- •2 Общие сведения об оао кпбн «Шихан»в г.Стерлитамак как одного из предприятий пищевой промышленности, использующей ахов
- •2.1 Общие сведения об оао кпбн «Шихан»
- •2.2 Природно-климатические условия в районе расположения объекта
- •2.3 Данные о персонале оао кпбн «Шихан» и проживающем вблизи населении г.Стерлитамак
- •2.4 Характеристика аммиака
- •2.5 Принципиальная технологическая схема и краткое описание технологического процесса использования аммиака на оао кпбн «Шихан»
- •2.6 Прогнозирование возможных чс на оао кпбн «Шихан»
- •2.6.1 Анализ возможных чс с выбросом аммиака при помощи методов «дерева отказов» и «дерева событий»
- •2.6.2 Расчет параметров взрыва аммиака при реализации наиболее опасного сценария на оао кпбн «Шихан»
- •2.6.3 Расчет размеров зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения пламени (нкпр) газов и паров в цехе
- •2.6.4 Расчет зон поражения первичным и вторичным облаком аммиака при реализации наиболее вероятного сценария
2.6.3 Расчет размеров зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения пламени (нкпр) газов и паров в цехе
Расчет размеров зон, ограниченных НКПР газов и паров в цехе по наиболее опасному сценарию. Критериями размеров зон, ограниченных НКПР газов и паров, при аварийном поступлении ГГ в помещение при подвижной воздушной среде являются расстояния ХНКПР, YНКПР, ZНКПР, м. Расстояния для горючих газов рассчитываются по формулам:
(2.10)
(2.11)
(2.12)
где К1 – коэффициент, принимаемый равным 1,1314 для ГГ;
К2 – коэффициент, равный 1 для ГГ;
К3 – коэффициент, принимаемый равным 0,0253 для ГГ при отсутствии подвижности воздушной среды;
l – длина помещения, 24 м;
b – ширина помещения, 12 м;
h – высота помещения, 2,5 м;
hа – высота оборудования, 2,1 м;
СНКПР – нижний концентрационный предел распространения пламени, 15 %.
Допустимые значения отклонений концентраций δ при уровне значимости будут равны: 1,27 – при работающей вентиляции; 1,25 – при неработающей вентиляции.
С0 – предэкспоненциальный множитель, при работающей вентиляции для ГГ определяется по формуле:
, % (об.) (2.13)
При неработающей вентиляции для ГГ определяется по формуле:
, % (об.) (2.14)
где Сн – концентрация насыщенных паров определяется по формуле:
, % (об.) (2.15)
где Рн – давление насыщенных паров аммиака при расчетной температуре (Рн = 0,853·106 Па);
Р0 – начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101кПа).
ХНКПР, YНКПР , ZНКПР – расстояния по осям Х, Y, Z от источника поступления газа, ограниченные нижним концентрационным пределом распространения пламени соответственно, м.
Концентрация насыщенных паров , %(об.)
Предэкспоненциальный множитель для компрессорного цеха ОАО КПБН «Шихан», при отсутствии подвижной воздушной среды (в случае аварии вентиляция не исправна):
% (об.)
При работающей вентиляции предэкспоненциальный множитель:
% (об.)
Расстояния ХНКПР, YНКПР и ZНКПР, при неработающей вентиляции равны:
Расстояния ХНКПР, YНКПР и ZНКПР, при работающей вентиляции равны:
Таким образом, при разгерметизации ресивера в компрессорном цехе граница зоны, ограниченной нижним концентрационным пределом распространения пламени, будет равна размерам помещения, высота зоны равна Zб = hа + ZНКПР = 2,1+0,179 = 2,279м.
2.6.4 Расчет зон поражения первичным и вторичным облаком аммиака при реализации наиболее вероятного сценария
При реализации наиболее вероятного сценария происходит выброс аммиака, после чего образуется первичное и вторичное облако, оказывающее токсическое воздействие на персонал предприятия. Исходные данные для осуществления прогнозной оценки представлены в таблице 2.13.
Таблица 2.13 – Исходные данные, необходимые для оценки химической обстановки при выбросе аммиака
Данные по аварийно химически опасному веществу | |
Название АХОВ |
Аммиак |
Количество АХОВ, т |
1,2 |
Метеоусловия и время аварии | |
Направление ветра |
Северо-Западный |
Скорость ветра, м/с |
2 |
Вид вертикальной устойчивости атмосферы |
Инверсия |
Температура воздуха, С |
+ 15 |
Время аварии |
11.00 |
Время после аварии, ч |
1 |
Данные по населенному пункту для данного прогноза | |
Расстояние от места аварии до населённого пункта, км |
0,05 |
Средняя плотность населения г.Стерлитамак, тыс.чел/км2 |
1,6 |
Средняя плотность населения для данной зоны г.Стерлитамак, тыс.чел/км2 |
0,53 |
Принятые допущения:
Емкость, содержащая АХОВ, разрушаются полностью.
Толщина слоя жидкости принимается равной 0,05м.
Определение эквивалентного количества вещества в первичном облаке:
Эквивалентное количество Qэ1 (т) вещества в первичном облаке определяется по формуле:
Qэ1= К1 · К3 · К5 · К7 · Q0 (2.16)
где К1 – коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ, принимаем К1 = 0,18;
К3 – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы аммиака к пороговой токсодозе другого АХОВ, принимаем К3 = 0,04;
К5 – коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы, для инверсии принимаем К5 = 1;
К7 – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха, принимаем К7 = 1;
Q0 – количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т. Qэ1 = (1,2)·(0,18)·(0,04)·1·1=0,009 т.
