Прогнозування та ліквідація наслідків вибуху на відкритих технологічних установках.

Кафедра пожежної тактики та аварійно-рятувальних робіт

Університету цивільного захисту України

 

Аветісян В.Г., Дерев’янко І.Г., Тригуб В.В.

 

Організація аварійно-рятувальних робіт

 

Прогнозування та ліквідація наслідків вибуху на відкритих технологічних установках

Методичні вказівки по виконанню контрольної роботи

 

 

Харків 2008

Рекомендовано до видання

методичною радою університету,

Протокол № __ від __.__.2008 р.

 

 

Організація аварійно-рятувальних робіт. Прогнозування та ліквідація наслідків вибуху на відкритих технологічних установках: Методичні вказівки по виконанню контрольної роботи з / Укладачі: Аветісян В. Г., Дерев’янко І.Г., Тригуб В.В. – Харків: УЦЗУ, 2008 р. – 47 с.

 

 

Зміст

 

Вступ.................................................................................................................. 4

1. Мета та завдання роботи............................................................................ 5

2. Прогнозування та ліквідація наслідків вибуху на відкритих технологічних установках........................................................................................ 7

2.1. Прогноз можливої обстановки при викиді пожежонебезпечних речовин з технологічних установок........................................................................ 7

2.2. Розрахунок сил та засобів для проведення аварійно-рятувальних робіт та гасіння пожеж............................................................................................... 13

2.3. Розстановка сил та засобів........................................................................ 19

2.4. Пропозиції по організації аварійно-рятувальних робіт та гасіння пожежі........................................................................................................................ 20

Приклад виконання роботи..................................................................... 23

4. Вибір варіанту завдання.......................................................................... 37

5. Таблиці вихідних даних............................................................................ 42

План нафтохімічного заводу........................................................................ 45

Література........................................................................................................ 47

 

ВСТУП

Аналіз причин виникнення аварій та надзвичайних ситуацій техногенного характеру показав, що у 48 % випадків ці причини носять технічний характер через незадовільний технічний стан споруд, конструкцій, обладнання та інженерних мереж, їх значну зношеність внаслідок відпрацювання свого нормативного терміну експлуатації (нормативного ресурсу). Зношення споруд промислового та господарського призначення у різних галузях економіки сягає 70 % і більше і з кожним роком експлуатації зростає далі.

Капітальні, поточні та попереджувальні ремонти споруд, конструкцій та інженерних мереж проводяться нерегулярно. Внаслідок цього ступінь їх небезпеки та імовірність виникнення надзвичайних ситуацій техногенного характеру зростає. Технічний стан споруд, конструкцій та інженерних мереж основних галузей економіки регіону досяг критичної межі.

При виникненні окремих видів НС техногенного та природного характеру (вибух, ураган, підтоплення та ін.) можливе раптове руйнування споруд.

Найбільше число людських жертв, завдання матеріальних збитків та заподіяння шкоди довкіллю можливо при руйнуванні будівель та споруд громадського призначення, техногенно-небезпечних підприємств, багатоповерхових, аварійних будинків житлового та промислового призначення.

В останній період спостерігається тенденція до скорочення використання окремих видів палива, стан справ щодо енергозабезпечення погіршується, особливо в осінньо-зимовий період, що призводить до нестабільної роботи промислових підприємств, негативних соціальних наслідків внаслідок яких вибухонебезпечність будинків житлового та промислового призначення зростає.

Мета та завдання роботи.

Мета: Навчити слухачів (курсантів) методиці прогнозування можливої обстановки на об’єкті при викиді у повітря пожежонебезпечних речовин. А також організації аварійно-рятувальних робіт у разі вибуху та пожежі на цих об’єктах.

 

Зміст завдання.

Згідно з вихідними даними кожен слухач (курсант) повинен:

1. Провести прогноз можливої обстановки при викиді пожежонебезпечних речовин із технологічних апаратів.

2. Розрахувати сили та засоби потрібні для проведення аварійно-рятувальних робіт.

3. Розрахувати сили та засоби потрібні для гасіння пожеж.

4. Нанести результати прогнозу на план об’єкта.

5. Накреслити на плані об`єкту схему розстановки сил та засобів на час локалізації пожежі.

