ВКР (1191304), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Эточасто зависит от множества факторов от того мазутного хозяйства гдеиспользуется мазут, его непосредственного устройства и конкретных нормэксплуатации котельного оборудования. Взрывоопасность промышленных26объектов,напримеркотельной,определяетсяособенностямитехнологического процесса и свойствами используемого топлива.На котельной войсковой части 75653 используется топочный мазутсоответствующий ГОСТ 10585-75 «Топливо нефтяное. Мазут.
Техническиеусловия» с температурой вспышки не ниже 65оС. Мазут, горючая жидкость.Представляет собой остаточный продукт после отгона из нефти топливныхфракций. Состав, % (масс): углерод 83,5-88,5, водород 10,5-12,5. Мазуттопочный это - горючая жидкость. Плотность 948 кг/м3; температура вспышки140°С;т.самовоспламенениео380С;температурныепределыраспространения пламени: нижний 138 °С, верхний 145 °С. Мазуты способныпригорениипрогреватьсявглубину,образуявсевозрастающийгомотермический слой. Скорость выгорания 0,015 кг/(м2-с); температурапрогретого слоя 230—300 °С; температура плавления 1000 °С [5].Исходя из нормативных данных, мазут обладает довольно слабыми итяжелообразуемымивзрывоопаснымисвойствамииз-заотсутствиятехнологической возможности создания таких условий.
Для созданиявзрывоопасной среды в котле, форсунке или питающем баке, необходимоодновременно нагреть большой объем мазута до высокой температуры, аименно до 350-400 оС. На рассматриваемом объекте питающие баки с мазутом,имеющие достаточный теоретический объем для подобного взрыва находятсяв другом здании, в мазутохранилище.
Между котельной и мазутохранилищемспроектирован противопожарный разрыв, что является исключающимфактором соединения высокой температуры и большого объема мазута.Котельная войсковой части 75653 имеет газовую растопку, а именно отгазовых баллонов с метаном. Соответственно наихудшим расчетнымвариантом аварии является растекание мазута по полу из питающеймагистрали или при срыве форсунки с котла, его возгорание с последующимвзрывом баллона метана или же взрывом метана в помещении при иной потерицелостности баллона.27Расчет взрыва метанаТаккакнакотельнойиспользуютсягазовыебаллонысостравливающими клапанами, то при нагревании баллона газ, расширяясь,будет выходить в помещение.
Поэтому необходимо определить, достаточнымлибудетобъемвышедшегогазадляобразованиявзрывоопаснойконцентрации. Для этого проведем расчет - какой свободный объемпомещения будет полностью исключать возможность взрыва для данногообъема газового баллона и сравним с имеющимся помещением. Для расчетаиспользуем методику из НПБ 105-03 - Расчет избыточного давления взрывадля горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей [12].Параметры баллона:Объем, л 100Вместимость газа, нм3 25Наружный диаметр, мм 326Длинна, мм 1660Масса, кг 65Параметры помещения:Длина - 8мШирина - 8мВысота - 6мТемпература – 24оСАтмосферное давление – 760 мм.рт.ст.Нижний концентрационный предел распространения пламени – 2.4% (об.)Расчет:1) Расчитаем геометрический объем машинного зала котельной:8 ∗ 12 ∗ 6 = 570 м32) Сначала вычислим плотность газа, кг/м3, при расчетнойтемпературе.
В данном случае температура равна 24oCг = М / [Vo (1 + 0,00367 t)] ,(2.1)28гдеМ – молекулярная масса вещества, кг/кмоль, для метана – 16.04г/моль = 16.04 кг/кмоль;Vо – мольный объем метана, м3/кмоль, Vо = 22,413 м3/кмоль;ме=16.0422.413(1+0.00367∗24)= 0.65772 кг/м33) Вычисляем массу метана, вышедшего в результате расчетнойаварии в помещение, и равномерно распределенная в нем, кг;вычисляется по формуле:m = Vб г ,(2.2)где Vб – объем метана, вышедшего из баллона, м3, принимаем данныезавода-изготовителя с расчетом полной заправки -25 м3m = 25 ∗ 0.65772 = 16.443 кг4) Найдем массовую концентрацию - С, кг/м3Для определения массовой концентрации используем формулу:С = ПДВК*M / 100 Vt ,где(2.3)ПДВК - – предельно допустимая взрывобезопасная концентрацияметана, % (об.)Vt – мольный объем метана при заданных условиях, л/моль, начальныеусловия: P0 = 760 мм рт.
