2.3 Сценарій можливого розвитку аварійних ситуацій

1. Стадії 1.1, 1.2, 1.3 – ведуть до розгерметизації системи газопостачання з подальшими можливими наслідками.

2. Стадії 1.4, 1.5 – можуть призвести до витоку газу у виробничі приміщення з подальшими наслідками – отруєння та ураження людей, вибухом, пожежею.

2.4 Розрахунок вражаючих факторів аварії.

Для кожного конкретного підприємства для запобігання аварійності необхідний аналіз енергетичного потенціалу.

Утворення вибухонебезпечних сумішей газів і пари з повітрям відбувається, як правило, за порівняно короткий час і вибухи цих сумішей володіють великою руйнівною силою. Сила такого вибуху визначається умовно розрахованою енергією, приведеною до тротилового еквівалента.

Загальний енергетичний потенціал вибухонебезпеки технологічного об’єкта, стадії, блоку «Е» характеризується сумою енергій адіабатичного розширення парогазової фази (ПГФ), повного згорання пари, що утворюється з рідини при аварійній розгерметизації ємностей і апаратів. В скороченому виді Е визначається:

Е=G₁∙q_i =500∙50000=25000000 кДж, (2.1)

де: G₁ – маса газу чи пари рідини в апараті( наприклад 500 кг), q_i – питома теплота згорання речовини(метан - 50000 кДж/кг);

За значеннями загальних енергетичних потенціалів вибухонебезпеки визначаються величини інших показників, які характеризують рівень вибухонебезпеки технологічних блоків:

• загальна маса горючих парів (газів) вибухонебезпечної парогазової хмари (m), приведена до єдиної питомої енергії згорання, яка дорівнює 46000 кДж/кг:

m=E / 4.6∙10⁴ =25000000/4.6∙10⁴ = 543,48 кг. (2.2)

Розрахунок зон дії вражаючих факторів вибухів проводять з розрахунку тротилового еквіваленту вибуху парогазового середовища.

Тротиловий еквівалент вибуху парогазового середовища (W_T), який визначається за умовами адекватності характеру і ступеня руйнування при вибухах парових хмар і концентрованих ВР, розраховується за формулою:

де: W_T - тротиловий еквівалент, кг; 0,9 - частка енергії вибуху тринітротолуолу (ТНТ), що витрачається на формування ударної хвилі; 0,4 - частка енергії вибуху парогазового середовища, що витрачається безпосередньо на формування ударної хвилі; q' - питома теплота згорання парогазового середовища, кДж/кг (знаходимо за довідковими даними ); q_T - питома енергія вибуху ТНТ, кДж/кг. Для розрахунку тротилових еквівалентів приймається теплота детонації тротилу, що дорівнює 4520 кДж/кг.

Маса пари, що бере участь у вибуху (m'):

m = z • m’, кг,

де z - частка приведеної маси пари, що бере участь у вибуху (0,3), m’ – приведена маса, кг.

Для неорганізованих парових хмар в незамкнутому просторі з великою масою горючих речовин, частка участі речовини у вибуху може прийматися рівною 0,3.

Наприклад, при аварії з газового трубопроводу вийшло 543,49 кг метану. Знайдемо величину тротилового еквіваленту вибуху ПГС:

W_t=0.4/0.9· q'/q_T · z·m'= 0,4/0,9∙50000 /4520∙0,3∙543,49=801,59 кг (2.3)

Зоною руйнування вважається площа з межами, що визначаються радіусами R, центром якої є певний технологічний блок або найбільш вірогідне місце розгерметизації технологічної системи. Межі кожної зони характеризуються значеннями надлишкового тиску по фронту ударної хвилі і, відповідно, безрозмірним коефіцієнтом К. Класифікація зон руйнування приводиться в таблиці №1

табл.1

Класифікація зон руйнування

Клас зони руйнування	К	, кПа
1	3,8	≥ 100
2	5,6	70
3	9,6	28
4	28,0	14
5	56,0	≤ 2,0

Радіус зони руйнування (м) в загальному вигляді визначається виразом:

де: К - безрозмірний коефіцієнт, що характеризує дію вибуху на об'єкт (табл.1).

