Київ_zaporozhec_o_i_bezpeka_zhittediyalnosti

Техногенні небезпеки та їхні наслідки. Типологія аварій...

чи кілька небезпечних речовин або категорій речовин у кількості, що дорівнює або перевищує нормативно встановлені порогові маси, та інші об’єкти, що становлять реальну загрозу виникнення надзвичайної ситуації природного і техногенного характеру, зобов’язані організувати розробку і складання декларації безпеки об’єкта (далі — декларація). Зазначені вимоги поширюються також на будь-які підприємства, установи, організації, що планують експлуатувати хоча б один об’єкт підвищеної небезпеки. Порядок розробки декларації безпеки, її зміст та методика визначаються Постановами Кабінету Міністрів України.

Розробка Декларації передбачає всебічну оцінку ризику аварії й пов’язаних із нею наслідків. Декларацію безпеки треба складати окремо на кожний об’єкт підвищеної небезпеки: для тих, що експлуатуються – як самостійний документ, для об’єктів, що будуються, реконструюються або ліквідуються – як складова частина відповідної проектної документації. Для ОПН в разі їх розміщення на одному виробничому майданчику може бути складена одна декларація безпеки. Для ОПН, що експлуатується або ліквідується, декларація безпеки має бути складена не пізніше як протягом 1 року після його реєстрації в Державному реєстрі ОПН, для об’єктів, експлуатація яких планується – до початку їх експлуатації.

Слід зауважити, що відповідно до законодавства України,

до категорії ОПН належать об’єкти, на яких виробляються; ви-

користовуються, переробляються, утворюються, зберігаються,

транспортуються, знищуються такі небезпечні речовини:

•займисті речовини – гази, які за нормального тиску і в суміші з повітрям стають займистими й температура кипіння яких за нормального тиску становить 20 °С або нижче;

•окиснювальні речовини – речовини, що підтримують горіння, викликають займання й (або) сприяють займанню інших речовин у результаті окисно-відновної екзотермічної реакції;

•горючі речовини – рідини, гази, пил, здатні самозайматися від джерела запалювання й самостійно горіти після його усунення;

•вибухові речовини – речовини, які за певних видів зовнішнього впливу здатні до дуже швидких хімічних перетворень, що самопоширюються, з виділенням тепла й утворенням газів;

•токсичні речовини – речовини, здатні за впливу на живі організми спричинювати їх загибель, мають такі характе-

171

РОЗДІЛ 3.

ристики: середня смертельна доза при потраплянні в шлунок – від 15 до 200 мг/кг маси тіла включно; середня смертельна доза при нанесенні на шкіру – від 50 до 400 мг/кг; середня смертельна концентрація в повітрі – від 0,5 до 2 мг/л;

•високотоксичні речовини – речовини, здатні за впливу на живі організми спричинювати їх загибель, мають такі характеристики: середня смертельна доза при потраплянні в шлунок – не більш як 15 мг/кг маси тіла; середня смертельна доза при нанесенні на шкіру – не більш як 50 мг/кг; середня смертельна концентрація в повітрі – не більш як 0,5 мг/л;

•речовини, що є небезпечними для навколишнього природного середовища – речовини, які характеризуються у водному середовищі такими показниками гострої токсичності: середня смертельна доза за інгаляційного впливу на рибу протягом 96 год – не більш як 10 мл/л; середня концентрація отрути, що викликає певний ефект за впливу на дафнії протягом 48 год – не більш як 10 мл/л; середня ін-

гібігорна концентрація за впливу на водорослі протягом 72 год – не більш як 10 мл/л.

До ОПН належать також об’єкти, на яких:

•використовується устаткування, що працює під тиском понад 0,07 МПа або за температури нагрівання води вище як 115 °С;

•використовуються стаціонарно встановлені вантажопідйомні механізми, ескалатори, канатні дороги, фунікулери;

•виходять розплави чорних і кольорових металів і сплави на основі цих розплавів;

•ведуться гірські роботи, роботи зі збагачення корисних ко-

палин, а також роботи в підземних умовах.

У разі перегляду декларації безпеки ОПН зазначена документація має пройти експертизу щодо повноти дослідження ступеня небезпеки та оцінки рівня ризику, обґрунтованості й достатності прийнятих рішень на зниження рівня ризику, готовності до дій з локалізації і ліквідації наслідків аварії.

