Безпека життєдіяльності - Запорожець О. І. - Розрахунок характеристик зони задимлення, що утворюється при пожежі

Зона задимлення є небезпечною для людини, якщо вміст оксиду вуглецю складає понад 0,2%, вуглекислого газу понад 6%, кисню менше 17%. При наявності в зоні горіння НХР, пластмас, фанери можуть виділятися токсичні продукти: фенол, формальдегід, хлористий водень, ціаністий водень, оксиди азоту та інші речовини (табл. 3.18).

Таблиця 3.18

Токсичні речовини, що виділяються під час задимлення

Токсична речовина

Матеріали, що виділяють токсичні речовини під час пожежі

Смертельно небезпечні концентрації через 5...10 Хв

Небезпечні концентрації через 30 хв

%

Мг/л

%

Мг/л

Оксид вуглецю

Каучук, оргскло, вініпласт

0,5

6

0,2

2,4

Хлористий водень

Вініпласт, каучук, пластикат

0,3

4,5

0,1

1,5

Фосген

Фторопласт

0,005

0,25

0,0026

0,1

Оксид азоту

Нітрон, органічне скло

0,05

1,0

0,01

0,2

Сірководень

Лінолеум

0,08

1,1

0,04

0,6

Сірчистий газ

Каучук, сірка

0,3

8,0

0,04

1,1

Зона задимлення при пожежі має форму трапеції (рис. 3.5)

Ширину зони задимлення Ш визначають за формулою:

Ш = В+2ЛВ, (3.21)

Де ЛВ = 0,1Г - при стійкому вітрі (відхилення менш ±6°); ЛВ = 0,4Г - під час дії нестійкого вітру (відхилення більш 6°); а, Ь - коефіцієнти частки маси токсичних продуктів у первинній і вторинній хмарах(табл. 3.19). При пожежі коефіцієнти А і Ь для всіх НХР приймають значення: А = 1, Ь= 0; ЛВ - для стійкого вітру.

Глибину небезпечної за токсичною дією частини зони задимлення Г, м, визначають за співвідношенням

Г = 342 м_Ь±!>ї 13 (3.22) К ІК 2У^Б

Де М - маса токсичних продуктів горіння, кг; D - токсична доза, мгхв/л; v - швидкість переносу диму, дорівнює ЇМ (табл. 3.19), м/с; К1 - коефіцієнт шорсткості поверхні: відкрита поверхня - 1; степова рослинність, сільгоспугіддя - 2; чагарник, окремі дерева - 2,5; міська забудова, ліс - 3,3; К2 - коефіцієнт ступеня вертикальної стійкості атмосфери (інверсія - 1; ізотермія - 1,5; конвекція - 2).

Таблиця 3.19

Швидкість перенесення переднього фронту хмари забрудненого повітря в залежності від швидкості вітру та СВСП Щ км/год

СВСП

Швидкість вітру, м/с

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Інверсія

5

10

16

21

-

-

Ізотермія

6

12

18

24

29

35

41

47

53

59

Конвекція

7

14

21

28

-

-

-
Оцінка хімічної обстановки під час аварій на об'єктах та транспорті

Оцінка хімічної обстановки може здійснюватися для довгострокового (оперативного) і аварійного прогнозування при аваріях на ХНО і транспорті, а також для визначення ступеня хімічної небезпеки ХНО та АТО.

Довгострокове (оперативне) прогнозування (ДОП) здійснюється заздалегідь для визначення можливих масштабів зараження. Для ДОП використовуються такі дані: загальна кількість НХР для об'єктів, що розташовані в небезпечних районах (для сейсмонебезпечних районів та на воєнний час тощо), при цьому приймається розлив НХР "вільно"; кількість НХР в одиничній максимальній технологічній ємності - для інших об'єктів. В останніх випадках приймається розлив НХР "у піддон" або "вільно" залежно від умов зберігання НХР; ступінь заповнення ємності (ємностей) приймається 70% від паспортного об'єму ємності; ємності з НХР при аваріях руйнуються повністю; при аваріях на продуктопроводах (амі-акопроводах тощо) кількість НХР, що може бути викинута, приймається за її кількість, що знаходиться між відсікачами (для про-дуктопроводів об'єм НХР приймається 100-300 т); метеорологічні дані: швидкість вітру в приземному шарі - 1 м/с, температура повітря 200С, ступінь вертикальної стійкості повітря (СВСП) - інверсія, напрямок вітру не враховується, а розповсюдження хмари зараженого повітря приймається у колі 360 град.; середня щільність населення для цієї місцевості.

Площа зони можливого хімічного зараження (ЗМХЗ) визначається як:

Ззмхз = 3,14Г2 (3.23)

Де Г - глибина зони, км.(табл. 3.20.)

