Аварии на промышленных предприятиях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Современный человек на протяжении своей жизни находится в различных средах: социальной, производственной, местной (городской, сельской), бытовой, природной и др. Человек и среда его обитания образуют систему, состоящую из множества взаимодействующих элементов, имеющую упорядоченность в определенных границах и обладающую специфическими свойствами. Такое взаимодействие определяется множеством факторов и оказывает влияние как на самого человека, так и на соответствующую среду его обитания. Это влияние может быть, с одной стороны, положительным, с другой - одновременно и отрицательным (негативным).

За последние годы резко возросло количество аварий промышленного характера. Неисчислимы сообщения о порывах трубопроводов, аварийных сбросов в водоемы и выбросах в атмосферу нефти, газа, ядовитых и радиоактивных веществ. Крупные производственные аварии наносят большой ущерб народному хозяйству, поэтому обеспечение безаварийной работы имеет исключительно большое государственное значение.

Современное промышленное предприятие является сложным инженерно-техническим комплексом. Успех его работы во многом зависит от состояния других предприятий отрасли, объектов смежных отраслей, обеспечивающих поставки по кооперации, а также от состояния энергоснабжения, транспортных коммуникаций, связи и т. п.

Мероприятия по предупреждению аварий являются наиболее сложными и трудоемкими. Они представляют комплекс организационных и инженерно-технических мероприятий, направленных на выявление и устранение причин аварий и катастроф, максимальное снижение возможных разрушений и потерь в случае, если эти причины полностью не удается устранить, а также на создание благоприятных условий для организации и проведения спасательных и неотложных аварийно-восстановительных работ.

1. Виды промышленных аварий. Причины их возникновения

Авария - это повреждение машины, станка, оборудования, здания, сооружения сопровождающееся нарушением производственного процесса и связанное с опасностью для человеческих жизней. Они могут произойти на коммунально-энергетических сетях, транспорте, промышленных предприятиях.

В результате аварии на производстве возможны взрывы и пожары, а их последствия - это разрушение и повреждение зданий, сооружений, техники и оборудования, затопление территории, выход из строя линии связи, энергетических и коммунальных сетей.

Наиболее часты они на предприятиях, производящих, использующих или хранящих сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯВ).

1.1 Взрывы на промышленных объектах

авария ядовитый промышленный пожар

Взрыв - процесс быстрого неуправляемого физического или химического превращения системы, сопровождающийся переходом ее потенциальной энергии в механическую работу.

Механическая работа, совершаемая при взрыве, обусловлена быстрым расширением газов или паров независимо от того, существовали ли они до взрыва или образовались во время взрыва. В основе взрывного процесса могут лежать как физические (разрушение сосуда со сжатым газом или с перегретой жидкостью), так и химические превращения (детонация конденсированного взрывчатого вещества, быстрое сгорание газового облака).

Самым существенным признаком взрыва является резкий скачок давления в среде, обусловливающий образование ударной волны, распространяющейся на некоторое расстояние от места взрыва.

Схема волнообразования при воздушном взрыве:

При химических взрывах взрывчатые вещества могут быть твердыми, жидкими, газообразными, а также аэровзвесями горючих веществ (жидких и твердых) в окислительной среде (часто в воздухе). Твердые и жидкие взрывчатые вещества в большинстве случаев относятся к классу конденсированных взрывчатых веществ (ВВ).

При инициировании взрыва в этих веществах с огромной скоростью протекают экзотермические окислительно-восстановительные реакции или реакции термического разложения с выделением тепловой энергии. Газообразные взрывчатые вещества представляют собой гомогенные смеси горючих газов (паров) с газообразными окислителями - воздухом, кислородом, хлором и др. Взрывоопасные аэровзвеси состоят из мелкодисперсных частиц горючих жидкостей (туманов) или твердых веществ (пылей) в окислительной среде, чаще всего в воздухе.

Физический взрыв чаще всего связан с неконтролируемым высвобождением потенциальной энергии сжатых газов из замкнутых объемов машин и аппаратов. Сила взрыва сжатого или сжиженного газа зависит от внутреннего давления, а разрушения вызываются ударной волной от расширяющегося газа (пара) и осколками разорвавшегося резервуара.

