Радиусы зон разрушения. Определение радиусов зон разрушений при взрывах

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Иркутский государственный университет путей сообщения

Красноярский институт железнодорожного транспорта

Контрольная работа

Дисциплина: Транспортная безопасность

Расчет размеров взрывоопасных зон избыточного давления взрыва ТВС при авариях с СУГ

Выполнил:

студент заочной формы

Титов Е.Н.

Красноярск 2015 г.

аварийный разгерметизация взрыв пожарный

Определить радиус взрывоопасной зоны при аварийной разгерметизации стандартной цистерны емкостью 54 м 3 с сжиженным пропаном при получении пробоины площадью S 0 = 34 см 2 и при мгновенной разгерметизации цистерны (проливе всего количества СУГ).

1. Масса газа в облаке ТВС при длительном истечении СУГ из цистерны определяется по формуле (3.6):

М р = 36 · 520 · 0,0034 · 1/2 = 2630 кг.

2. Радиус загазованности при S 0 = 34 см 2 определяется по формуле (3.1).

Х нкпр = 14,6 · (2630/1,78 · 2) 0,33 = 132,7 м

Аналогичный результат можно получить без расчета по таблицам, где при S 0 = 38 см 2 расход газа равен G = 3 кг · с -1 . При таком расходе газа и скорости ветра 0,5 м/с глубина зоны загазованности составит 100 м. По упрощенной формуле для оперативных расчетов (3.3) получается приближенный результат:

Х нкпр = 92 · 2,63 0, 33 = 127 м.

3. При мгновенной разгерметизации цистерны и степени заполнения цистерны е = 0,9, согласно п. 3.1.3 масса паров (М р) в облаке для низкокипящих СУГ определяется по формуле (3.4):

М = 0,9 · 54 · 0,52 = 25 т;

М р = 0,62 · М = 0,62 · 25 = 15,5 т.

Радиус взрывоопасной зоны по формуле (3.3) составит:

Х нкпр = 92 · М р 0,33 = 92 · 15,5 0,33 = 230 м.

По формуле (3.1) получается более точный результат:

Х нкпр = 14,6 · (15500/1,78 · 2) 0,33 = 238 м

Для оперативных расчетов результат, полученный по формуле (3.3) практически не отличается от результата расчета по формуле (3.1) и может быть принят за основу при расчетной температуре воздуха t р, 28 0 C.

В условиях низких температур воздуха плотность паров СУГ растет, а радиус загазованной зоны уменьшается незначительно. Так, например, при t р = -40 0 C с п, = 2,3 кг · м -3 радиус взрывоопасной зоны Х нкпр = 220 м. Поэтому приведенные выше упрощенные формулы можно использовать для практических расчетов.

Определить радиус зон поражения и величину избыточного давления во фронте ударной волны при взрыве облака ТВС при аварии цистерны с пропаном.

1. Определяются границы зон поражения при истечении СУГ из пробоины.

Масса газа в облаке ТВС принимается по п. 1.1 Примера 1:

М р = 2630 кг = 2,63т.

Границы зон поражения людей:

тяжелые поражения - R 1 = 32 · 2,63 1/3 = 44м,

порог поражения - R 2 = 360 · 2,63 1/3 = 496 м.

Границы повреждения зданий:

полные разрушения - R 1 = 32 · 2,63 1/3 = 44 м,

сильные разрушения - R 2 = 45 · 2,63 1/3 = 62 м,

средние разрушения - R 3 = 64 · 2,63 1/3 = 88 м,

умеренные разрушения - R 4 = 120 · 2,66 1/3 = 166 м,

малые повреждения - R 5 = 360 · 2,66 1/3 = 496 м.

2. Определяются относительные величины расстояний Х р и величины избыточного давления ДP на расстояниях примера.

Относительная величина расстояния определяется по формуле (3.8):

Х р = R 1 / (0,42 · М р) 1/3 = R 1 / (0,42 · 2,63) 1/3 = R 1 /1,0.

для людей: R 1 = 44 м, ДP = 100 кПа;

R 2 = 496 м, ДP = 3 кПа;

для зданий: R 1 = 44 м, Х р = 44 м, ДP = 100 кПа;

R 2 =62 м, Х р = 62 м, ДP = 55 кПа;

R 3 = 88 м, Х р = 88 м, ДP = 30 кПа;

R 4 = 166 м, Х р = 166 м, ДP = 15 кПа;

R 5 = 496 м, Х р = 496 м, ДP = 3 кПа.

Полученные результаты совпадают с данными с небольшими отклонениями.

3. При мгновенной разгерметизации цистерны масса газа в облаке ТВС составляет М р = 15,5 т. Границы зон поражения с соответственно изменятся, а величины избыточного давления ДP останутся без изменения. Ниже приводятся результаты расчетов по изложенной выше методике для людей. Границы зон поражения:

тяжелые поражения - R 1 = 32 · 15,5 1/3 = 80 м,

порог поражения - R 2 = 360 · 15,5 1/3 = 900 м.

Относительная величина расстояния определяется по формуле (3.8)%.

Х р = R 1 / (0,44 · 15,5) 1/3 = R 1 /1,8.

Значения величин Х р и ДP составят:

R 1 = 80 м, Х р = 80/1,8= 44; ДP = 100 кПа;

R 2 = 900 м, Х р = 900/1,8= 500; ДP = 3 кПа.

