|
Содержание работы или список заданий
|
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА
ОЦЕНКА ФИЗИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ К ПОРАЖАЮЩИМ ФАКТОРАМ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ МИРНОГО ВРЕМЕНИ
Для Тюменской области характерны следующие чрезвычайные ситуации:
Природного характера:
1. Паводковые наводнения.
2. Лесные и торфяные пожары.
3. Ураганы.
4. Сильные морозы (ниже - 40 °С).
5. Метели и снежные заносы.
6. Ливни с градом.
Техногенного характера:
1.Аварии на объектах нефтегазовой промышленности.
2. Пожары на объектах экономики и в жилом секторе.
2. Взрывы паровоздушных смесей.
3. Отключение электроэнергии, тепла, воды и т.п.
4. Террористические акты.
5. Разливы аварийно химически опасных веществ.
Практическая часть
По статистическим данным 50% чрезвычайных ситуаций происходят на транспорте. При оценке ситуаций принимаются наихудшие метеоусловия: скорость ветра 1 м/с, температура воздуха +20°С, направление ветра на предприятие. Разрушается одна наибольшая емкость.
По статистическим материалам, путем экспертной оценки или другими методами определяют наиболее вероятные внутренние и внешние чрезвычайные ситуации (ЧС). Из внутренних ЧС часто происходят пожары по разным причинам, отключение электроэнергии, воды, тепла. На опасных предприятиях случаются также нефтяные и газовые пожары, взрывы паровоздушных смесей, разливы аварийно химически опасных веществ (АХОВ).
Внешние ЧС происходят на автомобильных и железных дорогах, соседних предприятиях. Учитывают те внешние ЧС, в зону действия которых попадает предприятие. Это могут быть разливы бензина, пропана, нефти с последующим взрывом и пожаром. При разливах АХОВ (аммиак, хлор и т.п.) предприятие может попасть в зону заражения.
Определение вероятных параметров ударной волны при взрыве
газовоздушной или паровоздушной смеси вне здания, сооружения
При мгновенной разгерметизации резервуара со сжиженным углеводородным газом (пропаном и т.п.) во взрыве может участвовать до 100 % газа.
При постепенном истечении сжиженного газа, при любом виде выхода сжатого газа, при разливах легковоспламеняющихся жидкостей во взрыве принимают участие до 60% вышедшего газа, пара.
Исходя из вышесказанного и учитывая свойства часто встречающихся веществ, при аварии в резервуарном парке во взрыве может участвовать 100 % от наибольшего резервуара с пропаном, ШФЛУ; 30% от наибольшего резервуара с бензином; 60 % от наибольшего резервуара с метаном.
При аварии на трубопроводе - 60 % вышедшего газа.
При аварии на автотранспорте - 2 т бензина; 3 т пропана.
При аварии на железной дороге - 10 т бензина; - 20 т пропана.
Величина дрейфа газовоздушного облака принимается равной 300 м в сторону предприятия при мгновенной разгерметизации резервуара и 150 м при постепенном истечении продукта из резервуара, трубопровода.
При взрыве паро- и газовоздушной смеси (см. рис. 16.1.) выделяют зону детонационной волны с радиусом R1 и зону ударной волны. Определяются также: радиус зоны смертельного поражения людей (Rспл): радиус безопасного удаления Rбу, где Рф=5(кПа); радиус предельно допустимой взрывобезопасной концентрации пара, газа Кпдвк..
Рис. 16.1. Взрыв паро- и газовоздушной смеси:
1. Зона детонационной волны; 2. Зона ударной волны; Rспл - радиус зоны смертельного поражения людей; Rбу - радиус безопасного удаления, Рф = 5 кПа; Rпдвк - радиус предельно допустимой взрывобезопасной концентрации; R1 - радиус зоны детонационной волны (м); г2 и г3 - расстояния от центра взрыва до элемента предприятия в зоне ударной волны
Давление во фронте ударной волны (Рф2) определяют по табл. 16.1.
Таблица 16.1
Давление во фронте ударной волны
Pф1
кПа Значение Рф2 на расстояниях в долях от (r2/R1) от центра взрыва, КПа
1 1.05 1.1 1.2 1.4 1.6 2.0 3.0 4.0 6.0 8.0 10 12 15 20 30
900 900 486 279 207 162 99 86 45 26 14 9 7 5 4.5 2.07 1.8
Избыточное давление в зоне детонационной волны Pф1 = 900 кПа.
1) Радиус зоны детонационной волны R1 (м) определяется по уравнению q=80 м3.
