Ефремов С.В., Косиченко Н.В. Декларирование опасных производств

Подождите немного. Документ загружается.

111

довании (емкости). Па; температура в оборудовании (емкости),

С, по ко-

торым можно определить Q.

Сценарий 2

— давление в оборудовании. Па;

— плотность ОХВ в оборудовании, кг/м

; либо определяется по дав-

лению Р

и температуре Т

в оборудовании; либо определяется по общей

массе газообразного ОХВ в оборудовании Q, и объему оборудования V

;

Q — общая масса газообразного ОХВ в оборудовании (без учета массы

ОХВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода), кг; либо V

, Т

—

объем оборудования, м

, и температура в оборудовании,

С, по которым

вместе с давлением в оборудовании Р

Па, можно определить Q;

тр

— общая масса ОХВ в отсекаемом аварийном участке трубопрово-

да, кг, необходима для расчета выбросов из трубопровода;

S — площадь отверстий разгерметизации, м

;

тр

— площадь поперечного сечения трубопровода, м

;

комп

— расход компрессора, кг/с, необходим при расчете выброса с тру-

бопровода, на входе которого стоит компрессор, в случае, если площадь

отверстия разгерметизации трубопровода превосходит 20 % поперечного

сечения трубопровода;

ликвид

—

время ликвидации отверстий разгерметизации, с;

отс

- для выбросов из трубопровода, если количество ОХВ в отсекаемом

участке трубопровода составляет более 20 % общего количества выброса,

принимается равным времени отсечения аварийного участка (времени ос-

тановки насоса); для остальных ситуаций принимается равным времени

ликвидации отверстий разгерметизации t

ликвид

, с.

Сценарий 3

— давление в оборудовании. Па;

— температура в оборудовании, "С;

— общая масса газообразного ОХВ в оборудовании, кг; либо V

— объем оборудования, м

, и объемная доля оборудования, заполненная

газовой фазой, по которым вместе с давлением в оборудовании и темпера-

турой в оборудовании можно определить Q;

— масса жидкого ОХВ в оборудовании, кг.

Сценарий 4

— давление в оборудовании. Па;

— температура в оборудовании,

С;

— плотность газовой фазы ОХВ в оборудовании, кг/м

; либо опреде-

ляется по давлению Р

и температуре Т

в оборудовании;

Н — высота, м, столба жидкости ОХВ в оборудовании над уровнем от-

верстия, через которое происходит истечение; при истечении из трубопро-

вода, на входе которого стоит насос, принимается равной 0 м;

L — длина участка трубопровода от входа до места разгерметизации, м;

тр

—

диаметр трубопровода, м;

насос

– расход насоса компрессора, кг/с, необходим при расчете выброса

112

с трубопровода, на входе которого стоит насос, в случае, если площадь от-

верстия разгерметизации трубопровода превосходит 20 % поперечного се-

чения трубопровода;

S — площадь отверстий разгерметизации, м

;

ликвид

– время ликвидации отверстий разгерметизации и пролива, с;

отс

— время отсечения аварийного участка (время остановки насоса), с;

обор

– максимальная площадь поверхности жидкости в оборудовании,

;

— масса, кг, жидкого ОХВ в оборудовании (при истечении из тру-

бопровода с насосом на входе равно Q

), не включает в себя массу жид-

кого ОХВ в аварийном участке отсекаемого трубопровода;

— масса газообразного ОХВ в оборудовании, кг;

— масса жидкого ОХВ в оборудовании выше уровня отверстия, че-

рез которое происходит истечение, кг (при истечении из трубопровода с

насосом на входе принимается равным бесконечной величине; если отвер-

стие разгерметизации выше уровня жидкости, то величина принимается

равной нулю);

тр

— масса жидкого ОХВ, способного поместиться в отсекаемом

участке трубопровода, кг, определяется перемножением объема отсекаемо-

го участка трубопровода на плотность жидкого ОХВ;

отс

тр

- высота столба жидкого ОХВ в трубопроводе над уровнем от-

верстия, через которое происходит истечение на момент отсечения ава-

рийного участка трубопровода, м; необходима только при истечении из

трубопровода, если количество ОХВ в отсекаемом участке трубопровода

составляет более 20 % общего количества выброса, в остальных случаях

принимается равной нулю; определяется из геометрических характеристик

оборудования, общего количества жидкого ОХВ в оборудовании перед

аварией и количества ОХВ, вытекшего из оборудования до момента отсе-

чения;