Определить ожидаемую плотность теплового излучения на расстоянии r = 33 м от пожара пролива ЛВЖ.

Исходные данные:

В результате разгерметизации трубопровода произошла утечка и загорание бензина на площади 34 м 2 . Скорость ветра незначительна.

Для расчета диаметра и радиуса пламени используется формула (3.25):

d n = (4 · S p /р) 0,5 =(4 · 33/3,14) 0,5 = 3,4 м; r п = 10 м.

Определяется средне поверхностная плотность теплового излучения факела пламени: Е = 130 кВт/м 2 . По формуле (3.27) определяется коэффициент облученности ц между факелом пламени и элементарной площадкой на поверхности облучаемого объекта:

По формуле (3.26) определяется величина плотности теплового излучения q на расстоянии 21 м от пожара: q = Е · ц = 130 · 0,033 = 4,3 кВт · м -2 . Данное значение плотности теплового излучения не вызывает воспламенение горючих материалов.

Определить ожидаемую плотность теплового излучения на расстоянии r = 80 м от огненного шара и оценить опасность излучения. Исходные данные:

В результате столкновения двух цистерн с СУГ произошел пожар пролива вещества.

От теплового воздействия пожара пролива произошел взрыв второй цистерны с нагрузкой 24 т СУГ с образованием огненного шара.

По формулам (3.28) - (3.30) определяются масса огненного шара, его радиус и время существования:

М ош = 0,6 · М = 0,6 · 24 = 14,4 т;

t ош = 4,5 · М ош 1/3 =4,5*2,4= 10,8 с.

По формуле (3.27) определяется ц коэффициент облученности между факелом пламени и элементарной площадкой на поверхности облучаемого объекта при r п = R ош = 70м и r = 80м:

По Приложению 5 определяется средне поверхностная плотность теплового излучения факела пламени Е = 200 кВт/м 2 . По формуле (3.26) определяется величина плотности теплового излучения q на заданном расстоянии: q = Е · ц = 200 · 0,206 = 41,2кВт · м -2 . Данное значение плотности теплового излучения при времени облучения 10,8 с не вызывает воспламенение горючих материалов. Вероятность поражения людей тепловым потоком зависит от индекса дозы теплового излучения (I), который определяется из соотношения (3.31):

I = t ом · (1000 · q) 4/3 = 10,8· (1000 · 41,2) 4/3 = 1,62 · 10 7 .

Доля пораженных тепловым излучением определяем составляет около 50%, получивших ожоги II степени, и 15%, получивших смертельное поражение.

Провести оценку пожарной обстановки при аварии с ЛВЖ и СУГ на сортировочной станции.

Исходные данные:

При проведении маневренных работ произошло столкновение цистерны с ЛВЖ (керосин) и цистерны, содержащей СУГ (пропан). Цистерны стандартные объемом соответственно 61,2 и 54 м 3 , загрузка ЛВЖ 42 т, загрузка СУГ 24 т, степень заполнения 0,85.

В результате столкновения цистерна с ЛВЖ получила пробоину площадью 37см 2 , из которой начал вытекать керосин. Через 60,5 мин. Пролитый керосин воспламенился.

В результате теплового воздействия происходит взрыв цистерны с СУГ с образованием огненного шара.

1) Производится оценка времени и площади разлива ЛВЖ.

Определяем время истечения ЛВЖ. В данном случае при площади пробоины 37 см 2 время полного истечения. Расход керосина из пробоины и средняя скорость определяются по формулам (3.20) и (3.21):

2,22 м · с -1 ,

G = 60 · 2,22 · 800 · 0,0037 = 405 кг · мин -1 .

На 68-ой минуте согласно п. 3.2.6 по формуле (b 1) площадь разлива составит:

S p (ф) = (0,00625 · G) · ф = (0,00625 · 405) · 60,5 = 159 м 2 .

Длина и ширина фронта пожара пролива определяются исходя из условия прямоугольной формы его распространения (п.6.1.4):

где S п - площадь пожара, м 2 ;

а - длина фронта пожара, м;

b - ширина фронта пожара, м.

Ширина фронта пожара при S п = S р = 159 м 2 составляет:

b = (S п /3,5) 1/2 = (159/3,5) 1/2 =5,7 м.

Длина фронта пожара:

а = 3,5 · b = 3,5*5,7=20м.

2) Производится расчет возможного количества вагонов, попавших в зону пожара, в соответствии с п.6.4.

Общее количество вагонов в очаге пожара:

N = S п · К р / S в = 159 · 0,75/80 =2 шт.

количество N к вагонов на крайних железнодорожных путях по длине фронта пожара:

N к = а/(I в + 1) = 20/(12 + 1) = 2 шт.;

количество N ш вагонов на крайних железнодорожных путях по ширине фронта пожара:

N к = b/r жд = 5,7/2 = 3 шт.

Таким образом, в зоне пожара могут находиться 3 цистерны (вагона).

3) Производится расчет зоны опасного воздействия теплового излучения пожара пролива, т.е. зоны возможного распространения пожара при q кр > 12,5 кВт/м 2 .

Масса пролитого керосина согласно п.3.2.6 по формуле (а) составит:

М (ф) = G · ф = 405 · 60,5 = 24,5 т.

