Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Чрезвычайные ситуации, вызванные выбросом токсических веществ



Для оценки последствий аварий, сопровождающихся выбро­сом токсических веществ, используется несколько методик (ме­тодика ГО, методика НТЦ «Промышленная безопасность Госгор-технадзора России ТОКСИ» и т.д.).

Методика РД52 —04 предназначена для решения задач ГО, поскольку она позволяет определить только границы зоны поро­гового поражения. Методика ТОКСИ позволяет определить про­странственно-временное поле концентраций опасного химического вещества (ОХВ), размеры зон химического заражения, соответ­ствующих различной степени поражения людей, определяемой по ингаляционной токсидозе. Методика ТОКСИ рекомендуется для использования при разработке декларации безопасности ОПО, при разработке планов по защите персонала и населения и т. п. '

Методика РД52 —40 и ТОКСИ ниже будут рассмотрены от­дельно.

Методика РД52 —40. При прогнозировании последствий хими­ческих аварий применяются следующие допущения:

емкости, содержащие ОХВ, разрушаются полностью;

толщина слоя ОХВ, разлившегося свободно по подстилаю­щей поверхности, принимается равной 0, 05 м по всей площади разлива;

при проливе ОХВ из емкостей, имеющих самостоятельный под­дон (обваловку), толщина слоя жидкости принимается равной h = Н- 0, 2 м, где Я— высота поддона (обваловки), м;

при аварии на газо и продуктопроводах величина выброса ОХВ принимается равной его максимальному количеству, содержаще­муся в трубопроводе между автоматическими отсекателями;

предельное время пребывания людей в зоне заражения прини­мается равным 4 ч.

Исходными данными для прогнозирования являются:

общее количество ОХВ на опасном химическом объекте (ОХО) и данные по его размещению в емкостях и технологических тру­бопроводах;

количество ОХВ, выброшенных в атмосферу, и характер их разлива (в поддон, в обваловку или на грунт);

токсические свойства ОХВ;

метеорологические условия (температура воздуха, скорость вет­ра на высоте 10 м, состояние приземного слоя воздуха); при заблаговременном прогнозе принимают, что скорость ветра равна 1 м/с, а состояние атмосферы — инверсия; пороговая текстура Dnop, мг ■ мин/л, при ингаляционном воздействии на организм человека.

Зона заражения характеризуется формой, глубиной заражения Г, км, и площадью фактического заражения F$, км2.

Глубины зон заражения первичным Гь км, и вторичным Г2, км, облаками определяется по табл. VI. 1 прил. VI в зависимости от скорости ветра w, м/с, и эквивалентного количества ОХВ 0Э, т.

Полная глубина зоны заражения, км, определяется как

Гзар = Г1 + 0, 5Г2, если Г, > Г2

и Гзар= Г2 + 0, 5Г1 если Г! < Г2. (4.52)

Предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс, км, равно

Гпред=uτ (4.53)

где и — скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при заданной скорости ветра и степени вертикальной устойчиво­сти атмосферы, км/ч (табл. VI.2 прил. VI); т — время от начала аварии, ч. Степень вертикальной устойчивости атмосферы можно определить по табл. VI.3. прил. VI.

За истинную глубину зоны заражения принимается величина

Г = min{r3ap, Гпред} (4.54)

Площадь зоны заражения ОХВ

Sзар = kg 2Гτ 0.2 (4.55)

где kg — коэффициент, учитывающий влияние степени верти­кальной устойчивости воздуха на ширину зоны заражения: для инверсии он равен 0, 081, изотермии — 0, 133, конвекции — 0, 235; т — время с момента начала аварии, ч.

В зависимости от скорости приземного ветра зоны заражения наносятся на карты в виде круга или сектора с угловыми размерами:

Скорость ветра, м/с........< 0, 5 0, 6...1 1, 1...2, 0 > 2

Угловые размеры, град.....360 180 90 45

В случае аварии на ОХО, расположенном на расстоянии R, км, от города и при условии, что Y> R, зона заражения охватывает как город, так и загородную зону.

Площадь зоны заражения ОХВ в городе, км2, равна

 

Sгор =Sзар[π /2+ arcsin(2R-Г)/Г]S(2R-Г)/1.6Г2√ ГR-R2(4.56)

а в загородной зоне, км2:

S3.3=Sзар - Sгор(4.57)

Количественные характеристики выброса ОХВ для расчетов параметров зоны заражения определяются по его эквивалентно­му значению Q3, под которым принимается такое количество хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данном состоянии атмосферы количе­ством данного ОХВ, перешедшим в первичное (вторичное) об­лако.

