Прогнозирование обстановки при угрозе и возникновении чрезвычайных ситуаций - Решение некоторых задач прогнозирования химической и инженерной обстановки

РЕШЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ЧАСТНЫХ ЗАДАЧ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ И ИНЖЕНЕРНОЙ ОБСТАНОВКИ.
1. Вариант возможного развития аварийной ситуации при утечке аммиака в закрытом помещении (замкнутом пространстве).

В большинстве холодильных установок, обеспечивающих производственную деятельность в пищевой промышленности области в качестве хладагента используется аммиак. Поэтому представляет определённый интерес рассмотрения варианта развития событий в машинном зале компрессорной установки при незначительной утечке аммиака.
Исходные данные :

• Габариты машинного зала :

S3 = 400 м2 ; Н = 4 м. ; Vп = 1600 м3.

• Порог восприятия NH3 – K1 = 0,037 г\м3
• Концентрация привыкания – К2 = 0,125 г\м3
• Поражающая концентрация – К3 =3 г\м3
• Нижний порог взрывоопасности по объёму – 16 %
• Температура в помещении  +200С
• Плотность аммиака при  +200С – rNH3 –0,71 кг / м3
• Плотность воздуха при  +200С – rвозд –1,22 кг / м3

При появлении утечки аммиак в помещении увеличивается его концентрация.
1. Определение массы NH3 достаточного для восприятия :
mв = Vп ´ КІ = 1600 ´ 0,037 = 59 г.
2. Определение массы NH3достаточного для привыкания и опасного для здоровья:
mп = Vп ´ К2 = 1600 ´ 0,125 = 200 г.
3. Определение массы NH3 достаточного для образования поражающей концентрации :
mпор = Vп ´ К3 = 1600 ´ 3 = 4,8 кг.
Задаваясь секундным расходом аммиака q г/сек. можно составить временную таблицу опасности :
Таблица 1

При продолжении утечки и неблагоприятных условиях будет нарастать и может достигнуть нижнего 16 % предела взрывоопасности.
5.Определение массы NH3 достаточного для взрыва при 16% концентрации:
mNH3  = r3 * V3 = 0,71 ´ 256 = 182 кг.
Учитывая, выбранные в таблице значения секундного расхода аммиака можно определить секундные показатели достижения момента взрывоопасности.
Таблица

2.Вариант возможного развития ситуации при разрушении (повреждении) цистерны со сжиженным углеводородным газом
При транспортировки сжиженных углеводородных газов возможно возникновение нештатных ситуаций, связанных с разгерметизацией цистерн и выбросом горючих газов в атмосферу. При этом образуется ГВС, способная, при определённых условиях, взрываться. Исходными данными при этом являются объем цистерны, обозначенный на реквизитах самой цистерны и количество транспортируемого сжиженного газа. Ниже рассмотрен вариант возможного развития подобной ситуации.
Пример 1 На железнодорожной станции произошла разгерметизация цистерны с пропаном, с выбросом газообразного пропана в атмосферу. Определить возможные последствия выброса.

Исходные данные :

• Тип газа пропан – С3Н8
• Объем цистерны – Vц = 60 м3
• Количество сжиженного пропана по документации – Qп = 30 т.
• Температура воздуха tв = +200С

Данные для расчётов :

• Молекулярный вес пропана Мп = 44
• Плотность пропана при +200С   rпр = 1,83 кг / м3
• Нормальное давление Р0 = 101 кПа