Експертизу декларації безпеки ОПН повинні проводити організації, які мають відповідні дозволи (ліцензії) на здійснення таких видів діяльності. Забороняється проведення експертизи декларації безпеки організацією, яка є її розробником.

Суб’єкт господарської діяльності повинен подати декларацію безпеки разом із позитивним висновком експертизи відповідним

172

Техногенні небезпеки та їхні наслідки. Типологія аварій...

територіальним-уповноваженим органам виконавчої влади, до відання яких віднесені питання державного нагляду та контролю у сфері діяльності, пов’язаній з ОПН.

Визначення характеристик вражаючих факторів зон техногенних небезпек

При оцінці обстановки, що виникає на об’єкті, де використовують вибухопожежота хімічнонебезпечні речовини, важливо розрізняти випадки, коли аварія виникає в приміщенні чи поза приміщенням. Вибухи в приміщеннях приводять до більш тяжких руйнацій тому, що частка участі горючої речовини внаслідок виключення розпорошення, у вибуху значно більша. Також при вибухах у приміщеннях значну небезпеку для людей становить не стільки безпосередній вплив ударної хвилі, скільки вторинні впливи (уламки, бите скло тощо) при руйнуванні обладнання, що там знаходиться.

Характерними рисами вибухів газоповітряних, паливоповітряних сумішей (ГПС, ППС) у відкритому просторі ГПС, ППС є:

•виникнення різних типів вибухів: детонаційного, дефлаграційного чи комбінованого (найбільш розповсюджений);

•утворення п’яти зон ураження: детонаційної (бризантної), дії продуктів вибуху (вогненної кулі), дії ударної хвилі, теплового ураження та токсичного задимлення;

•залежність потужності вибуху від параметрів середовища, у якому відбувається вибух (температура, швидкість вітру, щільність забудови, рельєф місцевості);

•для реалізації комбінованого чи детонаційного вибуху для ГПС і ППС обов’язковою умовою є створення концентрації продукту горіння в повітрі в межах нижньої та верхньої кон-

центраційної межі (НКМ, ВКМ).

Детонація — процес вибухового перетворення речовини з надзвуковою швидкістю. Дефлаграція — вибухове горіння з дозвуковою швидкістю. Зона горіння — частина простору, у якій утворюється полум’я чи вогненна куля з продуктів горіння. Зона дії ударної хвилі – територія в межах якої можливі руйнування, пошкодження будівель та споруд, а також завдання шкоди людині через надмірний тиск ударної хвилі. Зона теплового ураження — частина простору, що примикає до зони горіння, у якому відбувається загоряння чи зміна стану матеріалів і конструкцій та вражаюча

173

РОЗДІЛ 3.

дія на незахищених людей. Зона токсичного задимлення – частина простору, що включає наведені вище зони.

Радіус зони детонаційної дії R1 дорівнює:

R1 =17,5× 3 Ì , [м],

(3.3)

де М — маса ГПС, ППС у резервуарі, кг. За М приймається 50% змісту резервуара при одиночному збереженні і 90% — при груповому. Надмірний тиск у фронті ударної хвилі в межах зони РФ= 1700кПа.

Радіус зони дії продуктів вибуху R2:
R2 = 1,7×R1,	(3.4)

Надмірний тиск у зоні розльоту продуктів вибуху визначається за формулою:

		R1	3
				+ 50.	(3.5)
	РФ× 1300	R2

Радіус дії ударної хвилі визначається за залежністю:

R3 = 12 R1

Надмірний тиск у зоні дії повітряної ударної хвилі (R2 < Rоб < R3) обчислюється за формулою:

'ɊɎ =	233		(3.6)
	1 0,41 Rɨɛ / R1 3
		1

На підставі табл. 3.9 зробити висновки щодо ступеня руйнувань досліджуваного об’єкта.

174

Техногенні небезпеки та їхні наслідки. Типологія аварій...

Таблиця 3.9

Ступені руйнувань об’єктів в залежності

від величини надмірного тиску Рф хвилі, кПа

Найменування елементів	Ступінь руйнування
об’єкту	сильне	середнє	слабке
Цех з металевим каркасом	50-30	30-20	20-10
Цегляні будинки	30-20	20-12	12-8
Цистерни з/д	90-60	60-40	40-20
Вантажна машина	>50	50-40	40-20
ЛЕП	120-80	70-50	40-20
Трубопроводи наземні	>130	130-50	50-20
- на естакаді	50-40	40-30	30-20
Резервуари ГЗМ наземні	100-50	50-30	30-10
- підземні	200-100	100-50	50-30
ТЕС	25-20	20-15	15-10
Водонапірна башта	60-40	40-20	20-10
Дерев’яні будинки	30-20	20-10	10

При вибухах газоповітряних, паливоповітряних сумішей

(ГПС, ППС) у приміщеннях вибухонебезпечних об’єктів (цехах деревообробки, лакофарбових, складах палива, котелень, елеваторах) можливі вибухи і вибухове дефлаграційне горіння, у всьому об’ємі, оскільки межі приміщення не дають можливості розширюватися продуктам горіння.