В этом случае плотность теплового излучения на расстоянии 50 м составит 12,5 кВт · м -2 . Таким образом, граница опасной зоны (зоны возможного распространения пожара) расположена на расстоянии 50 м от границы пролива. На рис. П. 16.1 показана зона, т.е. при нахождении в зоне возможного распространения пожара горючих материалов произойдет их воспламенение.

4) Через 15-25 мин после начала теплового воздействия пожара пролива на цистерну с СУГ произойдет взрыв этой цистерны с образованием огненного шара. По формулам (3.28) - (3.30) определяются масса огненного шара, его радиус и время существования:

М ош = 0,6 · М = 0,6 · 24= 14,4 т;

R ош = 29 · М ош 1/3 = 29 · 2,4 = 70 м;

t ош = 4,5 · М ош 1/3 = 4,5*2,4=10,8 с.

Полагается, что в зоне радиусом 70 м (радиус огненного шара) все горючие материалы воспламеняются. По формуле (3.27) определяется ц коэффициент облученности ц и величина плотности теплового излучения q (кВт/м 2) на различных расстояниях от огненного шара. Т.к. при величине теплового излучения более 85 кВт/м 2 происходит воспламенение через 3-5 с, полагается, что при времени облучения 11 с (времени существования огненного шара) воспламенение произойдет при q кр = 60 кВт/м 2 . Такой величине плотности соответствует расстояние от поверхности огненного шара - 50 м. Таким образом, зона возможного распространения пожара от воздействия огненного шара составляет 120 м (70 м + 50 м) от цистерны с СУГ (места аварии).

Зоны возможного распространения пожара при аварии с проливом

ЛВЖ и образованием огненного шара (масштаб 1:1000):

1 - пожар пролива ЛВЖ;

2 - зона возможного распространения пожара пролива;

3 - фрагмент зоны возможного распространения пожара от теплового воздействия огненного шара.

Список используемой литературы

1. Методические указания «Определение зон воздействия опасных факторов аварий и пожаров на объектах железнодорожного транспорта» П.Л. Девлишен, В.П. Аксютин, Г.Г. Нестеренко, Г.М. Гроздов, И.Р. Хасанов, Е.А. Москвилин, В.С. Рыжиков. - М, 1997. - 56 с.

2. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. - М.: Металлургия. 1988. - 126 с.

5. Инструкция по организации аварийно-восстановительных работ на железных дорогах Российской Федерации. ЦРБ-353. М.: МПС РФ, 1996. - 32 с.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Определение радиуса взрывоопасной зоны при аварийной разгерметизации стандартной цистерны со сжиженным пропаном. Расчет величины избыточного давления во фронте ударной волны при взрыве облака топливно-воздушных смесей при аварии цистерны с пропаном.

контрольная работа , добавлен 19.05.2015


Определение избыточного давления при взрыве газовоздушной смеси; избыточного давления во фронте ударной волны; категории взрывоопасности. Оценка степени поражения людей; устойчивости энергоблока ГРЭС к воздействию ЭМИ. Уровень радиации и доза облучения.

контрольная работа , добавлен 14.02.2012


Методика оценки химической обстановки, глубина распространения облака, зараженного АОХВ, на открытой местности. Определение размеров зон наводнений при разрушении гидротехнических сооружений. Значение давления ударной волны при взрыве газовоздушной смеси.

методичка , добавлен 30.06.2015


Поражающие факторы наземного ядерного взрыва и их воздействие на человека. Расчет поражающего действия ударной воздушной волны. Оценка химической обстановки на объекте экономики при разрушении емкости со СДЯВ. Оказание помощи при отравлении аммиаком.

контрольная работа , добавлен 25.05.2013


Давление срабатывания предохранительного клапана в резервуаре. Температура кипения гексана при постоянном давлении. Основные параметры волны давления. Удельная теплоемкость жидкой фазы. Удельная теплота испарения при нормальной температуре кипения.

задача , добавлен 12.06.2015


Определение избыточного давления, ожидаемого в районе при взрыве емкости. Тяжесть поражения людей при взрыве газовоздушной смеси. Зона детонационной волны. Энергия взрыва баллона. Скоростной напор воздуха. Коэффициент пересчета уровня радиации.

контрольная работа , добавлен 14.02.2012


Определение дозы излучения, которую получают рабочие на экскаваторах. Допустимая продолжительность спасательных и других неотложных работ. Определение размеров и площади зоны химического заражения. Радиус действия детонационной волны и продуктов взрыва.

контрольная работа , добавлен 15.06.2013


Методика расчёта степени воздействия ударной волны на объекты и человека при детонационном взрыве газо-паровоздушного облака. Степень теплового воздействия при диффузионном горении горючей жидкости после ее аварийного разлива, при горении огненного шара.

курсовая работа , добавлен 16.11.2010


Оценка устойчивости работы объекта экономики в условиях заражения атмосферы химически опасным веществом. Расчет ударной волны ядерного взрыва. Оценка устойчивости объектов к воздействию ударной волны, возникающей при взрывах газовоздушных смесей.

контрольная работа , добавлен 29.12.2014


Кратковременное высвобождение внутренней энергии, создающее избыточное давление. Особенности физического взрыва и его энергетический потенциал. Тротиловый эквивалент. Определение категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности.

