2.2 Определение вторичных поражающих факторов в чс

В результате взрыва КВВ на ОЭ с опасной технологией производства возможно образование вторичных поражающих факторов.

Первичные поражающие факторы непосредственно вызываются взрывом КВВ.

Вторичные поражающие факторы вызываются изменением объектов окружающей среды первичными поражающими факторами.

Основными источниками вторичных поражающих факторов на машиностроительном заводе могут быть:

• разгерметизация газгольдеров с сжиженным газом и взрыв газовоздушной смеси (ГВС);

• разгерметизация ёмкостей с ЛВЖ (ГЖ) с возникновением пожара разлития;

• разгерметизация хранилища АХОВ с последующим химическим заражением (загрязнением) прилегающей территории;

• разрушение (повреждение) ТО обломками ограждающих конструкций.

Для прогнозирования появления вторичных поражающих факторов, следует оценить состояние газгольдера, хранилища АХОВ и склада ЛВЖ (ГЖ) после воздействия на них поражающих факторов взрыва КВВ. Эти объекты будут повреждены при избыточных давлениях во фронте воздушной ударной волны равных:

• для газгольдера – 0,19 кг/см², (19 кПа);

• для хранилища АХОВ – 0,24 кг/см², (24 кПа);

• для склада ГСМ – 0,18 кг/см², (18 кПа).

Расчетные значения давления во фронте ВУВ при её подходе к объектам:

− для газгольдера – 0,048 кг/см²;

− для хранилища хлора – 0,038 кг/см²;

− для склада ГСМ – 0,094 кг/см².

В результате воздействия воздушной ударной волны, образовавшейся при взрыве КВВ, газгольдер, хранилище хлора и склад с горючим повреждены не будут.

2.2.1 В случае, если газгольдер со сжиженным газом будет повреждён, образуется газовоздушная смесь, которая при наличии источников открытого огня, и при скорости ветра менее 15 м/сек, взорвётся.

Взрыва ГВС не произойдет во время выпадения обильных осадков (дождь, снег, метель).

Не зависимо от результатов воздействия ВУВ от взрыва КВВ на газгольдер, определяем параметры взрыва ГВС.

По плану завода измеряются расстояния r₁ от взорвавшихся газгольдеров (от точки соприкосновения баков № 30) до объектов на территории завода (Приложение Б).

Радиус облака взрыва ГВС r₀ (м) рассчитывается по формуле (2.4):

, м (2.4)

где k – коэффициент перехода сжиженного газа в стехиометрическую (взрывную)

смесь, (показывает, какая часть вещества участвует во взрыве), принимается равным 0,6;

Q – масса хранимого сжиженного газа, Q=2,8 т.

Затем, находим соотношение r₁ к r₀ и после этого путем интерполяции – значения ΔР_фг.

Результаты вычислений параметров взрыва газовоздушной смеси занесены в табл. 2.3.

Таблица 2.3 - Результаты вычислений параметров взрыва газовоздушной смеси

Наименование	№	L, см	r1, м	r0, м	r1/r0, м	Рф, кг/см2
1	2	3	4	5	6	7
Кузнечный цех	8	10,15	203	22,75147	8,922502	0,1569
Мартеновский цех	13	10,6	212	22,75147	9,318081	0,147
Механический цех №1	9	13,6	272	22,75147	11,95527	0,1007
Шлифовальный цех	16	16,1	322	22,75147	14,15293	0,0842
Сборочный цех	15	12	240	22,75147	10,54877	0,1218
Компрессорная	14	11,7	234	22,75147	10,28505	0,1257
Механический цех №2	12	8,5	170	22,75147	7,472046	0,2064
Прессовый цех	11	6,6	132	22,75147	5,801824	0,2998
Литейный цех	10	6,2	124	22,75147	5,450198	0,335
Цех ширпотреба	17	3,6	72	22,75147	3,164631	0,7574
Котельная	18	3,7	74	22,75147	3,252538	0,724
Склад гот.продукции	19	5	100	22,75147	4,395321	0,4526
Электроцех	25	7	140	22,75147	6,15345	0,2723