Надмірний тиск вибуху для індивідуальних пальних речовин, що складаються з атомів С, H, N, CI, Br, І, F визначається за формулою:

				100M z		,	(3.7)
	'Ɋmax = Ɋmax Po c		ɫɬ ɯ	V U	M
				ɜɨ	ɉ( Ƚ)

де Рmaх — максимальний тиск вибуху стехіометричної ГПС, ППС у замкнутому об’ємі, визначається за довідником. Якщо дані відсутні, то приймають Рmaх = 900 кПа; Р0 — початковий тиск у приміщенні, кПа (приймають Р0 = 101 кПа); М – маса ГПС, що потрапила

175

РОЗДІЛ 3.

у приміщення в наслідок аварії, кг; z — коефіцієнт участі пальної речовини у вибуху в приміщенні, дорівнює: 0,5 — для пальних газів, промислового пилу; 0,3 — для легко займистої речовини (ЛЗР) і пальних рідин, нагрітих до температури спалаху і вище та при температурі нижче температури спалаху при утворенні аерозолю; Vво — вільний об’єм приміщення, м3; ρп(г) — щільність пари (газу) при Р0, кг/м3, визначається залежністю:

	U ɩ(ɝ) =	12,15 Ɇɪ		(3.8)
		tɩ	273

де Мр — молярна маса речовини, г/моль; tп — температура повітря в приміщенні, °С; φ— коефіцієнт негерметичності приміщення і не адіабатичності процесу горіння, дорівнює 3; Сстх — стехиометрична концентрація газів чи пари, визначається за формулою:

	100		,	(3.9)
ɋɫɬɯ = 1 4,84		E

де β — стехиометричний коефіцієнт кисню в рівнянні реакції горіння, дорівнює:

E = ɩɫ +	nɧ nȽ		n0	(3.10)
	4		2

( пс , пн , п0, nГ – кількість атомів С, Н, О та галогенів у молекулі пального).

Примітка. Стехиометричною сумішшю називають оптимальний склад речовин, у якому кількість компонентів відповідає формулі хімічної реакції горіння.

У реальних умовах для оперативних розрахунків доцільно використовують співвідношення хвилі, кПа

'Ɋmax =	z M Qm P0			,	(3.11)
	M U V	T C
			p
	ɩ ɜɨ	0

де Т0 — температура повітря в приміщенні до вибуху, К; Qm — питома теплота вибуху ППС, ГПС, кДж/кг (табл. 3.10); Ср — тепло місткість повітря, Ср = 1,01 кДж/кг×К; ρп — щільність повітря до вибуху (при Т0 , ρп = 1,2), кг/м3; φ — коефіцієнт негерметичності приміщення і не адіабатичності процесу горіння, дорівнює 2,5.

176

Техногенні небезпеки та їхні наслідки. Типологія аварій...

Таблиця 3.10

Характеристики деяких ГПС і ППС

			Qт,		Межі вибуховості					Молярна
Речовина	Формула		кДж/кг		НКМ/				НКМ/ВКМ,	маса, г/
			х 103		ВКМ, %				кг/м3	моль
Аміак	NH3		18,6	15,0/18,0					0,11/0,28	17
Ацетон	С3Н6		28,6	2,2/13,0					0,052/0,31	42
Ацетилен	С2Н2		48,3	2,0/81,0					0,021/0,86	26
Бензол	С6Н6		40,6	1,4/7,1					0,045/0,23	78
Бензин	С8Н18		46,2	1,2/7,0					0,04/0,22	114
(октан)
Водень	Н2		120	4,0/75,0					0,0033/0,062	2
Метан	СН4		50	5,0/15,0					0,033/0,1	16
М е т и л о -	СН3ОН		20,9	5,0/34,7					0,092/0,47	32
вий спирт
Оксид вуг-	СО		13	12,05/74,0					0,14/0,85	28
лецю
Пропан	C3H8		46,4	2,1/9,5					0,038/0,18	44
Етилен	С2Н4		47,4	3,0/32,0					0,034/0,37	28
Етиловий	С2Н5ОН		33,8	3,6/19,0					0,068/0,34	46
спирт
Для пальних газів з z = 0,5 та t = 200 С формула (3.12) спрощу-
ється
		'Ɋmax =14,0			M Qm					(3.12)
					V T
					ɜɨ 0
Радіус розкиду ГПС, ППС у приміщенні R0, м, розраховується за
співвідношенням:
				R0 = 3		3 V3		,		(3.13)
						2S

177

РОЗДІЛ 3.