Параметрами, определяющими мощность взрыва, являются энергия взрыва и скорость ее выделения.

Энергия взрыва определяется физико-химическими превращениями, протекающими при различных типах взрывов. Для парогазовых сред энергию взрыва определяют по теплоте сгорания горючих веществ в смеси с воздухом; конденсированных ВВ - по теплоте, выделяющейся при их детонации (реакции разложения); при физических взрывах систем со сжатыми газами и перегретыми жидкостями - по энергии адиабатического расширения парогазовых сред и перегрева жидкости.

При воздушном взрыве ударная сферическая волна достигает земной поверхности и отражается от нее. На некотором расстоянии от эпицентра взрыва (проекции центра взрыва на земную поверхность) фронт отраженной волны сливается с фронтом падающей, вследствие чего образуется так называемая головная волна с вертикальным фронтом, распространяющаяся от эпицентра вдоль земной поверхности.

Характер воздушной ударной волны при наземной взрыве (за пределами воронки) соответствует дальней зоне воздушного взрыва. Таким образом, как при воздушном, так и при наземном взрывах обычно рассматривают воздушную ударную волну, распространяющуюся от эпицентра с вертикальным фронтом.

При подходе ударной волны к преграде она отражается и происходит торможение масс движущегося воздуха, что приводит к повышению избыточного давления в 2...8 раз.

После начального взаимодействия с преградой (препятствием) ударная волна начинает его обтекать и под действие давления уже попадают боковые и тыльные поверхности преграды. Она как бы оказывается в сжатом состоянии со всех сторон, однако наибольшее давление оказывается на фронтальную часть препятствия.

Взрыв внутри объекта характеризуется тем, что нагрузка воздействует на объект изнутри. При взрыве смеси внутри объекта, заполненного частично, на последствия взрыва будет влиять местоположение взрывоопасного облака.

Взрывы систем повышенного давления сопровождаются разлетом осколков. На сообщение осколкам кинетической энергии тратится до 60 % энергии расширения газов, а 40% - на формирование ударной волны. При взрывах большая часть осколков (до 80 %) разлетается на расстояние 200 м, меньшая (20 %) на расстояния до 1000 м, отдельные осколки могут разлетаться на расстояния до 3 км. За безопасное расстояние для людей можно принимать величину, превышающую 1000 м.

Большие газовые облака могут образовываться при утечках или внезапном разрушении герметичных емкостей, трубопроводов и т.д.

Процесс взрыва или горения таких газовых облаков имеет ряд специфических особенностей.

Образующиеся в атмосфере газовые облака чаще всего имеют сигарообразную форму, вытянутую по направлению ветра. Инициаторы горения или взрыва в этих случаях носят чаще всего случайный характер. Причем воспламенение не всегда сопровождается взрывом.

При плохом перемешивании газообразных веществ с атмосферным воздухом взрыва вообще не наблюдается. В этом случае при воспламенении газо- или паровоздушной смеси от места инициирования будет распространяться «волна горения». Так как распространение пламени происходит со сравнительно низкой скоростью, то в волне горения давление не повышается. В таком процессе наблюдается только расширение продуктов горения за счет их нагрева в зоне пламени. Медленный режим горения облака с наружной поверхности с большим выделением лучистой энергии может привести к образованию множества очагов пожара на промышленном объекте.

При оценке разрушительного действия взрыва газового облака в открытом пространстве определяющим будет скоростной напор во фронте пламени. Для пламени предельных углеводородов скоростной напор в открытом пространстве может достигать 26 кПа.

1.2 Пожары на промышленных объектах

Под пожаром понимают неконтролируемый процесс горения, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни людей. Причины возникновения пожаров на промышленных объектах можно разделить на две группы. Первая - это нарушение противопожарного режима или неосторожное обращение с огнем, вторая - нарушение мер пожарной безопасности при проектировании и строительстве зданий. Пожары могут быть следствием взрывов в помещениях или производственных аппаратах при утечках и аварийных выбросах пожаровзрывоопасных сред в объемы производственных помещений.

