Расчет глубины зоны заражения хлора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Принятые допущения

Емкости, содержащие СДЯВ, при авариях разрушаются полностью.

Толщина h слоя жидкости для СДЯВ, разлившихся свободно на подстилающей поверхности, принимается равной 0,05 м по всей площади разлива; для СДЯВ, разлившихся в поддон или обваловку, определяется следующим образом:

а) при разливах из емкостей, имеющих самостоятельный поддон (обваловку):

h = H - 0,2,

где H - высота поддона (обваловки), м;

б) при разливах из емкостей, расположенных группой, имеющих общий поддон (обваловку):

где Q0- количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т;

d - плотность СДЯВ, т/м3;

F - реальная площадь разлива в поддон (обваловку), м2.

При авариях на газо- и продуктопроводах выброс СДЯВ принимается равным максимальному количеству СДЯВ, содержащемуся в трубопроводе между автоматическими отсекателями, например, для аммиакопроводов - 275 - 500 т.

Прогнозирование глубины зоны заражения хлора

Расчет глубины зоны заражения хлора ведется с помощью данных, приведенных в приложениях 2 - 5.

Определение количественных характеристик выброса хлора

хлор заражение авария

Количественные характеристики выброса хлора для расчета масштабов заражения определяются по их эквивалентным значениям.

Определение эквивалентного количества вещества в первичном облаке

Эквивалентное количество Qэ1 (т) вещества в первичном облаке определяется по формуле:

Qэ1 = К1 К3 К5 К7 Q0, (1)

где К1 - коэффициент, зависящий от условий хранения СДЯВ (приложение 3; для сжатых газов К1 = 1);

К3 - коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого СДЯВ (приложение 3);

К5 - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы; для инверсии принимается равным 1, для изотермии 0,23, для конвекции 0,08;

К7 - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (приложение 3; для сжатых газов К7 = 1);

Q0 - количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т.

При авариях на хранилищах сжатого газа Q0 рассчитывается по формуле:

Q0 = d Vх,. (2)

где d - плотность СДЯВ, т/м3 (приложение 3);

Vх - объем хранилища, м3.

При авариях на газопроводе Q0 рассчитывается по формуле:

(3)

где п - содержание СДЯВ в природном газе, %;

d - плотность СДЯВ, т/м3 (приложение 3);

Vг - объем секции газопровода между автоматическими отсекателями, м3.

При определении величины Qэ1 для сжиженных газов, не вошедших в приложение 3, значение коэффициента К7 принимается равным 1, а коэффициент К1 рассчитывается по соотношению

(4)

где ср - удельная теплоемкость жидкого СДЯВ, кДж/(кг·°С);

Т - разность температур жидкого СДЯВ до и после разрушения емкости, °С;

Нисп- удельная теплота испарения жидкого СДЯВ при температуре испарения, кДж/кг.

Определение эквивалентного количества вещества во вторичном облаке

Эквивалентное количество вещества во вторичном облаке рассчитывается по формуле:

Qэ2 = (1 - К1) К2 К3 К4 К5 К6 К7 , (5)

где К2 - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств СДЯВ (приложение 3);

К4 - коэффициент, учитывающий скорость ветра (приложение 4);

К6 - коэффициент, зависящий от времени N, прошедшего после начала аварии;

значение коэффициента К6 определяется после расчета продолжительности T (ч) испарения вещества:

при T < 1 ч К6 принимается для 1 ч;

d - плотность СДЯВ, т/м3 (приложение 3);

h - толщина слоя СДЯВ, м.

При определении Qэ2 для веществ, не вошедших в приложение 3, значение коэффициента К7 принимается равным 1, а коэффициент К2 определяется по формуле

К2 = 8,10 · 10-6 P , (6)

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

М - молекулярная масса вещества.

Расчет глубины зоны заражения при аварии на химически опасном объекте

Расчет глубины зоны заражения первичным (вторичным) облаком СДЯВ при авариях на технологических емкостях, хранилищах и транспорте ведется с использованием приложений 2 и 5. Порядок нанесения зон заражения на карту (схему) изложен в приложении 6.

В приложении 2 приведены максимальные значения глубины зоны заражения первичным (Г1) или вторичным (Г2) облаком СДЯВ, определяемые в зависимости от эквивалентного количества вещества и скорости ветра. Полная глубина зоны заражения Г (км), обусловленной воздействием первичного и вторичного облака СДЯВ, определяется: Г = Г' + 0,5 Г'', где Г' - наибольший, Г'' - наименьший из размеров Г1 и Г2. Полученное значение сравнивается с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс Гп, определяемым по формуле:

Гп = Nv, (7)

где N - время от начала аварии, ч;

v - скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/ч (приложение 5).

За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

На химическом предприятии произошла авария на технологическом трубопроводе с жидким хлором, находящимся под давлением. Количество вытекшей из трубопровода жидкости не установлено. Известно, что в технологической системе содержалось 40 т сжиженного хлора.

Требуется определить глубину зоны возможного заражения хлором при времени от начала аварии 1 ч и продолжительность действия источника заражения (время испарения хлора).