Таблиця 3.20

Глибина розповсюдження хмари забрудненого повітря з вражаючими концентраціями НХР на відкритій місцевості, км (ємності не обваловані, швидкість вітру 1 м/с, температура повітря 0°С)

Найменування НХР

Кількість НХР в ємності, т

1

5

10

20

30

50

100

300

Інверсія

Хлор

4,65

12,2

18,5

28,3

36,7

50,4

78,7

156

Аміак

<0,5

1,6

2,45

4,05

5,25

6,85

10,8

21

Соляна кислота

1,25

3,05

4,65

6,8

8,75

12,2

18,7

31,7

Ізотермія

Хлор

1,75

5,05

7,35

11,6

14,8

20,2

30,9

62

Аміак

<0,5

1,25

1,55

1,95

2,75

4,45

8,35

Соляна кислота

<0,5

1,3

1,85

2,9

3,7

5

7,45

14,7

Конвекція

Хлор

0,75

2,4

4,05

6,05

7,6

10,7

16,1

31,9

Аміак

<0,5

1,05

1,45

2,2

4,55

Соляна кислота

<0,5

0,95

1,5

1,9

2,6

4,0

7,7

Примітки до табл. 3.23

1. При температурі повітря +20 °С глибина розповсюдження хмари забрудненого повітря збільшується, а при -20 °С зменшується на 5 % наведених у таблиці для 0°С.

2. При температурі +40 °С при ізотермії і конвекції глибина збільшується на 10 %.

3. Для НХР, що не увійшли до табл.12, для розрахунку береться глибина розповсюдження хмари хлору для заданих умов і множиться на коефіцієнт для певного НХР: фосген -1,14; окисли азоту - 0,28; метиламін - 0,24; диметиламін -0,24; нітробензол - 0,01; окисел етилену - 0,06; водень фтористий - 0,3; водень ціа-ністий - 0,97.

Площа прогнозованої зони хімічного зараження (ПЗХЗ):

Япзхз = 0,11Г2.

Заходи щодо захисту населення плануються на глибину зони можливого хімічного зараження, що утворюється протягом перших 4 годин після початку аварії.

Аварійне прогнозування здійснюється під час виникнення аварії для визначення можливих наслідків, порядку дій в зоні можливого зараження. Воно здійснюється на термін не більше 4 години, після чого прогноз має бути уточнений.

Для аварійного прогнозування використовуються наступні дані: загальна кількість НХР на момент аварії в ємності (трубопроводі), на яких утворилась аварія; характер розливу НХР на підстильній поверхні ("вільно" або "у піддон"); висота обвалування (піддону); реальні метеорологічні умови: швидкість (м/с) і напрямок вітру у приземному шарі, СВСП (інверсія, конвекція, ізотермія) (табл. 3.21); середня щільність населення для місцевості над якою розповсюджується хмара НХР; площа ЗМХЗ; площа ПЗХЗ.

Таблиця 3.21

Графік для визначення ступеня вертикальної стійкості повітря за даними прогнозу погоди

Визначення параметрів зон хімічного зараження під час аварійного прогнозування

Площа вР та радіус ЯР розливу розраховуються за формулами:

Де Й - густина НХР, т/м3 (визначається за табл. 3.21), <2 - маса

НХР, т.

Таблиця 3.22

Допоміжні коефіцієнти для визначення тривалості випаровування НХР

Найменування НХР

Густина НХР, т/

М3

Вражаюча токсодоза, мгхв/л

К2 залежно від температури

-20°С

0°С

20°С

40°С

Аміак

0,681

15

0,025

1

1

1

1

Хлор

1,553

0,6

0,052

1

1

1

1

Соляна кислота

1,198

2

0,021

0,1

0,3

1

1,6

Розмір ЗМХЗ приймається як сектор кола, площа якого залежать від швидкості та напрямку вітру розраховується за емпіричною формулою:

Де Ф - коефіцієнт, який умовно дорівнюється кутовому розміру зони (табл. 3.23).

Таблиця 3.23

Залежність коефіцієнту^ від швидкості вітру

V, м/с

< 1

1

2

> 2

Ф, град

360

180

90

45

Глибини розповсюдження для НХР, значення яких не визначено в таблиці 3.20, розраховуються з використанням коефіцієнтів таблиць 3.24, 3.25, 3.26, 3.27.