Слухачі (курсанти) зобов’язані вивчити питання щодо прогнозування аварійної обстановки на пожежонебезпечному об’єкті, розрахунку сил та засобів, організації аварійно-рятувальних робіт. При цьому використовується матеріал підручників, Закону України “Про правові засади цивільного захисту”, відповідні накази, настанови, рекомендації, вказівки, інформаційні листи МНС України. Після цього курсанти (слухачі) починають виконання контрольної роботи.

Для виконання контрольної роботи курсантам (слухачам) надається схема нафтохімічного заводу, а також вихідні дані (речовина, параметри, що характеризують її пожежонебезпечність, № цеху в якому сталася аварія, кількість працюючих, варіант водопостачання).

Контрольна робота повинна бути написана розбірливо, грамотно та охайно. На схему об’єкту повинні бути нанесені:

· Межі вибухонебезпечних зон;

· Види руйнувань будинків;

· Пожежна обстановка;

· Схема розташування сил та засобів на час локалізації пожежі.

Контрольна робота виконується на аркушах формату А4, до якого додається схема об’єкта з нанесеними кресленнями.

 

Питання для підготовки до захисту контрольної роботи.

 

1. Зміст та організація аварійно-рятувальних робіт на комунально-енергетичних системах:

- Організація аварійно-рятувальних робіт на системах водопостачання;

- Організація аварійно-рятувальних робіт на системах каналізації;

- Організація аварійно-рятувальних робіт на системах газопостачання;

- Організація аварійно-рятувальних робіт на енергосистемах.

2. Організація аварійно-рятувальних робіт при руйнуванні будинків:

- Пошкодження будинків та споруд;

- Стійкість будинків та споруд;

- Види пошкоджень будинків та споруд;

- Організація аварійно-рятувальних робіт на початковому етапі;

- Дії рятувальників після знаходження постраждалих;

- Організація аварійно-рятувальних робіт при масовому руйнуванні будинків та споруд;

- Техніка безпеки проведення аварійно-рятувальних робіт.

Прогнозування та ліквідація наслідків вибуху на відкритих технологічних установках.

 

2.1. Прогноз можливої обстановки при викиді пожежонебезпечних речовин з технологічних установок.

У ході прогнозу потрібно визначити параметри розвитку відкритої пожежі, вибуху пари газової хмари при запаленні розлитих пальних і легкозаймистих рідин:

R_заг – радіус зони загазованості, з вибухонебезпечною концентрацією при випарі рідини;

R_ос – діаметр вогненної сфери при вибуху парів;

R_пд – радіус вражаючої дії ударної хвилі на людину;

R_руйн – радіус руйнації будівельних конструкцій;

R_ож – радіус вражаючої дії теплового випромінювання при запаленні парів (опіки відкритих ділянок шкіри);

Якщо відома початкова температура середовища, що дорівнює табличному значенню t₀ плюс t_сп, швидкість вітру v_ветр, площа S_вип. і час випаровування t _вип.

Значення t₀, v_вет, S_вип і t _вип. вибираються по таблицям 4 - 5 (додатку 2), відповідно до номера залікової книжки.

 

2.1.1. Розрахунок температури при вибуху пари на стехіометричної концентрації по наступної методиці:

- складається рівняння реакції горіння;

RH + b(O₂ + 3,76N₂) = CO₂ + H₂O +b × 3,76N₂;

де: n_c, n_s,n_H, n_X, n_o,n_P – число атомів вуглецю, сірки, водню, галогенів, кисню, фосфору в вихідній речовині.

 

- визначається теоретичне число молів продуктів горіння u^о_пг;

- визначається теоретичне число молів початкової суміші u_ісх;

- визначається нижча теплота згоряння речовини з закону Гессу або по довідковим даним:

 

, кДж/моль, (2.1)

 

де: D Н_{f і} - теплота утворення простих речовин СО₂ та Н₂О кДж/моль;

D Н_f - теплота утворення горючих речовин кДж/моль;

D Н_{f CO2} = -393,78 кДж/моль, D Н_{f Н2О} = -241,84 кДж/моль, D Н_f - таблиця 1 додатку 2.

 

Для наступних розрахунків потрібна величина Q_н^/ (кДж/кг) яка зв’язана з Q_н (кДж/моль) співвідношенням.