R1 = 18,5 . (16.1)
2) Радиус зоны смертельного поражения людей Rспл (м) определяется по формуле
Rспл = 30 . (16.2)
В формулах (16.1) и (16.2) Q - количество газа, пара в тоннах (берем данные при аварии на автотранспорте);
Далее определяют степень разрушения элементов объекта исходя из вероятных параметров ударной волны (см. прил.16.1).
Определение вероятных параметров ударной волны при взрыве обычных взрывчатых веществ (тол и т.п.)
3) Избыточное давление во фронте ударной волны на расстоянии (r, м) от центра взрыва (Рф, кПа) находим из соотношения
Рф =105 ( ) + 410 ( ) + 1370 (Q/r3) . (16.3)
4) Радиус смертельного поражения людей (м)
Rспл=1.84 . (16.4)
В формулах 16.3 и 16.4 Q - количество взрывчатого вещества (кг); r – расстояние от центра взрыва до элемента объекта (30 м).
5) Определяют Рф на элементах объекта и радиус безопасного удаления Rбез (Рф = 5 кПа, больше 5кПа – мощный взрыв, степень разрушения).
Расчет избыточного давления взрыва для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в закрытых помещениях
Расчет производится по нижеприведенной методике НПБ 105-95.
Если расчетное давление превышает Рmax, то берется Рmax (67,772 кПа одорант). Свободный объем помещения допускается принимать равным 80 % от геометрического объема помещения, если нет более точных данных.
6) Избыточное давление взрыва Р (кПа), для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов C, H, О, N, CI, Br, F определяют по формуле
P = (Pmax- P0) , (16.5)
где Рmax - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или из справочных данных в соответствии с требованиями (при отсутствии данных допускается принимать Pmax = 900 кПа);
P0 - начальное давление, кПа (допускается принимать Р0 = 101 кПа);
т - масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, кг; вычисляется для ГГ по формуле (16.8);
z - коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан исходя из характера распределения газов и паров в объеме помещения согласно приложению; допускается принимать значения z, приведенные в табл.16.2;
Vсв- свободный объем помещения, м3;
г.п - плотность пара или газа, кг/м3;
Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения (допускается принимать Кн = З);
Сст - стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, (% об.), вычисляемая по формуле
С = . (16.6)
Здесь - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения; – число атомов С, H, O и галоидов в молекуле горючего.
Если в воздухе помещений содержатся горючие газы, пары легковоспламеняющихся или горючих жидкостей, то при определении значения массы m, входящей в формулу (16.5), допускается учитывать работу аварийной вентиляции при условии, что она обеспечена резервными вентиляторами, автоматическим пуском при превышении предельно допустимой взрывобезопасной концентрации и электроснабжением по первой категории надежности (ПУЭ), а устройства для удаления воздуха из помещения расположены в непосредственной близости от места возможной расчетной аварии.
При этом массу m горючих газов или паров легковоспламеняющихся или горючих жидкостей, нагретых до температуры вспышки и выше, поступивших в объем помещения, необходимо разделить на коэффициент К
К = А Т + 1, (16.7)
где А- кратность воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, с-1;
Т- продолжительность поступления горючих газов и паров легковоспламеняющихся или горючих жидкостей в объем помещения.
Таблица 16.2
Коэффициент участия горючего вещества во взрыве
Вещество z
ЛВЖ, нагретая выше температуры вспышки 0,3
Горючие газы
0.5
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки:
если возможно образование аэрозоля
если образование аэрозоля невозможно
0.3
0
7) Масса m (кг) поступившего в помещение при расчетной аварии газа определяют по формуле
m = (Va+Vт) г, (16.8)
где Vа.Vг - объем газа, вышедшего соответственно из аппарата и из трубопроводов, м3. При этом
Va= 0,01 p1 V, (16.9)
где p1 - давление в аппарате, кПа (2 атм);
V - объем аппарата, м3.
Vт = V1т + V2т, (16.10)
где V1т,V2т - объем газа, вышедшего из трубопровода соответственно до его отключения и после отключения, м3.
V1т = q T, (16.11)
где q - расход газа, определяемый в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., м3/с;
Т - время, с (300 с при ручном отключении, 120с при автоматическом).
V2т = 0,01 р2 (r21 L1 + r22 L2 +… + r2n Ln), (16.12)
где р2 - максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа (101 кПа=1 атм);
r - внутренний радиус трубопроводов, м;
А - длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.
Определение глубины распространения аварийно химических опасных веществ при разливе их с поражающей концентрацией
Распространение АХОВ при неблагоприятных метеоусловиях можно описать следующим образом (см. рис. 16.2.).