Таблиця 3.24

Корегувальні коефіцієнти зменшення глибини розповсюдження хмари забрудненого повітря в залежності від швидкості вітру

СВСП

Швидкість вітру, м/с

1

2

3

4

5

10

Інверсія

1

0,6

0,45

0,4

-

-

Ізотермія

1

0,65

0,55

0,5

0,45

0,35

Конвекція

І

0,7

0,6

0,55

-

-

Таблиця 3.25

Коефіцієнти зменшення глибини розповсюдження хмари НХР при виливі "у піддон" в залежності від висоти обвалування

Найменування НХР

Висота обвалування, м

Н=1

Н=2

Н=3

Хлор

2,1

2,4

2,5

Аміак

2

2,25

2,35

Соляна кислота

4,6

7,4

10

Примітка до табл. 3.25. У разі проміжних значень висоти обвалування існуюче значення висоти обвалування округляється до ближчого. Якщо приміщення, де зберігаються НХР, герметично зачиняються і обладнані спеціальними вловлювачами, то відповідний коефіцієнт збільшується втричі.

Таблиця 3.26

Коефіцієнти зменшення глибини розповсюдження хмари НХР на кожний 1 км довжини закритої місцевості, КЗм

СВСП

Міська забудова

Сільська забудова будівництво

Лісові масиви

Інверсія

3,5

3

1,8

Ізотермія

3

2,5

1,7

Конвекція

3

2

1,5

Таблиця 3.27

Допоміжні коефіцієнти для визначення тривалості випаровування НХР

Найменуванні НХР

Густина НХР, т/м3

Вражаюча токсо-доза, мг хв/л

К2 залежно від температури

-20°С

0 °С

20 °С

40°С

Аміак

0,681

15

0,025

1

1

1

1

Хлор

1,553

0,6

0,052

1

1

1

1

Соляна кислота

1,198

2

0,021

0,1

0,3

1

1,6

Після отримання даних з урахуванням усіх коефіцієнтів отримане значення порівнюється з максимальним значенням глибини переносу повітряних мас за N години:

Г = N М, км. (3.25)

Для подальших розрахунків береться менше із двох значень глибини зони зараження та максимального значення глибини переносу повітряних мас.

Площа прогнозованої зони хімічного зараження визначається:

БПЗХЗ =К o Г2 o N 02, км2, (3.26)

Де К - коефіцієнт, що залежить від СВСП і дорівнює при інверсії - 0,081, при ізотермії - 0,133, при конвекції - 0,235; N - час, на який розраховується глибина ПЗХЗ.

Час підходу забрудненого повітря до об'єкту залежить від швидкості перенесення хмари повітряним потоком і визначається за формулою: і = Х/Ш, год,

Де X - відстань від джерела забруднення до заданого об'єкта, км; Ц - швидкість переносу переднього фронту хмари зараженого повітря в залежності від швидкості вітру (табл. 10), км/год.

Прийняті припущення якщо НХР розливається "вільно", то товщина розлитого шару п складає 0,05 м. Розлив "у піддон" приймається, якщо розлита НХР обмежена обвалуванням, при цьому товщина шару розлитої НХР приймається Н=Н-0,2 м, де Н - висота обвалування. Усі розрахунки виконуються на термін не більше 4 годин.

Велика вісь еліпсу дорівнює величині Г, а мала - ширині Ь, яка визначається за формулою:

Ь = 1,27 , м. А

Тривалість дії НХР визначається терміном випаровування НХР з поверхні її розливу (і = іВип), що залежить від характеру розливу ("вільно" чи "у піддон"), швидкості вітру, типу НХР і може бути визначено за табл. 3.28.

Таблиця 3.28

Тривалість випаровування (термін дії джерела забруднення) і, год (швидкість вітру 1 м/с)

Найме-

Нуван-

Ня НХР

Характер розливу

Ємності не обваловані розлив "вільний"

Ємності обваловані, розлив у "піддон"

П=0,05 м

Н=1м

Н=3м

Температура повітря, °С

-20

0

20

40

-20

0

20

40

-20

0

20

40

Соляна

28,5

9,5

2,85

1,8

457

153

45,7

28,6

1598

533

160

99,8

Кислота

Хлор

1,5

23,9

83,7

Аміак

1,4

21,8

76,3

Примітка до табл. 3.28. При швидкості вітру більше 1 м/с вводиться корегувальний коефіцієнт:

Швидкість вітру, м/с 1 2 3 5 10

Корегувальний коефіцієнт 0,75 0,6 0,5 0,43 0,25

Крім того, її можна розрахувати за формулою:

Де К1 - коефіцієнт, що залежить від фізико-хімічних властивостей НХР, береться з табл. 3.27; К2 - коефіцієнт, що враховує температуру повітря (табл. 3.27); К3- коефіцієнт, що враховує швидкість вітру V і розраховується КЗ = (у+2)/3.

Схожі статті




Безпека життєдіяльності - Запорожець О. І. - Розрахунок характеристик зони задимлення, що утворюється при пожежі

Предыдущая | Следующая