ст., V0 = 22,413 л/моль, T0 = 273 КP0 V0 / T0 = Pt Vt / Tt760 ∗ 22.413 760 ∗ =27326962.39 * 269 = 760 * VtVt = 22.082 л/мольОтсюда:ПДВК = Сн / Кб ,(2.4)где Сн – нижний концентрационный предел распространения пламенипри данных условиях, % (об.)Кб – коэффициент безопасности со степенью надёжности 0,999; дляметана Кб = 1,2429ПДВК =С=2.41.241.935∗16.04100∗22.082= 1.935 %= 0.014 кг/м35) Свободный объем помещения (Vп св, м3), полностью исключающийвзрыв метана в данных условиях, можно определить по формуле:Vп св = m / СVп св =250.014(2.5)= 1785 м36) Формула для расчета геометрического объема помещения (Vп, м3)при подстановке всех значений примет вид:Vп 431,5 Vб Tt=Pt Cн 1 0,00367 tt (2.6)431.5∗25∗269= 760∗2.4∗(1+0.00367∗24) = 1984 м3Вывод: произведенный расчет подтверждает, что имеющегося объемаметана в баллоне, который служит для растопки мазута, в большей мередостаточно для образования взрывоопасной концентрации по отношению кобъему помещения машинного зала – 570 м3 < 1984 м32.2 Авария на химическом складе.
Разлив серной кислотыОдной из важнейших задач, которые я ставил перед собой, приисследовании опасностей, связанных с котельной – это прогнозированиевозможных последствий возникновения ЧС и воздействие поражающихфакторовнаокружающиекотельнуюобъекты.Учитываялегкостьконструкции химического склада и возможность вероятного взрыва накотельной, я решил рассмотреть ситуацию с разрушением хранилища горючесмазочных и химических материалов и образованием ядовитого облака от30розлива и испарения серной кислоты, а так же зонирование прилегающейтерритории по уровню поражающего воздействия на человека и природнуюсреду.Серная кислота является летучей жидкостью. Данное веществообладает резко выраженным раздражающим и прижигающим действием. Вслучае крупных неконтролируемых выбросов, особенно, при повышенныхзначениях t°C и диспергирования в окружающую среду серная кислота можетвызывать тяжелые химические ожоги кожных покровов, глаз и верхнихдыхательных путей с возможным смертельным исходом среди персонала.Основываясь на сказанном, определим возможные последствияразвития аварий на складе серной кислоты:- интоксикация при ингаляционном воздействии паров сернойкислоты;- химические ожоги незащищенных участков тела при кожнорезорбтивном воздействии капель и грубодисперсного аэрозоля.Серная кислота не входит в перечень сильнодействующих ядовитыхвеществ Ростехнадзора и МЧС России.
С целью идентификации степенитоксической опасности ингаляционного воздействия паров H2SO4 напроизводственный персонал и население при аварийных выбросах проведеманализ физико-химических свойств серной кислоты.Способность ядовитых веществ создавать поражающие концентрациив атмосферном воздухе определяют во многом такие параметры кактемпература кипения, давление насыщенного пара, интенсивность испаренияи летучесть.
От действия паров или самой кислоты на надгортанник идыхательные пути развивается резкий отек гортани, голосовых связок,вызывающий резкое затруднение дыхания, в связи с чем иногда требуетсядаже трахеотомия. Лицо отравившегося становится синюшным, зрачкирасширяются. Отмечаются падение и ослабление сердечной деятельности.Смерть наступает в первые 1—2 ч и иногда очень быстро.31Таблица 2.1Физико-химические параметры серной кислотыТемпература Максимальнаяконцентрация пара при tкипения20оС (Сmax), мг/м3(tкип),оСВ закрытыхНапомещенияхоткрытойДавлениеИнтенсивностьнасыщенногоиспарения (пара при tКг/чм320оС (р), Паместности3305.030.50.1258.810-5Характер изменения максимальной концентрации пара серной кислотыв зависимости от температуры окружающего воздуха в закрытых помещенияхи на открытой местности показан на рисунке 2.1 [13].Рисунок 2.1 Зависимость концентрации серной кислоты оттемпературы воздуха32Проанализируем поражающее действие серной кислоты.
