Міністерство освіти і науки України Національний університет “Львівська політехніка” Інститут інженерної механіки та транспорту Кафедра “Техногенно-екологічної безпеки”
ОЦІНКА ХІМІЧНОЇ ОБСТАНОВКИ ВАРІАНТ №18 Львів – 2008 Вступ У відповідності з Міжнародним Регістром, у світі використовується в промисловості, сільському господарстві і побуті близько 6 млн. токсичних речовин, 60 тис. з яких виробляються у великих кількостях, в тому числі більше 500 речовин, які відносяться до групи сильнодіючих отруйних речовин (СДОР) - найбільш токсичних для людей. Об`єкти господарювання, на яких використовуються СДОР, є потенційними джерелами техногенної небезпеки. Це так звані хімічно небезпечні об`єкти (ХНО). При аваріях або зруйнуванні цих об`єктів можуть виникати масові ураження людей, тварин і сільськогосподарських рослин сильнодіючими отруйними речовинами. Усього в Україні функціонує 1810 об`єктів господарювання, на яких зберігається або використовується у виробничій діяльності більше 283 тис. тонн сильнодіючих отруйних речовин (СДОР), у тому числі - 9,8 тис. тонн хлору, 178,4 тис. тонн аміаку. До хімічно небезпечних об’єктів (підприємств) відносяться: Заводи і комбінати хімічних галузей промисловості, а також окремі установки і агрегати, які виробляють або використовують СДОР. Заводи (або їх комплекси) по переробці нафтопродуктів. Виробництва інших галузей промисловості, які використовують СДОР. Підприємства, які мають на оснащенні холодильні установки, водонапірні станції і очисні споруди, які використовують хлор або аміак. Залізничні станції і порти, де концентрується продукція хімічних виробництв, термінали і склади на кінцевих пунктах переміщення СДОР. Транспортні засоби, контейнери і наливні поїзди, автоцистерни, річкові і морські танкери, що перевозять хімічні продукти. Склади і бази, на яких знаходяться запаси речовин для дезинфекції, дератизації сховищ для зерна і продуктів його переробки. Склади і бази із запасами отрутохімікатів для сільського господарства. Основними причинами виробничих аварій на хімічно небезпечних об`єктах можуть бути: поломки деталей, вузлів, устаткування, ємностей, трубопроводів; несправності у системі контролю параметрів технологічних процесів; неполадки у системі контрою і забезпечення безпеки виробництва; порушення герметичності зварних швів і з`єднувальних фланців; організаційні і людські помилки; пошкодження в системі запуску і зупинки технологічного процесу, що може привести до виникнення вибухонебезпечної обстановки; акти обману, саботажу або диверсій виробничого персоналу або сторонніх осіб; зовнішня дія сил природи і техногенних систем на обладнання. Існує можливість виникнення значних аварій, якщо має місце витік (викид) великої кількості хімічно небезпечних речовин. Це може бути наслідком таких обставин: заповнення резервуарів для зберігання вище норми при помилках в роботі персоналу і відмови систем безпеки, що контролюють рівень; пошкодження вагона - цистерни з хімічно небезпечними речовинами або ємностей для їх зберігання внаслідок відмови систем безпеки, що контролюють тиск; розрив шлангових з`єднань у системі розвантаження; полімеризація хімічно небезпечних речовин у резервуарах для їх зберігання; витік хімічно небезпечних речовин із насосів; витік хімічно небезпечних речовин із труб, виконаних з непридатних матеріалів; руйнування обладнання внаслідок екзотермічних реакцій через відмову системи безпеки; помилки при виготовленні деталей обладнання, втрата енергії, відмова у роботі машин та інше. Головним фактором ураження при аваріях на хімічно небезпечних об`єктах є хімічне зараження місцевості і приземного шару повітря. При попередньому прогнозуванні наслідків, за величину викиду речовини, приймається її вміст у найбільшій за об’ємом одиничній ємкості (технологічній, складській, транспортній чи іншій). Припускається, що при цьому ємкість руйнується повністю. Для сейсмонебезпечних районів завчасний розрахунок іде на загальний запас речовини, яка знаходиться в усіх ємкостях. При розливі рідких або скраплених вибухо-пожежонебезпечних речовин на підстілаючу поверхню вільно, товщина шару рідини приймається за 0,05 м по усій площі розливу. При розливі у піддон чи на обваловану поверхню, товщина шару рідини приймається на 0,2 м нижче висоти стінки (обваловки). Оцінка хімічної обстановки. Визначаємо глибину зон можливого зараження Г. Для цього: Визначаємо еквівалентну кількість речовини у первинній хмарі:
(т), де : К1 - коефіцієнт, який залежить від умов зберігання СДОР, К1=0,11 ; К3 - коефіцієнт, рівний відношенню порогової токсодози хлору до порогової дози інших СДОР,К3=0,333; К5 - коефіцієнт, який враховує ступінь вертикальної стійкості повітря. при ізотермії К5=0,23; K7 - коефіцієнт, який враховує вплив температури; K7(24°С)=1,14; Q0 - кількість викинутої СДОР, Q0=180т.
т 1.2. За таблицею Д3 визначаємо глибину зони первинної хмари Г1.Використаємо метод інтерполювання, згідно якого
км, де: Г1 - значення глибини зони первинної хмари при еквівалентній кількості речовини QE1=1,73;
- найближчі табличні значення еквівалентної кількості речовини, яким, згідно таблиці Д3, відповідають значення глибини зон первинної хмар Г11=1,68 і Г12=2,91. 1.3. Визначаємо еквівалентну кількість речовини у вторинній хмарі.