место разлива АХОВ
зона заражения со смертельной концентрацией (1/3 радиуса зоны с поражающей концентрацией)
зона заражения с поражающей концентрацией
Рис 16.2.Распространение АХОВ
При расчете зон принимают: метеоусловия - изотермия, t=20°C, скорость ветра 1 м/с, направление ветра на предприятие; разрушается одна наибольшая емкость или выливается наибольшее из возможных количество АХОВ из трубопровода, системы.
При разливе в поддон толщина слоя АХОВ принимается равной высоте поддона за вычетом 0,25 м. При свободном разливе толщина слоя АХОВ - 0,05м.
При разливе АХОВ образуется первичное облако пара (мгновенное испарение) и вторичное облако пара (испарение слоя жидкости).
Эквивалентное количество вещества Qэ1(Т) но первичному облаку (по отношению к хлору) определяют по формуле
Qэ1 = К1 К3 Q0, (16.13)
где K1 - коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ (см. прил. 16.4) (для сжатых газов К1 = 1);
Кз - коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого АХОВ (см. прил. 16.4);
Q0 - количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т.
Эквивалентное количество вещества Qэ2 (т) по вторичному облаку определяют по формуле
Qэ2 = (1-K1) К20.2 К3 (Q0 /(h0.2 d0.2)), (16.14)
где К2 - коэффициент, зависящий от свойств АХОВ (см.прил.16.4);
d - плотность АХОВ, т/м3 (см.прил. 16.4);
h - толщина слоя АХОВ, м.
По приложению 16.4 определяют максимальное значение глубин зон заражения первичным (Г1) и вторичным (Г2) облаком АХОВ. Полная глубина зоны заражения Г (км) определяется по формуле
Г=Г’+0,5Г’’, (16.15)
где Г’ - наибольшее число из Г1 и Г2;
Г" - наименьшее число из Г1 и Г2.
Количество пострадавших при разливе АХОВ на большинстве
предприятий определяют из расчета, что пострадает 100 % из находящихся вне здания и 50% находящихся внутри здания. На химически опасных объектах, где рабочие обеспечены противогазами, вне здания пострадает 10% и внутри здания - 4%.
Оценка пожара в зданиях и сооружениях
Пожарная характеристика предприятия, цеха сводится в табл.16.3.
Таблица 16.3
Пожарная характеристика предприятия, цеха
Наименование элемента объекта
Категория здания
Краткая характеристика
Степень огнестойкости здания
Сгораемые материалы
Класс пожара
ЦЕХ №1
В4
Здание с легким каркасом конвейер электрокабель
III нет
лента
изоляция А
и т.д.
Категория здания и степени огнестойкости оценивают по табл. 16.2, 16.9.
Классы пожаров - по табл. 16.8.
Далее описываются меры пожарной профилактики:
- порядок извещения о пожаре, пожарные извещатели;
- автоматические средства пожаротушения;
- расположение гидрантов;
- средства первичного пожаротушения;
- пожарная команда, сроки прибытия, возможности и т.п.
Оценка воздействия огневого шара и пожара на объектах по хранению, переработке и транспортировке горючих жидкостей
Образование огневого шара равновероятно с взрывом облака топливно-воздушной смеси.
Радиус огневого шара (R) определяется по формуле:
R = 3,2m0.325, (16.16)
а время его существования (t) - по формуле
t = 0,85 m0.26, (16.17)
где m= 0,6 М, кг
Вероятность поражения людей тепловым потоком зависимости от индекса дозы теплового излучения (I), который определяется из соотношения:
I = t (Q0 R2 / X2) 4/3, (16.18)
где Х - расстояние от центра огневого шара (X > R), м;
Q0 - тепловой поток на поверхности огневого шара, кВт/м, значения которого для наиболее распространенных веществ приведены в табл. 16.4.
Доля пораженных тепловым излучением в течение 60 секунд определяется по графику (см. рис. 16.З).
Воздействие огневых шаров на здания и сооружения, не попадающие в пределы самого огневого шара, определяются наличием возгораемых веществ и величиной теплового потока, которая определяется по формуле (время жизни огневого шара принято равным 15с) q= .
Таблица 16.4
Значения теплового потока на поверхности огневого шара
диаметром более 10 м
Вещество
Тепловой поток, кВт/м2
Бутан 170
Этан 190
Этилен
180
Метан
200
Пропан
195
В табл. 16.5 приведены значения тепловых потоков, вызывающих воспламенение некоторых материалов.