Расчет

радиусов зоны детонации r0 при взрыве участков газопроводов

Исходные данные :

d = 1,42 м; Рг = 7,5 МПа; t = 400С; W = 1 м/с; m=0,8.

Расчет:

1..gif" width="167" height="42"> = 254 м3/кг.

3. М = = 148,1 кг/с.

4. r0 = 12,5 = 152 м.

Отсюда зона детонации будет равна: 2r0= 304 м (с каждой стороны трассы газопровода).

Используя таблицу 21 получаем радиус зоны возможных сильных разрушений, границы которой определяются величиной избыточного давления 50 кПа:

r = 4r0 =608 м

Аналогичные расчёты выполнены и для других участков газопроводов. Полученные данные сведены в таблицу 22:

Расчет вероятных зон действия поражающих факторов при разрушении (разгерметизации) технологического оборудования котельных (А-2)

В результате разрушения газопроводов и технологического оборудования с горючими веществами возможен их выброс внутрь здания или на открытую площадку с образованием газопаровоздушной смеси (ГПВС). Серьезную опасность для персонала, и технологического оборудования представляет взрыв образовавшейся ГПВС.

Процесс горения со стремительным высвобождением энергии и образованием при этом избыточного давления (более 5 кПа) называется взрывным горением.

Различают два принципиально разных режима взрывного горения: дефлаграционный и детонационный.

При дефлаграционном горении распространение пламени происходит в слабо возмущенной среде со скоростями значительно ниже скорости звука, давление при этом возрастает незначительно.

При детонационном горении (детонации) распространение пламени происходит со скоростью, близкой к скорости звука или превышающей ее.

Инициирование (зажигание) газовоздушной смеси с образованием очага горения возможно при наличии источника зажигания.

К основным факторам, влияющим на параметры взрыва, относят: массу и тип взрывоопасного вещества, его параметры и условия хранения или использования в технологическом процессе, место возникновения взрыва, объемно-планировочные решения сооружений в месте взрыва.

Взрывы на котельной можно разделить на две группы - в открытом пространстве и производственном помещении.

Аварии со взрывом могут произойти на пожаровзрывоопасных объектах. К пожаровзрывоопасным объектам относятся объекты, на территории или в помещениях которых находятся (обращаются) горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости и горючие пыли в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные горючие смеси, при горении которых избыточное давление в помещении может превысить 5 кПа. В этом случае газо-, паро-, пылевоздушная смесь займет частично или полностью весь объем помещения.

Котельная:

Сценарий С-1 : (Разгерметизация технологического оборудования, утечка газа, воспламенение на месте выброса, ликвидация горения).

Масса природного газа, который может поступить в котельную – 12 кг.

Природный газ не токсичен. Однако из-за того, что газ не пригоден для дыхания, то он может представлять опасность для персонала внутри помещения котельной. Необходимо соблюдать правила пожарной безопасности , не пользоваться открытым огнём и использовать средства индивидуальной защиты (изолирующий противогаз). При этом от удушья может погибнуть 1 человек из числа персонала котельной.

Сценарий С-2 (Разгерметизация технологического оборудования, утечка газа, воспламенение на месте выброса, горение).

Исходные данные:

Частота реализации сценария год -1: 4*10-5

Масса вещества, кг: 12

Рассматриваемые сценарии:

Пожар утечки.

Результаты расчета:

(поражающие факторы пожара не выйдут за пределы котельной)

Сценарий С-3 (Разгерметизация оборудования, утечка газа, воспламенения на месте выброса нет, образование облака ТВС, источник зажигания, взрыв ТВС с ударной волной).

Исходные данные:

Частота реализации сценария год -1: 1*10-5

Наименование вещества: природный газ

Масса вещества, кг: 12

Тип (класс) взрывоопасного вещества: 4 класс .

Класс окружающего пространства: 3 класс .

Режим взрывного превращения облака: 5 режим.

Рассматриваемые сценарии:

Взрыв ТВС.

Результаты расчета.

Расчёты погибших, пострадавших и ущерб при ЧС на объектах и сетях газового хозяйства:

Расчёт количества погибших и пострадавших:

Для определения возможного числа пострадавших при поражении людей опасными поражающими факторами возможных аварийных ситуаций зоны воздействия опасных факторов сопоставляются с объектами воздействия и количеством людей, которые могут находиться в данных зонах.

Число летальных исходов поражения определяется исходя из значений условной вероятности поражения человека опасными факторами аварии. Условные вероятности поражения человека опасными факторами аварии определяются на основании значений пробит-функции, рассчитываемых по ГОСТ Р 12.3.047-98. Кроме того, согласно Методическим рекомендациям МЧС России от 01.01.2001 № . для расчёта количества погибших и пострадавших использована таблица 24 «Приближённая оценка плотности населения с, чел./га»:

Таблица 24 - Приближённая оценка плотности населения с, чел./га (чел/м2):

При аварии в резервуарном парке количество газа q(t) или пара берётся: 30% от объёма наибольшего резервуара с бензином, 20% - с нефтью. При аварии на трубопроводе - до 20% вытекшей нефти и до 50% вышедшего газа. При аварии на автотранспорте - 4т бензина. При аварии на железной дороге - 10т бензина, 7т нефти. Величина дрейфа газа воздушного облака принимается равной 300 м в сторону предприятия.

