Расчет зон поражения первичным и вторичным облаком аммиака при реализации наиболее вероятного сценария

При реализации наиболее вероятного сценария происходит выброс аммиака, после чего образуется первичное и вторичное облако, оказывающее токсическое воздействие на персонал предприятия. Исходные данные для осуществления прогнозной оценки представлены в таблице 2.13.

Таблица 2.13.

Исходные данные, необходимые для оценки химической обстановки при выбросе аммиака.

Методика прогнозирования масштабов заражения АХОВ при авариях на химически опасных объектах и транспорте.

Принятые допущения:

• — Емкость, содержащая АХОВ, разрушаются полностью.
• — Толщина слоя жидкости принимается равной 0,05 м.
• 1) Определение эквивалентного количества вещества в первичном облаке:

Эквивалентное количество Q_э1 (т) вещества в первичном облаке определяется по формуле:

Q_э1= К₁ · К₃ · К₅ · К₇ · Q₀ (2.16).

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

К₃ — коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы аммиака к пороговой токсодозе другого АХОВ, принимаем К₃ = 0,04;

К₅ — коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы, для инверсии принимаем К₅ = 1;

К₇ — коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха, принимаем К₇ = 1;

Q₀ — количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т. Q_э1 = (1,2)· (0,18)·(0,04)·1·1=0,009 т.

2)Определение эквивалентного количества вещества во вторичном облаке:

Эквивалентное количество вещества во вторичном облаке рассчитывается по формуле:

Q_э2=(1 — К₁) · К₂ · К₃ · К₄ · К₅ · К₆ · К₇ · (Q₀/hd) (2.17).

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

К₁ — коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ, принимаем К₁ = 0,18;

К₃ — коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы аммиака к пороговой токсодозе другого АХОВ, принимаем К₃ = 0,04;

К₅ — коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы, для инверсии принимаем К₅ = 1;

К₇ — коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха, принимаем К₇ = 1;

К₂ — коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ, для аммиака принимается К₂ = 0,025;

К₄ — коэффициент, учитывающий скорость ветра, принимается К₄ = 1,33;

К₆ — коэффициент, зависящий от времени N, прошедшего после начала аварии, значение коэффициента К₆ определяется после расчета продолжительности T (ч). К₆ = {N^0.8 при N < T; T^0.8 при N > T; (2.18).

Время полного испарения вещества Т, ч, которое определяет продолжительность его поражающего дейсвия, вычисляется по формуле:

T = hd / K₂ · K₄ · K₇ (2.19).

где h — толщина слоя жидкого АХОВ.

Коэффициенты К₁, К₂, К₃, К₄, К₅, К₇ находятся в приложении к данной методике. Значения коэффициентов для расчетной оценки химической обстановки при данной ЧС: К₁=0,18, К₂=0,025, К₃=0,04, К₄=1,33, К₅=1, К₇=1. Плотность аммиака принимается равной 0,681 т/м^3.

Время полного испарения вещества определяется по формуле 2.19:

Т= 0,050,681/0,0251,331 =0,3 405/ 0,3 325 =1,03 ч.

N < T, К₆ = (1,03)^0,8 =1,02.

Q_э2 = (1−0,18) · (0,025)· (0,04)·(1,33)·1·(1,02)·1·(1,2/0,05·0,681)=0,04 т.

3) Расчет глубины зоны заражения:

Полная глубина зоны заражения Г (км), обусловленной воздействием первичного и вторичного облака аммиака определяется:

Г = Г_max + 0,5Г_min (2.20).

Полученное значение сравнивается с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс Гп, определяемым по формуле:

Г_п = N · v (2.21).

где N — время от начала аварии;

v — скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

Глубина зоны заражения определяется в приложении к методике и равна:

Г₁=0,26 и Г₂ = 0,59. Значит, Г_max = 0,59 км, Г_min = 0,26 км.

Тогда по формуле 2.4:

Г = 0,59 +0,5 · 0,26 = 0,72 км.

В приложении к методике определяется скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха в зависимости от скорости ветра, и равна 10 км/ч. По формуле 2.21: Г_п = 110= 10 км.

Принимается наименьшая из зон 0,72 км.

4) Определение площади зоны заражения аммиаком:

Площадь зоны возможного заражения для первичного и вторичного облака аммиака определяется по формуле:

S_в= 8,72 · 10^-3 · Г² · (2.22).

где S_в — площадь зоны возможного заражения АХОВ, км²;

Г — глубина зоны заражения, км²;

— угол распространения токсичного облака.

Площадь зоны фактического заражения Sф (км²) рассчитывается по формуле:

S_ф = К₈ · Г² · N^0,2 (2.23).

где К₈ — коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха.

Площадь зоны возможного заражения для вторичного облака аммиака с учетом углового размера, определяемого из приложения к методике:

S_в= 8,72 · 10^-3 · (0,72)² 90 = 0,4 км²

S_ф = (0,081)(0,72)² 1^0,2 = 0,04 км²

Одним из наиболее опасных в данном случае направлений ветра является Северо-Западное. При данном направлении ветра захватывается наибольшая площадь близлежащей населенной зоны (рисунок 2.9).

Рисунок 2.9 Возможная и фактическая зона заражения при реализации наиболее вероятного сценария ЧС с выбросом аммиака, вызванной разрушением ресивера Как видно из рисунка 2.9, движение облака при Северо-Западном направлении ветра захватывает большую часть близлежащей населенной зоны г. Стерлитамак.

5) Определение времени подхода зараженного воздуха к населенной зоне г. Стерлитамак:

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

t = X / v (2.24).

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

v — скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч.

Время подхода облака аммиака к границе жилой зоны:

t = 0,05/10 = 0,005 ч или 3 минуты.

6) Определение возможных потерь:

Определение возможных потерь осуществляется на основании данных о плотности населения, застройки населенного пункта, времени суток.

Ориентировочные потери в очаге поражения составляют:

• — лёгкой степени — 25% ;
• — средней и тяжелой степеней (с выходом из строя не менее чем две-три недели и нуждающиеся в госпитализации) — 40% ;
• — со смертельным исходом — 35%.

При Северо-Западном направлении ветра численность населения, которое может пострадать при ЧС (с учетом персонала) составляет:

N = 0,04 · 0,53 = 0,02 тыс. чел. или 20 человек.

При этом распределение потерь, соответствует значениям:

• — поражение легкой степени — 5 чел.;
• — поражение средней и тяжелой степени — 8 чел.;
• — со смертельным исходом — 7 чел.

Таким образом, проведена прогнозная оценка химической обстановки при возникновении ЧС с выбросом аммиака, вызванной разрушением ресивера на территории ОАО КПБН «Шихан» в г. Стерлитамак. Определены зоны возможного и фактического заражения, составляющие 0,04 и 0,4 км² соответственно. Уровень ЧС является местным.