Таблица 16.5
Тепловые потоки, вызывающие воспламенение некоторых материалов
Материал Тепловой поток (кВт/м2), вызывающий воспламенение за время (с)
15
180
300
900
Древесина
53
19
17
14
Кровля мягкая
46
-
-
-
Парусина
36
-
-
-
Конвейерная лента
37
-
-
-
Резина
автомобильная
23
22
19
15
Каучук
синтетический
23
-
-
-
Слоистый пластик
-
22
19
15
Пергамин
-
22
20
17
Примечание: прочерки означают отсутствие данных.
При величине теплового потока более 85 кВт/м2 воспламенение происходит через 3-5 с.
Рис.16.3. Процент смертельных исходов в зависимости
от индекса дозы теплового излучения (I)
Оценка пожара на объектах по хранению, переработке и транспортировке горючих жидкостей
При разрушении резервуара объем вытекшей жидкости принимается равным 80% от общего объема резервуара.
При разрушении трубопровода объем вытекшей жидкости определяется по формуле
V = 0,79 D2 L , (16.20)
где D - диаметр трубопровода, м;
L - длина отрезка между соседними отсекателями, м.
Линейный размер разлития зависит от объема вытекшей жидкости и условий растекания. При свободном растекании диаметр разлития d (м) может быть определен из соотношения
d= , (16.21)
где d - диаметр разлития, м; V - объем жидкости, м3.
При разлитии в поддон или обвалование необходимо определить, закрыто ли полностью слоем жидкости их дно. Условием для закрытия является наличие слоя жидкости толщиной более 0.02 м, т.е. > 0.02,
где S - площадь обвалования (поддона), м2.
Величина теплового потока q на заданном расстоянии от горящего разлития вычисляется по формуле:
. (16.22)
где Q0 - тепловой поток на поверхности факела, кВт/м2, значения которого приведены в табл. 16.6;
х - расстояние до фронта пламени, м.
Расстояние, на котором будет наблюдаться тепловой поток с заданной величиной q, определяется по формуле
. (16.23)
Величина индекса дозы теплового излучения определяется из соотношения I = 60 q4/3.
Процент смертельных исходов приведен на графике (см. рис. 16.3).
Возможность воспламенения различных материалов определяется по табл.16.5.
Поражающее действие теплового излучения горения нефти и нефтепродуктов оценивают по табл. 16.7.
В таблице приведены данные по требуемой защите и допустимому времени пребывания людей в зонах тепловой радиации.
При оценке действия огневого шара и пожара определяют:
1. Радиус зоны смертельного поражения пожара или огневого шара в течение 60 секунд.
2. Радиус поджигающего действия огневого шара в течение 15 секунд.
3. Радиус поджигающего действия пожара в течение 900 секунд.
4. Границу поражающего действия пожара тепловым излучением (плотность теплового потока 1.6 кВт/м2).
Таблица 16.6
Тепловой поток на поверхности факела от горящих разливов
Вещество
Тепловой поток, кВт/м2
Ацетон
80
Бензин
130
Дизельное топливо
130
Гексан
165
Метанол
35
Метилацетат
50
Винилацетат
60
Аммиак
30
Керосин
90
Нефть
80
Мазут
60
Таблица 16.7
Физиологическое воздействие теплового
излучения пожара на человека
№ зоны Плотность теплового потока, кВт-м-2 Допустимое время пребывания людей, мин
Необходимые средства защиты людей Степень теплового воздействия на кожу человека
1
1.6 ...4.2
Не ограничено
В боевой одежде
Болевые ощущения через 40 с
2
4.2 ...7.0
5
В боевой одежде и в касках с защитным стеклом
Непереносимые болевые ощущения, возникающие мгновенно
3
7.0... 10.5
5
В боевой одежде под защитой струй распыленной воды в теплоотражательных костюмах Мгновенные ожоги, через 40 с возможен летальный исход
4
более 10.5
5
В теплоотражательных костюмах То же
Выводы
Предлагают мероприятия по повышению устойчивости объекта в чрезвычайных ситуациях.
Оценивают потенциальную опасность объекта (если от внутренних чрезвычайных ситуаций гибнет 10 и более человек или поражающие факторы выходят за границу санитарно-защитной зоны (СЗЗ) предприятия, то объект опасен в чрезвычайной ситуации).
Требования к отчету
Отчет должен содержать:
1. Схему предприятия.
2. Перечень возможных чрезвычайных ситуаций.
3. Оценку воздействия каждой чрезвычайной ситуации на предприятие с необходимыми расчетами.
4. Выводы.
|