Мероприятия по снижению рисков и предупреждению ЧС

 

Q = q∙ts, Дж/м2,         (2.7)

 

где q — интенсивность теплового излучения «огненного шара», Вт/м2;

ts — время существования «огненного шара», с.

 

Q = 16,72×103∙17,45=2,91×105 Дж/м2.

 

Результаты расчетов в зависимости от расстояния до центра «огненного шара» представлены в таблице 2.2.

 

Таблица 2.2 – Зависимость интенсивности теплового излучения и дозы теплового излучения от расстояния в зависимости от сценария С1

Расстояние от центра «огненного шара» до облучаемого объекта, r, м	Интенсивность теплового излучения q, кВт/м2	Угловой коэффициент облученности Fq		Коэффициент пропускания атмосферы t		Доза теплового излучения Q, Дж/м2
10	55,82		0,41032		0,99976	9,74×105
20	26,73		0,31002		0,99865	5,43×105
30	16,72		0,23504		0,99743	2,91×105
40	8,32		0,13003		0,99667	1,23×105
50	5,45		0,11873		0,99531	1,02×105
60	3,41		0,08986		0,99243	0,99×105
70	2,54		0,00772		0,99121	0,96×105
80	1,83		0,00304		0,98765	0,74×105
90	1,03		0,00151		0,98346	0,34×105
100	0,50		0,00084		0,98101	0,11×105

 

График зависимости интенсивности теплового излучения «огненного шара» от расстояния до места пролива и степени травмирования населения представлены в приложении Г.

Произведен расчет интенсивности теплового излучения при реализации наиболее вероятного сценария С2.

 

2.3 Расчет интенсивности  теплового излучения пожара пролива

 при реализации наиболее  вероятного сценария 

 

При реализации сценария С2, СУГ растекается по площадке слива автоцистерны, площадь которой составляет 50 м2 (длина 10м, ширина 5 м) и имеет отбортовку высотой 20 см, остальная масса вылившегося СУГ локализуется в аварийном резервуаре [2].

Интенсивность теплового излучения q, кВт/м2, рассчитана по формуле:

 

q = Ef · Fq · t,        (2.8)

где Ef — среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/м2 (таблица 2.1);

 Fq — угловой коэффициент облученности;

 t — коэффициент пропускания атмосферы.

Рассчитан эффективный диаметр пролива d, м, по формуле:

 

,      (2.9)

 

где S — площадь пролива, м2.

Ef — принимается, согласно данных таблицы 2.2.

 

Рассчитана высота пламени Н, м:

 

,      (2.10)

 

где т — удельная массовая скорость выгорания топлива, кг/(м · с);

 rв — плотность окружающего воздуха, кг/м3;

 g— ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2.

 

Определен угловой коэффициент облученности Fq по формуле:

 

,       (2.11)

где , (2.12)

где А = (h2 + + 1) / 2S1 (2.13)

 

Sl = 2r/d,       (2.14)

где r— расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта,

 

h = 2H/d,       (2.15)

 

  , (2.16)

где B = (1+S12 )/(2S1),           (2.17)

Определен коэффициент пропускания атмосферы t по формуле:

 

t = exp[ -7,0 · 10 -4 ( r - 0,5 d)],    (2.18)

 

Определен эффективный диаметр пролива d по формуле (2.2):

 

, м.

 

Найдена высота пламени по формуле (2.10), принимая:

 

т = 0,1 кг/(м2 · с), g = 9,81 м/с2 и rв = 1,2 кг/м3,

, м.

 

Найден угловой коэффициент облученности Fq по формулам (2.11) — (2.17), принимая r = 30 м:

 

h = 2 · 19,36/7,9 = 4,9; S1 =2 · 30 / 7,9= 7,5;

А = (4,92 + 7,52 + 1) / (2 · 7,5) = 10,834;

B = (1 + 7,52) / (2 · 7,5) =3,81;

0,07038;

0,11951;

.

 

Определен коэффициент пропускания атмосферы по формуле (2.18)

 

t = exp [ - 7,0 · 10 -4 (30 – 0,5 · 7,9)] = 0,0394425.

Найдена интенсивность теплового излучения q по формуле (2.8), ринимая Еf = 71,5 кВт/м2 ( см .таблицу 2.2)

 

Q = 71,5 · 0,25354· 0,0394425 = 0,71 кВт/м2.

 

В таблице 2.3 представлены значения интенсивности теплового излучения на различном расстоянии от центра пролива для сценария С2.

 

Таблица 2.3 – Зависимость интенсивности теплового излучения пожара  разлития СУГ от расстояния до центра пролива для сценария С2

Расстояние до центра пролива, м	Интенсивность теплового потока, кВт/м2
2,5	20,2
5,0	15,5
7,5	11,3
10,0	8,3
12,5	6,2
15,0	2,4
17,5	1,9
20,0	1,7
22,5	1,5
25,0	1,4
27,5	0,9
30,0	0,7

 

Графики зависимости интенсивности теплового излучения от расстояния до центра пролива и сравнительная характеристика интенсивности теплового излучения от пожара пролива в зависимости от расстояния для сценария С2 приведены в приложении Г.

Для определения параметров взрыва газовоздушной смеси необходимо определить массу СУГ, поступивших в окружающее пространство в случае реализации сценария С2.

 

2.4 Расчет массы сжиженных  углеводородов поступивших в открытое пространство при реализации наиболее вероятного сценария

 

Произведен расчет массы газа, испарившейся с поверхности пролива, образовавшегося в результате разрыва сливного рукава.