Эквивалентное количество ОХВ по первичному облаку, кг, определяется по формуле

Qэ1= к{к3к5к7О0, (4.58)

где кх — коэффициент, зависящий от условий хранения ОХВ (табл. VI.4 прил. VI); к3коэффициент, равный отношению пороговой токсидозы хлора к пороговой токсидозе рассматриваемого ОХВ (табл. VI.4 прил. VI); к5 — коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы (1 — для инверсии, 0, 23 — для изотермии и 0, 08 — для конвекции); к7 — коэффициент, учиты­вающий влияние температуры воздуха (табл. VI.4 прил. VI); Q0количество разлившегося (выброшенного) ОХВ, кг.

Для сжиженных газов, не вошедших в табл. VI.4 прил. VI, зна­чение коэффициента к-, принимается равным 1, а значение £, определяется по соотношению

k1 = Ср ∆ T/Lисп, где Ср — удельная теплоемкость жидкого ОХВ, кДж/(кг • К); А Г— разность температур жидкого ОХВ до и после разрушения емко­сти, град; 1исп — удельная теплота испарения, кДж/кг.Эквивалентное количество ОХВ по вторичному облаку, кг, определяется по формуле

Qэ2 =(1- k1) (k1k2k3k5k6k7Q0)/(hpж)(4.59)

где к2коэффициент, зависящий от физико-химических свойств ОХВ (табл. VI.4 прил. VI); к4 — коэффициент, учитывающий ско­рость ветра (табл. VI.5 прил. VI); к6 — коэффициент, учитывающий время, прошедшее с начала аварии т, ч; рж — плотность жидкой фазы ОХВ, кг/м3 (табл. VI. 1 прил. VI); h — толщина слоя разлив­шегося жидкого ОХВ, м

 

τ исп — время испарения ОХВ, ч, определяемое по формуле

τ исп = hpj(k2k4k7). (4.60)

Коэффициенты к2, к4 и к7 определяем по табл. VI.4 прил. VI, к4 — по табл. VI.5, прил. VI.

Если тисп < 1 ч, Кв принимается для 1 ч.

Основными факторами, влияющими на количество поражен­ных среди персонала и населения, оказавшихся в зоне зараже­ния, являются:

различие в характере воздействия на население первичного и вторичного облаков ОХВ;

количество населения, оказавшегося в зоне возможного зара­жения;

степень защищенности населения, попавшего в зону зараже­ния, от воздействия опасных концентраций ОХВ.

Различия в воздействии первичного и вторичного облаков на человека заключается в том, что первичное облако имеет более высокую концентрацию паров ОХВ, но воздействует кратковре­менно, а вторичное облако, имея более низкую концентрацию паров ОХВ, воздействует на человека в зоне заражения более дли­тельное время.

Принимаем, что население, как в городе, так и в загородной зоне, распределено по территории равномерно.

Количество населения, попавшего в зону заражения, N, чел., рассчитывается исходя из средней плотности по формуле

N=PropSrop+P33S3,, (4.61)

где Ргор и Р3.з — плотность населения соответственно в городе и загородной зоне, чел./км2; STop и 53.з — площади территории в городе и загородной зоне, приземный слой воздуха которых под­вергся заражению, км2.

Основными исходными данными для расчета являются:

наличие факторов поражения (первичное и вторичное облако, либо только первичное, либо только вторичное);

средняя плотность населения в зоне заражения;

доля населения, которую планируется защитить тем или иным способом (укрытие в жилых и производственных помещениях, транспорте, убежищах и других защитных сооружениях; исполь­зование индивидуальных средств защиты и эвакуация);

степень защищенности населения при использовании опреде­ленного способа защиты.

С учетом перечисленных исходных данных оценка последствий химической аварии (ожидаемого ущерба) Рпор может быть пред­ставлена следующим образом:

рnop - Nnop/N = Σ q1/( 1 - kзашl), (4-62)

где Nnop — количество пораженного населения, чел.; N — общее количество населения, чел.; qt — доля населения, защищаемая от ОХВ /-м способом; k3ami — коэффициент защиты (укрытия /-го типа).

В случае образования первичного и вторичного облаков снача­ла рассчитывают количество пораженных от первичного облака

(Nнор1)

Расчет количества человек, пораженных ОХВ вторичного обла­ка, производится путем вычитания числа пораженных от первич­ного облака из общего количества, населения, попавшего в зону заражения.

