2.2.2 Определение эквивалентного количества вещества по вторичному облаку (для сжиженных газов и жидкостей, кипящих при температуре, превышающей температуру окружающей среды)

Эквивалентное количество по вторичному облаку рассчитывают по формуле:

(9)

где К₁ – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ, из таблицы (Б1, приложения);

К₅ - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы: при инверсии – 1, при изотермии – 0,23, при конвекции – 0,08;

К₄ –коэффициент, зависящий от скорости ветра из таблицы (Б2, приложения);

К₆ – коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после начала аварии N, из таблицы (Б4, приложения) значение коэффициента определяется после расчета продолжительности действия АХОВ (при заблаговременном планировании N = 4 часа);

N^0,8, при N<T, при Т<1 часа К₆ принимается для 1 часа

К₆ = 

Т^0,8, при N>Т

где, N^0,8, Т^0,8 – табл. Б 4, приложения

Значение коэффициента К₆ – определяют после расчета продолжительности испарения вещества Т. При N ≥ Т, значение К₆ принимают таким же, как для N = Т, а при N ≤ Т – К₆ принимают для 1ч;

d - плотность АХОВ, из таблицы (Б 1, приложения), в т/м³;

h - толщина слоя АХОВ, м.

При определении величины Qэ₂ для веществ, не входящих в таблицу Б1, значение коэффициента К₁ принимают равным 1, а значение коэффициента К₂ определяют по формуле:

К₂ = 8,10*10^-6*Р/М

где, Р – давление насыщенного пара вещества при заданной температуре воздуха в мм.рт.ст.;

М – молекулярная масса вещества.

2.3 Расчет глубины зоны заражения при аварии на хоо

Расчет глубины зон заражения первичным (вторичным) облаком АХОВ при авариях на технологических емкостях, хранилищах и транспорте ведут с помощью таблиц (Б 5, Б 6, приложения).В таблице Б 6 приведены максимальные значения зон заражения первичным (Г₁) или вторичным облаком (Г₂), определяемые в зависимости от эквивалентного количества вещества (его расчет – см. выше) и скорости ветра. Полную глубину зоны заражения (Г) в километрах, обусловленную воздействием первичного и вторичного облака АХОВ определяют:

по таблице Б 5, приложения (12)

где Г* - наибольший;

Г** наименьший из размеров Г₁ и Г₂.

Полученное значение Г сравнивают с приведенными в таблице Б 6 приложения с предельно возможными значениями глубин переноса воздушных масс, соответствующих различным скоростям ветра, при 4 – часовой продолжительности сохранения метеоусловий. Следует принимать меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

2.3.1 Определение глубины зоны загрязнения первичного облака

по таблице Б 5, приложения (13)

где, V_в – скорость ветра, м/с.

2.3.2 Определение глубины зоны загрязнения вторичного облака

по таблице Б 5, приложения (14)

При несовпадении данных выходных параметров с данными таблицы Б 5 определение Г₁ и Г₂ производится методом линейной интерполяции.

2.3.3 Определение полной глубины зоны загрязнения

(15)

где Г* – наибольший;

Г** – наименьший из размеров Г₁ и Г₂.

2.З.4 Определение предельно возможного значения

глубины переноса воздушных масс

(16)

где N – время от начала аварии, ч;

V – скорость переноса переднего фронта загрязненного воздуха при данных скоростях ветра и степени вертикальной устойчивости атмосферы (км) – из таблицы (Б 7, приложения).

ПРИМЕР 1.

На химическом предприятии произошла авария на технологическом трубопроводе с жидким хлором, находящимся под давлением. В результате аварии возник источник заражения АХОВ. Количество вытекшей из трубопровода жидкости не установлено. Известно, что в технологической системе содержалось 40,0 т. сжиженного газа.

Определить:

• глубину возможного заражения хлором при времени от начала аварии – 1 ч;

• продолжительность действия источника заражения.

Метеоусловия на момент аварии: скорость ветра – 5 м/с, температура воздуха 0°С, изотермия. Разлив на подстилающей местности – свободный.

РЕШЕНИЕ:

Так как объем разлившейся жидкости хлора не известен, для расчета принимаем его равным максимальному количеству в системе – 40,0 т.

1. По формуле 6 определяем эквивалентное количество вещества в первичном облаке:

Qэ₁ = К₁*К₃*К₅*К₇* Q₀ = 0,18*1*0,23*0,6*40 = 1т

2. По формуле 3 определяем время испарения хлора с площади разлива при скорости ветра 5 м/с.

Т = h*d/K₂*К₄*К₇ = 0,05*1,553 / 0,05*2.34*1 = 0,66 ч (40мин)

3. По формуле 9 определяем эквивалентное количество вещества во вторичном облаке:

Qэ₂ = (l-K₁)*К₂*К₃* К₄* К₅* К₆* (Qo/h*d)* К₇ =

(1 – 0,18)*0,052*1*2,34*0,23*1*(40 / 0,05*1,553)*1 = 11,8 т

4. По табл. Б 5 для 1 т хлора находим глубину зоны заражения первичным облаком:

Г₁ = 1,68 км.

5. По табл. Б 5 для 1 т хлора интерполированием находим глубину зоны заражения вторичным облаком:

Г₂ = 5,53*(8,19 - 5,53 / 20 -10)*1,68 = 6 км

Интерполяция в математике и статистике означает отыскание промежуточных значений величины по некоторым ее значениям. Пусть значение х принадлежит отрезку [а,b] и известны значения функции в граничных точках этого отрезка f(a) и f(b). Соответственно, тогда значение f(x) определяем по формуле линейной интерполяции:

f(x) = f(a) + (f(b) - f(a) / b-a)*(x - a)

6. Находим полную глубину зоны заражения:

Г = 6 + 0,5*1,68 = 6,84 км

Глубина зоны заражения хлором в результате аварии может составить 6,8 км. Продолжительность действия источника заражения около 40 мин.