Пожар, как явление, может принимать различные формы, однако все они в конечном счете сводятся к химической реакции между горючими веществами и кислородом воздуха (или иным видом окислительной среды). Для возникновения пожара необходимо наличие трех компонентов: горючего вещества, кислорода (или иного окислителя) и первоначального источника теплоты с энергией, достаточной для начала реакции горения. Горючее и окислитель должны находиться в определенных соотношениях друг с другом. Большинство пожаров связано с горением твердых веществ, хотя начальная стадия пожара может быть связана с горением жидких и газообразных горючих веществ, в большом количестве используемых в современном промышленном производстве.

Образование пламени связано с газообразным состоянием вещества, поэтому горение жидких и твердых веществ, сопровождающееся возникновением пламени, предполагает их предварительный переход в газообразную фазу. В случае горения жидкостей этот процесс обычно заключается в простом кипении с испарением у поверхности, в то время как при горении почти всех твердых веществ образование продуктов, способных улетучиваться с поверхности материала и попадать в область пламени, происходит путем химического разложения или пиролиза.

Известно, что после воспламенения процесс горения твердого горючего материала происходит сравнительно медленно, тепловая энергия выделяется постепенно, примем скорость горения зависит от площади его наружной поверхности, контактирующей с кислородом воздуха. Тот же горючий материал, но измельченный до порошкообразного состояния и распыленный в воздухе, воспламеняется сразу с выделением большого количества тепловой энергии.

При пожарах существует несколько различных опасных факторов. Первый из них - это повышенные температуры в зоне горения. Они могут привести к тепловым ожогам поверхности кожи и внутренних органов людей, а также вызвать потерю несущей способности строительных конструкций зданий и сооружений.

Вторым фактором является поступление в воздух рабочей зоны значительного количества вредных продуктов сгорания, в большинстве случаев приводящее к острым отравлениям людей. Процесс горения сопровождается выделением большого количества дыма. Дым уменьшает видимость, тем самым он может задержать эвакуацию людей, находящихся в помещении, что такое может привести к воздействию на них продуктов сгорания. При этих обстоятельствах люди могут быть поражены вредными составляющими дыма, даже находясь в местах, удаленных от очага пожара.

Кроме того, за счет выгорания кислорода в рабочей зоне может понижаться концентрация кислорода в воздухе, что так же негативно сказывается на процессах жизнедеятельности людей.

В большинстве случаев пожары возникают в каком-либо одном месте, после чего пламя по горючим материалам и конструкциям зданий распространяется на соседние объекты и помещения. После образования в помещении первичного очага возгорания процесс развития пожара может пойти по одному из следующих сценариев: загоревшийся предмет сгорит полностью, и пожар прекратится, не распространившись на другие изделия из горючих материалов. Это имеет место, в частности, при условии, если первый загоревшийся предмет находится в изолированном положении, а теплового потока от зоны горения к соседним предметам недостаточно для их воспламенения. Процесс горения может так же прекратиться или существенным образом замедлиться по мере выгорания кислорода. Этот сценарий может быть реализован при плохой вентиляции помещения; при достаточном количестве горючего материала и притока свежего воздуха пожар может вырасти до размеров полного охвата пламенем всего помещения. Ориентировочно условием охвата пламенем всего помещения можно считать наличие в помещении плотности теплового потока, превышающего 20 кВт/м2.

Причем, источниками лучистого теплового потока могут быть как сам факел горящего материала, так и раскаленные поверхности верхних частей помещения, пламя, охватившие потолок и раскаленные продукты сгорания, скопившиеся под потолком. Кроме того, на процесс и скорость полного охвата помещения пламенем могут оказывать влияние и другие факторы, например, термопластики могут плавиться и течь, создавая очаги горения жидких продуктов и способствуя распространению пламени на другие предметы; после наступления полного охвата помещения пламенем внешние поверхности возгораемых предметов в помещении, где возник пожар, будут охвачены огнем, интенсивность тепловыделений будет нарастать до максимума. В этот момент температуры внутри помещения могут достигать температур порядка 1100...1200 °С.

