Методика оцінки наслідків аварії при виробництві, зберіганні і транспортуванні пожежовибухонебезпечних речовин, сумішей і технічних продуктів

Загальне положення

Визначенню величин небезпечних і шкідливих факторів пожежі і вибуху, що є основою оцінки наслідків аварій, повинна передувати імовірнісна оцінка аварій виробництва, технічної системи, об'єкта, яка також може бути асоційована з антропогенним та екологічним ризиком. Слід зазначити, що пожежовибухонебезпека в металургії, теплоенергетиці, за оцінкою наближається до такої у хімічному виробництві. Це дозволяє використовувати ідентичну методику при оцінки наслідків аварій в зазначений сферах виробництва.

Iмовірнісна оцінка аварій в загальному випадку включав себе наступні етапи:

§ аналіз технологічного процесу, особливостей зберігання і транспортування речовини;

§ побудова "дерева" аварій (відмов);

§ оцінка ймовірності вихідної події, що викликає відмову системи;

Імовірність аварії визначається надійністю деталей, вузлів устаткування і надійністю технологічного процесу в цілому. Первинною причиною аварійної ситуації є поява відмови, причому більшість одиничних відмов слід віднести до подій, не залежних від передісторії поведінки системи.

Якщо в результаті своєчасних заходів вдається відновити нормальний робочий режим процесу, то одинична аварійна відмова наслідків не має. Як правило, одинична відмова може бути локалізована і вона не веде до аварії.

Реально аварія можлива при накопиченні відмов - появі так званої немарковської відмови, що викликає наступні. У цьому випадку об'єкт переходить в стан, що характеризується втратою контролю та управління, і стає джерелом небезпечних і шкідливих факторів для персоналу, населення і навколишнього середовища.

Ймовірна оцінка аварійних ситуацій базується на аналізі стану загальнотехнологічних об'єктів і процесів, на узагальненні статистичних відомостей про такі ситуації, що мали місце на промислових об'єктах хіміко - технологічного профілю.

Розподіл ймовірності безвідмовної роботи P₁ об'єкта підпорядковується експоненціальним законом і визначається залежністю:

P_1(τ) = e^−λ₁^{∙ τ}, інакше при обчисленнях може бути представлена:

ln = λ₁ ∙ τ, где λ_{1 =} ;

T₁ ^__ напрацювання на відмову; τ – час.

Ймовірність безаварійної роботи об'єкта визначається аналогічним виразом:

P_2(τ) = e ^−λ₂^∙τ , где λ_{2 =} ;

T₂ ^__ напрацювання на аварiю.

З досвіду експлуатації промислових підприємств хімічного профілю слід, що

T₂ = 10³ ∙ T₁ ,

тобто аварійним є одна відмова з тясяч. Тоді

 

P₂ = e , P₂ = P₁

Якщо вважати, що для сучасних технологій рівень ймовірності безвідмовної роботи складає Р₁ = 0,995, то це означає, що ймовірність безаварійної роботи Р₂ = 0,999995, а ймовірність аварії

Р_а = 1- Р₂ = 5 ∙ 10^-6

Це, по видимому гранично досяжний в даний час рівень безаварійності для підприємств хіміко-технологічного профілю. Для сучасних діючих західних хімічних виробництв рівень імовірності аварії становить 1*10^-3, причому ймовірність помилки оператора оцінена 2,5 * 10^-3 −2,0 * 10^-4 од./рiк.

 

Розраховані ймовірності аварії мають такі значення:

 

· при зберіганні зріджених вуглеводневих фракцій у резервуарах під тиском ‒ 5,9*10^-5 рік ^-1,

· при зберіганні легко займистих рідин − 7,9*10^-3 год^-1,

· при зберіганні етилену − 1,8*10^-4 рiк^-1,

· ризик для магістрального трубопроводу − 5,7*10^-4 рік^-1.

Представляє інтерес оцінки ймовірностей аварій для резервуара ємністю 50м³, заповненого пропiленом:

· розрив резервуару при 100% - ому − 2,84*10^-5 рiк^-1,

· розрив резервуару при 50% - Ому заповненнi − 2*10^-4 рiк^-1,

· розрив рідинної лінії − (1,04*10^-4 − 2,97*10^-5) рiк^-1.

