Рекомендованы к печати

УСТОЙЧИВОСТЬ ПРОМЫШЛЕННЫХ

ОБЪЕКТОВ

Методические указания к практическим занятиям и контрольные задания по дисциплине "Безопасность жизнедеятельности"

для студентов всех форм обучения и специальностей

Составители С.Н. Ливинская

Г. В. Кроль

Утверждены на заседании кафедры

Протокол № 7 от 13.03.00

Рекомендованы к печати

методической комиссией направления

специальности

Протокол № 78 от 30.05.00

Электронная копия находится

в библиотеке главного корпуса КузГТУ

Кемерово 2000

Цель работы: научиться оценивать последствия взрывов. Ознакомиться с основными мероприятиями по повышению устойчивости взрыво- и пожароопасных производств.

1.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Под устойчивостью работы промышленного объекта понимают способность объекта выпускать установленные виды продукции в объемах и номенклатуре, предусмотренных соответствующими планами в условиях чрезвычайной ситуации (ЧС), а также приспособленность этого объекта к восстановлению в случае повреждения. Для объектов, не связанных с производством материальных ценностей (транспорта, связи, линий электропередач и т.п.), устойчивость определяется способностью объекта выполнять свои функции. Под устойчивостью технической системы понимается возможность сохранения ею работоспособности при ЧС.

Повышение устойчивости технических систем и объектов достигается главным образом организационно-техническими мероприятиями, которым всегда предшествует исследование устойчивости конкретного объекта.

На первом этапе исследования анализируют устойчивость и уязвимость его элементов в условиях ЧС, а также оценивают опасность выхода из строя или разрушения элементов или всего объекта в целом. На этом этапе анализируют:

- надежность установок и технологических комплексов;

- последствия аварий отдельных систем производства;

- распространение ударной волны по территории предприятия при взрывах сосудов, коммуникаций, ядерных зарядов и т.п.;

- распространение огня при пожарах различных видов;

- рассеивание веществ, высвобождающихся при ЧС;

- возможность вторичного образования токсичных, пожаро-взрывоопасных смесей и т.п.

Более подробно в методических указаниях приведена методика оценки зон воздействия взрывных процессов на территории предприятия, а также оценка возможных последствий взрывов внутри помещения.

На втором этапе исследования разрабатывают мероприятия по повышению устойчивости и подготовке объекта к восстановлению после ЧС. Эти мероприятия составляют основу плана-графика повышения устойчивости объекта.

К объектам, на которых наиболее возможны взрывы и пожары, относят:

-предприятия, использующие газо- и нефтепродукты в качестве сырья или энергоносителей;

-газо- и продуктопроводы;

-все виды транспорта, перевозящие взрыво- и пожароопасные вещества;

-топливозаправочные станции;

-предприятия пищевой промышленности;

-предприятия, использующие лакокрасочные материалы и др.

Взрыво- и пожароопасными веществами и смесями являются:

-взрывчатые вещества и порох, применяемые в военных и промышленных целях, изготавливаемые на промышленных предприятиях, хранящиеся на складах отдельно и в изделиях и транспортируемые различными видами транспорта;

-смеси газообразных и сжиженных углеводородных продуктов (метана, пропана, бутана и др.), а также сахарной, древесной, мучной и пр. пыли с воздухом;

-пары бензина, керосина, природный газ на различных транспортных средствах, топливозаправочных станциях и др.

Основными причинами аварий и катастроф на объектах являются:

-ошибки, допущенные при проектировании, строительстве и изготовлении оборудования;

-нарушение технологии производства, правил эксплуатации оборудования, требований безопасности

-низкая трудовая дисциплина.

-стихийные бедствия.

Пожары на предприятиях могут возникать также вследствие повреждения электропроводки и машин, находящихся под напряжением, топок и отопительных систем, емкостей с легковоспламеняющимися жидкостями и т.д.

Наиболее характерными последствиями аварий являются взрывы, пожары, обрушения зданий, заражение атмосферы и местности аварийно химическими опасными и радиоактивными веществами.