Высокие температуры будут поддерживаться до тех пор, пока интенсивность образования воспламеняющихся летучих продуктов не начнет уменьшаться в результате истощения горючих веществ или за счет выгорания кислорода. В этот период за счет повышенных термических нагрузок могут происходить обрушения элементов здания. Начало разрушения отдельных конструкций здания, как правило, является началом переброски пожара в соседние пространства путем проникновения в них пламени или мощных тепловых потоков.

Разрушение элементов здания (в первую очередь остекления) приводит к разгерметизации помещения и интенсивному проникновению к зоне горения свежих порций воздуха. На этом этапе часть горючих газов будет сгорать снаружи помещения в пламени, вырывающемся из окон; дальнейшее распространение пожара на соседние здания происходит посредством тепло-передачи излучением сначала от оконных проемов, затем и от всей поверхности горящего здания.

Пожарная обстановка, ее динамика зависят от следующих факторов:

-- пожаровзрывоопасных свойств используемых на объекте веществ и материалов;

-- импульса воспламенения материалов;

-- огнестойкости зданий, конструкций и их элементов;

-- пожарной опасности производств;

-- плотности городской (заводской) застройки;

-- метеоусловий, в частности, от силы и направления ветра.

1.3 Аварии с выбросом вредных веществ

На ряде предприятий для технологических целей применяют вредные, в том числе сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯВ). Например, для обеззараживания воды на водопроводных станциях широко используют хлор, на многих холодильных установках в качестве рабочего агента используется аммиак. Хлор и аммиак используют на многих предприятиях текстильной, химической, пищевой промышленности. В различных производствах широко применяются щелочи, кислоты и другие агрессивные и сильнодействующие вещества.

При аварийной разгерметизации емкостей, трубопроводов, оборудования, связанных с хранением, транспортировкой и применением СДЯВ и иных вредных веществ, в воздухе рабочей зоны и в окружающей среде могут образовываться зоны с концентрациями токсичных веществ, превышающими предельно допустимые концентрации. Размеры зон заражения и время существования опасных концентраций зависят от способа хранения, количества поступившего в атмосферу вещества, его химико-физических свойств, внешних геолого-климатических условий.

В зависимости от термодинамического состояния жидкости, находящейся при хранении в емкости, возможны три варианта протекания процесса при разгерметизации емкости:

-- при больших перегревах жидкость может полностью переходить во взвешенное мелкодисперсное и парообразное состояние с образованием токсичных, вредных и пожаровзрывоопасных смесей;

-- при низких энергетических параметрах жидкости происходит спокойный ее пролив на твердую поверхность, а испарение осуществляется путем теплоотдачи от твердой поверхности;

-- промежуточный режим, когда в начальный момент происходит резкое вскипание жидкости с образованием мелкодисперсной фракции, а затем наступает режим свободного испарения с относительно низкими скоростями.

Для определения размеров зон воздействия необходимо вначале спрогнозировать, какое количество жидкости или газа поступит в окружающую среду при том или ином виде аварии.

На втором этапе расчета необходимо с учетом рельефа местности, климатических условий, планировки площадки рассчитать процессы растекания и испарения жидкости, а также рассеивание паров пролитой жидкости. Результатом такого расчета должны быть нанесенные на ситуационный план поля концентраций паров поступившего в атмосферу вещества.

На плане местности отмечают также динамику процесса рассеивания паров, прогнозируют изменение концентрации в различных точках местности по времени. При проливах СДЯВ внешние границы зоны заражения определяют по ингаляционной токсодозе. При определении глубины зоны заражения по средней пороговой токсодозе можно использовать методику РД 52.04.253--90.

Ориентировочные значения глубины (км) распространения некоторых СДЯВ в условиях городской застройки при инверсии и скорости ветра 1 м/с

Ширина зоны химического заражения приближенно может быть определена по степени вертикальной устойчивости атмосферы и по колебаниям направления ветра:

- при инверсии принимается 0,03 глубины зоны;

- при изотермии принимается 0,15 глубины зоны;

- при конверсии принимается 0,8 глубины зоны;

- при устойчивом ветре (колебания не более шести градусов) - 0,2 глубины зоны;

- при неустойчивом ветре - 0,8 глубины зоны.