Для отримання статистично більш достовірних даних можна прийняти такі ймовірності одиничних відмов обладнання (одиничних аварій):

· розрив рідинної лінії (під тиском вакууму) − 5*10^-4 рiк^-1,

· руйнування резервуара ємністю до 50м³ − 1*10^-5 рiк^-1,

· помилка оператора − 1*10^-4 рiк^-1,

· ймовірність аварії при зберіганні ЛЗР − 1*10^-4 рiк^-1.

Розвиток процесiв відмов та можливих аварій на промислових підприємствах прийнято представляти у вигляді схем - "дерево" аварій. "Дерево" являє собою алгоритм кінцевої події.

При його побудові використовується Булева алгебра логіки та інженерна логіка. Графічно "дерево" будується із символів подій, символів логічних знаків і зв'язують структурних ліній. Воно характеризує безпеку системи в якісному і кількісному відношенні [1].

 

Власне оцінка наслідків аварій при виробництві, зберіганні і транспортуванні пожежовибухонебезпечних хімічних речовин, сумішей і технічних продуктів полягає у визначенні величини небезпечних і шкідливих факторів пожежі і вибуху.

В умовах аварій можливе поєднання двох і навіть трьох видів небезпеки у однієї і тієї ж речовини, продукту, що створює якісно нову картину його небезпеки: небезпека травм з тяжким наслідком від дії надлишкового тиску вибуху, опіки і масові отруєння.

Крім того, пожежонебезпечні властивості, а також легка займистість багатьох газів і рідин зумовлюють потенційну небезпеку утворення в зоні аварії нових високотаксічних продуктів термоокислювальної деструкції вихідних речовин, що вимірюють і підсилюють загальну картину токсичності середовища. вибух розглядається як процес вивільнення великої кількості енергії в обмеженому об'ємі за короткий проміжок часу.

У результаті вибухонебезпечну речовину або суміш перетворюється в сильно нагрітий газ з дуже високим тиском. Під час вибуху в навколишньому середовищі утворюється і поширюється ударна хвиля. Швидкість поширення полум'я у газових сумішах досягає іноді 1000-3500 м / с. Головним дійовим проявом вибуху є ударна хвиля, що представляє собою тонку перехідну область, що рухається в речовині (газі, рідині або твердому тілі) і що характеризується стрибкоподібним збільшенням тиску, зміни щільності, температури і швидкості руху речовини. Ударна хвиля рухається в напрямку нестисненої речовини зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку в ньому. У теорії вибуху під ударною хвилею розуміють всю масу середовища (зазвичай повітря), стислу і наведену в рух, а рухому поверхню розділу між собою і необуреним середовищем називають фронтом ударної хвилі.

В даний час хімічні речовини кваліфікуються як пожежонебезпечні по ряду показників пожежної небезпеки та фізичного стану речовини (нижня межа поширення полум'я, температура спалаху, температура розкладання, інтенсивність газовиділення та ін), регламентованих ГОСТ 19433-88. ГОСТ 12.1.044-89 "Система стандартів безпеки праці. Вогнестійкість" та іншими нормативними документами (2). Такий підхід заснований на аналізі характеристик речовин і дає можливість порівняльної оцінки їх потенційної небезпеки, але не дозволяє належним чином розкрити реальну небезпеку речовини залежно від маси речовини і конкретних особливостей аварійної обстановки.

За цих обставин деякі хімічні речовини, суміші та технічні продукти проявляють себе як особливо небезпечні - викликають масові ураження людей або нанесення шкоди навколишньому природному середовищу, сільськогосподарським і іншим об'єктам у великих масштабах (2). За цими ознаками до даної категорії речовин слід віднести перш за все речовини, здатні при аварії утворювати пароповітряну хмару з подальшим її займанням або вибухом, коли нищівну силу полум'я або вибухової хвилі поширюється на відстань 100 м і більше, створюючи тим самим загрозу життю і здоров'ю людей.

Найбільшу реальну небезпеку, окрім цього представляють речовини, здатні при аваріях утворювати "вогняну кулю" і вибухоподібно скипати. Для таких речовин немає необхідності розраховувати величину тиску вибуху або інтенсивність теплового випромінювання, а досить переконатися в наявності вказаних у них властивостей, щоб віднести до категорії особливо небезпечних.

