Прогнозирование масштабов заражения АХОВ при авариях

Прогнозирование масштабов заражения АХОВ при авариях

На химически опасных объектах

 

1.1. Цель работы:

1. Изучить методику прогнозирования масштаба заражения АХОВ при авариях на химически опасных объектах (ХОО).

2. Провести оценку обстановки при авариях на ХОО по реальным условиям.

 

1.2. Термины и определения:

 

АХОВ (аварийно химически опасное вещество) – это опасное химическое вещество, применяемое в промышленности и сельском хозяйстве, при аварийном выбросе (разливе), которого может произойти заражение окружающей среды в поражающих живой организм концентрациях (токсодозах).

ХОО (химически опасные объекты) – объекты, при аварии или разрушении, которых, могут произойти массовые поражения людей, животных и растений.

Зона заражения – территория, на которой концентрация токсичного вещества превышает значение ПДК.

Площадь зоны фактического заражения АХОВ (S_Ф) – территория, заражённая АХОВ в опасных для жизни пределах.

Площадь зоны возможного заражения (S_В) – территория, в пределах которой под воздействием направления ветра может перемещаться облако АХОВ.

Первичное облако – облако АХОВ, образующееся в результате мгновенного (1-3 мин) перехода в атмосферу части АХОВ из ёмкости при её разрушении.

Вторичное облако – облако АХОВ, образующееся в результате испарения разлившегося вещества с подстилающей поверхности.

Эквивалентное количество АХОВ – такое количество хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данной степени вертикальной устойчивости атмосферы.

Пороговая токсодоза – ингаляционная токсодоза, вызывающая начальные симптомы поражения.

 

Общие положения

 

Масштабы заражения АХОВ в зависимости от их химических, физических свойств и агрегатного состояния рассчитываются для первичного и вторичного облаков:

· для сжиженных газов – отдельно для первичного и вторичного облака;

· для сжатых газов – для первичного облака;

· для жидкостей, с температурой кипения выше температуры окружающей среды – для вторичного облака.

 

 

Исходные данные для прогнозирования масштабов заражения АХОВ:

· общее количество АХОВ на объекте и данные о размещении их запасов в технологических ёмкостях и трубопроводах;

· количество АХОВ, выброшенных в атмосферу, характер их разлива на постилающую поверхность («свободно» или «в поддон» или «в обваловку»);

· высота поддона или обваловки складских ёмкостей;

· метеорологические условия: температура воздуха, скорость ветра на высоте 10 м (на высоте флюгера), степень вертикальной устойчивости атмосферы.

 

Принятые допущения:

· При заблаговременном прогнозировании масштабов заражения на случай производственных аварий в качестве исходных данных рекомендуется принимать: выброс АХОВ (Q₀) – количество АХОВ в максимальной по объёму единичной ёмкости (технологической, складской, транспортной и др.), метеорологические условия – инверсия, скорость метра 1 м/с.

· Для прогнозирования масштабов заражения непосредственно после аварии должны браться конкретные данные о количестве выброшенного (разлившегося) АХОВ и реальные метеоусловия.

· Внешние границы зоны заражения рассчитываются по пороговой токсодозе при ингаляционном воздействии на организм.

· Ёмкости, содержащие АХОВ при авариях разрушаются полностью.

· Толщина слоя жидкости АХОВ, разлившегося свободно на подстилающей поверхности, принимается равной 0,05 м по всей площади разлива; для АХОВ.

 

Разлившихся в поддон или обваловку, определяется следующим образом:

а) при разливах из ёмкостей имеющих самостоятельный поддон (обваловку):

, где: Н – высота поддона (обваловки), м;

б) при разливах из ёмкостей, расположенных группой, имеющих общий поддон (обваловку):

,

где: Q₀ – количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т;

d – плотность АХОВ, т/м³;

F – реальная площадь разлива в поддон (обваловку), м².

· Предельное время пребывания людей в зоне заражения и продолжительность сохранения неизменным метеорологических условий составляет 4 ч. По истечении указанного времени прогноз обстановки должен уточняться.

· При авариях на газопроводах и продуктопроводах выброс АХОВ принимается равным максимальному количеству АХОВ, содержащемуся в трубопроводе между отсекателями, например, для аммиакапроводов – 275-500 т.

Пример 1.

На химическом предприятии произошла авария на технологическом трубопроводе с жидким хлором, находящимся под давлением. Количество вытекшей из трубопровода жидкости не установлено. Известно, что в технологической системе содержалось 40 т сжиженного хлора.

Требуется определить глубину зоны возможного заражения хлором при времени от начала аварии 1 ч и продолжительность действия источника заражения (время испарения хлора).

Метеоусловия на момент аварии: скорость ветра 5 м/с, температура воздуха 0 ⁰С, изотермия. Разлив АХОВ на подстилающей поверхности – свободный.

Решение:

1. Так как количество разлившегося жидкого хлора неизвестно, то принимаем его равным максимальному – 40 т.

2. По формуле (1.1) определяем эквивалентное количество вещества в первичном облаке:

Q_э1 = K₁ × K₃ × K₅ × K₇ × Q₀

Q_э1 = 0,18 × 1 × 0,23 × 0,6 × 40 = 1 т.

3. По формуле (1.3) определяем время испарения хлора:

4. По формуле (1.2) определяем эквивалентное количество вещества во вторичном облаке:

Q_э2 = (1– K₁) × K₂ × K₃ × K₄ × K₅ × K₆ × K₇×

Q_э2 = (1-0,18) × 0,052 × 1 × 2,34 × 0,23 × 1 × 1 × = 11,8 т.

5. По табл. 1.4 для 1 т. находим глубину зоны заражения для первичного облака: Г₁ = 1,68 км.

6. Находим глубину зоны заражения для вторичного облака. Согласно табл. 1.4, глубина зоны заражения для 10 т. составляет 5,53 км, а для 20 т. – 8,19 км. Интерполированием находим глубину зоны заражения для 11,8 т.

7. Находим полную глубину зоны заражения по формуле 1.4:

Г = 6 + 0,5 × 1,68 = 6,84 км.

8. По формуле (1.7) находим предельно возможные значения глубины переноса воздушных масс: Г_п = 1 × 29 = 29 км.

Таким образом, глубина зоны заражения хлором в результате аварии может составить 6,8 км; продолжительность действия источника заражения – около 40 мин.

 

Таблица 1.1

Таблица 1.2

 

Таблица 1.3

 

Значение коэффициента К₄ в зависимости от скорости ветра

 

Скорость ветра, м/с
К4		1,33	1,67	2,0	2,34	2,67	3,0	3,34	3,67	4,0	5,68

 

Таблица 1.4

 

Таблица 1.6

 

Угловые размеры зоны возможного заражения АХОВ

Прогнозирование масштабов заражения АХОВ при авариях