При этом к ширине добавляются линейные размеры места разлива СДЯВ.

Ряд веществ в промышленных условиях хранится и используется при низких температурах (криогенных температурах) в жидком состоянии. Наиболее часто встречаются: жидкий кислород и азот, жидкий водород, гелий и т. д. Эти вещества в общепринятом понимании нельзя назвать ядовитыми или токсичными, но поступление их в атмосферу в большом количестве может вызвать вытеснение из нее кислорода, что также создаст определенных размеров опасную зону. Кроме того некоторые из этих веществ являются окислителями или пожаровзрывоопасными веществами, низкие температуры этих веществ могут привести к дополнительным опасным факторам, таким как потенциальная опасность ожогов поверхности тела и внутренних органов у людей, а также к потере несущей способности силовых элементов зданий, машин и механизмов за счет хладоломкости.

Основной особенностью хранения и использования криопродуктов является необходимость осуществления постоянного дренажа паров этих продуктов в окружающую среду.

При дренаже криопродуктов в окрестностях места выброса образуются опасные низкотемпературные и концентрационные зоны, линейные размеры которых зависят от вида продукта, скорости истечения, температуры, метеорологических условий, способа сброса, типа сбросного устройства.

Используемые в настоящее время в промышленности криопродукты можно подразделить на три типа: нейтральные криопродукты (азот, гелий), криопродукты-окислители (кислород), горючие криопродукты (водород, метан). При сбросе в атмосферу каждого из трех типов криопродуктов в зоне выброса создаются свои специфические опасности.

2. Профилактические мероприятия по ликвидации последствий аварий

Защита населения, объектов народного хозяйства и окружающей среды (гражданская защита) от действия аварий любого происхождения, а также постоянная готовность к ликвидации их последствий достигается:

уменьшением возможных масштабов источников аварий;

локализацией и сокращением времени действия существующих поражающих факторов;

снижением опасности поражения людей путем установления требований к размещению опасных объектов, планированию населенных пунктов, строительству устойчивых зданий и сооружений;

повышением устойчивости функциональных объектов экономики и жизнеобеспечения;

проведением аварийно-спасательных и других неотложных работ;

ликвидацией последствий аварий и реабилитацией населения, территорий и окружающей среды.

Основными направлениями государственной политики в области предупреждения аварий и обеспечения безопасности населения и территорий следует считать:

разработку и внедрение экономических механизмов стимулирования проведения предупредительных защитных мероприятий при абсолютной ответственности владельцев потенциально опасных объектов за их промышленную безопасность;

пересмотр и корректировку ряда нормативных актов в части увеличения запасов прочности сооружений, систем, оборудования и коммуникаций;

кардинальное обновление основных производственных фондов;

развитие и совершенствование систем мониторинга и сетей наблюдения и лабораторного контроля.

К категории опасных производственных объектов относят производства, на которых:

получаются, используются, перерабатываются, образуются, хранятся, транспортируются или уничтожаются взрывчатые, окисляющие, воспламеняющиеся, горючие или токсичные вещества;

используется оборудование, работающее под давлением более 0,7 Мпа или при температуре нагрева воды более 115°С;

используются стационарно установленные грузоподъемные машины, эскалаторы, канатные дороги, фуникулеры;

получают расплавы черных и цветных металлов и сплавы на их основе;

ведутся горные работы, работы по обогащению полезных ископаемых, а также работы в подземных условиях.

Опасные производственные объекты подлежат регистрации в государственном реестре в порядке, установленном Правительством РФ, в частности Постановлением «О декларации безопасности промышленного объекта Российской Федерации» от 01 июля 1995 года №675.

Обязательным условием принятия решения о начале строительства, расширения, реконструкции, технического перевооружения, консервации или ликвидации опасного производственного объекта является положительное заключение экспертизы промышленной безопасности проектной документации, утвержденное федеральным органом исполнительной власти, специально уполномоченным в области промышленной безопасности, или его территориальным органом.

Технические устройства, в том числе иностранного производства, применяемые на опасном производственном объекте, подлежат сертификации на соответствие требованиям промышленной безопасности в порядке, установленным законодательством РФ.