У зв'язку з цим в розрахункові формули для визначення небезпечних чинників входить ряд істотних необхідних параметрів: маса аварійного викиду (протоки) речовини, теплота згорання речовини, коефіцієнт участі речовини у вибуху, площа протоки речовини, питома теплоємність речовини, його прихована теплота пароутворення, молекулярна маса, тиск насиченої пари, щільність пари речовини, швидкість його вигорання, температура довкілля, атмосферний тиск, тиск спрацьовування запобіжного клапана місткості, в якій знаходиться речовина, швидкість вітру, нижня концентраційна межа поширення полум'я по газоповітряній суміші. Облік їх важливий не лише в протипожежному, але і в медико-профілактичному відношенні, оскільки дозволяє грунтовніше прогнозувати вірогідні втрати і розміри збитку довкілля.

Додаток 1

Таблиця 1.1

Горючих рідин

Рідина	Нижня межа вибуховості (НКМР)	Верхняя межа вибуховості (ВКМР)
	% за обсягом	г/м^3 при 20°C	% за обсягом	г/м^3 при 20°C
Ефіри складні і прості
Амілацетат	1,08	90,0	10,0	540,0
Бутилацетат	1,43	83,0	15,0	721,0
Діетиловий ефір	1,9	38,6	51,0	1576,0
Метилетиловий ефір	2,0	-	10,0
Метилформіат	5,05		22,7
Метилацетат	3,15	133,0	15,6	431,0
Окис етилену	3,66	54,78	80,0	1462,0
Пропілформіат	2,42	89,0
Пропілацетат	1,9	80,0	6,3	266,5
Етилформіат	3,5	108,0	16,5	508,7
Етилацетат	2,98	80,4	11,4	407,0
Спирти
Аміловий спирт	1,48	43,5
Бутиловий спирт	1,81	53,0	8,0	554,4
Ізопропіловий спирт	2,23	62,5	10,2	255,0
Ізоаміловий спирт	1,2	48,0
Метиловий спирт	6,7	46,5	38,5	512,0
Пропіловий спирт	2,34	63,7	9,2	230,0
Етиловий спирт	3,61	50,0	19,0	363,0
Вуглеводні граничні
Бутан	1,8	37,4	8,5	204,8
Гексан	1,24	39,1	6,0	250,0
Метан	5,28	16,66	15,4	102,6
Пентан	1,47	32,8	8,0	238,5
Пропан	2,31	36,6	9,5	173,8
Етан	3,07	31,2	14,95	186,8
Вуглеводні неграничні
Ацетилен	2,5	16,5	82,0	885,6
Бутилен	1,7	39,5	9,0	209,0
Блаугаз	4,0	-
Дивініл	2,06	44,8	11,47	256,9
Псевдобутилен	1,8	41,8	7,8	181,7
Пропілен	2,3	34,8	11,1	169,0
Етилен	3,11	35,0	35,0	406,0
Вуглеводні ароматичні
Бензол	1,43	42,0	9,5	308,0
Ксилол	1,0	44,0	7,6	334,0
Нафталін	0,44	23,5	-	-
Пропілбензол	0,66	33,0
Толуол	1,95	38,2	7,0	268,0
Етилбензол	1,03	31,0	-	-
Альдегіди, кетони
Рідина	Нижня межа вибуховості (НКМР)	Верхняя межа вибуховості (ВКМР)
	% за обсягом	г/м^3 при 20°C	% за обсягом	г/м^3 при 20°C
Ацетон	2,91	38,6	13,0	314.0
Бензальдегід	1,31	57,6	-	-
Камфора	0,61	-	3,5
Метилетилкетон	1,90	59,2	12,0	380,0
Метилпропілкетон	1,49		8,15
Метилбутилкетон	1,22		8,0
Паральдегід	1,3		3,5
Оцтовий альдегід	3,97	72,6	57,0	1044,0
Фурфурол	2,0	109,6
З'єднання, що містять азот і сірку
Анілін	1,32	61,0
Аміак	17,0	112,0	27,0	189,0
Диціан	6,6		42,6
Піридин	1,85		12,5
Сірковуглець	1,33	31,5	50,0	157,5
Сірководень	4,0	61,0	44,5	628,0
Оксисульфід вуглецю	11,9		-28,5
Етилнітрит	3,0	-	50,0	-
Нафтопродукти і інші речовини
Бензин(темпер.кипін.105°C)	2,4	137,0	4,9	281,0
Бензин(темпер.кипін.64-94°C)	1,9	-	5,1	-
Водень	4,09	3,4	80,0	66,4
Діоксан	2,14		22,5
Гас	0,64		7,0
Нафтовий газ	3,2		13,6
Окис вуглецю	12,5	145,0	80,0	928,0
Петролійний эфір	1,1	-	-5,9
Перекись діетилу	2,31
Скипидар	0,73	41,3
Коксовий газ	5,6	-	30,4
Доменний газ	46,0	-	68,0
Генераторний газ	20,0		75,0
Сланцевий газ	6,0	-	40,0	-

