Файл: Белов БЖД.doc

2. Определение размеров зон заражения сдяв

Согласно РД 52.04.253-90 после сбора первичной информации об объекте (общее количество химических веществ на объекте, их номенклатура, условия размещения и хранения на объекте), приступают к прогнозированию условий возможной аварии, при этом за величину возможного выбросаQпринимается его содержание в максимальной по объему единичной емкости; метеоусловия – неблагоприятными (наличие инверсии, скорость ветра опасная – 1 м/с) (для прогноза масштабов загрязнения непосредственно после аварии в расчетах используют реальные условия, сложившиеся на объекте).

Процесс заражения объекта в условиях аварии подразделяют на две стадии: образование первичного и вторичного облака.

Первичное облако – облако загрязняющего вещества, образующееся в результате мгновенного (1–3 мин) перехода в атмосферу части содержимого емкости при ее разрушении. Вторичное облако –облако загрязняющего вещества, образующееся в результате испарения разлившегося вещества на подстилающей поверхности.

Сложность расчетов процесса рассеивания и многообразие реальных условий и факторов, влияющих на размеры зон рассеивания, приводят к необходимости принять ряд упрощающих допущений:

–все содержимое разрушившейся емкости поступает в окружающую среду;

–толщина слоя свободно разлившейся жидкости hпостоянна и составляет 0,05 м (РД 52.04.253-90);

–толщина слоя жидкости, поступившей в поддон, h = Н -0,2 м, гдеН– высота поддона, м;

– толщина слоя жидкости, поступившей в общий поддон от нескольких источников (емкостей, трубопроводов, аппаратов и т.п.); h=Qo/(Fd) гдеQo–общая масса разлившегося (выброшенного) при аварии вещества, т;F–реальная площадь разлива в поддон, м²(обычно площадь поддона);d–плотность разлившегося вещества, г/м³.

При авариях на газо- и продуктопроводах выброс СДЯВ принимается равным максимальному количеству СДЯВ, содержащемуся в трубопроводе между автоматическими отсекателями, например, для аммиакопроводов эта величина составляет примерно 275.. 500 т.

Для расчета масштабов загрязнения определяют количественные характеристики загрязняющего вещества по их эквивалентным значениям. Под эквивалентой массой СДЯВ понимается такое содержание хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данной степени вертикальной устойчивости атмосферы количеством СДЯВ, перешедшим в первичное (вторичное) облако.

Эквивалентное количество вещества по первичному облаку

Qэ1 =K1K3K5K7Qo

где К1–коэффициент, зависящий от условия хранения загрязняющих веществ; при хранении сжатых газовК1, для сжиженных газов К₁=С_р∆Т/ч_исп(здесьСр– удельная теплоемкость жидкого вещества, кДж/(кг∙град); ∆Т–разность температур жидкого вещества до и после разрушения сосуда, °С; ч_исп– удельная теплота испарения жидкого вещества при температуре испарения, кДж/кг);K3–коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе выброшенного вещества;K5– коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы (для инверсии принимается равным 1, для изотермии 0,23, для конверсии 0,08);K7– коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (для сжатых газовK7= 1);Qo– масса выброшенного (выпираемого) при аварии вещества, т.

Количество выброшенного (вылившегося) вещества определяется по объему разрушившейся емкости или секции трубопровода, находящейся между автоматическими задвижками. Для емкостей со сжатым газом Qo=dVxдля трубопроводовQo=ndVx/100, гдеVx–объем секции газопровода (емкости), м³;п–содержание ядовитого химического вещества в природном газе, %.

Эквивалентная масса вещества по вторичному облаку

где К2–коэффициент, зависящий от физико-химических свойств вещества (табл. П.2.1.) илиК2=8,1∙10^-6Р√М(здесьР–давление насыщенного пара вещества при заданной температуре воздуха, мм рт. ст;М– молекулярная масса вещества;К4 – коэффициент, учитывающий скорость ветра.

Таблица П.2.1. Характеристика некоторых СДЯВ и вспомогательные коэффициенты для определения глубины зоны заражения

Примечание. Полный список СДЯВ см. РД 52.04.253-90.

Ниже приведены значения коэффициента К4,учитывающего скорость ветра:

Коэффициент, зависящий от времени N,прошедшего после начала аварии,

где Т–время полного испарения, ч;T=hd/(K2K4K7); приТ< 14K6принимается для 1 ч;N –время, прошедшее после аварий.

Если время, прошедшее после аварии, меньше времени, необходимого для полного испарения пролитого вещества, то в расчетах вместо Nиспользуется время полного испарения [T=hd/(K2K4K7)];

Глубину зоны заражения первичным (вторичным) облаком СДЯВ при авариях на технологических емкостях, хранилищах и транспорте рассчитывают, используя данные табл. П.3.2. В ней приведены максимальные значения глубины заражения первичным Г1или вторичнымГ2облаком СДЯВ. определяемой в зависимости от эквивалентной массы вещества и скорости ветра

Полная глубина зоны заражения Г (км), обусловленная воздействием первичного и вторичного облака СДЯВ,

Г=Г΄+1,5Г´´

где Г΄ –наибольший и Г"–наименьший из размеров глубины зоны заражения

Таблица П.2.2 Глубина зоны заражения, км

Полученное значение сравнивают с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс (км)

Гп=Nv

где v– скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данных скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/ч (табл. П. 2.3).

За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

Площадь зоны возможного заражения (км²) для первичного (вторичного) облака СДЯВ

где Г– глубина зоны заражения, км; φ–угловые размеры зоны возможного заражения, определяемые в зависимости от скорости ветра по следующим данным:

u, м/с ...... <0,5 0,6...1,0 1,1...2 >2

φ°. ....... 360 180 90 45

Таблица П. 2.3. Скорость переноса переднего фронта облака

Площадь зоны фактического заражения (км²)

где Кs –коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха; при инверсииKs=0,081; при изотермии 0,133, при конверсии –0,235.

Время подхода облака СДЯВ к заданному объему зависит от скорости переноса облака воздушным потоком

t=X/v,

где Х– расстояние от источника заражения до заданного объекта, км; v – скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч.

Прогнозирование глубины зоны заражения при разрушении химически опасного объекта производится в предположении одновременности выброса суммарного запаса СДЯВ на объекте и наличии неблагоприятных метеорологических условий (инверсия, скорость ветра 1 м/с). В этом случае суммарная эквивалентная масса СДЯВ:

где K2i–коэффициент, зависящий от физико-химических свойствi-го СДЯВ;K3i– коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозеi-го СДЯВ;K6i– коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после поступления i-го вещества в атмосферу; К7i–поправка на температуру для i-го СДЯВ;Qi–запасыi-го СДЯВ на объекте, т;di –плотностьi-го СДЯВ, т/м³.

Полученные согласно табл. П.2.2 глубины зон заражения Гв зависимости от рассчитанного значенияO3и скорости ветра сравнивают с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс Гп. За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимают меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

Для ориентировочного, быстрого определения глубины распространения СДЯВ в условиях городской застройки можно пользоваться данными табл. П.2.4.

Таблица П. 2.4 Ориентировочные значения глубины (км) распространения некоторых СДЯВ в условиях городской застройки при инверсии и скорости ветра 1 м/с