При взрыве пара и газа воздушной смеси выделяют зону детонационной волны с радиусом R1 и зону ударной волны. Определяется также: радиус зоны смертельного поражения людей (R см); радиус безопасного удаления (R бу), где R ф=5 кПа; радиус предельно допустимой взрывобезопасной концентрации пара, газа Кпдвк.

Давление во фронте ударной волны Рф2 в зоне ударной волны определяют по таблице/19/

Избыточное давление в зоне детонационной волны определяется:

Радиус зоны смертельного поражения людей определяется по формуле:

где Q - количество газа, газа в тоннах;

R1 - радиус зоны детонационной волны;

R CM - радиус смертельного поражения людей.

Расчёт взрыва резервуара вертикального стального ёмкостью 5000 м3 с нефтью

Определяем количество газа, выделившегося при взрыве:

Количество нефти в тоннах:

5000?875 = 4375000 кг. = 4375 т.

Тогда количество газа:

0,2 ? 4375 = 875 т.

По формуле определяем радиус зоны детонационной волны:

R1=18,5 ?(875)1/3 = 173,00 м.

По формуле определяем радиус зоны смертельного поражения:

RCM=30 ? (875)1/3 = 280,53м.

Расстояние от центра взрыва до операторной r2= 200 м., то r2/R1=200/173 = 1,16, тогда избыточное давление от центра взрыва до операторной Рф1 = 279 кПа

Характерными особенностями взрывов ТВС являются:

Возникновение разных типов взрывов: детонационного, дефлаграционного или комбинированного;

При взрывах образуется 5 зон поражения: бризантная (детонационная), действия продуктов взрыва (огненного шара), действия ударной волны, теплового поражения и токсического задымления;

Зависимость мощности взрыва от параметров среды, в которой происходит взрыв (температура, скорость ветра, плотность застройки, рельеф местности);

Для реализации комбинированного или детонационного взрыва для ТВС обязательным условием является создание концентрации продукта в воздухе в пределах нижнего и верхнего концентрационного предела.

Дефлаграция – взрывное горение с дозвуковой скоростью.

Детонация – процесс взрывчатого превращения вещества со сверхзвуковой скоростью.

Расчет радиусов зон поражения (R ) и избыточного давления во фронте ударной волны (DР ф) при взрыве производится по следующим формулам:

1. Бризантная зона (зона детонации):

где М – масса ТВС в резервуаре (кг). За М принимается 50 % вместимости резервуара при одиночном хранении и 90 % – при групповом хранении.

Для бризантной зоны DР ф =1750 кПа.

2. Зона продуктов горения (зона огненного шара):

Радиус зоны:

(2)

Избыточное давление во фронте ударной волны рассчитывается:

(3)

Для остальных зон их радиусы рассчитываются по следующей формуле:

. (4)

3. Зона действия ударной волны:

Слабые разрушения – повреждения или разрушения крыш и оконных и дверных проемов. Ущерб – 10…15 % от стоимости зданий.

Средние разрушения – разрушение крыш, окон, перегородок, чердачных перекрытий, верхних этажей. Ущерб – 30…40 %.

Сильные разрушения – разрушения несущих конструкций и перекрытий. Ущерб – 50 %. Ремонт нецелесообразен.

Полное разрушение – обрушение зданий.

Тепловой импульс (кДж/м 2) определяется по формуле:

где I – интенсивность теплового излучения взрыва ТВС на расстоянии R , кДж/м 2 ×с

, (6)

где Q 0 – удельная теплота пожара, кДж/м 2 ×с; F – угловой коэффициент, характеризующий взаимное расположение источника горения и объекта

(7)

Т – прозрачность воздуха

(8)

t св – продолжительность существования огненного шара (с)

(9)

Таблица 16 - Результаты расчета зон повреждения зданий

Выводы: , что при авариях с утечкой ЛВЖ на автомобильном транспорте количество бензина, участвующего в аварии составит от 5 д о 20 тонн . Площадь зоны разлива нефтепродуктов составит от 120 до 540 м 2 . Радиус зон составляет: безопасного удаления - от 58 до 144 м ; сильных разрушений - до 89 м ; полных разрушений - от 8 до 13 м . Расстояние от границы жилой зоны до места аварии – от 25 до 100 м . При этом возможное количество погибших может составить от 1 до 10 до 50 человека. Ущерб - до 5 млн. рублей.

в) аварии при перевозке СУГ.

Поражающие факторы:

1. Воздушная ударная волна, образующаяся в результате взрывных превращений топливо-воздушной смеси (ТВС) при разливе топлива в открытом пространстве;

2. Тепловое излучение горящих разлитий.

Исходные данные для расчета последствий ЧС:

1. Предполагается, что во взрыве облака ТВС принимает участие масса СУГ АЦ (15 м 3), заполненного на 80 % .

3. Плотность СУГ - 530 кг/м 3 .

4. Разгерметизация резервуара происходит мгновенно.

Таблица 17 - Результаты расчетов радиусов зон поражения людей

Таблица 18 - Результаты расчетов радиусов зон разрушения зданий

Выводы: В результате приведенных расчетов видно, что при авариях с утечкой СУГ на транспорте его количество, участвующего в аварии составит от 5 д о 20 тонн . Радиус зон составляет: безопасного удаления - до 540 м ; сильных разрушений - до 70 м ; полных разрушений - до 50 м . Расстояние от границы жилой зоны до места аварии при перевозке автомобильным транспортом – от 25 до 100 м.