 

 

Примітки:

Додаток 2

Елементів об'єктів

Елементи об'єкту	Руйнування
слабке	середне	сильне
Виробничі, (Адміністративні-житлові будівлі)	Руйнування найменш міцних конструкцій будівель, споруд і агрегатів, заповнень дверних і віконних отворів, зрив покрівлі; основне устаткування пошкоджене трохи. Відновні роботи зводяться до середнього відновного ремонту	Руйнування покрівлі, перегородок, а також частини устаткування, ушкодження підйомно-транспортних механізмів. Відновлення можливе при капітальному відновному ремонті з використанням основних конструкцій, що збереглися, і устаткування	Значні деформації несучих конструкцій, руйнування більшої частини перекриттів, стін і обладнання. Відновлення елемента можливо, але зводиться по суті до нового будівництва з використанням деяких збережених конструкцій та обладнання
Промислове устаткування (верстати, преси, конвеєри, насоси, генератори та ін.	Ушкодження шестерень і передатних механізмів, обрив крутнів до важелів управління. Розрив приводних ременів. Навісного розбирання, із заміною пошкоджених частин	Ушкодження і деформація, основних деталей, ушкодження електропроводки, приладів автоматики. Використання устаткування після капітального ремонту	Зміщення з фундаментів, деформація станин, тріщини в деталях, вигин валів і осей, пошкодження електропроводки, як правило, недоцільні
Газгольдери, резервуари і ємності для нафтопродуктів і зріджених газів	Невеликі вм'ятини на оболонці, деформація трубопроводів, ушкодження замочної арматури. Використання можливе після середнього (поточного) ремонту і заміни пошкоджених деталей	Зміщення на опорах, деформація оболонок, що підводять трубопровід. Ушкодження замочної арматури. Використання можливе після капітального ремонту	Зрив з опор, перекидання, руйнування і деформація оболонок, обрив трубопроводів і запірної арматури. Використання та відновлення неможливе.
Мости і естакади	Невелика деформація другорядних елементів, вантажопідйомність практично не зменшується. Використання можливе після середнього ремонту	Руйнування і значна деформація окремих елементів, ушкодження проміжних опор. Часткове руйнування поперечних зв'язків, зниження вантажопідйомності на 50%.0 Рух по мосту і використання естакад неможливий без відновних робіт	Зміщення з опор і сильна формація прогонової ладу пошкодження верхньої частини проміжних опор. Руйнування поперечних зв'язків. Відновлення практично зводиться до нового будівництва
Рухомий залізничний склад, автотранспорт, інженерна техніка, підйомно-транспортні механізми, кранове обладнання	Часткове руйнування і деформація обшивки і даху, ушкодження стекол кабін, фар і приладів. Потрібно поточний (середній) ремонт	Руйнування кузовів, критих вагонів, ушкодження кабін (кузовів) зрив дверей і ушкодження зовнішнього устаткування, розрив трубопроводів систем живлення, охолодження і мастила. Використання можливе після ремонту із заміною пошкоджених вузлів	Перекидання, зрив окремих частин, загальна деформація рами, руйнування кабіни (кузова, вантажної платформи), зрив і пошкодження радіаторів, крил, підніжок, зовнішнього обладнання, двигуна. Використання неможливо, потрібен капітальний ремонт, в заводських умовах.
Споруди і мережі комунального господарства	Часткове ушкодження стиків труб, контрольно-вимірювальної апаратури, верхньої частини стінок оглядових колодязів. При відновленні міняються пошкоджені елементи	Розрив і деформація труб в окремих місцях, пошкодження стиків, фільтрів, відстійників, баків, вихід з ладу контрольно-вимірювальних приладів. Руйнування і сильна деформація резервуарів вище рівня рідини. При відновленні виконується капітальний ремонт із заміною пошкоджених елементів.	Руйнування і деформація більшої частини труб, пошкодження відстійників, насосного та іншого обладнання. Пошкодження арматури, часткове руйнування і деформація насосів водорозбірних колонок. Відновлення неможливо
Сховища і протирадіаційні укриття	Часткове ушкодження стиків труб, контрольно-вимірювальної апаратури, верхньої частини стінок оглядових колодязів. При відновленні міняються пошкоджені елементи	Руйнування примикає до спорудження ділянки входу повідомлення, деформація і зміщення стін, покриттів, рам, дверей, без значного обвалу грунту та засипки ним внутрішніх приміщень. Для використання споруди за призначенням потрібно середній відновлювальний ремонт	Значна деформація основних несучих конструкцій, руйнування захисних дверей і внутрішнього обладнання, обвалення крутостей, завал входів грунтом. Відновлення та використання споруд для захисту людей, неможливі