де Vз – загальний об’єм приміщення, м3.

Примітка. 1) Вибух у приміщенні можливий тільки за значення фактичної густини речовини в повітрі більше небезпечної густини;

2)Якщо у приміщенні стався вибух з Рф>30кПа, то воно, як правило, руйнується (частково або повністю);

3)Вільний об’єм приміщення складає 80% від загального об’єму.

При загорянні хмари ГПС утворюється вогняна куля з радіусом Rвк із часом свічення tвк та інтенсивністю теплового випромінювання I, кДж/м2с, які визначаються за формулами:

R	2,253				, [м],	(3.14)
			Ɇ
ɜɤ
tɜɤ	2,763			, [с],
		Ɇ

I1333M 2 , [кДж/м2с],

R2

де R – радіус зони теплового впливу.

Перетворюючи останню формулу можна визначити радіус дії вогняної кулі :

	2
R	133 M	3		,	(3.15)
	I *

де М — маса ГПС, ППС у резервуарі, кг, І* — задана інтенсивність теплового випромінювання, критерій ураження людини (табл. 3.11), кДж/м2с

178

Техногенні небезпеки та їхні наслідки. Типологія аварій...

Таблиця 3.11

Граничні (критичні ) значення теплового випромінювання

для людини і матеріалів

Граничне			Час до того, як
значення І*,	Починаються больові від-			З’являються опіки
кДж/м2×c	чуття, c			(почервоніння,
				пухирі ), c
30	1			2
22	2			3
18	2,5			4,3
11	5			8,5
10,5	6			10
8	8			13,5
5	16			25
4,2	15…20			40
2,5	40			45
1,5	Тривалий період (1…2 години)
1,25	Безпечний І*
17,5	Загоряння деревини (φ= 15%) через = 5 хв.
14	Загоряння деревини через t = 11 хв
35	Загоряння горючих рідин речовин з T =300 0С (мазут,
	торф, мастила) через t = 3 хв			c
41	Загоряння ЛЗР с T	с	> 400 0С (ацетон, бензин, спирт ) че-
	рез t — 3 хв

Тепловий імпульс U, кДж/м2, знаходять за формулою:

U = I×tвк.

Вражаючі дії ударної хвилі та теплового імпульсу визначаються шляхом порівняння обчислених значень Рф і U з табличними (табл. 3.12, табл. 3.13 ).

179

РОЗДІЛ 3.

Таблиця 3.12

Ступінь ураження незахищених людей ударною хвилею

РФ , кПа	Ступінь ураження
>100	Смертельні (незворотні)
60-100	Важкі ураження (контузії)
40-60	Середні ураження
	(кровотечі, вивихи, струси мозку)
10-40	Легкі ураження (забиті місця, втрата слуху)
<10	Безпечна відстань

Таблиця 3.13

Максимальна енергія світлового випромінювання, що не спричиняє загоряння або стійке горіння

різноманітних матеріалів

	Світловий імпульс, кДж/м2
Найменування матеріалів	Займання,	Стійке горіння
	обвуглювання
Папір газетний	-	130-170
Папір, білий	340-420	630-750
Сухе сіно, солома, стружка	340-500	710-840
Хвоя, опале листя	420-590	750-1100
Бавовняно-паперова тканина:
темна	250-420	590-670
кольору хакі	340-590	670-1000
світла	500-750	840-1500
Резина автомобільна	250-420	630-840
Брезент наметний	420-500	630-840
Брезент білого кольору	1700	2500
Дерматин	200-340	420-690
Дошки соснові (сухі, не пофарбовані)	500-670	1700-2100
Дошки пофарбовані в білий колір	1700-1900	4200-6300
Дошки темного кольору	250-420	840-1200
Крівля м’яка (толь, руберойд)	590-840	1000-1700
Черепиця червона (оплавлення)	840-1700

180