ВКР1 (1191305), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

С другой стороны, котельная, как сложная техническая система является источником техносферной опасности, заключающейся в различных поражающих воздействий на человека и окружающую среду за счет используемого в ней топлива - жидкого мазута. К техносферным опасностям данного объекта можно отнести взрывы, пожары, розлив мазута в следствии прорыва на резервуарах мазутного хозяйства, а в случае разрушения находящегося рядом химического склада - выбросы химически опасных веществ (H₂SO₄ и др) с последующим токсическим воздействием на человека и экосистемы окружающей природной среды.

Взрыв на котельной

Согласно нормативным документам [4] мазут является веществом со слабовыраженными взрывоопасными свойствами, а именно не всегда существуют условия достаточные для образования взрывоопасной смеси. Это часто зависит от множества факторов от того мазутного хозяйства где используется мазут, его непосредственного устройства и конкретных норм эксплуатации котельного оборудования. Взрывоопасность промышленных объектов, например котельной, определяется особенностями технологического процесса и свойствами используемого топлива.

На котельной войсковой части 75653 используется топочный мазут соответствующий ГОСТ 10585-75 «Топливо нефтяное. Мазут. Технические условия» с температурой вспышки не ниже 65^оС. Мазут, горючая жидкость. Представляет собой остаточный продукт после отгона из нефти топливных фракций. Состав, % (масс): углерод 83,5-88,5, водород 10,5-12,5. Мазут топочный это - горючая жидкость. Плотность 948 кг/м3; температура вспышки 140 °С; т. самовоспламенение 380 ^оС; температурные пределы распространения пламени: нижний 138 °С, верхний 145 °С. Мазуты способны при горении прогреваться в глубину, образуя все возрастающий гомотермический слой. Скорость выгорания 0,015 кг/(м2-с); температура прогретого слоя 230—300 °С; температура плавления 1000 °С [5].

Исходя из нормативных данных, мазут обладает довольно слабыми и тяжелообразуемыми взрывоопасными свойствами из-за отсутствия технологической возможности создания таких условий. Для создания взрывоопасной среды в котле, форсунке или питающем баке, необходимо одновременно нагреть большой объем мазута до высокой температуры, а именно до 350-400 ^оС. На рассматриваемом объекте питающие баки с мазутом, имеющие достаточный теоретический объем для подобного взрыва находятся в другом здании, в мазутохранилище. Между котельной и мазутохранилищем спроектирован противопожарный разрыв, что является исключающим фактором соединения высокой температуры и большого объема мазута.

Котельная войсковой части 75653 имеет газовую растопку, а именно от газовых баллонов с метаном. Соответственно наихудшим расчетным вариантом аварии является растекание мазута по полу из питающей магистрали или при срыве форсунки с котла, его возгорание с последующим взрывом баллона метана или же взрывом метана в помещении при иной потери целостности баллона.

Расчет взрыва метана

Так как на котельной используются газовые баллоны со стравливающими клапанами, то при нагревании баллона газ, расширяясь, будет выходить в помещение. Поэтому необходимо определить, достаточным ли будет объем вышедшего газа для образования взрывоопасной концентрации. Для этого проведем расчет - какой свободный объем помещения будет полностью исключать возможность взрыва для данного объема газового баллона и сравним с имеющимся помещением. Для расчета используем методику из НПБ 105-03 - Расчет избыточного давления взрыва для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей [12].

Параметры баллона:

Объем, л 100

Вместимость газа, нм³ 25

Наружный диаметр, мм 326

Длинна, мм 1660

Масса, кг 65

Параметры помещения:

Длина - 8м

Ширина - 8м

Высота - 6м

Температура – 24^оС

Атмосферное давление – 760 мм.рт.ст.

Нижний концентрационный предел распространения пламени – 2.4% (об.)

Расчет:

1. Расчитаем геометрический объем машинного зала котельной:

³

1. Сначала вычислим плотность газа, кг/м³, при расчетной температуре. В данном случае температура равна 24^oC

r_г = М / [V_o (1 + 0,00367 t)] , (2.1)

где М – молекулярная масса вещества, кг/кмоль, для метана – 16.04 г/моль = 16.04 кг/кмоль;

V_о – мольный объем метана, м³/кмоль, V_о = 22,413 м³/кмоль;

r_ме кг/м³

1. Вычисляем массу метана, вышедшего в результате расчетной аварии в помещение, и равномерно распределенная в нем, кг; вычисляется по формуле:

m = V_б r_г , (2.2)

где V_б – объем метана, вышедшего из баллона, м³, принимаем данные завода-изготовителя с расчетом полной заправки -25 м³

1. Найдем массовую концентрацию - С, кг/м³

Для определения массовой концентрации используем формулу:

С = ПДВК*M / 100 V_t , (2.3)

где ПДВК - – предельно допустимая взрывобезопасная концентрация метана, % (об.)

V_t – мольный объем метана при заданных условиях, л/моль, начальные условия: P₀ = 760 мм рт. ст., V₀ = 22,413 л/моль, T₀ = 273 К

P₀ V₀ / T₀ = P_t V_t / T_t

62.39 * 269 = 760 * V_t

V_t = 22.082 л/моль

Отсюда:

ПДВК = С_н / К_б , (2.4)

где С_н – нижний концентрационный предел распространения пламени при данных условиях, % (об.)

