Прогнозування можливих надзвичайних ситуацій на виробництві

^ЗМІСТ

^Вступ

^{1. Прогнозування можливих НС на виробництві}

^{1.1 Оцінка зон впливу СДОР при розгерметизації ємкостей і сосудів}

^{1.2 Оцінка зон впливу вибухових процесів}

^{1.3 Оцінка пожежонебезпечних зон}

^{2. Стійкість об’єкта і шляхи її підвищення}

^{Література}

^Вступ

^{Ціль і задачі цивільної оборони – навчити діям у надзвичайних ситуаціях: вмінню визначити засоби захисту населення, основам організації і проведенню рятувальних та інших невідкладних робіт при ліквідації наслідків аварій, катастроф, стихійного лиха, засобам, підвищення стійкості роботи об’єктів господарської діяльності.}

^{Надзвичайна ситуація (НС) - це порушення умов життя і діяльності людей на об'єкті чи території, заподіяне аварією, катастрофою, стихійним лихом, епідемією і т. ін., що привело чи може привести до людських чи матеріальних втрат.}

^{Загальні ознаки НС:}

^{- наявність чи загроза загибелі людей, чи істотне погіршення умов їхньої життєдіяльності;}

^{- матеріальний збиток;}

^{- істотне погіршення стану навколишнього середовища.}

^{НС бувають: техногенного і природного характеру.}

^{1. Прогнозування можливих НС на виробництві}

^{1.1 Оцінка зон впливу СДОР при розгерметизації ємкостей і сосудів}

^{Для визначення розмірів зон впливу виходять із припущення, що відбувся викид усієї кількості СДОР, що міститься в апараті (ємкості). Далі визначають розміри і площу зони хімічного зараження.}

^{Розміри зон хімічного зараження залежать від кількості СДОР на об'єкті, фізичних і токсичних властивостей, умов збереження, метеоумов і рельєфу місцевості. На глибину поширення СДОР і на їхню концентрацію в повітрі значно впливають вертикальні потоки повітря. Їхній напрямок характеризується ступенем вертикальної стійкості атмосфери. Розрізняють три ступені вертикальної стійкості атмосфери: інверсію, ізотермію і конвекцію.}

^{Інверсія в атмосфері - це підвищення температури повітря по мірі збільшення висоти. Інверсії в приземному шарі повітря найчастіше утворюються в безвітряні ночі в результаті інтенсивного випромінювання тепла земною поверхнею, що приводить до охолодження як самої поверхні, так і прилягаючого шару повітря.}

^{Інверсійний шар є затримуючим в атмосфері, перешкоджає руху повітря по вертикалі, внаслідок чого під ним накопичуються водяний пар, пил, що сприяє утворенню диму і тумана. Інверсія перешкоджує розсіюванню повітря по висоті і створює найбільше сприятливі умови для збереження високих концентрацій СДОР.}

^{Ізотермія характеризується стабільною рівновагою повітря. Вона найбільш типова для похмурої погоди, але може виникнути й у ранкові й у вечірні години. Ізотермія так само, як інверсія, сприяє тривалому застою пари. СДОР на місцевості, у лісі, у житлових кварталах міст і населених пунктів.}

^{Конвекція - це вертикальне переміщення повітря з одних висот на інші. Повітря більш тепле переміщується вгору, а більш холодне і більш щільне - униз. При конвекції спостерігаються висхідні потоки повітря, що розсіюють заражену хмару, і це створює несприятливі умови для поширення СДОР.}

^{Ступінь вертикальної стійкості приземного шару повітря може бути визначений за даними прогнозу погоди і з допомогою графіка (рис. 1.1).}

Швидкість повітря, м/с	Ніч	День
Ясно	Напів’ясно	Похмуро	Ясно	Напів’ясно	Похмуро
0,5
Інверсія		Конвекція
0,6…2
2,1…4
Більш 4
Ізотермія	Ізотермія

^{Рис. 1.1 Графік для оцінки ступеня вертикальної стійкості повітря за даними прогнозу погоди}

^{У табл. 1.1 і 1.2 приведені орієнтовані відстані, на яких можуть створюватися в повітрі уражаючі концентрації деяких видів СДОР для визначених умов.}

