Основные допущения и ограничения при расчетах

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

инженерно-экономический институт

Кафедра Техносферная безопасность

Методические указания

по выполнению практической работы № 1

Прогнозирование химической обстановки на химически

опасных объектах

по дисциплине: «Прогнозирование и ликвидация чрезвычайных ситуаций техногенного характера»

для студентов всех специальностей очной и заочной формы

ТИУ, 2016

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В современном производстве находит применение более 50 тысяч химических соединений, большинство из которых синтезировано человеком и не встречается в природе. Наибольшая потенциальная опасность возникновения аварийных ситуаций с АХОВ на производственных площадках существует на складах и наливных станциях, где сосредоточены сотни, а во многих случаях тысячи тонн основных АХОВ.

Под химической обстановкой понимают масштабы и степень химического заражения воздуха или местности, оказывающие влияние на жизнедеятельность людей и работу хозяйственных объектов. Химическая обстановка может возникнуть в результате аварии на химически опасном объекте или при транспортировке аварийно химически опасных веществ (АХОВ).

Химически опасные объекты (ХОО)– предприятия экономики, при аварии на которых или разрушении которых может произойти поражение всего живого либо заражение окружающей природной среды опасными химическими веществами в концентрациях или количествах, превышающих естественный уровень их содержания в среде.

Аварийные выбросы химически опасных веществ (ХОВ) или АХОВ могут произойти при:

– повреждениях различных емкостей при хранении, транспортировке, переработке,

– преднамеренном разрушении (повреждении) объектов с химической технологией, складов, мощных холодильников и водоочистных сооружений, газопроводов и транспортных средств, обслуживающих эти объекты и отрасли промышленности.

Некоторые нетоксичные вещества в определенных условиях (пожар) в результате химической реакции могут образовать ХОВ. В этом случае происходит заражение приземного слоя атмосферы, водных источников, продуктов питания, почвы.

Наиболее опасны аварии на предприятиях, производящих, использующих или хранящих ядовитые вещества и взрывоопасные материалы. К ним относятся заводы и комбинаты химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности.

Особую опасность представляют собой аварии на железнодорожном транспорте, сопровождающиеся разливом перевозимых сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ).

СДЯВ – это токсические химические вещества, предназначенные для применения в различных промышленных и хозяйственных целях, которые при разливе (утечке) или выбросе способны вызывать массовые поражения людей, животных и растений.

По степени опасности ХОО делят на четыре класса.

К первому классу опасности относятся ХОО, после аварии на которых в зоны возможного химического заражения попадают 75 000 чел. и более.

Ко второму классу опасности принадлежат ХОО, после аварии, на которых в зоне возможного химического заражения могут оказаться от 40 000 до 75 000 чел.

К третьему классу опасности относятся ХОО, после аварии, на которых в зоны возможного химического заражения попадают до 40 000 чел.

После аварии на ХОО третьего класса опасности в зону возможного химического заражения попадают до 40 000 чел.

К четвертому классу опасности относятся ХОО, после аварии, на которых зона возможного химического заражения ограничивается территорией объекта.

По физиологическому действию на организм отравляющие химические вещества (ОХВ) делят на шесть групп:

1) с преимущественно удушающим действием (хлор, фосген, хлор
пикрин);

2) преимущественно общеядовитым действием (окись углерода, цианистый водород);

3) обладающие удушающим и общеядовитым действием (азотная
кислота, окислы азота, акрилонитрил, сернистый ангидрид, цианистый и
фтористый водород);

4) нейротропного действия, нарушающие генерацию и передачу нервных импульсов (сероуглерод, фосфорорганические соединения);

5) обладающие удушающим и нейтропным действием (аммиак, геп-
тил, гидразин);

6) метаболического действия, нарушающие обмен веществ в организме (окись этилена, диоксин, дихлорэтан).

Поражающим фактором аварии с выбросом (выливом) ОХВ как источника ЧС техногенного характера является его токсичность (ядовитость).

Токсичность – свойство веществ вызывать отравления (интоксикацию) организма. Характеризуется дозой вещества, вызывающей некоторую степень отравления.

Чем токсичнее вещество тем больше может быть поражено людей при одних и тех же условиях.

Для оценки токсичности ОХВ используют ряд характеристик, основными из которых являются концентрация и токсическая доза (токсодоза).

Концентрация – это количество вещества в единице объема (миллиграмм на литр, грамм на метр кубический).

Максимальная концентрация, не приводящая к поражению, называется предельно допустимой (ПДК).

По степени воздействия на организм ХОВ подразделяются на четыре класса опасности: I – чрезвычайно опасные, II – высокоопасные, III – умеренно опасные, IV – малоопасные вещества.

Класс опасности ХОВ устанавливается по самому жесткому показателю, характерному для данного вещества.

