Нарушение экологических систем в результате аварий и катастроф на пожаро- и взрывоопасных объектах экономики

К пожаро- и взрывоопасным ОЭ относится большинство элементов хозяйственного комплекса страны. Источниками пожаров и взрывов являются: емкости с легковоспламеняющимися, горючими или ядовитыми веществами; склады взрывоопасных и сильно дымящих составов; взрывоопасные технологические установки, коммуникации, разрушение которых приводит к пожарам, взрывам и загазованности территории; железные дороги и др.

При этом прогнозируются последствия:

- утечек газов и распространения токсичных дымов;

- пожаров и взрывов в колодцах, цистернах и других емкостях;

- нарушений технологических процессов, особенно связанных с вредными веществами или опасными методами обработки;

- воздействия шаровых молний, статического электричества;

- взрывов паров ЛВГЖ;

- нагрева и испарения жидкостей из емкостей и поддонов;

- рассеивания продуктов горения во внутренних помещениях;

- токсического воздействия продуктов горения и других реакций;

- тепловой радиации при пожарах;

- распространения в строениях пламени и огневого потока в зависимости от расположения стен и внутренней планировки.

Большинство пожаров связано с горением твердых материалов, хотя начальная стадия пожара обычно связана с горением жидких и газообразных горючих веществ, которых в современном производстве предостаточно. Образование пламени связано с газообразным состоянием вещества. Даже при горении твердых или жидких веществ происходит их переход в газообразное состояние. Этот процесс перехода для жидких веществ заключается в простом кипении с испарением у поверхности, а для твердых - с образованием продуктов достаточно низкой молекулярной массы, способных улетучиваться с поверхности твердого материала и попадать в область пламени (явление пиролиза).

Из-за воздействия так называемого «светового импульса» происходит загорание или устойчивое горение конкретных материалов. Возможная пожарная обстановка оценивается комплексно с учетом воздействия ударной волны и величины «светового импульса», огнестойкости сооружений, категории их пожаро- и взрывоопасности.

Часто причиной пожаров и взрывов является образование топливо-, паро- или пылевоздушных смесей. Такие взрывы возникают как следствие разрушения емкостей с газом, коммуникаций, агрегатов, трубопроводов или технологических линий. Особенно опасными потенциальными источниками взрывов могут оказаться предприятия высокой пожаро- и взрывоопасности категорий А и Б. При разрушении агрегатов или коммуникаций не исключается истечение газов или сжиженных углеводородных продуктов, что приводит к образованию взрыво- или пожароопасной смеси. Взрыв такой смеси происходит при определенной концентрации газа в воздухе. Например, если в 1 м³ воздуха содержится 21 л пропана, то возможен взрыв, если 95 л - возгорание.

Значительное число аварий связано с разрядами статического электричества. Одной из причин этого является электризация жидкостей и сыпучих веществ при их транспортировке по трубопроводам, когда напряженность электрического поля может достичь величины 30 кВ/см. Необходимо учитывать, что разность потенциалов между телом человека и металлическими частями оборудования может достигать десятков киловольт.

Сильным взрывам пылевоздушной смеси (ПлВС) обычно предшествуют локальные хлопки внутри оборудования, при которых пыль переходит во взвешенное состояние с образованием взрывоопасной концентрации. Поэтому в закрытых аппаратах необходимо создавать инертную среду, обеспечивать достаточную прочность аппарата и наличие противоаварийной защиты. До 90% аварий связано с взрывом парогазовых смесей (ПрГС), при этом до 60% таких взрывов происходит в закрытой аппаратуре и трубопроводах.

Ацетилен в определенных условиях способен к взрывному разложению при отсутствии окислителей. Выделяющейся при этом энергии (8,7 МДж/кг) достаточно для разогрева продуктов реакции до температуры 2800°С. При взрыве скорость распространения пламени достигает нескольких метров в секунду. Но для ацетилена возможен вариант, когда часть газов сгорает, а остальная сжимается и детонирует. В этом случае давление может вырасти в сотни раз. Температура самовоспламенения ацетилена зависит от его давления.

Наиболее опасны в эксплуатации аппараты и трубопроводы высокого давления ацетилена (0,15-2,5 МПа), так как при случайных перегревах может возникнуть взрыв, переходящий при большой длине трубопровода в детонацию. Максимальная скорость распространения пламени при горении ацетилено-воздушной смеси, содержащей ацетилена 9,4% (об), равна 1,69 м/с. Смесь ацетилена с хлором и другими окислителями может взрываться под действием источника света. Поэтому к зданиям, где используется ацетилен, запрещается делать пристройки для производства хлора, сжижения и разделения воздуха.