^{Таблиця 1.1 - Глибини поширення хмар зараженого повітря з уражаючими концентраціями СДОР на відкритій місцевості, км (ємкості не обваловані, швидкість вітру 1 м/с)}

Найменування СДОР	Кількість СДОР в ємкостях (на об'єкті), т
5	10	25	50	75	100
При інверсії
Хлор, фосген	23	49	80		Більш 80
Амоніак	3,5	4,5	6,5	9,5	12	15
Сірчистий ангідрид	4	4,5	7	10	12,5	17,5
Сірководень	5,5	7,5	12,5	20	25	61,6
При ізотермії
Хлор, фосген	4,6	7	11,5	16	19	21
Амоніак	0,7	0,9	1,3	1,9	2,4	3
Сірчистий ангідрид	0,8	0,9	1,4	2	2,5	3,5
Сірководень	1,1	1,5	2,5	4	5	8,8
При конвекції
Хлор, фосген	1	1,4	1,96	2,4	2,85	3,15
Амоніак	0,21	0,27	0,39	0,5	0,62	0,66
Сірчистий ангідрид	0,24	0,27	0,42	0,52	0,65	0,77
Сірководень	0,33	0,45	0,65	0,88	1,1	1,5

^{Таблиця 1.2 - Глибини поширення хмар зараженого повітря з уражаючими концентраціями СДОР на закритій місцевості, км (ємкості не обваловані, швидкість вітру 1 м/с)}

Найменування СДОР	Кількість СДОР в ємкостях (на об'єкті), т
5	10	25	50	75	100
При інверсії
Хлор, фосген	6,57	14	22,85	41,14	48,85	54
Амоніак	1	1,28	1,85	2,71	3,42	4,28
Сірчистий ангідрид	1,14	1,28	2	2,85	3,57	5
Сірководень	1,57	2,14	3,57	5,71	7,14	17,6
При ізотермії
Хлор, фосген	1,31	2	3,28	4,57	5,43	6
Амоніак	0,2	0,26	0,37	0,54	0,68	0,86
Сірчистий ангідрид	0,23	0,26	0,4	0,57	0,71	1,1
Сірководень	0,31	0,43	0,71	1,14	1,43	2,51
При конвекції
Хлор, фосген	0,4	0,52	0,72	1	1,2	1,32
Амоніак	0,06	0,08	0,11	0,16	0,2	0,26
Сірчистий ангідрид	0,07	0,08	0,12	0,17	0,21	0,3
Сірководень	0,093	0,13	0,21	0,34	0,43	0,65

^{Примітки до табл.1.1 і 1.2:}

^{1. При швидкості вітру більш 1 м/с застосовують поправочні коефіцієнти, що мають наступні значення:}

Швидкість вітру, м/с	1	2	3	4	5	6
Поправочний коефіцієнт:
при інверсії	1	0,6	0,45	0,38	—	—
при ізотермії	1	0,71	0,55	0,5	0,45	0,41
при конвекції	1	0,7	0,62	0,55	—	—

^{2 Для обвалованих ємкостей із СДОР глибина поширення хмари зараженого повітря зменшується в 1,5 рази.}

^{Для СДОР, не зазначених у табл. 1.1 і 1.2, глибину зони (м) можна визначити в залежності від відомих смертельних і вражаючих концентрацій за формулі}

^{Г = 34,2 ,}

^{де G}_>1> ^{- кількість СДОР, кг;}

^{D - токсодоза, мг (хв/дм3; Д = СТ (С - концентрація, мг/дм3; Т — час впливу СДОР даної концентрації, хв);}

^{V - швидкість вітру в приземному шарі повітря, м/с.}

^{Ширина зони хімічного зараження визначається із співвідношень:}

^{Ш = 0,03 Г при інверсії;}

^{Ш = 0,15 Г при ізотермії;}

^{Ш = 0,8 Г при конвекції.}

^{Площа зони хімічного зараження}

^{Приклад розрахунку розмірів і площі зони хімічного зараження.}

^{Вихідні дані: руйнування не обвалованої ємкості, що містить 10тамоніаку.}

^{Рішення. Припускаємо, що викид амоніаку відбувся в похмуру погоду, уночі при швидкості вітру 1 м/с. Ступінь вертикальної стійкості повітря - ізотермія (рис. 1). По таблиці 1 для 10 т амоніаку знаходимо глибину поширення зараженого повітря при швидкості вітру 1 м/с; вона дорівнює 0,9 км. Ширина зони хімічного зараження Ш = 0,15 Г = 0,15  0,9 = 0,135 км.}