 

- визначається енергія вибуху:

 

; кДж/моль (2.2)

де: R – універсальна газова стала, R= 8,314·10^-3 кДж/(моль·К);

Т – температура початкової суміші, К;

Dп – різниця між числом молів продуктів горіння та початкової суміші, кмоль/кмоль.

Dп = v_пг⁰- v_вих.

де: v_пг⁰ – число молів продуктів горіння;

v_вих. – число молів початкової суміші.

- визначається середній тепловміст продуктів вибуху U_ср:

 

; кДж/моль (2.3)

 

- орієнтуючись на внутрішню енергію азоту, визначається температура вибуху Т₁ у першому наближенні з використанням даних внутрішньої енергії продуктів горіння при постійному об’ємі, таблиця № 4 додатку 3;

- визначається внутрішня енергія продуктів вибуху U_пг1 при температурі вибуху Т₁:

U_пг1=SU_i ·v _пгi; кДж/моль; (2.4)

 

де: U_i - внутрішня енергія і-того продукту вибуху, таблиця № 4 додатку 3 кДж/моль;

v _пгi - число молів і-того продукту вибуху.

 

- визначається температура вибуху у другому наближенні виходячи з того, що друге значення Т₂ повинно бути менш, якщо теплота вибуху більше внутрішньої енергії продуктів вибуху або більше, якщо внутрішня енергія продуктів вибуху менш внутрішньої енергії;

- визначається внутрішня енергія продуктів вибуху U_пг2 при температурі вибуху Т₂:

 

U_пг2=SU_i ·u _пгi; кДж/моль (2.5)

 

- визначається температура вибуху методом лінійної інтерполяції;

 

, К. (2.6)

 

2.1.2. Розрахунок маси рідини, що випарувалася:

- тиск насичених парів рідини при температурі t;

 

, кПа(2.7)

 

де: А, В, Са - константи Антуана (таблиця 1 додаток 2);

t - задана температура ^оС.

 

- визначається інтенсивність випару рідини;

I_вип =М·Р_н._п. (0,734 + 1,637 v_віт)·10^-6, кг/(м²·с)(2.8)

 

де: М – мольна маса речовини, кг/моль;

v_віт – швидкість вітру м/с.

- визначається маса рідини, що випарувалася;

m_пар = I_вип S_вип t _вип., кг (2.9)

 

де: S_вип – площа випаровування, м²;

t_вип – час випаровування, с.

2.1.3. Розрахувати радіус зони загазованості при випарі рідини:

 

; м(2.10)

 

де: К – константа випару рівна К= t_вип/60;

r_пар – щільність парів рідини при заданій температурі кг/м³;

j^о_н – нижча концентраційна межа вибуховості %.

 

(2.11)

 

де: V_o – обсяг кіломолю газу при нормальних умовах, V_o=22,4 м³/кмоль.

2.1.4. Розрахувати тротиловій еквівалент вибуху пари газової суміші маса речовини, що бере участь у вибуху визначається як:

m_пр = m_пар· Z, кг (2.12)

 

де: m_пар – маса речовин, що вийшли за період аварії й утворили вибухонебезпечну суміші, кг;

Z – коефіцієнт участі парів і газів у вибуху, що приймається в залежності від умов вибуху:

у незамкнутому просторі	Z = 0.1
у замкнутому просторі:
для водню	Z = 1
для інших пальних газів	Z = 0.5
для парів ЛЗР і ГР	Z = 0.3

2.1.5. Тротиловій еквівалент для пари газових середовищ розраховується як:

 

, кг (2.13)

 

де: Q^/_н - масова теплота згоряння речовини, кДж/кг;

m_пр - маса речовини, що бере участь у вибуху, кг.

 

2.1.6. Розрахувати параметри вибуху:

- визначити радіус вогненної сфери:

 

, м (2.14)

 

- визначити час життя вогненної сфери:

 

, с (2.15)

 

2.1.7. Розрахувати радіус вражаючої дії ударної хвилі для людей і будівельних споруджень:

 

, м (2.16)

 

Можливі руйнації при вибуху можна оцінити по надлишковому тиску при вибуху DR відповідно з даними таблиці № 3 додатку 3 (коефіцієнт Y приймається в залежності від значення DR).

 

2.1.8. Визначити радіус поразки відкритих ділянок шкіри та сітківки очей тепловим випромінюванням при запаленні пари газової суміші.