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

Решение

1. Так как количество разлившегося жидкого хлора неизвестно, то выше указанному принимаем его равным максимальному - 40 т.

2. По формуле (1) определяем эквивалентное количество вещества в первичном облаке:

Qэ1 = 0,18 · 1 · 0,23 · 0,6 · 40 = 1 т.

3. По формуле (12) (см.) определяем время испарения хлора:

4. По формуле (5) определяем эквивалентное количество вещества во вторичном облаке:

Qэ2 = (1 - 0,18) · 0,052 · 1 · 2,34 · 0,23 · 1 · 1 ·  т.

5. По приложению 2 для 1 т находим глубину зоны заражения для первичного облака: Г1 = 1,68 км.

6. Находим глубину зоны заражения для вторичного облака. Согласно приложению 2, глубина зоны заражения для 10 т составляет 5,53 км, а для 20 т - 8,19 км. Интерполированием находим глубину зоны заражения для 11,8 т.

Г2 = 5,53 +  (11,8 - 10) = 6,0 км.

7. Находим полную глубину зоны заражения:

Г = 6 + 0,5 · 1,68 = 6,84 км.

8. По формуле (7) находим предельно возможные значения глубины переноса воздушных масс: Гп = 1 · 29 = 29 км.

Таким образом, глубина зоны заражения хлором в результате аварии может составить 6,8 км; продолжительность действия источника заражения - около 40 мин.

Определение времени подхода зараженного воздуха к объекту

Время подхода облака СДЯВ к заданному объекту зависит от скорости переноса облака воздушным потоком и определяется по формуле:

(11)

где х - расстояние от источника заражения до заданного объекта, км;

v - скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч (приложение 5).

Пример 4.1

В результате аварии на объекте, расположенном на расстоянии 5 км от города, произошло разрушение емкости с хлором. Метеоусловия: изотермия, скорость ветра 4 м/с. Определить время подхода облака зараженного воздуха к границе города.

Решение

1 Для скорости ветра 4 м/с в условиях изотермии по приложению. 5 находим, что скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха составляет 24 км/ч.

2. Время подхода облака зараженного воздуха к городу:

 ч.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Определение степени вертикальной устойчивости атмосферы по прогнозу погоды

Скорость ветра, м/с	Ночь	Утро	День	Вечер
	ясно, переменная облачность	сплошная облачность	ясно, переменная облачность	сплошная облачность	ясно, переменная облачность	сплошная облачность	ясно, переменная облачность	сплошная облачность
< 2	ин	из	из (ин)	из	к (из)	из	ин	из
2 - 3,9	ин	из	из (ин)	из	из	из	из (ин)	из
> 4	из	из	из	из	из	из	из	из

Примечания: 1. Обозначения: ин - инверсия; из - изотермия; к - конвекция; буквы в скобках - при снежном покрове.

2. Под термином «утро» понимается период времени в течение 2 ч после восхода солнца; под термином «вечер» - в течение 2 ч после захода солнца. Период от восхода до захода солнца за вычетом двух утренних часов - день, а период от захода до восхода солнца за вычетом двух вечерних часов - ночь.

3. Скорость ветра и степень вертикальной устойчивости воздуха принимаются в расчетах на момент аварии.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Глубина (км) зоны заражения

Скорость ветра, м/с	Эквивалентное количество СДЯВ, т
	0,01	0,05	0,1	0,5	1	3	5	10	20
1 и менее	0,38	0,85	1,25	3,16	4,75	9,18	12,53	19,20	29,56
2	0,26	0,59	0,84	1,92	2,84	5,35	7,20	10,83	16,44
3	0,22	0,48	0,68	1,53	2,17	3,99	5,34	7,96	11,94
4	0,19	0,42	0,59	1,33	1,88	3,28	4,36	6,46	9,62
5	0,17	0,38	0,53	1,19	1,68	2,91	3,75	5,53	8,19
6	0,15	0,34	0,48	1,09	1,53	2,66	3,43	4,88	7,20
7	0,14	0,32	0,45	1,00	1,42	2,46	3,17	4,49	6,48
8	0,13	0,30	0,42	0,94	1,33	2,30	2,97	4,20	5,92
9	0,12	0,28	0,40	0,88	1,25	2,17	2,80	3,96	5,60

Скорость ветра, м/с	Эквивалентное количество СДЯВ, т
	30	50	70	100	300	500	700	1000	2000
1 и менее	38,13	52,67	65,23	81,91	166	231	288	363	572
2	21,02	28,73	35,35	44,09	87,79	121	150	189	295
3	15,18	20,59	25,21	31,30	61,47	84,50	104	130	202
4	12,18	16,43	20,05	24,80	48,18	65,92	81,17	101	157
5	10,33	13,88	16,89	20,82	40,11	54,67	67,15	83,60	129
6	9,06	12,14	14,79	18,13	34,67	47,09	56,72	71,70	110
7	8,14	10,87	13,17	16,17	30,73	41,63	50,93	63,16	96,30
8	7,42	9,90	11,98	14,68	27,75	37,49	45,79	56,70	86,20
9	6,86	9,12	11,03	13,50	25,39	34,24	41,76	51,60	78,30