В табл. VI.6, VI.7 и VI.8. прил. VI приведены коэффициенты защищенности населения с учетом времени его пребывания от­крыто на местности, в жилых и производственных зданиях и т.п.

Структура характерных поражений населения после примене­ния ОХВ, %:

Степень поражения

тяжелая, средняя........................................................................ 15

легкая...........................................................................................20

пороговая.....................................................................................55

Смертельный исход........................................................................... Ю

Для определения пространственного распределения населения с разной степенью поражения можно в первом приближении при­нять, что глубина зоны смертельного поражения равна 0, ЗГ, глу­бина зоны тяжелого и среднего поражения равна 0, 5Г, глубина зоны легкого поражения равна 0, 7Г.

Время подхода облака ОХВ к заданному объекту, ч, зависит от скорости переноса облака воздушным потоком и определяется по формуле

τ подх =x/u

где х — расстояние от источника заражения до заданного объекта, км; и — скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч (определяется по табл. VI.2 прил. VI).

Методика ТОКСИ. Методика предназначена для количествен­ной оценки последствий химических аварий на промышленном объекте с выбросом ОХВ в атмосферу.

При разработке методики приняты следующие допущения:

газообразное ОХВ считается идеальным газом, свойства кото­рого не зависят от температуры;

жидкое ОХВ считается несжимаемой жидкостью, свойства ко­торой не зависят от температуры;

истечение ОХВ и его испарение происходят с постоянной ско­ростью;

в образовавшемся сразу после выброса облаке находится толь­ко ОХВ без подмешанного воздуха;

разлив жидкой фазы происходит по твердой, не впитывающей поверхности с высотой разлившегося слоя 0, 05 м;

при расчете рассеяния ОХВ в атмосфере используется гауссова модель диффузии пассивной примеси, осаждение ОХВ на подсти­лающую поверхность и его химические превращения не учитыва­ются;

метеоусловия остаются неизменными в течение времени экс­позиции, а характеристики атмосферы — постоянны по высоте.

В зависимости от агрегатного состояния опасного химического вещества в оборудовании и характера разрушения оборудования методика позволяет провести расчеты для следующих сценариев аварии.

Сценарий 1. Полное разрушение оборудования, содержащего ОХВ в газообразном состоянии;

Сценарий 2. Нарушение герметичности (частичное разрушение) оборудования, содержащего ОХВ в газообразном состоянии;

Сценарий 3. Полное разрушение оборудования, содержащего ОХВ в жидком состоянии;

Сценарий 4. Нарушение герметичности (частичное разрушение) оборудования, содержащего ОХВ в жидком состоянии.

Сценарии 1 и 3 применимы только к емкостному оборудова­нию, сценарии 2 и 4 — как к емкостному оборудованию, так и к трубопроводам.

При заблаговременном прогнозировании последствий хими­ческой аварии в качестве исходных данных рекомендуется прини­мать:

сценарии с полным разрушением емкости, содержащей ОХВ в максимальном количестве;

сценарий «гильотинного» разрыва трубопровода с максималь­ным расходом при максимальной продолжительности выброса;

метеорологические условия: класс устойчивости атмосферы — инверсия, скорость ветра — 1 м/с.

Исходными данными для расчета являются:

физико-химические и токсикологические характеристики ОХВ;

количество и технологические параметры ОХВ;

параметры оборудования, в котором обращается ОХВ;

вероятный сценарий выброса ОХВ в атмосферу;

топографические характеристики территории вблизи аварий­ного объекта;

метеоусловия на момент аварии;

время экспозиции.

Определение количественных характеристик выброса. Сцена­рий 1. Масса ОХВ, образующая первичное облако Qh кг, для всех сценариев (I+ — номер сценария) равна

где R — универсальная газовая постоянная, 8, 31 Дж/(моль-К). Плотность ОХВ в первичном облаке pfbl6, кг/м3, равна

Рвыб1= (P0/P1)1/k, (4.64)

где р1 = Q1Vx — плотность ОХВ в оборудовании, кг/м3; Р0дав­ление в окружающей среде, принимаемое равным 100000 Па; к — показатель адиабаты газа.