Продолжение таблицы 2.3

1	2	3	4	5	6	7
Баки с горючим	29	5,8	116	22,75147	5,098573	0,3701
Столярный цех	24	3,6	72	22,75147	3,164631	0,7574
Инструментальный цех	23	1,8	36	22,75147	1,582316	2,4339
Диспетчерская	22	4,5	90	22,75147	3,955789	0,5115
Хранилище хлора	33	3,1	62	22,75147	2,725099	0,9849
	32	0,7	14	22,75147	0,615345	17
	34	0,9	18	22,75147	0,791158	17
	31	0,85	17	22,75147	0,747205	17
	27	1,2	24	22,75147	1,054877	6,7044
	28	3,1	62	22,75147	2,725099	0,9849

По полученным величинам избыточного давления во фронте воздушной ударной волны и соответствующим им расстояниям до объектов r₁, построен график их взаимозависимости, представленный на рис.2.2.

Рисунок 2.2 График взаимозависимости величин избыточного давления во фронте воздушной ударной волны, при взрыве газгольдеров с ГВС, и соответствующим им расстояниям до объектов

С полученного графика, для величин избыточного давления ΔР_фг , равным 1 кг/см², 0,5 кг/см², 0,3 кг/см², 0,1 кг/см², снимаются величины радиусов удалений от эпицентра взрыва, соответствующие этим давлениям, приведенные в табл. 2.4.

Таблица 2.4 – Границы зон действия воздушной ударной волны ГВС

Рф, кПа (кг/см2)	L, м	L, см
1	69	3,45
0,5	101	5,05
0,3	135	6,75
0,1	250	12,5

Полученные границы зон действия воздушной ударной волны газовоздушной смеси нанесены на план машиностроительного завода, представленного в приложении Б.

2.2.2 При авариях с легковоспламеняющимися (ЛВЖ) и горючими жидкостями (ГЖ), могут возникнуть пожары следующих типов:

• факельное горение жидкостей, вытекающих из пробоев и разрывов;

• горение жидкостей в цистерне при ее вскрытии;

• растекание горючей жидкости по прилегающей территории;

• одновременное горение жидкостей при пожарах всех вышеуказанных типов, сопровождающееся иногда взрывами паровоздушных смесей и цистерн.

Площадь разлития всего объёма жидкости (м²) рассчитывается по формуле (2.5):

,м² (2.5)

где V_емк – объём хранящегося сжиженного газа, м³, рассчитываемый по формуле (2.6):

,м³ (2.6)

где K – коэффициент перехода сжиженного газа стехиометрической смеси, принимаем равным 0,6;

Q – количество сжиженного углеводородного газа (в хранилище до взрыва), по исходным данным 150000 кг;

С – стехиометрическая концентрация газа в процентах по объёму, принимаем равным 19,72%;

m_k – молярная масса газа - аммиака, кг/кмоль, принимаем равным 15 кг/кмоль.

Форма разлива жидкости - окружность. Радиус окружности разлива рассчитывается по формуле (2.7):

, м (2.7)

Зона пожара разлития наносится на план машиностроительного завода в приложении А.

2.2.3 При разгерметизации резервуара с сжиженным газом, хранящимся под давлением, происходит образование 2-х облаков заражённого воздуха:

• первичного – за счёт залпового выброса в атмосферу части АХОВ при разгерметизации хранилища;

• вторичного – за счёт того, что оставшаяся часть АХОВ прольётся на подстилающую поверхность, и будет испаряться с неё.