(т), де: K2 - коефіцієнт, який залежить від фізико-хімічних властивостей СДОР, К2=0,049; K4 - коефіцієнт, який враховує швидкість вітру, К4=2,34; K6 - коефіцієнт, який залежить від часу, що минув після початку аварії і тривалості випаровування речовини; d - густина СДОР, d=1.462 т/м3; h - товщина шару СДОР, при вільному розливі h=0.05 м; K6=Т0.8 = N0.8 при N=Т, де: N - час після аварії, N=1 год.; Т - тривалість випаровування речовини, год.
год, T<1,приймаєм Т=1, K6=Т0.8= N0.8 =10.8=1;
т 1.4. Для знайденої величини QE2 визначаємо глибину зони вторинної хмари Г2 (таблиця Д3), аналогічно як для Г1.
км Отримані значення Г1 і Г2 - це максимальні значення зон зараження первинною або вторинною хмарою, що визначаються в залежності від еквівалентної кількості речовини і швидкості вітру. 1.5. Повна глибина зони зараження Гп , що залежить від сумісної дії первинної і вторинної хмари СДОР, визначається за формулою Г = Г’ +0,5 Г”, де: Г’ = max {Г1 , Г2 }= max {2,13; 7,99}=7,99; Г” = min {Г1 , Г2 }= min {2,13; 7,99}=2,13. Г = Г’ +0,5 Г=7,99+0,5*2,13=9,06 км. 1.6. Отримане значення повної глибини зараження Г порівнюється з максимально можливим значенням глибини переносу повітряних мас Гп , що визначається за формулою
(км), де: N - час від початку аварії, N=1 год; U - швидкість переносу переднього фронту зараженого повітря при даній швидкості і ступеню вертикальної стійкості повітря, U=29 км/год.
км За істинну розрахункову глибину зони зараження (Гі) приймається менше значення з глибин Г і Гп , тобто Гі=9,06 км. 2. Визначають площу зони можливого зараження первинною (вторинною) хмарою СДОР:
, де: ( - кутові розміри зони можливого зараження, (=45 град
км2 3. Площа зони фактичного зараження Sф розраховується за формулою:
, де: K8- коефіцієнт, що залежить від ступеня вертикальної стійкості повітря (при ізотермії - K8=0.133).
км2 4. Час підходу хмари СДОР до заданого об'єкту залежить від швидкості переносу хмари повітряним потоком і визначається за формулою:
, де: l - відстань від джерела зараження до заданого об'єкту, l=2,5км.
год. 5. Можливі втрати робітників і службовців на хімічно небезпечному об'єкті визначаються з використанням таблиці Д11. Якщо люди будуть знаходитись на відкритій місцевості, то можливі втрати становитимуть 10 %, якщо в сховищах і будовах - 4%. 6. Час перебування людей у засобах індивідуального захисту (3І3) шкіри визначаються за допомогою таблиці Д14. Згідно даних таблиці, він становить 0,8 год. ГРАФІЧНИЙ ДОДАТОК Зона можливого зараження хмарою СДОР на картах і схемах обмежена колом, півколом або сектором, який має кутові розміри і радіус, рівний глибині зараження Гпі. Центр кола, півкола або сектора співпадає з джерелом зараження. Зона фактичного зараження, що має форму еліпса включається у зону можливого зараження. Через те, що можливі переміщення хмари СДОР під дією вітру, фіксоване зображення зони фактичного зараження на карти і схеми не наноситься. (=45 ° при швидкості вітру за прогнозом > 2 м/с; - радіус сектора рівний Г пі =9,06 км; - бісектриса сектора співпадає з віссю сліду хмари і орієнтована за напрямом вітру. Порядок нанесення зон зараження на карту або схему наступний: 1. Визначають площу розливу СДОР (Sp) а також радіус площі розливу (rp)
2. Знаючи площу зони фактичного зараження, визначають розміри еліпса. Довжина еліпса рівна величині Г пі =9,06 км, а максимальна ширина b
3. На координатах позначають центр аварії і наносять площу розливу Sp (суцільною лінією). 4. Біля кола роблять пояснюючий напис ( у чисельнику - вид СДОР і кількість, а у знаменнику - час, дата розливу). 5. Від центру аварії в орієнтованому напрямку вітру проводять вісь прогнозованих зон зараження (рис. 3). 6. Наносять глибину зон первинної і вторинної хмари Г1 і Г2 повну глибину зони зараження Гпі (пунктирними лініями) їх замальовують жовтим кольором. 7. Знаючи довжину і максимальну ширину (Гпі і b) еліпса зони фактичного зараження, будують його на карті або схемі (суцільною лінією) і заштриховують. 8. На отриманій карті або схемі роблять пояснюючі написи. 9. У верхній лівій частині карти чи схеми вказують метеоумови. 10. Уся побудова ведеться чорним кольором, а отримане графічне зображення обстановки замальовується жовтим кольором. На рис.1 зображено нанесення зон хімічного зараження при швидкості вітру 5 м/с, азимут вітру А=125°, (=45°.
Рис. 1 Нанесення можливих зон хімічного зараження на карту або схему Г1 - глибина зони можливого зараження первинною хмарою; Г2 – глибина зони можливого зараження вторинною хмарою; Гпі - повна глибина зони можливого зараження; Sр - площа розливу СДОР; Sф - площа зони фактичного зараження; Sм - площа зони можливого зараження;