тр

— масса жидкого ОХВ в аварийном участке трубопровода выше

уровня отверстия, через которое происходит истечение, на момент начала

аварии, кг; необходима только при истечении из трубопровода, если коли-

чество ОХВ в отсекаемом участке трубопровода составляет более 20 %

общего количества выброса; определяется из геометрических характери-

стик оборудования и общего количества жидкого ОХВ в

оборудовании пе-

ред аварией;

отс

— масса газообразного ОХВ в отсекаемом участке трубопровода

на момент отсечения, кг; необходима при истечении из трубопровода, если

количество ОХВ в отсекаемом участке трубопровода составляет более 20

% общего количества выброса; определяется из геометрических характе-

ристик оборудования, общего количества жидкого ОХВ в оборудовании

перед аварией, количества ОХВ, вытекшего из оборудования до момента

отсечения

, и параметров газовой фазы в оборудовании;

тр

отс

— масса жидкого ОХВ в отсекаемом участке трубопровода на

113

момент отсечения, кг; необходима при истечении из трубопровода, если

количество ОХВ в отсекаемом участке трубопровода составляет более 20

% общего количества выброса; определяется из геометрических характе-

ристик оборудования, общего количества жидкого ОХВ в оборудовании

перед аварией, количества ОХВ вытекшего из оборудования до момента

отсечения;

отс.тр

— масса жидкого ОХВ в аварийном участке трубопровода

выше уровня отверстия, через которое происходит истечение, на момент

отсечения аварийного участка трубопровода, кг; необходима при истече-

нии из трубопровода, если количество ОХВ в отсекаемом участке трубо-

провода составляет более 20 % общего количества выброса; определяется

из геометрических характеристик оборудования, общего количества жид-

кого ОХВ

в оборудовании перед аварией, количества ОХВ, вытекшего из

оборудования до момента отсечения, и расположения отверстия разгерме-

тизации.

2. Определение количественных характеристик выброса ОХВ

1. В зависимости от конфигурации оборудования, агрегатного состоя-

ния ОХВ в оборудовании и характера (варианта) разрушения оборудова-

ния выбирается один из четырех сценариев.

2. В общем случае для выбранного

i-го сценария рассчитываются сле-

дующие характеристики выброса:

, q

ги

, q

, t

ги

, t

выб

, p

ги

, p

, R

ги

, R

Для сценария 4 при истечении из трубопровода, если количество ОХВ

в отсекаемом участке аварийного трубопровода составляет более 20 % об-

щего количества выброса, рассчитываются также следующие характери-

стики выброса:

отс.выб

, p

отс.выб

, R

отс.выб

, t

отс.выб

3. Для сценария 1 характеристики выброса рассчитываются по сле-

дующим формулам:

— если известна масса ОХВ в оборудовании Q:

= Q,

(10)

— если неизвестна масса ОХВ в оборудовании Q, но известны объем

оборудования V

, давление в оборудовании P

и температура в оборудова-

нии Т

15,273

(11)

= q

ги

= q

отс.выб

= 0,0

(12)

Все приведенные обнуления не имеют физического смысла и необходимы лишь для формализации

подстановок в формулах

114

= t

ги

= t

отс.выб

= 0,0

(13)

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

рp

выб

(14)

где р

= Q

— плотность газообразного ОХВ в оборудовании.

= p

ги

= p

отс.выб

= 0,0

(15)

выб

(16)

= R

ги

= R

отс.выб

= 0,0

(17)

4. Определяется высота источника выброса Н (м). Высота выброса за-

дается равной нулю, а при наличии обваловки — высоте обваловки над

уровнем земли.

3. Определение полей концентрации и токсодозы

3.1. Для условий, в которых происходит выброс, определяются шеро-

ховатость поверхности

Zо, класс стабильности и величины дисперсии в за-

висимости от расстояния х.

3.1.1. Шероховатость поверхности

Zо определяется по табл. 22 прило-

жения 7 в зависимости от типа местности, где происходит рассеяние вы-

броса.

3.1.2. Класс стабильности атмосферы определяется по табл. 23 прило-

жения 7 в зависимости от скорости ветра и интенсивности теплового пото-

ка у поверхности (инсоляция и облачность).

Для расчета наихудшего варианта принимается класс стабильности

инверсия и скорость ветра 1 м

/с.