Эквивалентное количество АХОВ по первичному облаку Qэ₁ (т) определяется по формуле (2.8):

, т (2.8)

где К₁ – коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ, К₁=0,18;

К₃ – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе АХОВ, К₃=1;

К₅ – коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха, К₅=1 – при инверсии;

К₇ – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха на скорость образования первичного облака, К₇=0,8;

Q₀ – количество выброшенного (разлившегося) при аварии АХОВ, Q₀=40т.

Подставив все значения в формулу (2.8), получим:

Эквивалентное количество АХОВ по вторичному облаку (т) определяется по формуле (2.9):

, т (2.9)

где К₂ – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ, К₂=0,052;

К₄ – коэффициент, учитывающий скорость ветра, К₄=1;

К₇ – коэффициент, учитывающий влияние температуры окружающего воздуха на скорость образования вторичного облака, К₇=0,8;

К₆ – коэффициент, зависящий от времени N (час), прошедшего после начала аварии, и определяемый из следующего условия:

К₆ = N^0,8 при N < T;

К₆ = T^0,8 при N > T;

где Т – время испарения АХОВ с площади разлива (час), рассчитываемое по формуле (2.10):

(2.10)

часа

Таким образом, подставив значения в формулу (2.9), получим

Площадь разлива аварийно-химического опасного вещества определяется по формуле (2.11):

(2.11)

где – высота слоя разлившегося аварийно-химического опасного вещества, .

V – объем разлившегося аварийно-химического опасного вещества:

;

Подставив значения в формулу (2.11), получим

Максимальные значения глубины зон заражения по первичному и вторичному облакам аварийно-химического опасного вещества определяются в зависимости от _, и скорости ветра .

→

→

Полная глубина зоны заражения определяется по формуле (2.12):

(2.12)

Полученное значение Г_Σ сравнивается с возможным предельным значением глубины переноса воздушных масс Г_п (км), которое определяется по формуле (2.13):

(2.13)

где N- время от начала аварии, ;

- скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данной скорости ветра, , и степени вертикальной устойчивости воздуха, .

Подставив значения в формулу получим:

За окончательную расчетную глубину зоны возможного заражения принимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений и , определяемое по формуле (2.14):

, (2.14)

Окончательная расчетная глубина зоны возможного заражения .

Площадь возможного заражения первичным (вторичным) облаком аварийно-химического опасного вещества определяется по формуле (2.15):

(2.15)

где - площадь возможного заражения первичным (вторичным) облаком аварийно - химического опасного вещества (хлора), ;

- глубина зоны заражения ;

- угловой размер зоны заражения .

Площадь зоны фактического заражения АХОВ – это площадь территории, зараженной АХОВ в опасных для жизни пределах. Площадь зоны фактического заражения АХОВ определяется по формуле (2.16):

(2.16)

где - время, прошедшее после начала аварии, час.

Время подхода зараженного облака к объекту, расположенному на пути его движения, определяется по формуле (2.17):

(2.18)

где – расстояние от источника заражения до объекта, км;

– скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха

– время подхода зараженного воздуха к объекту, час.

Рассчитанные значения времени подхода облака приведены в табл. 2.5.

Таблица 2.5 - Расчет времени подхода облака зараженного воздуха к объектам

Наименование	№	Х, км	V,км/ч	t, час
1	2	3	4	5
Кузнечный цех	8	0,196	5	0,0392
Мартеновский цех	13	0,229		0,0458
Механический цех №1	9	0,316		0,0632
Шлифовальный цех	16	0,382		0,0764
Сборочный цех	15	0,296		0,0592
Компрессорная	14	0,285		0,057
Механический цех №2	12	0,217		0,0434

Продолжение таблицы 2.5

1	2	3	4	5
Прессовый цех	11	0,162		0,0324
Цех ширпотреба	17	0,065		0,013
Котельная	18	0,11		0,022
Склад гот.продукции	19	0,162		0,0324
Электроцех	25	0,215		0,043
Баки с горючим	29	0,18		0,036
Столярный цех	24	0,128		0,0256
Инструментальный цех	23	0,092		0,0184
Диспетчерская	22	0,04		0,008
	32	0,042		0,084
	34	0,084		0,0168
	31	0,084		0,0168
	27	0,084		0,0168
	28	0,126		0,0252

По степени защищённости работников объекта экономики средствами индивидуальной защиты (противогазы) и укрытиями, определяется общее количество пострадавших в каждом подвергшемся химическому заражению здании.