ПРИМЕР 2.

Оценить опасность возможного очага химического заражения на случай аварии на ХОО расположенном в южной части города. На объекте в газгольдере емкостью 2000 м³ хранился сжатый аммиак. Температура воздуха +40°С. Граница объекта в северной его части проходит на удалении 200 м от возможного места аварии, а далее проходит на глубину 300 м санитарно-защитная зона, за которой расположены жилые кварталы. Давление в газгольдере – атмосферное.

РЕШЕНИЕ:

1.Согласно условию прогнозирования принимают метеоусловия –инверсия, скорость ветра 1м/с, направление ветра – северное.

2. По формуле 7 определяем величину выброса АХОВ:

Q₀ = d*Vx = 0,0008*2000 = 1,6 т

3. По формуле 6 определяем эквивалентное количество вещества в облаке АХОВ:

Qэ₁ = К₁*К₃*К₅*К₇* Q₀ = l*0,04*1*1,4*1,6 = 0,1 т

4. По табл. 1.1 находим глубину зоны заражения:

Г =1,25 км

5. Глубина заражения в жилых кварталах: 1,25 - 0,2 - 0,3 = 0,75 км

Таким образом, облако зараженного воздуха может представлять опасность для рабочих и служащих химически опасного объекта, а также части населения города, проживающего на удалении 750 м от санитарно-защитной зоны.

ПРИМЕР 3.

Оценить, на каком удалении будет сохраняться опасность для населения при образовании зоны химического заражения в случае разрушения изотермического хранилища аммиака емкостью 30000 т. Емкость обвалована на высоту 3,5 м. Температура воздуха 20° С. Время от начала аварии - 4 ч.

РЕШЕНИЕ:

1. Поскольку метеоусловия и величина выброса неизвестны, то принимаем метеоусловия: инверсия, скорость ветра – 1,0 м/с.

2. Определяем объем выброса АХОВ, принимая его равным общему количеству вещества, содержащегося в емкости, т.е. 30000 т.

3. По формуле 6 определяем эквивалентное количества веществ в первичном облаке АХОВ:

Qэ₁ = К₁*К₃*К₅*К₇* Q₀ = 0,01*0,04*1*1*30000 = 12,0 т.

4. По формуле 3 определяем время испарения аммиака при скорости ветра 1 м/с:

Т = h*d/K₂*К₄*К₇ = 3,5*0,2 / 0,681*0,025*1 = 90 ч

5.По формуле 9 определяем эквивалентное количество вещества во вторичном облаке:

Qэ₂ = (l-K₁)*К₂*К₃* К₄* К₅* К₆* (Qo/h*d)* К₇ =

(1 - 0,01)*0,025*0,041*1*1*3,03*(30000 / 3,5*0,2)*0,681 = 40 т

6. По табл. Б 5 для 12,0 т интерполированием находим глубину заражения первичным облаком:

Г = 19,20 + (29,56 - 19,2 / 20 - 10)*2 = 21,3 км

7. Аналогично, для 40,0 т находим глубину зоны заражения вторичным облаком:

Г = 38,13 + (52,67 - 38,13 / 50 - 30)*40 = 45,4 км

8. После сравнения расчетного значения глубин зон возможного заражения первичным и вторичным облаком с данными табл. 1.2 за результат принимаем величину 20 км. Таким образом, образующееся в результате аварии облако зараженного воздуха может представлять опасность для населения, проживающего на удалении до 20 км.

ПРИМЕР 4.

На участке аммиакопровода произошла авария, сопровождающаяся выбросом аммиака. Величина выброса не установлена. Определить глубину возможного заражения аммиаком. Разлив аммиака на подстилающей поверхности – свободный. Температура воздуха – +20° С.

РЕШЕНИЕ:

1. Так как объем разлившегося аммиака не известен, согласно положению, принимаем его равным максимальному количеству, содержащегося в трубопроводе между автоматическими отсекателями – 500 т. Метеоусловия, согласно положения, принимаем: инверсия, скорость ветра – 1,0м/с.

2. По формуле 6 определяем эквивалентное количество вещества в первичном облаке:

Qэ₁ = К₁*К₃*К₅*К₇* Q₀ = 0,18*0,04*1*1*500 = 3,6 т

3. По формуле 3 определяем время испарения аммиака с площади разлива, при скорости ветра – 1,0м/с:

Т = h*d/K₂*К₄*К₇ = 0,05*0,681 / 0,254*1*1 =1,4 ч

4. По формуле 9 определяем эквивалентное количество вещества во вторичном облаке:

Qэ₂ = (l-K₁)*К₂*К₃* К₄* К₅* К₆* (Qo/h*d)* К₇ =

(1 - 0,18)*0,025*0,04*1*1*1*(500 / 0,05*0,681)*1 = 40 т

5. По табл. Б 5 для 3,6 т аммиака интерполированием определяем глубину зоны заражения первичным облаком:

Г = 9,18 + (12,53 - 9,18) / (5-3)*0,6 = 10,0 км

6. По табл. 1.1 для 12,0т аммиака интерполированием находим глубину зоны заражения вторичным облаком:

Г = 19,2 + (29,56 - 19,2) / (20 - 10)*2 = 21,3 км

7. После сравнения расчетного значения глубины зон возможного заражения первичным и вторичным облаком с данными табл. Б 6 за результат принимаем величину 20 км. Таким образом, глубина зоны заражения, которая может образоваться в результате аварии, составит 20 км.