстоянии через 3 ч после аварии
будет сохраняться опасность поражения населения в зоне
химического заражения при разрушении ночью изотермического
хранилища аммиака емкостью 300 т. Высота обваловки емкости 2,0 м.
Метеоусловия: ясно, переменная облачность, скорость ветра
3 м/с, температура воздуха 18 °С.
Решение:
1. Согласно исходным данным, в соответствии с табл. 1.1
степень вертикальной устойчивости воздуха – инверсия, а выброс
равен общему количеству вещества, содержащегося в емкости –
10000 т.
2. По формуле (1) определяем эквивалентное количество
вещества в первичном облаке:
Q
= 0,01·0,04·1·1·10000= 4,0 т.
э1
3. По формуле (5) рассчитываем время испарения аммиака:
19
Т = ((2 – 0,2)·0,681)/(0,025·1,67·1) = 29,4 ч.
4. По формуле (4) определяем эквивалентное количество
вещества во вторичном облаке:
Q
= (1-0,01) 0,025·0,04·1,67·1·3
э2
0,8
·1·8157,9 = 32,5 т.
5. По табл. 1.5 для 4 т интерполированием находим глубину
заражения первичным облаком аммиака:
Г
= (3,99 + 5,34)/2= 4,66 км.
1
6. Аналогично для 32,5 т находим глубину заражения
вторичным облаком аммиака:
Г
= 15,18 + ((20,59-15,18)/(50-30)) (32,5-30)= 35,5 км.
2
7. Полная глубина зоны заражения:
Г = 35,5 + 0,5·4,66 = 37,8 км.
8. По формуле (6) находим предельно возможное значение
глубины переноса воздушных масс:
Г
= 3·16 = 48 км.
п
Таким образом, через 3 ч после аварии облако зараженного
воздуха может представлять опасность для населения, проживающего
на расстоянии до 37,8 км.
1.3.2. Определение площади зоны заражения
Площадь зоны возможного заражения первичным (вторичным)
облаком АХОВ определяется по формуле
S
= 8,72·10-3·Г2·φ, (7)
В
где S
– площадь зоны возможного заражения АХОВ, км2; Г– глубина
В
зоны заражения, км; φ – угловые размеры зоны возможного
заражения, град.
20