Далее, общее количество пострадавших в каждом подвергшемся химическому заражению здании, приводится к следующей структуре потерь в очаге поражения АХОВ:

• 35% от общего количества потерпевших относятся к безвозвратным потерям;

• 40% – к санитарным потерям средней и тяжелой степени (с выходом из строя не менее, чем на 2-3 недели с обязательной госпитализацией);

• 25% – к санитарным потерям легкой степени.

Возможные общие потери в очагах поражения хлором представлены в табл. 2.6.

Таблица 2.6 Определение возможных потерь в очагах поражения АХОВ

Наименование	№	1 смена, чел	35%	40%	25%
Кузнечный цех	8	100	35	40	25
Мартеновский цех	13	220	77	88	55
Механический цех №1	9	200	70	80	50
Шлифовальный цех	16	300	105	120	75
Сборочный цех	15	480	168	192	120
Механический цех №2	12	200	70	80	50
Прессовый цех	11	100	35	40	25
Литейный цех	10	200	70	80	50
Котельная	18	10	4	4	2
Склад гот.продукции	19	40	14	16	10
Электроцех	25	200	70	80	50
Баки с горючим	29	2	1	1	0
Столярный цех	24	30	11	12	7
Инструментальный цех	23	150	53	60	37
Диспетчерская	22	15	5	6	4
	6	18	6	7	5
	21	5	2	2	1
ИТОГО		2270	796	908	566

На машиностроительном заводе в 8:30, вследствие повреждения хранилища АХОВ, произошла утечка хлора массой 40 тонн. На момент прогнозирования аварии – 11-30, на заводе находилось 2270 человек. Потери будут следующими: 796 человек - безвозвратные потери, 908 человек - санитарные потери средней и тяжелой степени, 566 человек - санитарные потери легкой степени.

Количество пострадавших составит 1740 человек, что даёт право классифицировать данную возможную ЧС как ЧС федерального характера (Постановление Правительства РФ от 21.05.2007 г. №304 – количество пострадавших свыше 500 человек).

В соответствии с Приказом МЧС России от 28.02.2003 г. № 105 «Об утверждении требований по предупреждению чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах и объектах жизнеобеспечения», на потенциально опасных объектах, на которых используются, производятся, перерабатываются, хранятся и транспортируются пожаровзрывоопасные, опасные химические и биологические вещества для населения и территорий может возникнуть опасность чрезвычайных ситуаций в случае аварии на данном объекте [14].

По результатам прогнозирования чрезвычайных ситуаций техногенного характера потенциально опасные объекты подразделяются по степени опасности в зависимости от масштабов возникающих чрезвычайных ситуаций на пять классов [14]:

• 1 класс - потенциально опасные объекты, аварии на которых могут являться источниками возникновения федеральных и/или трансграничных чрезвычайных ситуаций;

• 2 класс - потенциально опасные объекты, аварии на которых могут являться источниками возникновения региональных чрезвычайных ситуаций;

• 3 класс - потенциально опасные объекты, аварии на которых могут являться источниками возникновения территориальных чрезвычайных ситуаций;

• 4 класс - потенциально опасные объекты, аварии на которых могут являться источниками возникновения местных чрезвычайных ситуаций;

• 5 класс - потенциально опасные объекты, аварии на которых могут являться источниками возникновения локальных чрезвычайных ситуаций.

Согласно данной классификации, машиностроительный завод относится к потенциально опасным объектам 1 класса опасности (возможно возникновение ЧС федерального характера, вследствие аварии на хранилище АХОВ).