^{Площа зони хімічного зараження}

^{1.2 Оцінка зон впливу вибухових процесів}

^{Найбільш імовірним є вибух усередині приміщення. Виникаючі при цьому навантаження залежать від багатьох факторів: типу вибухової речовини, її маси, щільності заповнення внутрішнього об’єму приміщення вибуховою речовиною і т.ін. Орієнтовна оцінка можливих наслідків вибуху можна робиться по величині надлишкового тиску, що виникає в об’ємі виробничого приміщення по ОНТП 24—86 [1].}

^{Для горючих газів, пари ЛЗР і ГР, що складаються з атомів H, O, N, Cl, F, Br, J, надлишковий тиск визначається по формулі:}

^,

^{де Р}_>макс> ^{- максимальний тиск вибуху стехіометричної газоповітряної або пароповітряної суміші в замкнутому об’ємі; визначається експериментально чи по довідковим даним, при відсутності даних допускається приймати рівним 900 кПа;}

^Р_>о> ^{- початковий тиск, кПа; допускається приймати рівним 101 кПа;}

^{m - маса горючого газу (гг) чи пари ЛЗР чи ГР, що надійшли в результаті аварії в приміщення, кг;}

^{z - частка участі пального у вибуху; допускається приймати по табл.3;}

^_>г >^{– густина пари чи пари газу, кг/м3;}

^V_>в >^{- вільний об’єм приміщення; визначається як різниця між об’ємом приміщення і об’ємом, що займає технологічне устаткування;}

^С_>ст> ^{- стехіометрична концентрація ГГ чи пари ЛЗР чи ГР, % об., що обчислюють за формулою}

^,

^{де - стехіометричний коефіцієнт кисню в реакції згоряння;}

ⁿ_>c>^{, n}_>н>^{, n}_>o>^{, n}_>x> ^{- число атомів С, Н, О і галогенів у молекулі пального;}

^К_>н> ^{- коефіцієнт, що враховує негерметичність приміщення і неадіабатичність процесу горіння; допускається приймати К}_>н> ^{рівним 3.}

^{Таблиця 2.1 - Коефіцієнт участі пального у вибуху (z) для різних видів пальних речовин}

Вид пальної речовини	Значення
Горючі гази	0,5
Легкозаймисті і горючі рідини, нагріті до температури спалаху і вище Легкозаймисті і горючі рідини, нагріті нижче температури спалаху, при наявності можливості утворення аерозолю Легкозаймисті і горючі рідини, нагріті нижче температури спалаху, при відсутності можливості утворення аерозолю	0,3 0,3 0

^{Надлишковий тиск вибуху для хімічних речовин, крім згаданих вище, а також для сумішей}

^{, (2.1)}

^{де Н}_>г> ^{- теплота згоряння, Дж/кг;}

^_>у> ^{- густина повітря до вибуху при початковій температурі, кг/м3;}

^С_>р> ^{- питома теплоємкість повітря, Дж/(кг  К); допускається приймати рівною 1,01  103 Дж/(кг  К);}

^Т_>о> ^{- початкова температура повітря, К.}

^{Надлишковий тиск вибуху для горючого пилу визначають за формулою (2.1); при відсутності даних z приймається рівною 0,5.}

^{Розрахунок надлишкового тиску вибуху для речовин і матеріалів, здатних вибухати і горіти при взаємодії з водою, киснем чи повітрям проводять за формулою (2.1), приймаючи z = 1.}

^{Приклад розрахунку надлишкового тиску вибуху.}

^{Вихідні дані: пара діетилового ефіру, m =10кг; }_>г> ^{= 0,064кг/м3; V}_>в >^{= 6400м3.}

^{Рішення.}

^{Розрахунок надлишкового тиску проводиться за формулою:}

^{Стехіометричну концентрацію % об., обчислюємо за формулою}

^.