Авария - это чрезвычайная ситуация, связанная с разрушительным высвобождением собственного энергозапаса промышленного предприятия, при котором сырье, промежуточные продукты, продукция предприятия и отходы производства, а также установленное на промышленной площадке оборудование, вовлекаясь в аварийный процесс, создают поражающие факторы для персонала, населения, окружающей среды и самого промышленного предприятия.

Катастрофа - это авария, сопровождающаяся гибелью людей.

Пожар - это неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб.

Горение - химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и обычно свечением. Для возникновения горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя (обычно кислород воздуха, а также хлор, фтор, йод, бром, оксиды азота) и источника зажигания. Кроме этого необходимо, чтобы горючее вещество было нагрето до определенной температуры и находилось в определенном количественном соотношении с окислителем, а источник зажигания имел бы достаточную энергию.

Взрыв - чрезвычайно быстрое выделение энергии в ограниченном объеме, связанное с внезапным изменением состояния вещества и сопровождающееся образованием большого количества сжатых газов, способных производить механическую работу.

Взрыв является частным случаем горения. Но с горением в обычном понятии его роднит лишь то, что это окислительная реакция. Для взрыва характерны следующие особенности:

- большая скорость химического превращения;

- большое количество газообразных продуктов;

- мощное дробящее (бризантное) действие;

- сильный звуковой эффект.

Продолжительность взрыва составляет время порядка 10^-5 - 10^-6 с. Поэтому его мощность весьма велика, хотя запасы внутренней энергии у взрывчатых веществ и смесей не выше, чем у горючих веществ, сгорающих в обычных для них условиях.

При анализе взрывных явлений рассматривают две разновидности взрыва: взрывное горение и детонацию.

К первому относят взрывы топливно-воздушных смесей (смеси углеводородов, паров нефтепродуктов, а также сахарной, мучной, древесной и прочей пыли с воздухом). Характерной особенностью такого взрыва является скорость горения порядка нескольких сотен м/с.

Отличительными чертами взрывного горения являются: резкий скачок давления в месте взрыва, переменная скорость распространения процесса, измеряемая сотнями метров в секунду и сравнительно мало зависящая от внешних условий. Характер действия взрыва - резкий удар газов по окружающей среде, вызывающий дробление и сильные деформации предметов на относительно небольших расстояниях от места взрыва.

Детонация - весьма быстрое разложение взрывчатого вещества (газовоздушной смеси), распространяющееся со скоростью в несколько км/с и характеризующееся особенностями, присущими любому взрыву, указанному выше. Детонация характерна для военных и промышленных смесей, находящихся в замкнутом объеме.

Детонация представляет собой взрыв, распространяющийся с максимально возможной для данного вещества (смеси) и данных условий (например, концентрацией смеси) скоростью, превышающей скорость звука в данном веществе и измеряемой тысячами метров в секунду. В условиях детонации достигается максимальное разрушительное действие взрыва.

2. УДАРНАЯ ВОЛНА

Аварии во взрыво- и пожароопасных производствах связаны, как правило, с внезапным истечением газообразных или сжиженных углеводородных продуктов, при перемешивании которых с воздухом образуются взрыво- и пожароопасные смеси. Наиболее опасными в этом отношении являются смеси с воздухом следующих углеводородных газов: метана, пропана, бутана, этилена, пропилена, бутилена и др. Взрыв или возгорание этих газов наступает при определенном содержании газа в воздухе. Например, взрыв пропана возможен при содержании в 1 м³ воздуха от 36,6 (НКПВ) до 173,8 г. (ВКПВ) газа. Интенсивное перемешивание пропана с воздухом при аварийном выбросе объясняется отрицательной температурой его кипения (-42⁰С) при атмосферном давлении.

Взрывоопасными могут быть также смеси паров легковоспламеняющихся жидкостей, взвеси пыли или волокон в воздухе при определенных концентрациях.

Взрыв приводит к повреждению и разрушению зданий, сооружений технологического оборудования, емкостей и трубопроводов. Эти явления связаны как с самим взрывом, так и с действием образующейся при взрыве ударной волны.

Ударной - называется волна, характеризующаяся наличием поверхности разрыва основных физических параметров состояния среды (давления, плотности, температуры), в которой она распространяется со сверхзвуковой скоростью. В зависимости от того, в какой среде распространяется волна - в воздухе, в воде или в грунте, ее называют воздушной ударной волной, ударной волной в воде или сейсмовзрывной волной в грунте.

Воздушная ударная волна представляет собой область сильно сжатого воздуха, распространяющегося во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Механизм образования воздушной ударной волны рассмотрен на рис. 2.1.

При взрыве образуется большое количество газообразных продуктов. Переднюю границу волны, характеризующуюся резким скачком давления, называют фронтом ударной волны.

Во фронте ударной волны происходит скачкообразное изменение параметров состояния воздуха (давления, плотности, температуры, скорости движения). Характерной особенностью воздушной ударной волны является движущийся позади нее поток воздушной среды, направленный в ту же сторону.

Параметры состояния воздуха, находясь под весьма высоким давлением (порядка нескольких МПа), подобно сильно сжатой и мгновенно отпущенной пружине, расширяются. Так как давление окружающего воздуха во много раз меньше давления продуктов взрыва, то последние, расширяясь, наносят резкий удар по прилегающим слоям. За счет этого воздух сжимается, повышается его давление, плотность, температура. Масса продуктов взрыва, расширяясь, вытесняет окружающий воздух и образует вокруг себя зону сжатого воздуха. Эта зона действует на окружающий, еще невозмущенный воздух и сжимает его. Таким способом сжатие быстро передается все дальше и дальше от места взрыва. Внешняя граница сжатого слоя воздуха и представляет собой фронт воздушной ударной волны, перемещающейся со

Рис. 2.1. Схема образования воздушной ударной волны:

а - при воздушном взрыве; б - при наземном взрыве; 1 – центр взрыва; 2 - газообразные продукты взрыва; 3 – зона сжатого воздуха; 4 – фронт ударной волны

Ударная волна имеет фазу сжатия и фазу разрежения. В фазе сжатия ударной волны давление выше атмосферного, а в сфере разрежения - ниже.

Наибольшее давление воздуха наблюдается на внешней границе фазы сжатия - во фронте волны.

Как видно из рис. 2.2, в момент прихода ударной волны давление повышается от нормального (атмосферного) Р₀ до максимального во фронте Р₁. В дальнейшем по мере продвижения ударной волны давление падает ниже атмосферного.

Рис.2.2. Характер изменения давления в фиксированной точке пространства в зависимости от времени и результата действия ударной волны на местные предметы:

t₁- момент прихода фронта ударной волны в фиксированную точку на местности;

t₂- момент падения давления после прохождения ударной волны до нормального;

t₃- момент окончания действия ударной волны и слоев воздуха

1. Избыточное давление во фронте ударной волны - это разница между максимальным и атмосферным давлением (см. рис.2.2):

P₁= P₁ - P₀, Па (кгс/см²).

Избыточное давление в данной точке зависит от расстояния до центра взрыва и его мощности. Формулы для определения избыточного давления приведены в следующем разделе.

2. Скоростной напор за фронтом ударной волны определяется по формуле

(2.1)

3. Скорость движения ударной волны зависит от ее интенсивности и может быть определена по упрощенной формуле

, м/с, (2.2) где - избыточное давление, кгс/см².

4. Скорость движения воздушного потока за фронтом ударной волны определяется по упрощенной формуле

м/с. (2.3)

5. Время действия ударной волны t_В - это время действия избыточного давления. Его величина может быть определена по формуле

с, (2.4)

где m - масса взорвавшейся газовоздушной среды, кг;

R - расстояние от центра взрыва, м.

3. ОЦЕНКА ЗОН ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВНЫХ ПРОЦЕССОВ

3.1. Действия наземного взрыва на здания, сооружения и оборудование

При взрыве действует весьма мощная, кратковременная и переменная по величине нагрузка (см. рис.2.2).Эта нагрузка возникает в результате действия газообразных продуктов взрыва и ударной волны.

Наибольшим разрушениям продуктами взрыва и ударной волны подвергаются здания и сооружения больших размеров с легкими несущими конструкциями, значительно возвышающимися над поверхностью земли, а также немассивные бескаркасные сооружения с несущими стенами из кирпича и бетона. Подземные же и заглубленные в грунт сооружения с жесткими несущими конструкциями обладают значительной сопротивляемостью разрушению. Из выше перечисленных параметров ударной волны решающим (характеризующим разрушение) является избыточное давление. При разрушении высокого оборудования с малой площадью (мачты, трубы, шкафы с аппаратурой управления) определяющим является скоростной напор.

Разрушения подразделяются на полные, сильные, средние и слабые.

Полные разрушения. В зданиях и сооружениях обрушены перекрытия и разрушены все основные несущие конструкции. Восстановление невозможно. Оборудование, средства механизации и другая техника восстановлению не подлежат. В коммуникационно-энергетических сетях (КЭС) имеются разрывы кабелей, разрушения участков трубопроводов, опор воздушных линий электропередач и т.п.

Сильные разрушения. В зданиях и сооружениях значительные деформации несущих конструкций, разрушена большая часть перекрытий и стен. Восстановление возможно, но нецелесообразно, так как практически сводится к новому строительству с использованием некоторых сохранившихся конструкций. Оборудование и механизмы большей частью разрушены и значительно деформированы. Отдельные детали и узлы оборудования могут быть использованы как запасные части. В КЭС разрывы и деформации на отдельных участках подземных сетей, деформации воздушных линий электропередач и связи, разрывы технологических трубопроводов.

Средние разрушения. В зданиях и сооружениях разрушены главным образом не несущие, а второстепенные конструкции (легкие стены, перегородки, крыши, окна, двери). Возможны трещины в наружных стенах и вывалы в отдельных местах. Перекрытия и подвалы не разрушены, часть помещений пригодна к эксплуатации. Для восстановления требуется капитальный ремонт, выполнение которого возможно собственными силами. Оборудование требует капитального ремонта. В КЭС значительные разрушения и деформация элементов, которые можно устранить капитальным ремонтом.

Слабые разрушения. В зданиях и сооружениях разрушена часть внутренних перегородок, заполнения дверных и оконных проемов. Оборудование имеет незначительные деформации. В КЭС имеются незначительные разрушения и поломки конструктивных элементов. Для восстановления элементов зданий, сооружений, оборудования, получивших слабые разрушения, как правило, требуется текущий ремонт.

Ориентировочная оценка степени разрушения элементов объекта: зданий, сооружений и транспорта в зависимости от избыточного давления во фронте ударной волны приведены в прил. 1; оборудования, энергетических сооружений и сетей - в прил. 2.

3.2. Зоны действия взрыва

Рис.3.1. Зоны действия взрыва: I- детонационной волны; II- продуктов взрыва; III- воздушной ударной волны. Подзоны: IIIа - подзона сильных разрушений; IIIб - подзона средних разрушений; IIIв - подзона слабых разрушений

На рисунке 3.1 рассмотрены зоны действия взрыва:

Зона I с радиусом r₁ - зона действия детонационной волны в пределах облака газовоздушной смеси. Характеризуется интенсивным дробящим действием, в результате которого конструкции разрушаются на отдельные фрагменты, разлетающиеся с большими скоростями от центра взрыва. Радиус этой зоны может быть приближенно определен по формуле

м, (3.1)

где - масса взрывоопасного вещества, образовавшего газовоздушную смесь, т.

Избыточное давление, создаваемое продуктами взрыва на внешней границе зоны, P₁ = 1500-1700 кПа (15-17 кгс/см ²).

Зона II (r₂-r₁) - зона действия продуктов взрыва, охватывающая всю площадь разлета продуктов газовоздушной смеси в результате ее взрыва. Радиус этой зоны определяется по формуле

м. (3.2)

Внешняя граница рассматриваемой зоны характеризуется избыточным давлением P₁= 300 кПа (3 кгс/см²).В этой зоне происходит полное разрушение зданий и сооружений под действием расширяющихся продуктов взрыва. На внешней границе этой зоны образующаяся воздушная ударная волна отрывается от продуктов взрыва и движется самостоятельно от центра взрыва. Продукты взрыва, исчерпав всю свою энергию, расширившись до плотности, соответствующей атмосферному давлению, больше не производят разрушительного действия.

Избыточное давление в любой точке зоны II может быть определено по формуле

кПа, (3.3)

где r - расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки, м.

Зона III (r₃-r₂) - зона действия воздушной ударной волны, включает

три подзоны: IIIа - подзона сильных, IIIб - подзона средних и IIIв -

подзона слабых разрушений, каждая из которых характеризуется избыточным давлением во фронте ударной волны на их внешних границах: P₁=50 (0,5); 30 (0,3) и 10 (0,1) кПа (кгс/см ²) соответственно. На внешней границе зоны III ударная волна вырождается в звуковую слышимую еще на значительных расстояниях.

Рис.3.2.Зависимость радиуса внешней границы зоны действия избыточного давления от массы взрывоопасной газо-воздушной смеси.

Избыточное давление в зоне III в зависимости от расстояния до центра взрыва может быть определено по графику (см. рис.3.2) или рассчитано по формулам.

Для этого предварительно определяется относительная величина:

(3.4)

где r₁ - радиус зоны I; r₃ - радиус зоны III или расстояние от центра взрыва до точки в этой зоне, в которой требуется определить избыточное давление воздушной ударной волны:

при к 2 кПа; (3.5)

при к 2 кПа. (3.6)

Пример: Требуется определить избыточное давление, ожидаемое в районе механического цеха при взрыве емкости, в которой находится 100 т сжиженного пропана. Расстояние от емкости до цеха 300 м. Сделать вывод о характере разрушения здания (по прил.1,2) и о виде поражения людей (по прил.6).

Исходные данные: r₃=300м, m= 100т, пропан.

Решение:

1. Определяем радиус зоны детонационной волны (зона I) по формуле 3.1.

м.

2. Вычисляем радиус зоны действия продуктов взрыва (зона II) по формуле 3.2.

м.

3. Сравнивая расстояние от центра взрыва до цеха (300 м) с найденными радиусами зон, делаем вывод, что цех находится за пределами этих зон и, следовательно, может оказаться в зоне действия воздушной ударной волны (зона III).Далее находим избыточное давление на расстоянии 300 м, используя расчетные формулы для зоны III и принимая r₃ =300 м.

Для этого определяем относительную величину k по формуле 3.4.

Так как к 2, то используем формулу 3.5.

кПа.

По величине избыточного давления, используя прил.1 и 2, определяем степень разрушения механического цеха.

По величине избыточного давления, используя прил. 6, определяем вид поражения людей.

Вывод: 1)при взрыве 100 т сжиженного пропана цех окажется под воздействием воздушной ударной волны с избыточным давлением около 60 кПа, что соответствует зоне полных разрушений;

2)поражения человека действием ударной волны будут тяжелыми.

3.3. Действие внутреннего взрыва на здания, сооружения и оборудование

Внутренний взрыв характеризуется тем, что нагрузка воздействует на объект изнутри. Возникающие нагрузки зависят от многих факторов: типа взрывчатого вещества, его массы, полноты заполнения внутреннего объема помещения взрывчатым веществом, его местоположения во внутреннем объеме и т.д. Ориентировочно оценку возможных последствий взрывов внутри помещения можно производить по величине избыточного давления, возникающего в объеме производственного помещения по НПБ 105-95.

Для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, состоящих из атомов H, O, Cl, F, L, Br, избыточное давление взрыва определяется по формуле

кПа, (3.7)

где P_max -_{_}максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме; определяется экспериментально или по справочным данным, при отсутствии данных допускается принимать равным 900 кПа;

P₀ – начальное давление, кПа; допускается принимать равным 101 кПа;

m - масса горючего газа или паров легковоспламеняющейся или горючей жидкости, поступивших в результате аварии в помещение, кг;

z – доля участия взвешенного дисперсного продукта во взрыве; - плотность газа, кг/м³;

v - свободный объем помещения, м³;определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием; если свободный объем помещения определить невозможно, то его принимают условно равным 80 % геометрического объема помещения;

C_cr – стехиометрический коэффициент;

к_н - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения; допускается принимать равным 3.

Избыточное давление взрыва для химических веществ кроме упомянутых выше, определяется по формуле

кПа (3.8)

где Q_т - количество тепла, выделяющегося при разложении (теплота сгорания), Дж/кг; значения Q _т для некоторых веществ приведены в прил. 3;

C_p - удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг K); допускается принимать равной 1,01 10³ Дж/(кгК);

T₀ - начальная температура воздуха, K.

Перед определением величины следует убедиться, достаточна ли концентрация газовоздушной смеси для взрыва. Взрыв может произойти лишь в том случае, если концентрация смеси лежит в пределах между нижним и верхним концентрационными пределами взрываемости.

Концентрация смеси определяется по формуле

г/м³, (3.9)

где m- масса газовоздушной смеси, г;

v_св - свободный объем помещения, принимаемый с учетом объема оборудования условно равным 80% от геометрического объема помещения, м³.

Полученное значение концентрации сравнивается со значениями пределов взрываемости, приведенных в прил. 4 и 5.

3.4. Действие взрыва на человека

Продукты взрыва и образовавшаяся в результате их действия воздушная ударная волна способны наносить человеку различные травмы, в том числе смертельные.

В указанных выше зонах I и II наблюдается полное поражение людей, связанное с разрывом тела на части, обугливанием под действием рас­ширяющихся продуктов взрыва, имеющих весьма высокую температуру.

В зоне III поражение людей вызывается как непосредственным, так и косвенным воздействием ударной волны.

При непосредственном воздействии ударной волны основной причиной появления травм у людей является мгновенное повышение давления воздуха, что воспринимается человеком как резкий удар. При этом возможны повреждения внутренних органов, разрыв кровеносных сосудов, барабанных перепонок, сотрясение мозга, различные переломы и т.п. Кроме того, скоростной напор воздуха, обусловливающий метательное действие ударной волны, может отбросить человека на значительное расстояние и причинить ему при ударе о землю (или препятствие) различные повреждения.

Метательное действие скоростного напора воздуха заметно сказывается в зоне с избыточным давлением более 50 кПа

(0,5 кгс/см²),где скорость перемещения воздуха более 100 м/с, что значительно превышает скорость ураганного ветра.

Характер и тяжесть поражения людей зависят от величины параметров ударной волны, положения человека в момент взрыва и степени его защищенности. При прочих равных условиях наиболее тяжелые поражения получают люди, находящиеся в момент прихода ударной волны вне укрытий и положении стоя. В этом случае площадь воздействия скоростного напора воздуха будет примерно в 6 раз больше, чем в положении человека лёжа.

Поражения людей, возникающие под действием ударной волны подразделяются: легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые (смертельные). Характеристики поражений приведены в прил. 6.

Поражение людей, находящихся в момент взрыва в зданиях и сооружениях, зависит от степени их разрушения. Так, например, при полных разрушениях зданий следует ожидать полной гибели находящихся в них людей. При сильных и средних разрушениях может выжить примерно половина людей, а остальные получат травмы различной тяжести. Многие могут оказаться под обломками конструкций, а также в помещениях с заваленными или разрушенными путями эвакуации.

Косвенное воздействие ударной волны заключается в поражении людей летящими обломками зданий и сооружений, камнями, битым стеклом и другими предметами, увлекаемыми ею.

При слабых разрушениях зданий гибель людей мало вероятна. Однако часть из них может получить различные травмы.

Пример: Требуется определить избыточное давление и сделать вывод о характере разрушения для следующей аварийной ситуации.

В цехе химического комбината произошла утечка сжиженного пропана из ёмкости, в результате чего все содержимое емкости оказалось в помещении цеха. При соприкосновении с горячим источником произошел взрыв образовавшейся газовоздушной смеси.

Значения начальных условий воздуха в помещении сведены в таблицу:

Наименование, обозначение	Размерность	Величина
Масса вытекшего из емкости пропана, т	кг
Размеры цеха: Высота Ширина Длина	м м м
*Начальное давление, P0	кПа
*Плотность воздуха до взрыва,	кг/м3	1,293
*Теплоемкость воздуха, Cp
*Начальная температура, Т0	К
*Коэффициент, z	-	0.5
*Коэффициент, кн	-	Допускается принимать 3

*-см. примечание к прил. 7.

Решение:

1. Определяем концентрацию газовоздушной смеси по формуле 3.9:

г/м³.

2. Полученное значение сравниваем со значениями предельных концентраций. Из прил. 4 для пропана НКПВ=36,6 г/м³, а ВКПВ=173,8 г/м³.

Следовательно, взрыв возможен при наличии источника инициирования.

3.Пользуясь исходными данными (табл.1. и прил.3.) определяем величину избыточного давления по формуле 3.6:

Вывод: Полученное значение величины =220 кПа даёт основание предположить, что:

1) помещение цеха находится в зоне полных разрушений взрыва (прил.1 и 2);

2) поражения человека действием ударной воздушной волны будут крайне тяжелые (прил.6).

Анализ рассмотренной аварийной ситуации указывает на необходимость разработки мероприятий по предупреждению взрывов или уменьшению их последствий.

4. ОСНОВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ВЗРЫВО- И ПОЖАРООПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВ И СНИЖЕНИЮ МАТЕРИАЛЬНЫХ И ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ АВАРИЙ

4.1. Технические мероприятия, обеспечивающие или снижающие взрыво- и пожароопасность:

1. Применение легкосбрасываемых конструкций в наружных ограждени­ях зданий в соответствии со СНиП 2.09.02-85.

В качестве легкосбрасываемых конструкций используется остекление окон и фонарей. При недостаточной площади остекления могут быть использованы открывающиеся наружу распашные ворота и двери, а также па­нели стен и плиты перекрытий. Сбрасывание (открывание) указанных конс­трукций должно происходить при давлении, не превышающем 2 кПа в момент взрыва, что снижает его действие.

2. Применение аварийной вентиляции (в дополнение к основной). Цель основной вентиляции - обеспечение пожаро- и взрывобезопасности производственного помещения при нормальном протекании технологи­ческого процесса. Она должна обеспечивать концентрации поступающих в помещение горючих газов и паров в пределах 5 % нижнего концентрационно­го предела взрываемости (воспламенения).

Включающаяся автоматически аварийная вентиляция выполняет ту же задачу в случае отказа основной вентиляции, а при нарушениях техноло­гического процесса помогает основной. Аварийная вентиляция совместно с основной должна обеспечить не менее 8 воздухообменов в час по полному внутреннему объему помещений. Основные требования к аварийной вентиля­ции изложены в СНиП 2.04.05-86.

3. Флегматизация атмосферы производственных помещений.

Цель флегматизации - предупреждение образования взрывоопасной среды. Возможны два метода флегматизации, основанные на разбавлении воз­духа помещений взрывоопасных производств:

- инертными разбавителями (азот, диоксид углерода, водяной пар);

- ингибиторами горения (хладоны и комбинированные газовые составы на их основе).

Установка флегматизации состоит из системы баллонов, содержащих флегматизирующие вещества, запорной арматуры и трубопроводной разводки по помещению. Запорная арматура срабатывает по сигналу газоанализаторов или системы контроля загазованности помещения.

4. Контроль за накоплением в воздухе производственных помещений взрывоопасных и горючих газов и паров.

С этой целью применяют газоанализаторы, газосигнализаторы и инди­каторы.

5. Исключение источников воспламенения взрыво- или пожароопасной среды.

С этой целью наиболее приемлемыми являются следующие пути:

- исключение возможного контакта с источниками воспламенения (открытый огонь, раскаленные продукты горения, нагретые до высокой тем­пературы поверхности оборудования и т.д.) горючих паров и газов, образу­ющихся при авариях;

- применение электрооборудования во взрывозащищенном исполнении согласно "Правилам устройства электроустановок" (ПУЭ) (6-е изд.-М.: Энергоатомиздат,1985);

- ограничение нагрева оборудования до температуры самовоспламене­ния образующихся веществ;

- применение материалов, не образующих при соударении искр;

- применение средств защиты от атмосферного и статического электричества, блуждающих токов, токов замыкания и т.д. (заземление, увлажне­ние и использование нейтрализаторов статического электричества) и др.

4.2. Мероприятия, направленные на снижение материальных и человеческих потерь для соседних помещений и окружающих зданий и сооружений

1. Обучение рабочих и служащих умелому применению средств и спо­собов защиты, действиям в чрезвычайных ситуациях, а также в составе фор­мирований при проведении спасательных и восстановительных работ.

3. Разделение больших зданий на секции несгораемыми стенами (брандмауэрами).

4. Рассредоточенное размещение зданий и сооружений, предусматривающее разрывы между зданиями шириной не менее суммарной высоты двух соседних зданий.

4. Размещение складских помещений для хранения легковоспламеняю­щихся и горючих веществ (бензин, керосин, нефть, мазут) в отдельных бло­ках заглубленного и полузаглубленного типа у границ территорий предп­риятия или за ее пределами.

5. Повышение устойчивости зданий и сооружений за счет устройства каркасов, рам, подкосов, контрфорсов, промежуточных опор для уменьшения пролета несущих конструкций.

6. Повышение прочности невысоких сооружений путем обсыпки грунтом.

7. Закрепление оттяжками высоких сооружений (труб, вышек, ба­шен, мачт).

8. Защита емкостей с сильнодействующими ядовитыми веществами, легковоспламеняющимися и горючими жидкостями путем их обвалования - устройства земляного вала вокруг емкости, рассчитанного на удержание полного объема жидкости.

9. Максимальное сокращение запасов взрывоопасных, горючих и силь­нодействующих ядовитых веществ непосредственно на территории предприятия. Размещение сверхнормативных запасов этих веществ на безопасном для предприятии расстоянии.

4.3. Мероприятия, направленные на повышение надежности работы предприятия, где прогнозируется авария

1. Обеспечение надежности систем электроснабжения.

Применение двух источников питания электроэнергией: от подстанций и от автономного (аварийного) источника (передвижной электростанции). Надежная защита трансформаторных помещений, распределительной аппаратуры и приборов системы электроснабжения.

2. Обеспечение надежности газоснабжения. Закольцовывание газоснаб­жения с целью отключения поврежденных участков и использования сохра­нившихся линий. Установка запорной арматуры с дистанционным управлением и кранов, автоматически перекрывающих газ при разрушении труб газопро­водов.

3. Обеспечение надежности водоснабжения. Применение двух источни­ков - основного и резервного, один из которых может быть подземным, нап­ример артезианская скважина.

4. Обеспечение надежности систем паро- и теплоснабжения. Примене­ние двух источников пара и тепла - внешней (ТЭЦ) и внутренней (местная котельная). Размещение собственных котельных в подвальных помещениях или в специально оборудованных отдельно стоящих защитных сооружени­ях. Закольцовывание теплосети, прокладка паропроводов под землей в спе­циальных траншеях.

5. Повышение надежности промышленной и хозяйственной канализации. Оборудование не менее двух выпусков канализации в городские коллекто­ры.

6. Надежная защита пунктов управления, диспетчерских пунк­тов, АТС, радиоузла, резервной электростанции для зарядки аккумуляторов АТС и питания радиоузла.

7. Надежная связь с местными органами власти, вышестоящими началь­никами ЧС и ГО.

5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Прочитать методические указания и ответить на контрольные воп­росы.

2. Получить у преподавателя номер варианта для самостоятельной работы.

3. Решить задачи, используя исходные данные (прил.7).

4.Разработать мероприятия по предупреждению взрывов или уменьше­нию их последствий, а также снижению материальных и человеческих потерь от воздействия аварий.