При этом возможное количество погибших может составить от 1 до 10 человек, количество пострадавших - до 50 человека. Ущерб - до 5 млн. рублей.

2.2.5. Анализ возможных последствий аварий на газовом хозяйстве

Меловатского сельского поселения
По территории Меловатского сельского поселения проходят газопроводы высокого, среднего и низкого давления диаметром от 100 до 325 мм с давлением Р от 0,0 3 до 55 кгс/см 2 . Кроме того, на расстоянии 5-ти км южнее окраины с. Новомеловатка проходит трасса магистрального газопровода «Средняя Азия – Центр ІІІ», три нитки диаметром 1,22 м и давлением 55 кгс/см 2 (5,5 МПа), производительностью 40 млн. м 3 в сутки, заглубление – 0,8 м. Разрушения, повреждения газопровода могут быть в результате технических дефектов, а также внешних механических воздействий (строительная деятельность, повреждения транспортом, террористические акты, военные действия).

При аварийном повреждении подземного газопровода образуется локальная зона загазованности непосредственно в месте разгерметизации. При этом не создаются условия для самозажигания струи газа. Возгорание возможно лишь в случае попадания в зону утечки источника инициирования зажигания.

При образовании воронки выброса газа и при наличии источника инициирования возгорания (воспламенения) газа в начальный момент времени возникает факельное горение метана. При отсутствии в начальный момент времени источника зажигания будет формироваться газовоздушное облако. При отсутствии ветра газовоздушное облако всплывает вверх и рассеивается. Однако может возникнуть вероятность взрыва при наличии источника воспламенения. Так как метан легче воздуха и газовоздушное облако обладает плавучестью, то при наличии ветра происходит его дрейф и облако может рассеяться.
В качестве поражающих факторов в разделе ИТМ рассматривается:

Воздушная ударная волна, образующаяся в результате взрывных превращений ГВС;

В качестве показателей последствий взрывных явлений и пожара приняты:

1. Степень поражения людей (смертельное поражение, тяжелые, средние, легкие травмы

порог поражения);

2. Степень разрушения окружающей застройки (полное, 50% разрушение, умеренное разрушение, малые повреждения, повреждение остекления);

3. Воздействие тепловых потоков на здания и сооружения оценивается возможностью воспламенения горючих материалов.

Основными Аварийными ситуациями на газовом хозяйстве Меловатского сельского поселения являются:

А-1 - разрушение (разгерметизация) газопровода (ГРП, ШРП);

А-2 - разрушение (разгерметизации) технологического оборудования котельных.
Оценка количества опасного вещества, участвующего в авариях

на объектах газового хозяйства:
Исходные данные:
Длина максимальных участков газопроводов:

Для газопроводов высокого давления (магистрального и внутрипоселковых сетей) – 0,5 км;

Для газопроводов среднего и низкого давления – 0,1 км;
Диаметры газопроводов (внутренние):

Газопроводов высокого давления – 1200 и 325 мм;

Газопроводов среднего и низкого давления (внутриквартальных и внутрипоселковых сетей) – 100 мм (максимальный);
Рабочее максимальное давление в трубопроводе:

Магистрального газопровода – 5,5 МПа;

Газопроводов высокого давления – 0,6 МПа;

Газопроводов среднего давления (внутриквартальных и внутрипоселковых сетей) – 0,3 МПа;

Газопроводов низкого давления (внутриквартальных и внутрипоселковых сетей) – 0,03 МПа;
Максимальный объём перекачки газа:

Магистрального газопровода высокого давления – q = 40 млн. м 3 / сутки (1,67 млн. м З /час (463 м З /с)) – по трём веткам; по одной q = 13,3 млн. м 3 / сутки (0,56 млн. м З /час (154 м З /с))

Газопроводов высокого давления (внутрипоселковых сетей) – q = 1100 м 3 / сутки (0,31 м З /с));

Газопроводов низкого давления (внутриквартальных и внутрипоселковых сетей) – q = 100 м 3 / сутки (0,031 м З /с).
Результаты расчётов:
Для газопроводов высокого давления:
диаметром 1,22 м:

V 1m = q*T = 154*120 = 18520 м З.

V 2m = 0,01π*5500*0,6 2 *500 = 31086 м З.

М = (18520 + 31086)*0,68 = 49606*0,68 = 33732 кг 3373,2 кг ).
диаметром 0,325 м:

V 2m = 0,01π*600*0,16 2 *100 = 48,2 м З.

Масса газа, поступившего в окружающую среду, таким образом, составляет:

М = (37,2 + 48,2)*0,68 = 85,4*0,68 = 58 кг . Однако, при взрывах ТВС на открытом пространстве в создании поражающих факторов ЧС участвует 10% (5,8 кг ).
Для газопроводов среднего давления:

диаметром 0,1 м:

V 1m = q*T = 0,31*120 = 37,2 м З.

V 2m = 0,01π*300*0,05 2 *100 = 2,36 м З.

