Определение зон действия основных поражающих факторов при авариях на объекте.
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Возникновение поражающих факторов, представляющих опасность для людей, а также зданий, сооружений и техники возможно при взрыве газа и пожаре (50-55% случаев), фонтанном горении прорыва на газопроводе.

Наибольшую опасность представляет утечка газа с последующим взрывом топливно-воздушной смеси (ТВС) и возгоранием.

Основными поражающими факторами таких аварий являются:

избыточное давление во фронте воздушной ударной волны, образующейся при расширении газа и сгорании газовоздушной смеси;

разлет осколков (фрагментов) оборудования;

прямое огневое воздействие и тепловой поток с поверхности пламени при пожарах.

В качестве расчетных вариантов рассмотрены наиболее неблагоприятные ситуации развития аварии на проектируемом объекте.

В процессе эксплуатации котельной возможно развитие аварийных ситуаций по следующим сценариям:

Наиболее опасный сценарий – образование утечки из газопровода до ГРУ-50-2У1

Основными причинами аварий на газовом хозяйстве являются коррозия труб, брак строительно-монтажных работ, заводские дефекты труб и оборудования, а также разрушения надземных газовых коммуникаций.

В качестве расчетного варианта выбрана наиболее неблагоприятная ситуация – утечка газа из надземного газопровода.

С точки зрения потенциального воздействия на окружающую среду аварийное разрушение газопровода сопровождается:

• образованием волн сжатия за счет расширения в атмосфере природного газа, заключенного под давлением в объеме «мгновенно» разрушившейся части трубопровода, а также волн сжатия, образующихся при воспламенении газового шлейфа и расширении продуктов сгорания;

• механическим (бризантным) воздействием – разлетом осколков (фрагментов) от разрушенной части трубопровода;

• возможным воспламенением газа и термическим воздействием факела на окружающую растительность и жилые постройки.

Как показал анализ отечественной статистики, при разрушениях газопроводов пожар возникает в 50-55 % случаев. При этом источниками воспламенения газа являются искры, образующиеся при соударении друг с другом фрагментов трубы, либо при ударах о трубу «выдуваемых» высокоскоростными струями каменистых включений грунта.

В качестве возможной причины аварийных выбросов газа с возгоранием рассматриваются и случаи диверсионных актов, в результате которых могут быть разрушены котельные, как наиболее доступные и опасные с точки зрения величины объема выбрасываемого при этом газа из газопровода.

В качестве поражающих факторов были рассмотрены:

воздушная ударная волна;

тепловое излучение огневого шара.

Для определения зон действия основных поражающих факторов (теплового излучения и воздушной ударной волны) использовались «Методика оценки последствий аварий на пожаро- взрывоопасных объектах» («Сборник методик по прогнозированию возможных аварий, катастроф, стихийных бедствий в ЧС», книги 1, 2, МЧС России, 1994), «Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей» (Управление по надзору в нефтяной и газовой промышленности Госгортехнадзора России, № 10-03/342 от 3.07.98).

Для оценки степени разрушений и количества пострадавших от воздушной ударной принимались следующие значения

 

Таблица 3.2.

Предельно допустимое избыточное давление при взрыве газо-воздушных смесей в помещениях

№ п/п Степень поражения Избыточное давление, кПа
1. Полное разрушение здания
2. 50% -ное разрушение здания
3. Средние повреждения зданий
4. Умеренные повреждения зданий
5. Нижний порог повреждения человека волной давления
6. Малые повреждения (разбита часть остекления)

Таблица 3.3.

Степени разрушений зданий

№ п/п Степень разрушения Характер разрушения
1. Полное Обрушение большей части стен, колонн, перекрытий.
2. Сильное Частичное разрушение стен (колонн), перекрытий. Легкие элементы (двери, перегородки, крыши) разрушаются полностью или частично.
3. Среднее Основные ограждающие и несущие конструкции получают деформации (прогибы), разрушаются второстепенные конструкции.
4. Слабое Повреждение или серьезные деформации отдельных легких элементов ограждения (окна, крыши домов, двери).

 

Наибольшую опасность представляет утечка газа с последующим взрывом газо-воздушной смеси (ГВС) и возгоранием. В качестве поражающих факторов рассмотрено воздействие взрывной волны и тепловое излучение.

 

 

Таблица 3.4.

Характеристика действия ударной волны I, Па*с Р, Па k, Па2
Разрушение зданий
Полное разрушение зданий
Граница области сильных разрушений – 50-75% стен разрушено или находятся на грани разрушения
Граница области значительных повреждений – повреждение некоторых конструктивных элементов, несущих нагрузку
Граница области минимальных повреждений – разрывы некоторых соединений, расчленение конструкций
Полное разрушение остекления
50% разрушение остекления
10% и более разрушение остекления
Поражение органов дыхания незащищенных людей
50% выживание
Порог выживания (при меньших значениях смертельное поражение людей маловероятны)
         

 

Возникновение поражающих факторов, представляющих опасность для людей, а также зданий, сооружений и техники в случае аварии возможно при:

взрыве газа и пожаре (50-55% случаев), причинами которых являются разгерметизация трубопроводов, возникновение искр, образующихся при соударениях друг с другом фрагментов трубы, либо при ударах о трубу «выдуваемых» высокоскоростными струями каменистых включений грунта;

неконтролируемом высвобождении запасенной на объекте энергии (химическая энергия – природный газ; запасенная механическая энергия – работа оборудования, агрегатов и механизмов; кинетическая – движущиеся по территории автомобили и другая техника).