Для СУГ определена удельная масса испарившегося газа mСУГ из пролива, кг/м2 по формуле [10]:

 

,   (2.19)

 

где М – молярная масса СУГ, равная 50,1 кг/моль;

 LИСП – мольная теплота испарения СУГ при начальной температуре СУГ ТЖ, равная для пропан-бутана 18250 Дж/моль;

 Т0 – начальная температура материала, на поверхность которого разливается СУГ, для данной местности принимаем равной 307 К;

 ТЖ – начальная температура СУГ, равная 278 К;

  – коэффициент теплопроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, для асфальта равен 0,72 Вт/(м К);

  – коэффициент температуропроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, м2/с;

 СТВ – теплоемкость материала, на поверхность которого разливается СУГ, для асфальта принимается равной 1,012 Дж/(кг К);

  – плотность материала, на поверхность которого разливается СУГ, для асфальта принимается равной 1100 кг/м3;

 

 м2/с;

 

 t – текущее время, принимается равным 3600 с;

– число Рейнольдса (U – скорость воздушного потока, равная 5 м/с,

 

 – характерный размер пролива СУГ);

 

 uв — кинематическая вязкость воздуха, принимаемая равной 1,64 10-5 м2/с;

  – коэффициент теплопроводности воздуха, 2,74 10-2 Вт/(м К).

 

Определена масса испарившегося газа с поверхности пролития СУГ:

 

= 1300,56 кг 

Испарившаяся масса СУГ распространяется в воздушной среде и, смешиваясь с кислородом воздуха, что может привести к взрыву газо-воздушной смеси.

 

2.5 Расчет параметров  волны давления при взрыве паров сжиженного газа от воздействия источника зажигания при реализации наиболее вероятного сценария

 

В случае реализации сценария С2 в соответствии с пунктом 2.4 в атмосферу поступает 1300,56 кг СУГ.

Величина избыточного давления Dp, кПа, развиваемого при сгорании паров СУГ, рассчитана по формуле [10]:

 

,   (2.20)

 

где р0 — атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

 r — расстояние от геометрического центра газовоздушного облака, м;

 mпp — приведенная масса паров СУГ, кг, рассчитанная по формуле

 

 mпр = (Qсг / Q0)mг,п Z,     (2.24)

 

где Qсг — удельная теплота сгорания газа или пара, для пропана 4,6·107 Дж/кг;

 Z— коэффициент участия, который допускается принимать равным 0,1;

 Q0— константа, равная 4,52 · 106 Дж/кг;

 mг,п — масса СУГ, поступившего в результате аварии в окружающее пространство, кг.

Импульс волны давления i, Па · с, рассчитан по формуле:

 

,      (2.25)

 

Приведенная масса mпр по формуле (2.24):

 

mпр = (4,6 · 107 / 4,52 · 106) · 1300,56· 0,1 = 1300,56 кг.

 

Избыточное давление Dp по формуле (2.23):

 

Dp = 101 · [0,8 · (1300,56)0,33/30 + 3 · (1300,56)0,66/302 + 5 · (1300,56)/303] = 51,5 кПа.

 

Находим импульс волны давления i по формуле (2.25):

 

i = 123 · (1431,4)0,66 / 30 = 465 Па · с.

 

Зависимость избыточного давления во фронте ударной волны и импульса волны давления от расстояния до центра взрыва для сценария С2 представлена в таблице 2.4.

 

Таблица 2.4 – Зависимость избыточного давления на фронте ударной волны и импульса волны давления от расстояния до центра взрыва

Расстояние до центра взрыва, м	D Pф, кПа	i, Па·с
С2	С2	С2
5	276,50	1021
10	197,84	800
15	141,36	730
20	100,94	653
25	72,10	524
30	51,50	465
35	30,09	298
40	18,54	127
45	11,24	99
50	6,67	23

 

График зависимости избыточного давления во фронте ударной волны, от расстояния до центра взрыва и степени травмирования населения в зависимости от реализуемого сценария, представлены в приложении Г.

Избыточное давление во фронте ударной волны приводит к разрушениям зданий и сооружений, попадающих в зону действия поражающих факторов взрыва.

2.6 Расчет размеров зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения пламени при реализации сценария с наиболее вероятными последствиями

 

Критериями размеров зон, ограниченных НКПР газов и паров, при аварийном поступлении паров легковоспламеняющихся жидкостей в открытое пространство при неподвижной воздушной среде являются расстояния ХНКПР, YНКПР, ZНКПР, м [10].Эти расстояния для горючих газов рассчитаны по формулам:

 

,   (2.26)

 

,     (2.27)

 

где mГ – масса поступивших в открытое пространство ГГ при аварийной ситуации, кг [3];

 ρГ – плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м3, которая рассчитывается по формуле:

 

ρn = М/[V0 · (1 + 0,00367 · tp)],     (2.28)

 

где М – молярная масса, равна 50,1 кг/кмоль – для СУГ;

 V0 – мольный объем, равный 22,413 м3/кмоль;

 tp – расчетная температура, равная 25 0С.

Отсюда, ρn = 50,1/(22,413 · (1 + 0,00367 · 25)) = 2,014 кг/м3.

 СНКПР – нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ, для СУГ СНКПР = 1,8 %(об).

Итак, по формуле (2.26) и (2.27) с учетом исходных данных определены размеры зон, ограниченные нижним концентрационным пределом распространения пламени.

 

=93 м;

= 2,4 м.

 

Для СУГ геометрическая зона, ограниченная НКПР паров представляет цилиндр. Сравнительная оценка размеров зон, ограниченных НКПР для всех сценариев приведена в таблице 2.5.

 

Таблица 2.5 – Размеры зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения пламени

Сценарий	Расстояния
	, м	, м
С2	93	2,4

 

При разгерметизации емкости с СУГ возможна так же реализация сценария чрезвычайной ситуации с наиболее неблагоприятными последствиями для окружающей природной среды.