 

 

Швидкість повітряного потоку в приміщенні м/с^-1	значення коефіцієнта μ при температурі t (°C) = Тнав повітря в приміщенні
	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
0,1	3,0	2,6	2,4	1,8	1,6
0,2	4,6	3,8	3,5	2,4	2,3
0,5	6,6	5,7	5,4	3,6	3,2
1,0	10,0	8,7	7,7	5,6	4,6

Таблиця 2.3

 

Таблиця 2.4

Перелік елементів об'єктів приведений до таблиці 2.1 додаток 2

№ вар.	№ роз-діл	Порядковий № у роздiлi	№ вар.	№ роз- ділу	Порядковый № у розділі	№ вар.	№ роз- ділу	Порядковый № в рзділі
		1,4,12,19			4,5,18,22			5,6,7,11
		2,5,7,16			1,4,8,27			8,9,10,17
		1,2,6,11			10,16,19,23			5,11,12,13
		1,4,6,16			2,9,11,19			2,14,15,16
		2,4,8,21			6,13,16,24			8,17,18,19
		1,6,18,25			1,2,3,4			1,3,5,8,12
		3,5,7,19			5,6.7.8			2,19,14,17
		2,4,7,11			1,2,6,7
		3,15,23,26			1,2,3,4

 

 

Загальне положення

Визначенню величин небезпечних і шкідливих факторів пожежі і вибуху, що є основою оцінки наслідків аварій, повинна передувати імовірнісна оцінка аварій виробництва, технічної системи, об'єкта, яка також може бути асоційована з антропогенним та екологічним ризиком. Слід зазначити, що пожежовибухонебезпека в металургії, теплоенергетиці, за оцінкою наближається до такої у хімічному виробництві. Це дозволяє використовувати ідентичну методику при оцінки наслідків аварій в зазначений сферах виробництва.

Iмовірнісна оцінка аварій в загальному випадку включав себе наступні етапи:

§ аналіз технологічного процесу, особливостей зберігання і транспортування речовини;

§ побудова "дерева" аварій (відмов);

§ оцінка ймовірності вихідної події, що викликає відмову системи;

Імовірність аварії визначається надійністю деталей, вузлів устаткування і надійністю технологічного процесу в цілому. Первинною причиною аварійної ситуації є поява відмови, причому більшість одиничних відмов слід віднести до подій, не залежних від передісторії поведінки системи.

Якщо в результаті своєчасних заходів вдається відновити нормальний робочий режим процесу, то одинична аварійна відмова наслідків не має. Як правило, одинична відмова може бути локалізована і вона не веде до аварії.

Реально аварія можлива при накопиченні відмов - появі так званої немарковської відмови, що викликає наступні. У цьому випадку об'єкт переходить в стан, що характеризується втратою контролю та управління, і стає джерелом небезпечних і шкідливих факторів для персоналу, населення і навколишнього середовища.

Ймовірна оцінка аварійних ситуацій базується на аналізі стану загальнотехнологічних об'єктів і процесів, на узагальненні статистичних відомостей про такі ситуації, що мали місце на промислових об'єктах хіміко - технологічного профілю.