При виконанні інженерних розрахунків радіуси зон руйнування можуть визначатися виразом:

R = K∙R₀,

де: при m < 5000 кг

або при m >5000 кг

Для даного конкретного прикладу:

м (2.4)

Тоді:

1. радіус зони повного руйнування будівель і смертельної небезпеки для людей:

R₁ = K₁∙R₀ = 3,8∙5,84= 22,19 м (2.5)

R₁– радіус зони з надлишковим тиском в передбачуваному епіцентрі вибуху ΔР≥100 кПа;

2. радіус зони повного руйнування будівель і смертельної небезпеки для людей:

R₁ = K₁∙R₀ = 3,8∙5,84= 22,19 м (2.5)

R₁– радіус зони з надлишковим тиском в передбачуваному епіцентрі вибуху ΔР≥100 кПа;

3. радіус зони сильних руйнувань будівельних конструкцій, обвалення цегляних стін і смертельної небезпеки для людей:

R₂ = K₂∙R₀ = 5,6∙5,84= 32,7 м (6)

R₂– радіус зони, за межами якої надлишковий тиск на фронті передбачуваної ударної хвилі 100 кПа<ΔP<70 кПа;

4. радіус зони середніх руйнувань будівельних конструкцій і смертельної небезпеки для людей на відкритій місцевості:

R₃ = K₃∙R₀ = 9,6∙5,84= 56,1 м (7)

R₃ – радіус зони, за межами якої надлишковий тиск на фронті передбачуваної ударної хвилі 70 кПа<ΔP<28 кПа;

5. радіус зони слабких руйнувань (руйнування віконних пройомів, легко скидних покрівель) і тяжкого травмування людей на відкритій місцевості:

R₄ = K₄∙R₀ = 28∙5,84= 163,5 м (8)

R₄ – радіус зони, за межами якої надлишковий тиск на фронті передбачуваної ударної хвилі 28 кПа<ΔP<14 кПа;

6. радіус зони часткового руйнування засклення, безпечної для людей на відкритій місцевості:

R₅ = K₅∙R₀ = 56∙5,84= 327 м (9)

R₅ – радіус зони, за межами якої надлишковий тиск на фронті передбачуваної ударної хвилі 14 кПа<ΔP<2 кПа.

Висновок: Згідно ситуаційного плану наслідки аварії вийдуть за межі ВАТ ДМЗ «Карпати» і охоплять прилеглу територію на якій знаходиться пасовище, в зону дії вражаючих факторів вибухів потраплять майже усі об'єкти підприємства окрім найбільш віддалених – прохідна №1, насосна станція №1, арочна споруда, деревообробна дільниця.

В зону повного руйнування будівель і смертельної небезпеки для людей (R₁= 22,19 м.) потрапить тільки будівля котельні.

В зону сильних руйнувань будівельних конструкцій, обвалення цегляних стін і смертельної небезпеки для людей (R₂= 32,7 м.) потрапить котельня та частково матеріальний склад.

В зону середніх руйнувань будівельних конструкцій і смертельної небезпеки для людей на відкритій місцевості (R₃= 56,06 м.) потрапить котельня, матеріальний склад та частково насосна станція №2.

В зону слабких руйнувань (руйнування віконних пройомів, легко скидних покрівель) і тяжкого травмування людей на відкритій місцевості (R₄= 163,52 м.) потрапить котельня, матеріальний склад, насосна станція№2, цех 3Д цистерн, каналізаційна насосна станція, компресорна.

В зону часткового руйнування засклення, безпечної для людей на відкритій місцевості(R₅= 327,04 м.) потрапить котельня, насосна станція№2, цех 3Д цистерн, каналізаційна насосна станція, склади №2 та 3, гараж, склад газових балонів, майстерня сантехніків, пожежне депо, матеріальний склад, компресорна, склад №1, виробничі приміщення №1 та №2, ГРП, дільниця наплавки, електропідстанція.