Размер первичного облака в начальный момент времени Ru м, равен

R1 = 3√ 3Q/(4π рГвыб1). (4.65)

Сценарий 2. Первичное облако не образуется, т.е. Q2 = 0. Расход ОХВ во вторичное облако, образующееся при истечении газообразного ОХВ из разрушенного оборудования q^, кг/с, равен

qг.и2 = 0, 85min{√ 2[k/(к - 1)]Р2р2[(Р0/Р2)2/к(Ро/Р2)(к+1)/к], (4-66)

√ Р2р2к[2/(к + 1)к+1к-1},

где S — площадь отверстий разгерметизации, м2; min — мини­мальное из всех значений, например, 3 = min(3, 6).

Продолжительность истечения газообразного ОХВ из разрушен­ного оборудования τ 2г.и, с, равна

τ 2г.и = min[Q + QTp)/q гиr2 τ оТс + QTP / q2г.и, τ ликв], (4.67)

если известна масса ОХВ в оборудовании Q, и

τ 2г.и = in[(m/R)V2P2/(T2q2г.и )+ QTp/ q2г.и

τ отc + Qrp/q2г.и, τ ликв], (4.67а)

если известны объем оборудования V2, м3, давление Р2, Па, и температура Т2, К, в оборудовании.

Здесь QТP — общая масса ОХВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода, кг; τ отс — время отсечения аварийного участка тру­бопровода, с; τ ликв — время ликвидации отверстий разгерметиза­ции, с.

Начальный размер вторичного облака ОХВ, образующегося при истечении из разрушенного трубопровода, м, равен

R2г.и =√ q2г.и /(π p2г.иω в) (4.68)

где vvB — скорость ветра на высоте 10 м; р2ги — плотность газообраз­ного ОХВ во вторичном облаке в начальный момент времени опре­деляется по формуле (4.64) для условия сценария 2; р2 = (μ /R)(Р2/Т2) — плотность газообразного ОХВ в оборудовании, кг/м3.

Сценарий 3. Масса ОХВ, образующая первичное облако Q3, кг, складывается из массы ОХВ, переходящей в первичное облако при мгновенном вскипании перегретого ОХВ Q3г.и; массы ОХВ, пе­реходящей в первичное облако в виде аэрозоля Q3ж; массы ОХВ, переходящей в первичное облако при кипении пролива Q3и, и мас­сы газообразного ОХВ в оборудовании Qг, т.е.

Qз = Q3г+ Q3ж + Q3и + Qг(4-69)

Если величина Q r заранее неизвестна, то ее можно определить по формуле

Q r = а(μ /R)(V3РзTз), (4.70)

где а — объемная доля оборудования, заполненная газовой фазой.

Q3г = Qж {1-ехр[СР3 - Тшп + |Т3- Tкип|)/2∆ Hкип]} (4.71)

∆ Hкип— скрытая теплота кипения.

ж = min(Q3r, QЖ - Q3г), (4-72)

 

Q3и= min[(Т п кип + |Т n кип|)]/∆ H кип),

(4-73)

√ [(λ пСпРп)/π ]Fконт2/F√ τ кип Qж Q3г Q3ж]

где Тптемпература подстилающей поверхности; Хптеплопро­водность подстилающей поверхности; Сп — теплоемкость подсти­лающей поверхности; рп — плотность подстилающей поверхности. Теплофизические характеристики основных типов подстилающих поверхностей приведены в табл. VI.9 прил. VI.

Площадь контакта с твердой поверхностью FK0Hr включает в себя как подстилающую, так и боковую поверхность обваловки; при проливе на грунт Fmm = F. Площадь поверхности разлива Fприни­мается равной площади обваловки, а при разлитии на грунт опре­деляется по формуле

F= (QЖ - Q3и - Q3ж)/(0, 05Рж). (4.74)

Продолжительность поступления ОХВ в первичное облако при интенсивном кипении жидкого ОХВ за счет подвода теплоты от подстилающей поверхности, с, равна

√ τ кип = min[(Т п кип + |Т n кип|)]/∆ H кип) √ [(λ пСпРп)/π ] 1/√ μ 10-6(5, 83 + 4, lwB)PHac Fконт / F

√ 2F 0 , 5/wB] (4.75)

где Рнас — давление насыщенного пара, мм рт. ст., определяется по формуле:

Рнас = 760ехр[∆ H кипμ (T -1 кип - T -1 возд)/R]. (4.76)

Расход ОХВ во вторичное облако, образующееся при испаре­нии ОХВ из пролива, кг/с, равен

q3и =F√ μ 10-6(5, 83 + 4, lwB)PHас (4.77)

Продолжительность поступления ОХВ во вторичное облако, с, равна

τ 3и = (Q-Q3) q3и. (4.78)

Плотность ОХВ в первичном облаке в начальный момент вре­мени, кг/м3, определяется по формуле

Радиус первичного облака определяем по формуле (4.65), за­меняя нижний индекс 1 на 3.