Организация, эксплуатирующая опасный производственный объект, обязана: иметь лицензию на право эксплуатации объекта, комплектовать штаты обслуживающего персонала подготовленными и аттестованными работниками, организовывать и осуществлять производственный контроль за соблюдением требований промышленной безопасности, обеспечивать проведение экспертизы промышленной безопасности зданий, освидетельствование технических устройств и сооружения, осуществлять мероприятия по локализации и ликвидации последствий аварий, разрабатывать декларацию промышленной безопасности.

В целях обеспечения готовности к действиям по локализации чрезвычайных ситуаций и ликвидации их последствий организация, эксплуатирующая опасный производственный объект, обязана:

планировать и осуществлять мероприятия по локализации и ликвидации последствий аварий на опасном производственном объекте;

заключать с профессиональными аварийно-спасательными службами или с профессиональными аварийно-спасательными формированиями договоры на обслуживание, а в случаях, предусмотренных законодательством Российской Федерации, создавать собственные профессиональные аварийно-спасательные службы или формирования, а также нештатные аварийно-спасательные формирования из числа собственных работников;

иметь резервы финансовых средств и материальных ресурсов для локализации и ликвидации последствий аварий в соответствии с законодательством Российской Федерации;

обучать персонал действиям в случае возникновения аварии или инцидента на опасном производственном объекте;

создавать системы наблюдения, оповещения, связи и поддержки действий в случае аварии и поддерживать указанные системы в пригодном к использованию состоянии.

Организация, эксплуатирующая опасный производственный объект, обязана страховать ответственность за причинение вреда жизни или имуществу других лиц и окружающей природной среде в случае возникновения аварии на опасном производственном объекте.

Основными заблаговременными мероприятиями, обеспечивающими создание действенных предпосылок для успешной ликвидации в последующем аварии, являются:

подготовка должностных лиц, органов управления, формирований и населения к действиям в аварийной ситуации;

создание группировок сил, нацеленных на защищаемые территории;

проведение необходимого технического оснащения органов управления и сил МЧС;

создание резервов материальных ресурсов для ликвидации аварии;

планирование возможных действий по ликвидации аварии;

организация взаимодействия между подсистемами и звеньями РСЧС;

осуществление постоянного контроля за обстановкой на производстве.

Заключение

Крупные производственные аварии наносят большой ущерб народному хозяйству, поэтому обеспечение безаварийной работы имеет исключительно большое государственное значение.

Мероприятия по предупреждению аварий являются наиболее сложными и трудоемкими. Они представляют комплекс организационных и инженерно-технических мероприятий, направленных на выявление и устранение причин аварий и катастроф, максимальное снижение возможных разрушений и потерь в случае, если эти причины полностью не удается устранить, а также на создание благоприятных условий для организации и проведения спасательных и неотложных аварийно-восстановительных работ.

Наиболее эффективным мероприятием является закладка в проекты вновь создаваемых объектов планировочных, технических и технологических решений, которые должны максимально уменьшить вероятность возникновения аварий или значительно снизить материальный ущерб в случае, если авария произойдет. Так, для снижения пожарной опасности предусматривается уменьшение удельного веса сгораемых материалов. При проектировании новых и реконструкции существующих систем водоснабжения учитывается потребность в воде не только для производственных целей, но и для случая возникновения пожара. Подобные решения разрабатываются и по другим элементам производства. Учитываются требования охраны труда, техники безопасности, правила эксплуатации энергетических установок, подъемно-кранового оборудования, емкостей под высоким давлением и т. д. Таким образом, эти мероприятия разрабатываются и внедряются комплексно, с охватом всех вопросов, от которых зависит безаварийная работа объектов, с учетом их производственных и территориальных особенностей, с привлечением всех звеньев управления производственной деятельностью.

Список литературы

1. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Кн. 1 /Под ред. Е.Е. Кочеткова и др. М., 1995.

2. Ликвидация последствий аварий и стихийных бедствии. М., 1979г. Михно Е.П.

3. Ресурсы Интернета.

Размещено на Allbest.ru