Масса газа, поступившего в окружающую среду, таким образом, составляет:

М = (37,2 + 2,36)*0,68 = 39,56*0,68 = 26,9 кг . Однако, при взрывах ТВС на открытом пространстве в создании поражающих факторов ЧС участвует 10% (2,7 кг ).
Для газопроводов низкого давления:

диаметром 0,1 м:

V 1m = q*T = 0,031*120 = 3,72 м З.

V 2m = 0,01π*30*0,05 2 *100 = 0,28 м З.

Масса газа, поступившего в окружающую среду, таким образом, составляет:

М = (3,72 + 0,28)*0,68 = 4*0,68 = 2,7 кг . Однако, при взрывах ТВС на открытом пространстве в создании поражающих факторов ЧС участвует 10% (0,27 кг ).

Указанным количеством при расчёте зон поражения можно пренебречь. Зоны поражения не выйдут за охранно-защитную зону (2 м влево и вправо от оси газопровода).
при разрушении (разгерметизации) технологического оборудования котельной

Максимальная масса природного газа, участвующего в аварии при разрушении технологического оборудования котельной, в первую очередь зависит от объёма помещений котельных (таблица 19). Всего на территории поселения 2 котельных.
Таблица 19 - Характеристика котельных:

Для того, чтобы произошёл взрыв ТВС, необходимо, чтобы из-за неисправности оборудования утечка газа составила от 5 до 15 %. Следовательно, объём утечки должен составлять:

При 5%: 120 м 3 х 0,05 = 6 м 3 (при плотности газа 0,68 кг· м 3 – 4 кг)

При 15%: 120 м 3 х 0,15 = 18 м 3 (при плотности газа 0,68 кг· м 3 – 12 кг)

Максимальная масса газа, поступившего в помещение котельной, может составить 12 кг.
Количество опасного вещества, участвующего в реализации опасных сценариев ЧС приведено в таблице № 20:
Таблица № 20: - Количество опасного вещества участвующего в авариях:

Расчет вероятных зон действия поражающих факторов

при разрушении (разгерметизации) газопроводов (А-1)
Аварии при разгерметизации газопроводов сопровождаются следующими процессами и событиями: истечением газа до срабатывания отсекающей арматуры (импульсом на закрытие арматуры является снижение давления продукта); закрытие отсекающей арматуры; истечение газа из участка трубопровода, отсеченного арматурой.

В местах повреждения происходит истечение газа под высоким давлением в окружающую среду. На месте разрушения в грунте образуется воронка. Метан поднимается в атмосферу (он легче воздуха), а другие газы или их смеси оседают в приземном слое. Смешиваясь с воздухом газы образуют облако взрывоопасной смеси. Статистика показывает, что примерно 80 % аварий сопровождается пожаром. Искры возникают в результате взаимодействия частиц газа с металлом и твердыми частицами грунта. Обычное горение может трансформироваться во взрыв за счет самоускорения пламени при его распространении по рельефу и в лесу.

При оперативном прогнозировании принимают, что процесс горения при этом развивается в детонационном режиме. Раскрытая схема к определению давлений при аварии на газопроводе приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Расчетная схема к определению давлений при аварии на газопроводе

Р – давление в зоне детонации; Р ф - давление во фронте воздушной ударной волны; r 0 - радиус зоны детонации; R - расстояние от расчетного центра взрыва; 1 - зона детонации; 2 - зона воздушной ударной волны (R>r 0)

Дальность распространения облака (см. рис1) взрывоопасной смеси в направлении ветра определяется по эмпирической формуле

L = 25
, м, (3.49)
где М - массовый секундный расход газа, кг/с;

25 - коэффициент пропорциональности, имеющий размерность м 3/2 /кг 1/2 ;

W – скорость ветра, м/с.

Тогда граница зоны детонации, ограниченная радиусом r 0 , в результате истечения газа за счет нарушения герметичности газопровода, может быть определена по формуле

r 0 = 12,5, м. (3.50)

Массовый секундный расход газа М из газопровода для критического режима истечения, когда основные его параметры (расход и скорость истечения) зависят только от параметров разгерметизированного трубопровода, может быть определен по формуле

М =
, кг/с, (3.51)

где - коэффициент, учитывающий расход газа от состояния потока (для звуковой скорости истечения =0,7); F - площадь отверстия истечения, принимаемая равной площади сечения трубопровода, м 2 ; - коэффициент расхода, учитывает форму отверстия ( = 0,7- 0,9), в расчетах принимается  = 0,8; Р г - давление газа в газопроводе, Па; V г - удельный объем транспортируемого газа при параметрах в газопроводе (определяется по формуле 3.52).

V г = R 0
, м 3 / кг, (3.52)
где Т - температура транспортируемого газа, К;

R 0 - удельная газовая постоянная, определяемая по данным долевого состава газа q к и молярным массам компонентов смеси из соотношения

R 0 = 8314
, Дж / (кгК), (3.53)

где 8314 - универсальная газовая постоянная, Дж / (кмольК);

m к - молярная масса компонентов, кг/кмоль;

n - число компонентов.
В зоне действия детонационной волны давление принимается равным 1,7 МПа. Давление во фронте ВУВ на различном расстоянии от газопровода определяется также с использованием данных таблицы 21.
Таблица 21 - Давление во фронте ударной волны в зависимости от расстояния до шнура взрыва .