Розподіл ймовірності безвідмовної роботи P₁ об'єкта підпорядковується експоненціальним законом і визначається залежністю:

P_1(τ) = e^−λ₁^{∙ τ}, інакше при обчисленнях може бути представлена:

ln = λ₁ ∙ τ, где λ_{1 =} ;

T₁ ^__ напрацювання на відмову; τ – час.

Ймовірність безаварійної роботи об'єкта визначається аналогічним виразом:

P_2(τ) = e ^−λ₂^∙τ , где λ_{2 =} ;

T₂ ^__ напрацювання на аварiю.

З досвіду експлуатації промислових підприємств хімічного профілю слід, що

T₂ = 10³ ∙ T₁ ,

тобто аварійним є одна відмова з тясяч. Тоді

 

P₂ = e , P₂ = P₁

Якщо вважати, що для сучасних технологій рівень ймовірності безвідмовної роботи складає Р₁ = 0,995, то це означає, що ймовірність безаварійної роботи Р₂ = 0,999995, а ймовірність аварії

Р_а = 1- Р₂ = 5 ∙ 10^-6

Це, по видимому гранично досяжний в даний час рівень безаварійності для підприємств хіміко-технологічного профілю. Для сучасних діючих західних хімічних виробництв рівень імовірності аварії становить 1*10^-3, причому ймовірність помилки оператора оцінена 2,5 * 10^-3 −2,0 * 10^-4 од./рiк.

 

Розраховані ймовірності аварії мають такі значення:

 

· при зберіганні зріджених вуглеводневих фракцій у резервуарах під тиском ‒ 5,9*10^-5 рік ^-1,

· при зберіганні легко займистих рідин − 7,9*10^-3 год^-1,

· при зберіганні етилену − 1,8*10^-4 рiк^-1,

· ризик для магістрального трубопроводу − 5,7*10^-4 рік^-1.

Представляє інтерес оцінки ймовірностей аварій для резервуара ємністю 50м³, заповненого пропiленом:

· розрив резервуару при 100% - ому − 2,84*10^-5 рiк^-1,

· розрив резервуару при 50% - Ому заповненнi − 2*10^-4 рiк^-1,

· розрив рідинної лінії − (1,04*10^-4 − 2,97*10^-5) рiк^-1.

Для отримання статистично більш достовірних даних можна прийняти такі ймовірності одиничних відмов обладнання (одиничних аварій):

· розрив рідинної лінії (під тиском вакууму) − 5*10^-4 рiк^-1,

· руйнування резервуара ємністю до 50м³ − 1*10^-5 рiк^-1,

· помилка оператора − 1*10^-4 рiк^-1,

· ймовірність аварії при зберіганні ЛЗР − 1*10^-4 рiк^-1.

Розвиток процесiв відмов та можливих аварій на промислових підприємствах прийнято представляти у вигляді схем - "дерево" аварій. "Дерево" являє собою алгоритм кінцевої події.

При його побудові використовується Булева алгебра логіки та інженерна логіка. Графічно "дерево" будується із символів подій, символів логічних знаків і зв'язують структурних ліній. Воно характеризує безпеку системи в якісному і кількісному відношенні [1].

 

Власне оцінка наслідків аварій при виробництві, зберіганні і транспортуванні пожежовибухонебезпечних хімічних речовин, сумішей і технічних продуктів полягає у визначенні величини небезпечних і шкідливих факторів пожежі і вибуху.

В умовах аварій можливе поєднання двох і навіть трьох видів небезпеки у однієї і тієї ж речовини, продукту, що створює якісно нову картину його небезпеки: небезпека травм з тяжким наслідком від дії надлишкового тиску вибуху, опіки і масові отруєння.

Крім того, пожежонебезпечні властивості, а також легка займистість багатьох газів і рідин зумовлюють потенційну небезпеку утворення в зоні аварії нових високотаксічних продуктів термоокислювальної деструкції вихідних речовин, що вимірюють і підсилюють загальну картину токсичності середовища. вибух розглядається як процес вивільнення великої кількості енергії в обмеженому об'ємі за короткий проміжок часу.