Еслиотносительная летучесть серной кислоты 2020 4020 ⁄=ПДК < 10, тоналичием паров в атмосферном воздухе можно пренебречь. В этой связи приоценкепоражающеговоздействияопасноговеществаначеловека,учитывается наличие в воздухе только аэрозоля. Если относительная летучесть опасного вещества лежит в пределах 10 < 2020 4 <50, то учитываетсяналичие в воздухе паров и аэрозоля [13].Максимальная концентрация на открытой местности, создаваемаяпарами серной кислоты при атмосферном давлении и температуре кипения3300С, не превышает 0.5 мг/м3 (при 200С), то есть всего 0.5 ПДК H2SO4 (ПДКсерной кислоты в воздухе составляет 1 мг/м3), а при аварийных выбросахвнутри помещений (при отсутствии вентиляции) около 5 мг/м3, то есть 5 ПДК.Такимобразомдляконцентрированнойсернойкислоты(92.5-94%)используемой на рассматриваемом объекте, относительная летучесть не превышает 2020 4 <10, что показывает рисунок 2.2 и таблица 2.2 [13].Рисунок 2.2 Относительная летучесть концентрированной серной кислоты33Таблица 2.2Характер изменения относительной летучести серной кислоты взависимости от температуры кипения и температуры окружающего воздуха.Температура кипения, ⁰СТемпература воздуха, ⁰С28028529030030531031532032533033518202240.44 44.857 49.7632.494 36.044 39.98326.111 28.962 32.128летучесть техническойсерной кислоты F при20⁰С8.746 9.701 10.7617.028 7.795 8.6475.647 6.264 6.9484.537 5.033 5.5833.646 4.044 4.486Таким образом, пути воздействия паров серной кислоты накратковременном (аварийный период) вдыхании испарившейся сернойкислоты не являются летально-опасными.Аэрозольный путь воздействия серной кислоты является существенноболее опасным.
Ингаляционная токсичность аэрозоля серной кислоты зависиткак от степени ее концентрации в объеме воздуха, так и от дисперсности –размера частицH2SO4. Размеры частиц в аэрозолях изменяются в оченьшироких пределах – от 10-8 до нескольких мм. Диспергирование H2SO4 сдиаметрами частиц <10 мкм при аварийном выбросе в окружающеепространство может возникнуть при высоких перепадах давлений воборудовании и среде, куда происходит истечение, либо в случае разрушенияемкости с H2SO4 в результате взрыва. При возможном аварийном разрушенииемкости хранения серной кислоты и практически мгновенном обрушениестолба жидкости на подстилающую поверхность поддона, происходит34разбрызгивание H2SO4 с образование сравнительно грубодисперсногоаэрозоля с диаметрами частиц от нескольких мм до 10 мкм. Образовавшеесяоблако жидкого аэрозоля подхватывается воздушным потоком и, двигаясьвместе с ним, достаточно быстро рассеивается в результате оседания частицH2SO4 на поверхность земли [13].Основываясь на эмпирических данных, нами получена регрессионнаямодель скорости оседания частицгрубодисперсного аэрозоляH2SO4 вфункции размера этих частиц () = + m , где m – размер частицаэрозоля, a и b – параметры регрессионной модели.Глубина L распространения образовавшегося облака грубодисперсногоаэрозоля H2SO4 с учетом полученной регрессионной модели описываетсяпредложенной зависимостью = ( (), сж |(Po,tв,Vв)=const , где ос ()- скорость оседания частиц аэрозоля в функции размера данных частиц (m)при фиксированных значения атмосферного давления (Ро ), температурыатмосферного воздуха (в )и скорости приземного ветра (в ), Нсж - средняявысота механического измельчения (диспергирования) H2SO4 в результатеобрушения столба жидкости на подстилающую поверхность [13].Рисунок 2.3 Глубина распространения дисперсного аэрозоля H2SO4 взависимости от размеров частиц и скорости приземного ветра [13]35Глубина распространения аэрозоля существенно зависит от размерачастицискоростиприземноговетра.Даннаязависимостьдлярассматриваемой высоты обрушения столба жидкости на подстилающуюповерхность показана на рисунке 2.3.Основываясь на вышесказанном, выделим две характерные зоныпоражения человека при аварийных выбросах серной кислоты.- Первая зона.
На расстоянии мене 10 , в непосредственнойблизости от места разлития серной кислоты при мгновенномразрушении резервуара определяющим будет капельножидкое воздействие разбрызгиваемых капель серной кислотыс диаметром частиц d>100 мкм , а так же воздействие потокарастекающейся жидкости. В этой зоне можно ожидатьтяжелые химические ожоги кожных покровов и глаз свозможным смертельным исходом среди военнослужащих.- Вторая зона. На расстоянии превышающим 10 от местаразлитиясернойкислоты,формируетсязонагрубодисперсного аэрозоля с диаметрами капель в пределах100мкм>d>10мкм.Частицыразмеромболее10мкмзадерживаются в верхних дыхательных путях, не достигаялегких. В этой зоне определяющим будет ингаляционнокапельное поражение людей, приводящее к химическиможогам кожных покровов и глаз, прижиганию слизистойверхних дыхательных путей у военнослужащих [8].Зоны поражения при реализации аварии по сценарию с мгновеннымразрушением резервуара, с последующим разлитием серной кислоты наподстилающую поверхность, разбрызгиванием капель и образованиемгрубодисперсного аэрозоля H2SO4 с учетом розы ветров, показаны вПриложении к настоящей работе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