Таблица 22(Пр7).

Шероховатость поверхности z

, в зависимости от типа местности,

где происходит рассеяние

Тип местности z

, см

Ровная местность, покрытая снегом 0,1

Ровная местность с высотой травы до 1 см 0,1

Ровная местность с высотой травы до 15 см 1

Ровная местность с высотой травы до 60 см 5

Местность, покрытая кустарником 12

Лес высотой до 10 м 40

Го

ская заст

ойка 100

115

Таблица 23(Пр7).

Класс стабильности атмосферы

День Ночь

Инсоляция

Скорость

ветра на

высоте 10 м,

м/с

интенсивная умеренная слабая

Тонкая

сплошная

обл. или >5/8

обл. покрова

Безоблачно

или <3/8 обл.

покрова

≤

Конвекция Конвекция Конвекция Инверсия Инверсия

2< U

≤

Конвекция Конвекция Конвекция Инверсия Инверсия

3< U

≤

Конвекция Конвекция Конвекция Изотермия Инверсия

5<U

≤

Конвекция Изотермия Изотермия Изотермия Изотермия

U>б

Изотермия Изотермия Изотермия Изотермия Изотермия

3.1.3. Величины дисперсии в зависимости от расстояния х определя-

ются по следующим формулам:

Коэффициенты А

, А

, В

, С

, D

, определяются по табл.

24 и 25 приложения 7.

Величина

рассчитанная по формуле (20), не должна превосходить

величины

указанной в табл. 26, если это имеет место, то вместо величи-

ны, рассчитанной по формуле (20), следует использовать соответствующее

данному классу стабильности значение из табл. 26.

Таблица 24.

Величины коэффициентов А

, С

в зависимости

от класса стабильности атмосферы

Класс ста-

бильности

Конвекция 0.112 0,00092

0,920 0,718 0,11

Изотермия 0,098 0,00135 0,889 0,688 0,08

Инверсия 0,0609 0,00196 0,895 0,684 0,06

116

Таблица 25.

Величины коэффициентов С

, С

, D

в зависимости

от размера шероховатости

,см С

1 1,56 0,00062 0,048 0,45

4 2,02 0,00077 0,027 0,37

10 2,73 0 0 0

40 5,16 0,0538 -0,098 0,225

100 7,37 0,00023 -0,096 0,6

Таблица 26.

Максимальное значение

Класс стабильности атмо-

Конвекция 640

Изоте

мия 400

Инверсия 220

Таблица 27.

Значения характеристик подстилающих поверхностей

Тип поверхности

, кг/м

, Вт/м/с

Бетон 2220 1,42 770

Песок 1380 0,35 840

Лед 920 2,23 2080

3.2. Для каждого из этапов выброса по сценарию i определяются поля

концентрации и максимальная концентрация на оси x.

3.2.1. Концентрация при прохождении первичного облака вычисляет-

ся по формулам:

при вычислении G

(х, у, z, t), а также во всех последующих расчетах для

мгновенных выбросов, используются значения

, посчитанные по

формулам (18)—(20), для точки, где находится центр облака. Максималь-

117

ная концентрация при прохождении первичного облака наблюдается на

оси у = 0, z= 0 в центре облака и вычисляется по формулам:

3.2.6. Концентрация при прохождении вторичного облака, образую-

щегося при испарении ОХВ из пролива, рассчитывается по формуле:

Максимальная концентрация на поверхности земли при прохождении

этого облака наблюдается на оси у = 0, z = 0 и рассчитывается по формуле:

3.3. Определяется максимально возможная концентрация на расстоя-

нии х от места аварии при i-м сценарии:

Концентрация в точке в момент времени t определяется по формуле:

3.4. Определяется поле токсодозы.

118

3.4.1. Составляющая токсодозы при прохождении первичного облака:

Максимальная составляющая токсодозы на поверхности земли при

прохождении первичного облака наблюдается на оси .у = О, z = 0 и состав-

ляет:

3.4.6. Составляющая токсодозы при прохождении вторичного облака,

образующегося при испарении ОХВ из пролива, равна:

Максимальная составляющая токсодозы на поверхности земли при

прохождении этого облака наблюдается на оси у = 0, z = 0 и составляет:

3.5. Определяется максимальная токсодоза на расстоянии х от места

аварии при i-м сценарии:

119

3.6. Сравнением с пороговыми и смертельными токсодозами (см. табл.