У результаті вибухонебезпечну речовину або суміш перетворюється в сильно нагрітий газ з дуже високим тиском. Під час вибуху в навколишньому середовищі утворюється і поширюється ударна хвиля. Швидкість поширення полум'я у газових сумішах досягає іноді 1000-3500 м / с. Головним дійовим проявом вибуху є ударна хвиля, що представляє собою тонку перехідну область, що рухається в речовині (газі, рідині або твердому тілі) і що характеризується стрибкоподібним збільшенням тиску, зміни щільності, температури і швидкості руху речовини. Ударна хвиля рухається в напрямку нестисненої речовини зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку в ньому. У теорії вибуху під ударною хвилею розуміють всю масу середовища (зазвичай повітря), стислу і наведену в рух, а рухому поверхню розділу між собою і необуреним середовищем називають фронтом ударної хвилі.

В даний час хімічні речовини кваліфікуються як пожежонебезпечні по ряду показників пожежної небезпеки та фізичного стану речовини (нижня межа поширення полум'я, температура спалаху, температура розкладання, інтенсивність газовиділення та ін), регламентованих ГОСТ 19433-88. ГОСТ 12.1.044-89 "Система стандартів безпеки праці. Вогнестійкість" та іншими нормативними документами (2). Такий підхід заснований на аналізі характеристик речовин і дає можливість порівняльної оцінки їх потенційної небезпеки, але не дозволяє належним чином розкрити реальну небезпеку речовини залежно від маси речовини і конкретних особливостей аварійної обстановки.

За цих обставин деякі хімічні речовини, суміші та технічні продукти проявляють себе як особливо небезпечні - викликають масові ураження людей або нанесення шкоди навколишньому природному середовищу, сільськогосподарським і іншим об'єктам у великих масштабах (2). За цими ознаками до даної категорії речовин слід віднести перш за все речовини, здатні при аварії утворювати пароповітряну хмару з подальшим її займанням або вибухом, коли нищівну силу полум'я або вибухової хвилі поширюється на відстань 100 м і більше, створюючи тим самим загрозу життю і здоров'ю людей.

Найбільшу реальну небезпеку, окрім цього представляють речовини, здатні при аваріях утворювати "вогняну кулю" і вибухоподібно скипати. Для таких речовин немає необхідності розраховувати величину тиску вибуху або інтенсивність теплового випромінювання, а досить переконатися в наявності вказаних у них властивостей, щоб віднести до категорії особливо небезпечних.

У зв'язку з цим в розрахункові формули для визначення небезпечних чинників входить ряд істотних необхідних параметрів: маса аварійного викиду (протоки) речовини, теплота згорання речовини, коефіцієнт участі речовини у вибуху, площа протоки речовини, питома теплоємність речовини, його прихована теплота пароутворення, молекулярна маса, тиск насиченої пари, щільність пари речовини, швидкість його вигорання, температура довкілля, атмосферний тиск, тиск спрацьовування запобіжного клапана місткості, в якій знаходиться речовина, швидкість вітру, нижня концентраційна межа поширення полум'я по газоповітряній суміші. Облік їх важливий не лише в протипожежному, але і в медико-профілактичному відношенні, оскільки дозволяє грунтовніше прогнозувати вірогідні втрати і розміри збитку довкілля.

Методика оцінки наслідків аварії при виробництві, зберіганні і транспортуванні пожежовибухонебезпечних речовин, сумішей і технічних продуктів

Послідовність розрахунку:

1. Визначення здатності речовин до утворення вогняної кулі.

 

2. Визначення величини тиску у фронті ударної хвилі.

 

3.Визначення інтенсивності теплового випромінювання.

 

4.Визначення розміру вибухонебезпечної зони.

 

2.1 Визначення здатності речовини до утворення "вогняної кулі"

Найбільшу реальну небезпеку представляють речовини, здатні при аваріях утворювати "вогняну кулю" і вибухонебезпечно скипати.

Це проявляють деякі зріджені гази. Здатність до утворення "вогняної кулі" можна встановити за величиною коефіцієнта , який визначається по формулі:

,

 

де C_р − питома теплоємність рідкої фази при тиску спрацьовування запобіжного клапана стандартно заповненої цистерни, кДж/(кг ∙град); Т - температура рідкої фази, при якій тиск насиченої пари дорівнює тиску спрацьовування запобіжного клапана цистерни, в нормальному тиску, в град. Кельвіна; L - питома теплота випару при нормальній температурі, кДж/кг.

 

L= (36,61 + 19,14 ∙lgT_нав) ∙ , кДж/кг

 

Оцінка цього чинника будується на відомому положенні [7], що при =3,5 вірогідність виникнення "вогняної кулі" не утворюється.