При прогнозировании последствий случившейся аварии на газопроводе зону детонации и зону действия ВУВ принимают с учетом направления ветра. При этом считают, что граница зоны детонации распространяется от трубопровода по направлению ветра на расстояние 2r 0 . В случае заблаговременного прогнозирования, зона детонации определяется в виде полос вдоль всего трубопровода шириной 2r 0 , расположенных с каждой из его сторон. Это связано с тем, что облако взрывоопасной смеси может распространяться в любую сторону от трубопровода, в зависимости от направления ветра. За пределами зоны детонации по обе стороны от трубопровода находятся зоны действия ВУВ. На плане местности эти зоны также имеют вид полосовых участков вдоль трубопровода.
При разработке разделов проекта ИТМ ГОЧС на планах местности вдоль магистральных нефте- и газопроводов наносятся зоны возможных сильных разрушений, границы которых определяются величиной избыточного давления 50 кПа.
При проведении оперативных расчетов следует учитывать, что в зависимости от класса магистрального трубопровода, рабочее давление газа Р г может составлять: для газопроводов высокого давления - 0,6 – 7.5 МПа; среднего давления - от 0,3 до 0,6 МПа; низкого давления - до 0,3 МПа. Диаметр газопровода может быть от 100 до 1200 мм. Температура транспортируемого газа может быть принята в расчетах t 0 = 40 0 С. Состав обычного газа, при отсутствии данных, может быть принят в соотношении: метан (СН 4) - 90 %; этан (С 2 Н 6) - 4 %; пропан (С 3 Н 8) - 2 %; Н-бутан (С 4 Н 10) - 2 %; изопентан - (С 5 Н 12) - 2 %.

Расчет

радиусов зоны детонации r 0 при взрыве участков газопроводов
Исходные данные :
d = 1,2 м; Р г = 5,5 МПа; t = 40 0 С; W = 1 м/с; =0,8.
Расчет:

1. R 0 =8314,4
=8314,4(
) = 486 КДж/(кг*К).

2. V г = R 0
= 254 м 3 /кг.

3. М = = 147,15 кг/с.

4. r 0 = 12,5 = 152 м.

Отсюда зона детонации будет равна: 2r 0 = 304 м (с каждой стороны трассы газопровода).
Используя таблицу 21 получаем радиус зоны возможных сильных разрушений, границы которой определяются величиной избыточного давления 50 кПа:
r = 4r 0 =608 м
Аналогичные расчёты выполнены и для других участков газопроводов. Полученные данные сведены в таблицу 22:

Расчет вероятных зон действия поражающих факторов при разрушении (разгерметизации) технологического оборудования котельных (А-2)
В результате разрушения газопроводов и технологического оборудования с горючими веществами возможен их выброс внутрь здания или на открытую площадку с образованием газопаровоздушной смеси (ГПВС). Серьезную опасность для персонала, и технологического оборудования представляет взрыв образовавшейся ГПВС.

Процесс горения со стремительным высвобождением энергии и образованием при этом избыточного давления (более 5 кПа) называется взрывным горением.
Различают два принципиально разных режима взрывного горения: дефлаграционный и детонационный.
При дефлаграционном горении распространение пламени происходит в слабо возмущенной среде со скоростями значительно ниже скорости звука, давление при этом возрастает незначительно.

При детонационном горении (детонации) распространение пламени происходит со скоростью, близкой к скорости звука или превышающей ее.

Инициирование (зажигание) газовоздушной смеси с образованием очага горения возможно при наличии источника зажигания.

К основным факторам, влияющим на параметры взрыва, относят: массу и тип взрывоопасного вещества, его параметры и условия хранения или использования в технологическом процессе, место возникновения взрыва, объемно-планировочные решения сооружений в месте взрыва.
Взрывы на котельной можно разделить на две группы - в открытом пространстве и производственном помещении.

Аварии со взрывом могут произойти на пожаровзрывоопасных объектах. К пожаровзрывоопасным объектам относятся объекты, на территории или в помещениях которых находятся (обращаются) горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости и горючие пыли в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные горючие смеси, при горении которых избыточное давление в помещении может превысить 5 кПа. В этом случае газо-, паро-, пылевоздушная смесь займет частично или полностью весь объем помещения.
Котельная:
Сценарий С-1 : (Разгерметизация технологического оборудования, утечка газа, воспламенение на месте выброса, ликвидация горения).

Масса природного газа, который может поступить в котельную – 12 кг.

Природный газ не токсичен. Однако из-за того, что газ не пригоден для дыхания, то он может представлять опасность для персонала внутри помещения котельной. Необходимо соблюдать правила пожарной безопасности, не пользоваться открытым огнём и использовать средства индивидуальной защиты (изолирующий противогаз). При этом от удушья может погибнуть 1 человек из числа персонала котельной.

Сценарий С-2 (Разгерметизация технологического оборудования, утечка газа, воспламенение на месте выброса, горение).

Исходные данные:

Частота реализации сценария год -1: 4*10 -5

Наименование вещества: природный газ

Масса вещества, кг: 12

Рассматриваемые сценарии:

Пожар утечки.
Результаты расчета:
(поражающие факторы пожара не выйдут за пределы котельной)
Сценарий С-3 (Разгерметизация оборудования, утечка газа, воспламенения на месте выброса нет, образование облака ТВС, источник зажигания, взрыв ТВС с ударной волной).