28 приложения 7) определяются расстояния, соответствующие смертель-

ному поражению и пороговому воздействию.

Таблица 28.

Свойства ОХВ

Вещ-во mu rog rof Tkip Cp gam

Hkip Koef

Koef

ef_

№

п/

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

1. Аммиак

17,0 0,8 681 -33,4 4,6 1,34 15,0 150 1360 -35,9 1,85 2

2. Мышь-

яковис-

тый во-

дород

77,9 3,5 1640 -62,5 0,5 1,3 0,2 6 242 0 0 0

3. Фторис-

тый во-

дород

20,4 0,92 989 19,4 1,42 1,3 4,0 40 1560 -8,4 1 1,9

4. Хлорис-

тый во-

дород

36,5 1,64 1191 -85,1 0,8 1,41 2,0 20 300 -6,7 1 1

5. Бромис-

тый во-

дород

80,9 3,50 1490 -67,8 0,36 1.42 2,4 24 217 0 0 0

6. Цианис-

тый во-

дород

27,0 0,9 689 25,6 1.33 1,31 0,2 6 933 -9,8 1 2,4

7. Серо-

водород

34,1 1,5 964 -60,4 1,04 1,3 1,0 15 310 -31,42 3,008 1,43

8. Серо-

углерод

76,1 6,0 1263 46,2 0,67 1.24 30,0 500 352 0 0 0

9. Фор-

мальде-

гид

30 1.03 815 -19,3 1,32 1,3 0,6 6 273

-12,24

1,3 2

Фосген

98,9 3,48 1420 8,2 0,67 1,3 0,55 3,2 158

-19,27

3,686 1

Фтор

38,0 1,7 1512 -188,0 3,32 1,3 0,2 3 727 0 0 0

Хлор

70,1 3,2 1553 -34,1 0,96 1,3 0,6 6 288 -8,29 0,92 2

Хлор-

циан

61,5 2,1 1258 12,6 0,73 1,3 0,75 11 208 0 0 0

Окись

углерода

28 0,97 1000 -191,6 1,04 1,29 10,0 37,5 216 0 0 0

Окись

этилена

44 1,7 882 10,7 1,72 1,3 2,2 25 320 0 0 0

2 - Молярная масса, кг/моль;

3- Плотность газа, кг/м

;

4 - Плотность жидкости, кг/ м

;

120

5 - Температура кипения, °С;

6 - Теплоёмкость жидкого ОХВ, Дж/кг/°С;

7 - Показатель адиабаты газового ОХВ;

8- Пороговая токсодоза, мг·мин/л;

9 - Смертельная токсодоза, мг·мин/л;

10 - Теплота испарения жидкого ОХВ, Дж/кг;

11 - Коэффициент для расчета пробит функции a;

12 - Коэффициент для расчета пробит функции b;

13 - Коэффициент для расчета пробит функции n.

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ

Пример 1. Емкость с газообразным хлором (1т) находится при темпе-

ратуре 6 °С и давлении 1 атм. Емкость расположена в ровной местности

(степь), размер шероховатости 0,001 м. Происходит разрыв емкости и вы-

брасывается весь хлор. Метеоусловия: скорость ветра 8,5 м/с, день.

Определить концентрации хлора в атмосфере, а также длину зоны хи-

мического заражения,

где возможно смертельное поражение незащищен-

ных людей на открытой местности.

Решение:

1. По условиям хранения и характеру разрушения определяем тип

сценария аварийной ситуации — 1.

2. По формуле (10) определяем количество хлора в первичном облаке

Q = 1000 кг.

3. По формуле (14) с использованием формулы (11) определяем плот-

ность ОХВ в выбросе — 3,06 кг/м

4. По формуле (16) определяем характерный радиус облака ОХВ —

4,27 м.

5. По табл. 23 приложения 7 определяем условия стабильности атмо-

сферы — изотермия.

6. По табл. 24 и 25 приложения 7 определяем коэффициенты, исполь-

зуемые при расчете дисперсии:

Класс стабильности

Изотермия 0,098 0,00135 0,889 0,688 0,08

, см

1 1,56 0,000625 0,048 0,045

7. По формулам (25), (32) с использованием формул (18)—(22) рассчи-

тываем максимальную концентрацию на оси облака и максимальную ток-

содозу (результат расчета — рис. 13 и 14).