Практическое занятие № 2 Прогнозирование масштабов заражения местности сильнодействующими ядовитыми веществами в результате возникновения аварии на химически опасном объекте

Целью работы является определение масштаба и характера заражения сильно действующими (СДЯВ) для определения степени опасности функционирования хозяйствующих субъектов и жизнедеятельности людей, а так же для организации аварийно - спасательных и других неотложных работ. К основным задачам методических указаний относится:

Определение размеров зон заражения

После сбора первичной информации об объекте (общее количество химических веществ на объекте, их номенклатура, условия размещения и хранения на объекте), приступают к прогнозированию условий возможной аварии. За величину возможного выброса Q принимается его содержание в емкости; метеоусловия принимаются самыми не благоприятными (наличие инверсии, скорость ветра - опасная - 1 м/с). Для составления прогноза возможного масштаба загрязнения непосредственно после аварии на ХОО, в расчетах используют реальные условия, сложившиеся на объекте.

Процесс заражения объекта в условиях аварии подразделяют на две стадии: образование первичного и вторичного облака.

Первичное облако - облако загрязняющего вещества, образующееся в результате мгновенного (13 мин) перехода в атмосферу части содержимого емкости при ее разрушении. Вторичное облако - облако загрязняющего вещества, образующееся в результате испарения разлившегося вещества на поверхности.

Сложность расчетов процесса рассеивания и многообразие реальных условий и факторов, влияющих на размеры зон рассеивания, приводят к необходимости принять ряд упрощающих допущений:

—все содержимое разрушившейся емкости поступает в окружающую среду;

—толщина слоя свободно разлившейся жидкости Н постоянна и составляет 0,05 м (РД 52.04.253-90);

—толщина разлившегося слоя жидкости Н = h - 0,2 м, где Н - высота поддона, м;

—толщина слоя жидкости, поступившей в общий поддон от нескольких источников (емкостей, трубопроводов, аппаратов и т.п.); h =Qo/(Fd), где Qo -общая масса разлившегося (выброшенного) при аварии вещества, т; F-реальная площадь разлива в поддон, м² (обычно площадь поддона); d - плотность разлившегося вещества, т/м³.

При авариях на газо- и продуктопроводах, выброс СДЯВ принимается равным максимальному количеству , содержащемуся в трубопроводе между автоматическими отсекателями, например для аммиакопроводов, эта величина составляет примерно 275...500 т.

Для расчета масштабов загрязнения определяют количественные характеристики загрязняющего вещества по их эквивалентным значениям. Под эквивалентной массой СДЯВ понимается такое содержание хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данной степени вертикальной устойчивости атмосферы количеством СДЯВ, перешедшим в первичное (вторичное) облако.

Эквивалентное количество вещества по первичному облаку

Q_э1 = K₁ K₃ K₅ K₇ Qo, (1)

где К1- коэффициент, зависящий от условия хранения загрязняющих веществ; при хранении сжатых газов К₁=1, для сжиженных газов К₁= Ср∆Т/Ч_исп (здесь Ср - удельная теплоемкость жидкого вещества, кДж/(кг град); ∆Т- разность температур жидкого вещества до и после разрушения сосуда, °С; Ч_исп - удельная теплота испарения жидкого вещества при температуре испарения, кДж/кг; К_{3 -} коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе выброшенного вещества; К₅ - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы (для инверсии принимается равным 1, для изотермии 0,23, для конверсии 0,08); К₇ - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (для сжатых газов К₇= 1); Qo - масса выброшенного (выливаемого) при аварии вещества, т.

Количество выброшенного (вылившегося) вещества определяется по объему разрушившейся емкости или секции трубопровода, находящейся между автоматическими задвижками. Для емкостей со сжатым газом Q₀ =d V_x , для трубопроводов Q₀ -nd V_x /100 где V_x - объем секции газопровода (емкости), м³; п -содержание ядовитого химического вещества в природном газе, %.

Эквивалентная масса вещества по вторичному облаку

Q_э2 = (1- K₁ )K₂ K₃ K₄ K₅ K₆ K₇ , (2)

где К₂ - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств вещества (табл. 1.) или К₂ = 8,1•10^-6P (здесь Р-давление насыщенного пара вещества при заданной температуре воздуха, мм рт. ст; М - молекулярная масса вещества; К₄ - коэффициент, учитывающий скорость ветра.

Таблица 1

Характеристика некоторых СДЯВ и вспомогательные коэффициенты для определения глубины зоны заражения

СДЯВ	Плотность СДЯВ т/м3 газ газ	tкип °С	Пopoговая токсо доза	Значения коэффициентов
	жидкость
				К1	К2	К3	К7 для температуры воздуха, 0 С
							—40	—20	0	20	40
NH3 (Аммиак)	0,0008 0,681	33,42	15	0,18	0,25	0,04	0 0,9	0,3 1	0,6 1	1 1	1,4 1
HF (водород фтористый)	______ 0,989	19,52	4	0	0,028	0,15	0,1	0,2	0,5	1	1
HC1 (водород хлористый)	0,0016 1,191	85,10	2	0,28	0,037	0,3	0,4 1	0,6 1	0,8 1	1 1	1,2 1
NO2 (оксид азота)	______ 1,491	21	1,5	0	0,04	0,4	0	0	0,4	1	1
HS (сероводород)	0,0015 0,964	60,35	16,1	0,27	0,042	0,036	0,3 1	0,5 1	0,8 1	1 1	1,2 1
Фосген	0,0035 1,432	8,2	0,6	0,05	0,061	1,0	0 0,1	0 0,3	0 0,7	1 1	2,7 1
F (фтор)	0,0017 1,512	188,2	0,2	0,95	0,03	3,0	0,7 1	0,8 1	0,9 1	1 1	1,1 1
Cl (хлор)	0,0032 1,553	34,1	0,6	0,18	0,52	1,0	0 0,9	0,3 1	0,6 1	1 1	1,4 1

Значения коэффициента К₄ , учитывающего скорость ветра

Скорость ветра, м/с 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

К₄ 1,0 1,33 1,67 2,0 2,34 2,67 3,0 3,34 3,67 4,0

Коэффициент, зависящий от времени N,ч., прошедшего после начала аварии,

К_6=,

где Т- время полного испарения, ч; Т= hd/(K₂ K₄ K₇); при Т< 1 ч., К₆ принимается для 1 ч; N- время, прошедшее после аварий.

Если время, прошедшее после аварии, меньше времени, необходимого для полного испарения пролитого вещества, то в расчетах вместо N используется время полного испарения [Т= hd/(K₂ K₄ K₇)].

Глубину зоны заражения первичным (вторичным) облаком СДЯВ при авариях на технологических емкостях, хранилищах и транспорте рассчитывают, используя данные табл. 2. В ней приведены максимальные значения глубины заражения первичным Г₁ или вторичным Г₂ облаком СДЯВ, определяемой в зависимости от эквивалентной массы вещества и скорости ветра.

Полная глубина зоны заражения Г (км), обусловленная воздействием первичного и вторичного облака СДЯВ,

Г=Г'+ 0,5Г", (3)

где Г' - наибольший и Г" - наименьший из размеров глубины зоны заражения.

Таблица 2