Главный поражающий фактор при авариях на ХОО – химическое заражение приземного слоя атмосферы, приводящее к поражению людей находящихся в зоне действия АХОВ. Его масштабы характеризуются размерами зон заражения. Различаются зоны: смертельных токсодоз, выводящих из строя, и пороговых токсодоз.

Типовые химические объекты с точки зрения ГО подразделяются по признакам: количество, токсичность, технология хранения ХОВ, а по производственному признаку – на производящие и потребляющие ХОВ.

Некоторые из ХОВ в обычном состоянии являются газами, другие – жидкостями, образующими при испарении ядовитые пары. Те и другие действуют на человека в основном через органы дыхания, пищеварения, раздражают слизистые оболочки носа и горла, действуют на глаза. Некоторые ХОВ при определенных концентрациях раздражают кожу.

Весовое количество ХОВ в единице объема воздуха называют его концентрацией, которая выражается в миллиграммах вещества на кубический метр или литр воздуха.

В результате аварии ХОВ распространяется на местности и образует зоны химического заражения и очаги химического поражения (рис.1).

Рис. 1. Схемы зоны возможного химического заражения:

а) от сильнодействующих ядовитых веществ;

б) от АХОВ.

Зона химического заражения – это территория, включающая участок разлива ОХВ и территорию, над которой распространились пары вещества в опасных концентрациях. При этом различают зону возможного заражения и зону фактического заражения.

Зона возможного заражения – это территория, в пределах которой под воздействием изменения направления ветра может перемещаться облако ОХВ.

Зона фактического заражения– это территория, зараженная ОХВ в опасных для жизни пределах.

Зона возможного заражения может иметь форму круга, полукруга или сектора в зависимости от углового размера, который, в свою очередь, зависит от скорости ветра (м/с).

Зона фактического заражения по форме близка к эллипсу и находится в пределах зоны возможного заражения. Ее площадь зависит от вертикальной устойчивости воздуха, глубины распространения зараженного воздуха и времени, прошедшего после аварии.

Очаг химического поражения – территория, в пределах которой в результате аварии на химически опасном объекте произошли массовые поражения и гибель людей, сельскохозяйственных животных и растений

В зоне химического заражения может находиться несколько очагов химического поражения.

Глубины опасных зон распространения первичного облака АХОВ приведены в табл. 1 (они рассчитаны для средних метеоусловий – изометрия, скорость ветра 1 м/с).

Таблица 1

Глубины опасных зон распространения первичного облака АХОВ

Наименование АХОВ	Объем хранения в резервуарах, т	Глубина распространения первичного облака, км
Хлор	30 – 2000	96,0 / 26,0
Аммиак	30 – 30000	65,0 / 22,0
Фосген	1 – 300	33,5 / 17,0
Сернистый ангидрид	25 – 200	19,0 / 6,6
Цианистый водород	1 – 300	30,0 / 19,5
Сероводород	1 – 300	9,8 / 3,5
Сероуглерод	1 – 300	1,5 / 0,5
Нитрил акриловой кислоты	1 – 500	39,0 / 11,0

Глубина распространения первичного облака дается для случая разрушения емкости с максимальным содержанием веществ, при этом в числителе приведены глубины для поражающих концентраций, в знаменателе – для смертельных.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Основные допущения и ограничения при расчетах

1. Емкости, содержащие аварийно опасные химические вещества (АХОВ), разрушаются полностью.

2. Толщина слоя жидкостей АХОВ (/г), разлившихся свободно, принимается равной 0,05 м, а толщина слоя жидкостей АХОВ, разлившихся в поддон или обвалование, рассчитывается по следующим формулам:

а) толщина слоя жидкостейв метрах, имеющих самостоятельный поддон (обвалование),

h = Н – 0,2(1)

где

Н — высота обвалования, м;

б) толщина слоя жидкостей, имеющих общий поддон (обвалование) для группы:

h = Qo / F d (2)

где

d – плотность АХОВ, т / м³;

F – реальная площадь разлива в поддон, м²;

Qo – количество выброшенного (разлившегося) при аварии АХОВ, т.

3. Предельная продолжительность сохранения метеоусловий N = 4 ч. По истечении указанного времени прогноз обстановки должен уточняться.

4. Расчеты ведутся по эквивалентным количествам АХОВ.

Под эквивалентным количеством АХОВ понимается такое количество, например, хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения количеством данного АХОВ, перешедшим в первичное (вторичное) облако, при вертикальной устойчивости воздуха.

Здесь инверсия – это возрастание температуры атмосферного воздуха с высотой вместо обычного для тропосферы ее убывания.

Основные исходные данные, используемые в описываемой методике:

– общее количество АХОВ на объекте;

– количество АХОВ, выброшенное в окружающую среду, и характер разлива;

– высота обвалования;

– метеорологические условия (температура воздуха, почвы, скорости ветра в приземном слое (на высоте 10 м), степень вертикальной устойчивости воздуха);

– плотность (количество) населения в зоне возможного химического заражения и степень его защиты.