2)Определение эквивалентного количества вещества во вторичном облаке:
Эквивалентное количество вещества во вторичном облаке рассчитывается по формуле :
Qэ2=(1 – К1) · К2 · К3 · К4 · К5 · К6 · К7 · (Q0/hd) (2.17)
где Q0 – количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т;
К1 – коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ, принимаем К1 = 0,18;
К3 – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы аммиака к пороговой токсодозе другого АХОВ, принимаем К3 = 0,04;
К5 – коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы, для инверсии принимаем К5 = 1;
К7 – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха, принимаем К7 = 1;
К2 – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ, для аммиака принимается К2 = 0,025;
К4 – коэффициент, учитывающий скорость ветра, принимается К4 = 1,33;
К6 – коэффициент, зависящий от времени N, прошедшего после начала аварии, значение коэффициента К6 определяется после расчета продолжительности T (ч).
К6 = {N0.8 при N < T; T0.8 при N > T ; (2.18)
Время полного испарения вещества Т, ч, которое определяет продолжительность его поражающего дейсвия, вычисляется по формуле:
T = hd / K2 ·K4 ·K7 (2.19)
где h – толщина слоя жидкого АХОВ.
Коэффициенты К1, К2, К3, К4, К5, К7 находятся в приложении к данной методике. Значения коэффициентов для расчетной оценки химической обстановки при данной ЧС: К1=0,18, К2=0,025, К3=0,04, К4=1,33, К5=1, К7=1. Плотность аммиака принимается равной 0,681 т/м3.
Время полного испарения вещества определяется по формуле 2.19:
Т= 0,050,681/0,0251,331 =0,03405/ 0,03325 =1,03 ч.
N < T, К6 = (1,03)0,8 =1,02.
Qэ2 = (1-0,18) · (0,025)·(0,04)·(1,33)·1·(1,02)·1·(1,2/0,05·0,681)=0,04 т.
3) Расчет глубины зоны заражения:
Полная глубина зоны заражения Г (км), обусловленной воздействием первичного и вторичного облака аммиака определяется:
Г = Гmax + 0,5Гmin (2.20)
Полученное значение сравнивается с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс Гп, определяемым по формуле:
Гп = N · v (2.21)
где N – время от начала аварии;
v – скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха
За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений.
Глубина зоны заражения определяется в приложении к методике и равна:
Г1=0,26 и Г2 = 0,59. Значит, Гmax = 0,59 км, Гmin = 0,26 км.
Тогда по формуле 2.4:
Г = 0,59 +0,5 · 0,26 = 0,72 км.
В приложении к методике определяется скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха в зависимости от скорости ветра, и равна 10 км/ч. По формуле 2.21:
Гп = 110= 10 км.
Принимается наименьшая из зон 0,72 км.
4) Определение площади зоны заражения аммиаком:
Площадь зоны возможного заражения для первичного и вторичного облака аммиака определяется по формуле :
Sв= 8,72 · 10-3 · Г2 · (2.22)
где Sв – площадь зоны возможного заражения АХОВ, км2;
Г – глубина зоны заражения, км2;
– угол распространения токсичного облака.
Площадь зоны фактического заражения Sф (км2) рассчитывается по формуле :
Sф = К8 · Г2 · N0,2 (2.23)
где К8 – коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха.
Площадь зоны возможного заражения для вторичного облака аммиака с учетом углового размера, определяемого из приложения к методике:
Sв= 8,72 · 10-3 ·(0,72)2 90 = 0,4 км2
Sф = (0,081)(0,72)2 10,2 = 0,04 км2
Одним из наиболее опасных в данном случае направлений ветра является Северо-Западное. При данном направлении ветра захватывается наибольшая площадь близлежащей населенной зоны (рисунок 2.9).
Рисунок 2.9 – Возможная и фактическая зона заражения при реализации наиболее вероятного сценария ЧС с выбросом аммиака, вызванной разрушением ресивера
Как видно из рисунка 2.9, движение облака при Северо-Западном направлении ветра захватывает большую часть близлежащей населенной зоны г.Стерлитамак.
5) Определение времени подхода зараженного воздуха к населенной зоне г.Стерлитамак:
Время подхода облака аммиака к заданному объекту зависит от скорости переноса облака воздушным потоком и определяется по формуле:
t = X / v (2.24)
где х – расстояние от источника заражения до заданного объекта, км;
v – скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч.
Время подхода облака аммиака к границе жилой зоны:
t = 0,05/10 = 0,005 ч или 3 минуты
6) Определение возможных потерь:
Определение возможных потерь осуществляется на основании данных о плотности населения, застройки населенного пункта, времени суток.
Ориентировочные потери в очаге поражения составляют:
– лёгкой степени – 25% ;
– средней и тяжелой степеней (с выходом из строя не менее чем две-три недели и нуждающиеся в госпитализации) – 40% ;
– со смертельным исходом – 35%.
При Северо-Западном направлении ветра численность населения, которое может пострадать при ЧС (с учетом персонала) составляет:
N = 0,04 · 0,53 = 0,02 тыс. чел. или 20 человек.
При этом распределение потерь, соответствует значениям:
– поражение легкой степени – 5 чел.;
– поражение средней и тяжелой степени – 8 чел.;
– со смертельным исходом – 7 чел.
Таким образом, проведена прогнозная оценка химической обстановки при возникновении ЧС с выбросом аммиака, вызванной разрушением ресивера на территории ОАО КПБН «Шихан» в г.Стерлитамак. Определены зоны возможного и фактического заражения, составляющие 0,04 и 0,4 км2 соответственно.