^{Коефіцієнт  для діетилового ефіру дорівнює}

^.

^Отже,

^.

^{Таким чином,}

^{Вибух може викликати руйнування й ушкодження будинків, споруджень, технологічних установок, ємкостей і трубопроводів на підприємствах з вибухо- та пожежонебезпечної технологією може привести до витікання газоподібних чи зріджених вуглеводних продуктів. При перемішуванні вуглеводних продуктів з повітрям утворюються вибухо- чи пожежонебезпечні суміші.}

^{При вибуху газоповітряної суміші утворюється осередок вибуху з ударною хвилею, що викликає руйнування будинків, споруджень і обладнання. В осередку вибуху газоповітряної суміші прийнято виділяти три кругові зони (рис. 2): І - зона детонаційної хвилі; ІІ – зона дії продуктів вибуху; ІІІ – зона повітряної ударної хвилі.}

^{Зона детонаційної хвилі (зона І) знаходиться в межах хмари вибуху. Радіус цієї зони r, м, приблизно може бути визначений за формулою}

^{де Q — маса зрідженого вуглеводного газу, т.}

^{У межах зони І діє надлишковий тиск, що може прийматися постійним, .}

^{Рис.2. Зони осередку вибуху газоповітряної суміші: І - зона детонаційної хвилі; ІІ - зона дії продуктів вибуху; ІІІ - зона повітряної ударної хвилі; r, r}_>II>^{, r}_>III> ^{- радіуси зовнішніх границь відповідних зон.}

^{Зона дії продуктів вибуху (зона ІІ) охоплює всю площу розльоту продуктів газоповітряної суміші в результаті її детонації. Радіус цієї зони r}_>II> ^{= 1,7r.}

^{Надлишковий тиск у межах зони ІІ може бути визначений за формулою}

^{де r - відстань від центра вибуху, м.}

^{У зоні дії повітряної ударної хвилі (зона ІІІ) формується фронт ударної хвилі, що поширюється по поверхні землі. Надлишковий тиск у зоні ІІІ , в залежності від відстані до центра вибуху L, може бути розрахований за формулами.}

^{Для цього попередньо визначається відносна величина}

^{де r}_> >^{— радіус зони I;}

^r_>III> ^{— радіус зони III чи відстань від центра вибуху до цеху, кПа (r}_>III>^>r_>II>^);

^при

^при

^{Для визначення надлишкового тиску на визначеній відстані від центра вибуху необхідно знати кількість вибухонебезпечної суміші, що зберігається в ємкості чи агрегаті.}

^{Приклад визначення ступеня руйнування будинку ударною хвилею вибуху.}

^{Вихідні дані. Потрібно визначити надлишковий тиск, очікуваний в районі механічного цеху при вибуху ємкості, у якій знаходиться 100 т зрідженого пропану (Q=100т); відстань від ємкості до цеху 300 м.}

^{Рішення. Визначаємо радіус зони детонаційної хвилі (зони І):}

^{Обчислюємо радіус зони дії продуктів вибуху (зони ІІ):}

^{Порівнюючи відстань від центра вибуху до цеху (300 м) зі знайденими радіусами зони І (80 м) і зони ІІ (136 м), робимо висновок, що цех перебуває за межами цих зон і, отже, знаходиться в зоні повітряної ударної хвилі (зоні ІІІ). Далі визначаємо надлишковий тиск на відстані 300м, використовуючи розрахункові формули для зони ІІІ і приймаючи r}_>III>^{=300 м.}

^{Для цього визначаємо відносну величину}

^{Тому, що то}

^{Висновок. При вибуху 100 т зрідженого пропану цех знаходиться під впливом повітряної ударної хвилі з надлишковим тиском близько 60 кПа (ступінь руйнування будинків і споруджень оцінюється по таблиці додатку 2 [3].) У даному випадку для масивних промислових будівель з металічним каркасом і крановим устаткуванням вантажопідйомністю 25...50 т ступінь руйнування повний.}

^{1.3 Оцінка пожежонебезпечних зон}

^{Пожежа - це неконтрольоване горіння, що приводить до матеріального збитку і створює небезпеку для життя людей.}