Для шкіряного покрову людини:

 

, м (2.17)

 

Для сітківки очей людини:

 

, м (2.18)

 

За результатами прогнозу робиться висновок.

 

2.2. Розрахунок сил та засобів для проведення аварійно-рятувальних робіт та гасіння пожеж.

2.2.1. Розрахунок сил та засобів для рятування завалених людей (таблиця 1, 2 додатку 3):

 

, чол (2.19)

 

де: å - сумарна кількість чоловіко-годин потрібних для визволення всіх постраждалих з під уламків.

2.2.2. Розрахунок сил та засобів для гасіння пожеж.

Примітка: для повністю зруйнованих будинків та споруд приймати одне відділення на 50 метрів фронту пожежі (периметру будинку), одне відділення для забезпечення подачі води у кількості 20л/с.

- визначення кількості відділень на основних пожежних автомобілях для протипожежного забезпечення аварійно-рятувальних робіт на зруйнованих будинках:

 

(2.20)

 

де:Р – периметр зруйнованого будинку, м;

50 – фронт пожежі який може обробити одне відділення, м.

 

- визначення потрібних витрат вогнегасних речовин на гасіння:

 

Q ^Г_потр=S_Г ·І^Г_потр, л/с (2.21)

 

де:І^Г _потр – потрібна інтенсивність подачі вогнегасних речовин (довідник КГП, стор. 52).

 

- визначення потрібних витрат вогнегасних речовин на захист об’єкту:

Q^З_потр =Р_З ·І^з_потр·h, л/с(2.22)

де: Р_З – периметр захисту;

І^з_потр – потрібна інтенсивність подачі вогнегасних речовин на захист І^з_потр= 0,25·І^Г_потр;

h – глибина гасіння стволом.

 

- визначення потрібних витрат вогнегасних речовин:

 

Q_потр = Q ^Г_потр +Q^З_потр, л/с(2.23)

 

- визначення необхідної кількості засобів подачі вогнегасних речовин (водяних та пінних стволів, піногенераторів тощо):

 

(2.24)

 

(2.25)

 

де: N_приб ^Г, N_приб^З – відповідно кількість технічних засобів подачі вогнегасних речовин (водяних стволів, СПП, ГПС) на гасіння та захист;

Q_приб– витрати вогнегасної речовини з технічного засобу, л/с.

 

- визначення фактичних витрат вогнегасних речовин:

 

Q_ф = Q_ф^Г + Q_ф^З, л/с (2.26)

 

де: Q_ф^Г – фактичні витрати вогнегасних речовин на гасіння, л/с;

Q_ф^З – фактичні витрати вогнегасних речовин на захист, л/с.

 

- визначення забезпеченості об’єктів вогнегасними речовинами:

 

Q_в > Q_потр (2.27)

 

де: Q_в – витрати водопровідної мережі об’єкту; л/с (довідник КГП).

 

- визначення потрібної кількості пожежних машин основного призначення:

 

, або (2.28)

де: Q_Ф – фактичні витрати вогнегасних речовин, л/с;

Q_Н – продуктивність пожежного насоса, л/с;

N^ЗАГ_ПРИБ – загальна кількість стволів;

N^СХ_ПРИБ – кількість стволів, що подаються однією машиною.

 

- визначення граничної відстані по наданню вогнегасних речовин:

 

(2.29)

 

де: Н_Н – тиск на насосі пожежної машини, мПа;

Н_Р – тиск у прибору (ствола, розгалудження), мПа;

Z_M – висота підйому місцевості, м;

Z_СТВ – висота підйому стволів, м;

S – опір пожежного рукава (довідник КГП);

Q – витрати однієї, найбільш завантаженої рукавної лінії, л/с.

 

- визначення кількості особового складу для проведення дій по гасінню пожежі, використовуючи емпіричну формулу та орієнтовні нормативи потрібної кількості особового складу, виходячи з виду робіт, що виконуються (довідник КГП):

 

N_О/С = N^Г_СТ“А” ×3 + N^З _СТ“Б” × 2 + N_М + N_ПБ + N_Л + N_СВ +... (2.30)

 

- визначення загальної кількості особового складу для проведення АРР та гасінню пожежі:

 

S N_О/С = N_АРР + N_О/С(2.31)

 

- визначення потрібної кількості пожежних підрозділів основного призначення:

 

. (2.32)