Оценка последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей на предприятиях АПК

Введение. В настоящее время решение проблем по обеспечению пожаровзрывобезопасности предприятий агропромышленного комплекса с увеличением числа аварийных ситуаций и других явлений является весьма актуальным.

Современные сельскохозяйственные предприятия являются крупнейшими источниками опасности, связанной с необходимостью хранения и использования горючих, пожаро- и взрывоопасных веществ. Причиной взрывов и пожаров часто является образование топливно-воздушных смесей.

Подобные взрывы возникают вследствие разрушения коммуникаций, агрегатов, ёмкостей с газом, трубопроводов или технологических линий.

Вследствие разрушения коммуникаций и агрегатов происходит истечение углеводородных продуктов или газов, это приводит к образованию взрыво- или пожароопасной смеси. При определённой концентрации газа в воздухе происходит взрыв такой смеси.

Методика исследовании. Умение оценить результаты возможных воздействий на объекты агропромышленного комплекса и принять меры по предотвращению опасных последствий является важной инженерной задачей. В связи с этим в случае аварии встаёт вопрос оценки возможных последствий взрыва ТВС.

К классу химических взрывов относится взрыв ТВС и представляет опасность для персонала предприятия и населения. Взрывы ТВС на предприятиях АПК чаще всего происходят при хранении, транспортировке; утечках ТВС в помещениях.

Для их возникновения требуется определенное воздействие на ТВС с значениями необходимыми для образования начального импульса:

• —    взрывом взрывчатого вещества;

• —    тепловым, механическим, химическим и электрическим воздействием.

Вследствие не частого возникновения причин возможно возникновение взрыва неограниченного облака ТВС.

Требуется массовый выброс горючего либо у поверхности земли, либо в атмосферу. В организации при транспортировании горючих веществ и возникновении аварии на газопроводах, возможно такое событие.

После того, как произойдет выброс горючего вещества в окружающую среду, развитие течение рассматриваемого процесса может пойти по нескольким направлениям [4]:

• -    горючее возгорается во время выброса, в результате чего горение переходит в пожар без взрыва;

• -    горючее рассеивается на значительной площади без смешивания с воздухом, далее облако воспламеняется и возникает массовый пожар;

• -    вещество рассеивается без воспламенения;

• -    в результате смешивания с воздухом горючего вещества, образуется взрывная волна.

Чрезвычайно опасными могут быть взрывы неограниченных паровых облаков. Быстротечность - особенность взрыва. Время взрыва определяется тысячными долями секунды.

Ударная воздушная волна, температура пламени, осколки, струи газов, световое излучение, резкий звук являются основными поражающими факторами взрыва.

Для человека поражающими факторами взрыва ТВС являются: импульс фазы сжатия; осколочное действие; избыточное давление; термическое воздействие.

При прямом и косвенном воздействии ударной волны происходит поражение людей.

Причиной травмирования людей является давление воздуха. Вследствие этого явления у человека возможны повреждения внутренних органов, разрыв барабанных перепонок, кровеносных сосудов, различные переломы, сотрясение мозга и т.д.

Тяжесть поражения человека зависят от ударной волны, степени его защищенности и положения человека в момент взрыва.

При воздействии ударной волны поражения подразделяются на легкие, средние, тяжелые и смертельные.

Косвенные поражения проявляются в поражение обломками, деревьями, камнями, битым стеклом и другими предметами.

Оценка последствий взрывов ТВС осуществляется по методике:

• 1.    «Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей» - РД 03-409-01 [1];

• 2.    «Общие правила взрывобезопасно-сти для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» и другими - ПБ 09-540-03 [7, 9];

• 3.    «Пожарная безопасность технологических процессов» - ГОСТ 12.3.047-98 [8].

Проблемой промышленной безопасности является анализ и оценка возможных аварийных ситуаций на пожароопасных предприятиях АПК

Результаты и их обсуждения. Для расчета задач последствий аварийных выбросов ТВС существует множество методик. В настоящее время гауссовские методики реализованы, интегральные методы -в ГОСТе, а методы, для решения уравнений в частных производных, в программных продуктах CFD.

Степень поражения людей, повреждения при авариях с взрывами облаков ТВС, позволяет определить методика, описанная ниже [6].

Предлагаемую методику рекомендуется применять:

• 1.    При разработке и экспертизе деклараций безопасности опасных производственных объектов;

• 2.    При определении масштабов последствий аварийных взрывов ТВС.

Разработанную методику предлагается использовать для оценки параметров воздушных ударных волн при взрывах ТВС, образующихся в окружающей среде при авариях. При решении данного варианта, предполагается полное разрушение оборудования или частичная разгерметизация, содержащего горючее вещество. Выброс вещества происходит в окружающую среду с образованием облака ТВС, зажигание ТВС.

Предлагаемая методика решения задач определяет процент поражения людей и повреждений зданий от взрывной нагрузки.

Также предполагается, что в образовании облака ТВС участвует одно горючее вещество.

Данные для расчета:

• 1.    Состояние ТВС: газовая или гетерогенная;

• 2.    Концентрация вещества (У;

• 3.    Теплота сгорания вещества Ог;

• 4.    Масса вещества, ту [6];

• 5.    Стехиометрическая концентрация газа в воздухе С сгх;

• 6.    Характеристики горючего вещества, содержащегося в облаке ТВС;

• 7.    Данные об окружающей среде.

Элементы алгоритма расчетов представлены на рисунке 1.

Предлагаемую методику для расчета поражающего воздействия взрывов ТВС реализовали на языке С+ разработки программного обеспечения Microsoft Visual Studio 2010 в интегрированной среде [4, 5]. Фрагмент программы представлен ниже, в которой описан расчет безразмерного импульса 1х и безразмерного давления Рх.

Рисунок 1 - Алгоритм расчета задач

При выполнении задания на экране монитора появляется окно для ввода исходных данных. В текстовые поля вводятся исходные значения (рисунок 2).

После ввода исходных данных в таблицу, показанную на рисунке 2, необходимо нажать на кнопку «вычислить», далее на экране появится форма с результатами расчета (рисунок 3).

Оценка доли общих потерь в рассматриваемом варианте равна доле пострадавших, т.е. ^,б_Щ = N_C(W = 2%, оценка доли санитарных потерь равна доли пострадавших, т.е. N_caH = 2%, а оценка доли безвозвратных потерь равна доли погибших, т.е. = 0%.

Рисунок 2 - Форма данных

Рисунок 3 - Результаты решения

На пожароопасных объектах, рассматриваемый программный продукт, рекомендуется использовать для оценки последствий аварийных взрывов ТВС

Выводы. Разработанный программный продукт может быть использован в учебном процессе при изучении дисциплин «Теория горения и взрыва», «Производственная безопасность» «Защита в чрезвычайных ситуациях», а также быть рекомендовано практическим работникам сферы безопасности труда, прогнозирования и оценки последствий техногенных аварий и катастроф, преподавателям дисциплин данного профиля.