^{На виникнення і поширення пожеж впливають, головним чином, такі фактори: вогнестійкість будинків і споруджень; пожежна небезпека виробництва; щільність забудови; метеоумови та ін.}

^{Вогнестійкість будинків і споруджень визначається займистістю їхніх елементів і вогнестійкістю основних конструкцій. Усі будівельні матеріали по займистості поділяються на горючі, важкогорючі і негорючі.}

^{Розрізняють п'ять ступенів вогнестійкості будинків: I, II, III, IV, V. Їх можна характеризувати таким чином:}

^{I і II ступені — будинки та спорудження, в яких всі основні конструкції виконані з негорючих матеріалів; причому аналогічні конструкції у будинків I ступеня мають більшу межу вогнестійкості;}

^{III ступінь — будинки, в яких несучі стіни виконані з негорючих матеріалів, а перекриття і перегородки (не несучі) — горючі і важкогорючі (дерев'яні оштукатурені);}

^{IV ступінь — дерев'яні оштукатурені будинки;}

^{V ступінь — дерев'яні неоштукатурені будинки.}

^{Пожежна небезпека виробництва визначається технологічним процесом, речовинами і матеріалами, що використовуються у виробництві, а також готовою продукцією. По пожежній небезпеці всі об'єкти поділяються на п'ять категорій: А, Б, В, Г, Д (див.[2]).}

^{Щільність забудови (П) визначається відношенням сумарної площі, що займають всі будинки S}_>п>^{, до площі території об'єкту S}_>т>^:

^{При щільності забудови до 7% пожежі практично не поширюються. При щільності забудови від 7 до 20% можуть поширюватися окремі пожежі, а понад 20% імовірне виникнення суцільних пожеж.}

^{Орієнтовно можна приймати, що виникнення і розвиток пожежі (утворення суцільної пожежі) у будинках I, II і III ступенів вогнестійкості [2, 3] можливо при надлишкових тисках вибуху 30—50 кПа, а в будинках IV і V ступенів — до 20 кПа.}

^{2. Стійкість об’єкта і шляхи її підвищення}

^{Під стійкістю роботи промислового об'єкта розуміють здатність об'єкта випускати установлені види продукції в умовах НС, а також пристосованість цього об'єкта до відновлення у випадку ушкодження.}

^{Аналізують стійкість і уразливість елементів об'єкта в умовах НС, а також оцінюють небезпеку виходу з ладу чи руйнування елементів або всього об'єкта в цілому. На цьому етапі аналізують:}

^{- надійність установ і технологічних комплексів;}

^{- наслідки аварій окремих систем виробництва;}

^{- поширення ударної хвилі по території підприємства при вибухах ємкостей, комунікацій;}

^{- поширення вогню при пожежах;}

^{- розсіювання речовин, що вивільняються при НС;}

^{- можливість вторинного утворення токсичних, пожежо- і вибухонебезпечних сумішей і т.ін.}

^{Зразкова схема оцінки небезпеки промислового об'єкта представлена на рис.3.}

^Рис.3

^{На стійкість об'єкта впливають метеоумови району, рельєф місцевості, характер забудови території, суміжні виробництва, що оточують об'єкт, транспортні магістралі, природні умови прилягаючої місцевості (лісові масиви — джерела пожеж, водяні об'єкти — джерела повеней і т.ін.). Особливу увагу варто звернути на ділянки, де можуть виникнути вторинні фактори ураження (ємкості з ЛЗР і СДОР, склади вибухонебезпечних речовин і вибухонебезпечні технологічні установки; технологічні комунікації, руйнування яких може викликати пожежі, вибухи і загазованість).}

^{Після аналізу робляться висновки про стійкість об'єкта в умовах НС і пропонуються рекомендації з її підвищення.}

^{Література}

^{1. ОНТП 24-86. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности. М.:ВНИИПО, 25 с.}

^{2. Охрана труда в химической промышленности/ Г.В.Макаров и др.-М.: Химия, 1989.- 496 с.}

^{3. Демиденко Г.П., Кузьменко Е.П., Орлова П.П., Пролыгин В.А., Сидоренко Н.А. Защита объектов народного хозяйства от оружия массового поражения. Справочник. – К.: Высшая школа, 1989. – 287 с.}