Определение высоты источника выброса. Высота источника вы­броса И, м, принимается при наличии обваловки, равной высоте последней, в остальных случаях h = 0.

Определение полей концентрации ОХВ. Величина дисперсии в зависимости от расстояния х определяется по формулам:

σ х = C3x√ 1 + 0, 0001x; (4.80)

где Zo — коэффициент, характеризующий шероховатость подсти­лающей поверхности (табл. VI. 10 прил. VI).

Значения коэффициентов Аи А2, Вх, В2, Q, C2, Db D2 приведе­ны в табл. VI. 11 и VI. 12 прил. VI. Значения коэффициентов Аь А2, Вь В2, С3, зависят от класса устойчивости атмосферы (табл. VI. 13 прил. VI), зависящего от скорости ветра и интенсивности теплого потока у поверхности земли.

Предельные значения gz равны 640 — для конвекции, 400 — для изотермии и 220 — для инверсии. Если результаты расчета по формуле (4.82) дают большие значения gz, то следует использо­вать приведенные предельные значения.

Концентрация ОХВ при прохождении первичного облака (для всех сценариев)

С(х, у, z, т) = G3(x, у, z, τ )Qi/[2, 67π R3i + {2n)3/2σ xσ yσ z], (4.83)

 

Концентрация ОХВ при прохождении вторичного облака, обра­зующегося при истечении газообразного ОХВ из разрушенного оборудования, при наличии пролива

где τ jг — длительность истечения газообразного ОХВ из разрушен­ного оборудования при наличии пролива, с;

Концентрация ОХВ при прохождении вторичного облака, обра­зующегося при истечении газообразного ОХВ из разрушенного оборудования в отсутствие пролива:

где τ jги — длительность истечения газообразного ОХВ из разрушен­ного оборудования в отсутствие пролива, с; qjги — расход ОХВ во вторичном облаке, образующемся при испарении ОХВ из обору­дования в j-м сценарии.

Концентрация ОХВ при прохождении вторичного облака, обра­зующегося при испарении ОХВ из пролива:

и т

где τ jи— длительность испарения ОХВ из пролива в j-м сценарии, с; qjи— расход ОХВ во вторичном облаке, образующемся при испа­рении ОХВ из пролива в j-м сценарии, кг/с.

Концентрация ОХВ при прохождении вторичного облака, обра­зующегося при истечении жидкого ОХВ из разрушенного обору­дования

где τ jи; — длительность истечения жидкого ОХВ из разрушенного оборудования в j-м сценарии, с; qjирасход ОХВ во вторичном облаке, образующемся при истечении жидкого ОХВ из разрушен­ного оборудования в j-м сценарии, кг/с.

Определение полей токсидозы ОХВ. Составляющая токсидозы при прохождении первичного облака (для всех сценариев)

Составляющая токсидозы при прохождении вторичного обла­ка, образующегося при истечении газообразного ОХВ из разру­шенного оборудования

Составляющая токсидозы при прохождении вторичного обла­ка, образующегося при испарения ОХВ из пролива

где τ экс — время экспозиции, с.

Таблица 4.9


Поделиться:



Популярное:

  1. II. 2. ОБ ОПАСНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ,
  2. XXII. ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ ОБРАЩЕНИЯ С ВЕЩЕСТВАМИ,
  3. Анализ пожарной опасности применяемых в технологических процессах веществ и материалов
  4. Анти-частицы. Взаимные превращения вещества и поля.
  5. Антипитательные вещества зеленых, грубых и сочных кормов.
  6. Баланс питательных веществ в севообороте
  7. БИЛЕТ 6 Диэлектрическая проницаемость вещества. Электрическое поле в однородном диэлектрике.
  8. Биотрансформация и выведение лекарственных веществ. Понятие о фармакогенетике
  9. Биохимические исследования, используемы для оценки нарушений обмена веществ и уточнения патогенеза заболеваний внутренних органов
  10. В 1453 г. Столетняя война закончилась изгнанием англичан из Франции. Несмотря на разорения, вызванные длительной войной, Франция вышла из нее более сплоченной и сильной.
  11. Вещественные доказательства: понятие, значение, виды, порядок хранения.
  12. Вещество без Идеи - ничто (Платон и Аристотель)


Последнее изменение этой страницы: 2016-07-12; Просмотров: 1471; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.061 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь