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

Таблица 3.3.

Степени разрушений зданий

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.

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

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 - 20^оС;

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

m_пр=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*46.027^0.33/3+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.

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.