К_б – коэффициент безопасности со степенью надёжности 0,999; для метана К_б = 1,24

ПДВК =

кг/м³

1. Свободный объем помещения (V_{п св}, м³), полностью исключающий взрыв метана в данных условиях, можно определить по формуле:

V_{п св} = m / С (2.5)

V_{п св} = м³

1. Формула для расчета геометрического объема помещения (V_п, м³) при подстановке всех значений примет вид:

= (2.6)

= м³

Вывод: произведенный расчет подтверждает, что имеющегося объема метана в баллоне, который служит для растопки мазута, в большей мере достаточно для образования взрывоопасной концентрации по отношению к объему помещения машинного зала – 570 м³ < 1984 м³

2.2 Авария на химическом складе. Разлив серной кислоты

Одной из важнейших задач, которые я ставил перед собой, при исследовании опасностей, связанных с котельной – это прогнозирование возможных последствий возникновения ЧС и воздействие поражающих факторов на окружающие котельную объекты. Учитывая легкость конструкции химического склада и возможность вероятного взрыва на котельной, я решил рассмотреть ситуацию с разрушением хранилища горюче-смазочных и химических материалов и образованием ядовитого облака от розлива и испарения серной кислоты, а так же зонирование прилегающей территории по уровню поражающего воздействия на человека и природную среду.

Серная кислота является летучей жидкостью. Данное вещество обладает резко выраженным раздражающим и прижигающим действием. В случае крупных неконтролируемых выбросов, особенно, при повышенных значениях t°C и диспергирования в окружающую среду серная кислота может вызывать тяжелые химические ожоги кожных покровов, глаз и верхних дыхательных путей с возможным смертельным исходом среди персонала.

Основываясь на сказанном, определим возможные последствия развития аварий на складе серной кислоты:

• интоксикация при ингаляционном воздействии паров серной кислоты;

• химические ожоги незащищенных участков тела при кожно-резорбтивном воздействии капель и грубодисперсного аэрозоля.

Серная кислота не входит в перечень сильнодействующих ядовитых веществ Ростехнадзора и МЧС России. С целью идентификации степени токсической опасности ингаляционного воздействия паров H₂SO₄ на производственный персонал и население при аварийных выбросах проведем анализ физико-химических свойств серной кислоты.

Способность ядовитых веществ создавать поражающие концентрации в атмосферном воздухе определяют во многом такие параметры как температура кипения, давление насыщенного пара, интенсивность испарения и летучесть. От действия паров или самой кислоты на надгортанник и дыхательные пути развивается резкий отек гортани, голосовых связок, вызывающий резкое затруднение дыхания, в связи с чем иногда требуется даже трахеотомия. Лицо отравившегося стано­вится синюшным, зрачки расширяются. Отмечаются падение и ослабление сердечной деятельности. Смерть наступает в первые 1—2 ч и иногда очень быстро.

Таблица 2.1

Физико-химические параметры серной кислоты

Характер изменения максимальной концентрации пара серной кислоты в зависимости от температуры окружающего воздуха в закрытых помещениях и на открытой местности показан на рисунке 2.1 [13].

Рисунок 2.1 Зависимость концентрации серной кислоты от температуры воздуха

Проанализируем поражающее действие серной кислоты. Если относительная летучесть серной кислоты , то наличием паров в атмосферном воздухе можно пренебречь. В этой связи при оценке поражающего воздействия опасного вещества на человека, учитывается наличие в воздухе только аэрозоля. Если относительная летучесть опасного вещества лежит в пределах 10 < <50, то учитывается наличие в воздухе паров и аэрозоля [13].

Максимальная концентрация на открытой местности, создаваемая парами серной кислоты при атмосферном давлении и температуре кипения 330⁰С, не превышает 0.5 мг/м³ (при 20⁰С), то есть всего 0.5 ПДК H₂SO₄ (ПДК серной кислоты в воздухе составляет 1 мг/м³), а при аварийных выбросах внутри помещений (при отсутствии вентиляции) около 5 мг/м³, то есть 5 ПДК. Таким образом для концентрированной серной кислоты (92.5-94%) используемой на рассматриваемом объекте, относительная летучесть не превышает <10, что показывает рисунок 2.2 и таблица 2.2 [13].

Рисунок 2.2 Относительная летучесть концентрированной серной кислоты

Таблица 2.2

Характер изменения относительной летучести серной кислоты в зависимости от температуры кипения и температуры окружающего воздуха.

Таким образом, пути воздействия паров серной кислоты на кратковременном (аварийный период) вдыхании испарившейся серной кислоты не являются летально-опасными.

Аэрозольный путь воздействия серной кислоты является существенно более опасным. Ингаляционная токсичность аэрозоля серной кислоты зависит как от степени ее концентрации в объеме воздуха, так и от дисперсности – размера частиц H₂SO₄. Размеры частиц в аэрозолях изменяются в очень широких пределах – от 10^-8 до нескольких мм. Диспергирование H₂SO₄ с диаметрами частиц <10 мкм при аварийном выбросе в окружающее пространство может возникнуть при высоких перепадах давлений в оборудовании и среде, куда происходит истечение, либо в случае разрушения емкости с H₂SO₄ в результате взрыва. При возможном аварийном разрушении емкости хранения серной кислоты и практически мгновенном обрушение столба жидкости на подстилающую поверхность поддона, происходит разбрызгивание H₂SO₄ с образование сравнительно грубодисперсного аэрозоля с диаметрами частиц от нескольких мм до 10 мкм. Образовавшееся облако жидкого аэрозоля подхватывается воздушным потоком и, двигаясь вместе с ним, достаточно быстро рассеивается в результате оседания частиц H₂SO₄ на поверхность земли [13].

Характеристики

Список файлов ВКР