Плотность жидкого пропана rж = 0,585 кг/м3

РЕШЕНИЕ :
Определение количества пропана, выброшенного в атмосферу (газообразного) на начальной стадии аварии.
1. Объем, занимаемый жидким пропаном:
Vп = Qп ¸rпж = 30000 ¸ 585 = 51 м3
2. Объем, занимаемый газообразным пропаном:
Vг = V – Vж =60 – 51 = 9 м3
3.Определение количества насыщенного пропана :
Qг.п. = Vг ´rн.п.
Где rн.п. – плотность пропана в насыщенном состоянии.
По формуле Клайперона – Менделеева :
rн.п. = (rн.п.´m )¸(Р´Т)    , а следовательно
Qг.п. = ( Vг´Рн.п.´m )¸Р´Т20
В этой формуле неизвестна одна величина – давление насыщенного пропана при температуре  +200С.
Эту величину можно определить по справочникам, либо по формуле :
Для данного варианта Рн.п.20 – 738 кПа, отсюда :
Qг.п. = ( 9´738´44 ) ¸( 8,3´293 ) = 120 кг.
Определение радиуса зоны детонации при взрыве 125 кг. пропана:
РI = 17,53Ö0,125 = 8,75 м.

V.Прогнозирование пожарной обстановки
1.Прогнозирование возможной пожарной обстановки в чрезвычайных ситуациях.
В системе защиты населения в ЧС особое место занимает противодействие пожарам различного происхождения. Наиболее опасными при этом, являются пожары, как следствие взрыва ГВС. По своим разрушительным последствиям ГВС можно сопоставлять с последствиями взрыва ядерного оружия малой и сверхмалой мощности ( от 1 до 0,05 кт ) по воздействию возникающей ударной волны.
Анализ показывает, что избыточное давление, вызывающее слабые разрушения(10 - 20 кПа) при взрыве ядерного боеприпаса мощностью 1 кт (1000 т) возникнут на расстоянии до 1 км, что соответствует последствиям взрыва ГВС в количестве порядка 100 т, что вполне реально для крупных предприятий газовой промышленности и нефтепереработки.
Исходя из этого дальнейшие рассуждения по прогнозированию возможной пожарной обстановки представлены по варианту пожарных последствий ЧС при взрыве ГВС.
Прогнозирование пожарной обстановки- это вероятностная оценка возможного развития событий при несанкционированном горении вне специальных мест (очагов) с целью ее последующей оценки и разработке мероприятий, направленных на противопожарную защиту населения, территорий и ОХД, а также спасательных работ.
Заблаговременное прогнозирование возможной пожарной обстановки является основой при разработке соответствующих планирующих документов в части обеспечения противопожарной защиты населения, перспектив развития промышленной и жилой застройки, определения объема мероприятий по предупреждению возникновения пожаров, расчета сил и средств, необходимых для эффективного противодействия возникающим пожарам, их локализации, ликвидации и ведении спасательных работ.

Исходными данными для оперативного прогнозирования являются:

• место, время, вид и параметры ЧС
• степень огнестойкости зданий и сооружений
• категории производства по пожарной опасности
• плотность застройки
• наличие естественных и искусственных водоемов
• характеристика дорожной сети
• степень разрушения элементов СХД и жилой зоны в районе ЧС
• метеоусловия- скорость и направление ветра, относительная влажность воздуха.

Как видно из анализа исходных данных, оперативное прогнозирование опирается на более полные и конкретные данные об условиях и обстоятельствах возникновения пожара.
Основная причина, вызывающая возникновение пожаров в ЧС, связанных с взрывом ГВС- разрушение зданий и сооружений, коммуникаций и агрегатов, емкостей и трубопроводов с легковоспламеняющимися и горючими материалами, повреждение строительных систем, печей, котельных, нагревательных систем и приборов, повреждение линий  и систем электропередач, бытовой электропроводки и газовой сети в разрушенных зданиях и сооружениях.
На возникновение и распространение пожаров влияют, главным образом такие факторы, как степень огнестойкости зданий и сооружений, пожароопасность производств, характер жилой застройки и степень ее разрушения, а также метеоусловия.
ОГНЕСТОЙКОСТЬ зданий и сооружений определяется возгораемостью их элементов и пределами огнестойкости их основных конструкций.
Различают пять степеней огнестойкости зданий и сооружений- I, II, III, IY, V.