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Характеристики СДЯВ и вспомогательные коэффициенты для определения глубины зоны заражения

№ п/п	СДЯВ	Плотность СДЯВ, т/м3	Температура кипения, °С	Пороговая токсодоза мг·мин/л	Значения вспомогательных коэффициентов
		газ	жидкость			К1	K2	K3	K7 для температуры воздуха (°С)
									-40	-20	0	20	40
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
1	Акролеин	-	0,839	52,7	0,2*	0	0,013	3,0	0,1	0,2	0,4	1	2,2
2	Аммиак
	хранение под давлением	0,0008	0,681	-33,42	15	0,18	0,025	0,04	0 0,9	0,3 1	0,6 1	1 1	1,4 1
	изотермическое хранение	-	0,681	-33,42	15	0,01	0,025	0,04	0 0,9	1 1	1 1	1 1	1 1
3	Ацетонитрил	-	0,786	81,6	21,6**	0	0,004	0,028	0,02	0,1	0,3	1	2,6
4	Ацетонциангидрин	-	0,932	120	1,9**	0	0,002	0,316	0	0	0,3	1	1,5
5	Водород мышьяковистый	0,0035	1,64	-62,47	0,2**	0,17	0,054	3,0	0,3 1	0,5 1	0,8 1	1 1	1,2 1
6	Водород фтористый	-	0,989	19,52	4	0	0,028	0,15	0,1	0,2	0,5	1	1
7	Водород хлористый	0,0016	1,191	-85,10	2	0,28	0,037	0,30	0,4 1	0,6 1	0,8 1	1 1	1,2 1
8	Водород бромистый	0,0036	1,490	-66,77	2,4*	0,13	0,055	0,25	0,3 1	0,5 1	0,8 1	1 1	1,2 1
9	Водород цианистый	-	0,687	25,7	0,2	0	0,026	3,0	0	0	0,4	1	1,3
10	Диметиламин	0,0020	0,680	6,9	1,2*	0,06	0,041	0,5	0 0,1	0 0,3	0 0,8	1 1	2,5 1
11	Метиламин	0,0014	0,699	-6,5	1,2*	0,13	0,034	0,5	0 0,3	0 0,7	0,3 1	1 1	1,8 1
12	Метил бромистый	-	1,732	3,6	1,2*	0,04	0,039	0,5	0 0,2	0 0,4	0 0,9	1 1	2,3 1
13	Хлор	0,0032	1,553	-34,1	0,6	0,18	0,052	1,0	0 0,9	0,3 1	0,6 1	1 1	1,4 1

Примечания:

1. Плотности газообразных СДЯВ в графе 3 приведены для атмосферного давления; при давлении в емкости, отличном от атмосферного, плотности определяются путем умножения данных графы 3 на значение давления в атмосферах (1 атм = 760 мм рт. ст.).

2. Значения К7 в графах 10 - 14 в числителе приведены для первичного, в знаменателе - для вторичного облака.

3. В графе 6 численные значения токсодоз, помеченные звездочками, определены ориентировочно по соотношению: Д = 240 · К · ПДКрз, где Д - токсодоза, мг·мин/л; ПДКрз - ПДК рабочей зоны (мг/л) по ГОСТ 12.1.005-88; К = 5 для раздражающих ядов (помечены одной звездочкой); К = 9 для всех прочих ядов (помечены двумя звёздочками).

4. Значения К1 для изотермического хранения аммиака приведено для случая разлива (выброса) в поддон.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Значение коэффициента К4 в зависимости от скорости ветра

Скорость ветра, м/с . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15

К4 ....................... 1 1,33 1,67 2,0 2,34 2,67 3,0 3,34 3,67 4,0 5,68

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Порядок нанесения зон заражения на топографические карты и схемы

Зона возможного заражения облаком СДЯВ на картах (схемах) ограничена окружностью, полуокружностью или сектором, имеющим угловые размеры и радиус, равный глубине зоны заражения Г. Угловые размеры в зависимости от скорости ветра по прогнозу приведены в п. 3. Центр окружности, полуокружности или сектора совпадает с источником заражения.

Зона фактического заражения, имеющая форму эллипса, включается в зону возможного заражения. Ввиду возможных перемещений облака СДЯВ под воздействием ветра фиксированное изображение зоны фактического заражения на карты (схемы) не наносится.

На топографических картах и схемах зона возможного заражения имеет вид окружности, полуокружности или сектора.

1. При скорости ветра по прогнозу меньше 0,5 м/с зона заражения имеет вид окружности

Точка «0» соответствует источнику заражения; угол = 360°; радиус окружности равен Г.

2. При скорости ветра по прогнозу 0,6 - 1 м/с зона заражения имеет вид полуокружности



Точка «0» соответствует источнику заражения; угол = 180°; радиус полуокружности равен Г; биссектриса угла совпадает с осью следа облака и ориентирована по направлению ветра.

3. При скорости ветра по прогнозу больше 1 м/с зона заражения имеет вид сектора

Точка «0» соответствует источнику заражения;

радиус сектора равен Г; биссектриса сектора совпадает с осью следа облака и ориентирована по направлению ветра.

Размещено на Allbest.ru