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
q, г / сек. | 2г/сек | 5г/сек | 10г/сек | 20г/сек | 30г/сек | 40г/сек | 50г/сек | 80г/сек | 100г/сек |
Восприятие | 30 сек | 10 сек | 6 сек | 3 сек | 2 сек | 1,5 сек | 1,2 сек | 0,7 сек | 0,6 сек |
Привыкание | 1 40 | 40 | 20 | 10 | 7 | 5 | 4 | 2,5 | 2 |
Поражение | 40 | 16 | 8 | 4 | 2 | 2 40 | 1 36 | 1 | 48 |
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
ВВремя взрыва | 2г/сек | 5г/сек | 10г/сек | 20г/сек | 30г/сек | 40г/сек | 50г/сек | 80г/сек | 100г/сек |
25 ч | 10 ч | 5 ч | 2 ч 30 | 1 ч 40 | 1 ч 15 | 1 ч | 38 | 30 |
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.