 

Таблица 3.5.

Для оценки разрушений и количества пострадавших от теплового

излучения при горении принимались следующие значения

Характер повреждений элементов зданий и воздействия на человека Интенсивность Излучения, кВт/м2
Стальные конструкции (Твоспл=300 оС) разрушение  
10 минут
30 минут
50 минут
Кирпичные конструкции (Твоспл=700 оС) разрушение  
10 минут
30 минут
50 минут
Летальный исход  
10 секунд
30 секунд
1 минута
10 минут
Ожог 2-ой степени  
10 секунд
30 секунд 10.5
1 минута
10 минут

 

В качестве гипотетического расчетного варианта рассмотрим наиболее опасный сценарий аварии:

Утечка газа из трубопровода в течение 90 секунд (автоматика отключила подачу газа); расход газа 0.462 м3/с.

Потребляемый газ - метан,

плотность газа - 0,679 кг/м3;

время утечки - 90 секунд;

тип окружающего пространства - слабозагроможденное;

температура воздуха - 20оС;

скорость ветра - 0.5-1 м/с;

возможный дрейф центра облака ГВС - 0-150 м;

в районе котельной могут находится - до 4 чел.

удельная теплота сгорания - 50*106

константа - 4.52*106

 

Масса газа, вышедшего из газопровода составит

m=0.697*0,462*1=41,608 кг

Приведенная масса

mпр=50*106/4.52*106*41.608*0.1=46.027 кг

Импульс волны давления на расстоянии 3 метров

I=123*46.027 0.66/3=513,3 Па*с

Избыточное давление на расстоянии 3 метров

ΔP=101325*(0.8*46.0270.33/3+3*46.027 0.66/32+5*46.027/33)=1.382*106 Па

Возможны полные разрушения

 

Импульс волны давления на расстоянии 8 метров

I=123*46.027 0.66/8=192.487 Па*с

Избыточное давление на расстоянии 8 метров

ΔP=101325*(0.8*46.027 0.33/8+3*46.027 0.66/82+5*46.027 /83)=1.408*105 Па

Возможны средние разрушения

 

Импульс волны давления на расстоянии 25 метров

I=123*46.027 0.66/25=61.596 Па*с

Избыточное давление на расстоянии 25 метров

ΔP=101325*(0.8*46.027 0.33/25+3*46.027 0.66/252+5*46.027 /253)=1.905*104 Па

Возможны средние разрушения

 

Результаты гипотетических аварийных ситуаций при сценариях утечки газа представлены в таблице 3.6

 

Таблица 3.6.

Параметры Г1
Объем газа в облаке ГВС, м3
Доля участия газа в формировании взрыва, %
Масса газа, участвующая в формировании взрыва, кг 89.216
Тип окружающего пространства Слабозагроможденное
Зона полных разрушений, м
Зона сильных разрушений, м
Зона средних разрушений, м
Зона слабых разрушений, м
Зона расстекления (50%), м
Порог поражения 99% людей, м
Порог поражения людей (контузия), м
Радиус огневого шара, м 3.4
Время существования огневого шара, с
Скорость распространения пламени, м/с
Величина воздействия теплового потока на здания и сооружения на кромке огневого шара, кВт/м2
Индекс теплового излучения на кромке огневого шара

 

График зависимости вероятности поражения людей в зависимости от расстояния показан на рисунке 1

 

Рисунок 1.

 

 

Выводы:

1. Наиболее вероятным результатом воздействия взрывных явлений на объекте по сценарию Г1 будет частичное разрушение газопровода.

2. Людские потери со смертельным исходом – от воздействия ударной волны (непосредственно воздействием фазы сжатия, поражением обломками строительных конструкций) и теплового воздействия пожара – только в районе перечисленных сценариев, в прилегающей к газопроводу жилой территории – мало вероятны.

3. Безопасное расстояние (удаленность) при пожаре составит – 16 м. Дальность переноса высокотемпературных частиц (искр) не превысит 100 м.

4. Учитывая тот факт, что полностью исключить возможность возникновения пожара на объекте невозможно – жители, спасательные службы и специалисты по чрезвычайным ситуациям должны быть осведомлены о возможных чрезвычайных ситуациях на проектируемом объекте и готовы к реальным действиям при возникновении аварий.

 

Дата: 2016-10-02, просмотров: 654.