Исследование межрайонных и трансграничных рисков на территории РТ Дрожжановского района

 

    I_р = 10^-6 · 1 · 203,6^0,5 · 111 = 1,58384 · 10^-3 кг · с^-1  · м^-2 .

 

3.4.4. Определяется расчетная продолжительность  поступления паров топлива в окружающее пространство с полной площади разлива по формуле (3.11):

 

Т = М/( I_р - S_р)  = 45569,52/(1,58 · 10^-3 · 260) = 110928,72с <14400 с.

Принимаем расчетное время испарения Т = 14400 с, К = 1.

3.4.5. Определяется масса паров, поступившая  в окружающее пространство с  полной поверхности пролитого  топлива, по формуле (3.10):

 

М_р = I_р · T · S_р = 1.58 · 10^-3 · 14400 · 260 = 5915,52 кг.

 

3.4.6. Определяется плотность паров  топлива при расчетной температуре по формуле (3.14):         

 = 8,25 кг · м^-3

 

3.4.7. Определяется радиус зоны  загазованности (взрывоопасной зоны) при полной разгерметизации цистерны  по формуле (3.9):

 

Х_нкпр = 3,2 · К^0,5 · [Р_н / С_нкпр]^0,8 · [М_р/ (ρ_n · Р_н)]^0,33 =

3,2 · 1^0,5 · [111 / 0.52]^0,8 · [5915.52/ (8.25 · 111)]^0,33 = 3,2 · 1 · 73 · 1.85 = 432.16 м.

 

3.4.8. Масса паров топлива, поступающая в окружающее пространство в зависимости от времени истечения, определяется согласно п.3.2.6 по формуле (c):

 

= () · τ = 119· τ,

 

где коэффициент 119 представляет собой скорость поступления паров топлива в окружающее пространство, кг · мин^-1 .

Можно оперативно рассчитать количество паров топлива, поступивших в облако ТВС в любой момент времени от начала аварии:

при τ = 10 мин. M_p = 119 · 10 = 1190 кг,

при τ = 30 мин. M_p = 119 · 30 = 3570 кг,

при τ = 49,7 мин. M_p = 119 · 49,7 = 5914,3 кг.

На  49,7-ой минуте масса паров топлива соответствует массе, поступившей в облако ТВС, рассчитанной по формуле (3.10) с полной поверхности пролитого топлива.

3.4.9. Радиус зоны загазованности изменяется  во времени в зависимости от  количества паров топлива, поступивших в облако.

В зависимости от времени размер взрывоопасной  зоны определяется согласно п.3.2.6 по формуле  (d): X_нкпр  =  14,13 · [(P_н / С_нкпр)^0,8 · (I_p · G/ ρ_п · Р_н)^0,33] · τ^0,33                

X_нкпр  = 14,3·  [(111 / 0,5)^0,8 · (1.58 · 10^-3 · 916/ 8,25 · 111)^0,33] =128,4· τ^0,33                

 

где коэффициент 128,4 представляет собой скорость роста радиуса взрывоопасной 2зоны, м  · мин^-1.

Можно оперативно рассчитать радиус взрывоопасной зоны в любой момент времени от начала аварии:

при τ = 10 мин.  X_нкпр  = 128,4· 10^0,33 = 274,5 м,

при τ = 30 мин.  X_нкпр  = 128,4· 30^0,33 = 394,5 м,

при τ = 49,7 мин.  X_нкпр  = 128,4· 49,7^0,33 = 465 м.

На  49,7-ой минуте радиус взрывоопасной зоны соответствует размеру зоны при проливе всего количества топлива, рассчитанного по формуле (3.9) (см. п.3.4.7 настоящего раздела).

По  приведенным выше формулам для данного  примера можно построить графики  зависимости рассмотренных параметров от времени истечения топлива из цистерны:

 

S_р(τ )       = 5,22 ·  τ, м²

M(τ )       = 916 ·  τ, м

M_p(τ )      = 119·  τ, кг

X_нкпр(τ )  = 128,4 ·  τ^0,33, м

 

3.4.10. По приведенной методике можно  рассчитать перечисленные выше  параметры обращающихся на объектах  железнодорожного транспорта ЛВЖ  в цистернах существующих моделей.  Полученные расчетные данные (графики)  можно использовать в качестве  приложений к оперативным планам  ликвидации аварий и тушения  пожаров.

3.5. Величина избыточного давления ΔP при взрыве ТВС, образовавшихся в результате аварии цистерны с дизельным топливом, определяется по формулам (3.17) и 3.18) в следующей последовательности.

3.5.1. Рассчитывается величина приведенной  массы паров топлива при проливе всего количества дизельного топлива, находящегося в цистерне:

 

М_пр = (Q_cr/Q_о) · М_р · K_z   = (43000/4520) · 5914,3 · 0,1 = 5626,5 кг.

 

3.5.2. Определяется величина избыточного  давления на границе взрывоопасной  зоны (r – 450 м):

ΔP = Р_а · (0,8 · М_пр^0,33/r  + 3 · М_пр^0,66/r² + 5 · М_пр/r³)                

ΔP = 101 · (0,8 · 5626,5^0,33/450  + 3 · 6195,52^0,66/450² + 5 · 6195,52/450³) = 3,5 кПа.

 

 

3.6. Величина избыточного давления  взрыва на границе взрывоопасной  зоны в начальной стадии аварии  или в любой момент времени  от ее начала рассчитывается  в указанной в п.3.5 настоящего  примера последовательности, но  с учетом массы паров топлива, поступивших в облако ТВС в заданное время.

Например, при τ = 10 мин от начала аварии:

 

M_p      = 119·  10 = 1190 кг,

X_нкпр  = 128,4 ·  10^0,33= 274,5 м,

M_пр      = (43641/4520) · 1190 · 0,1 = 1149 кг,

ΔP = 101 · (0,8 · 1149^0,33/264,63   + 3 · 1149^0,66/264,63² + 5 · 1149/264,63³) = 3,5 кПа.

 

Величины  избыточного давления взрыва на 10-ой и -ой минутах от начала аварии равны. Это объясняется тем, что радиус зоны загазованности увеличивается пропорционально расходу топлива из сливного устройства, площади разлива и массе поступающих паров ЛВЖ в окружающее пространство.

 

- Расчет плотности теплового  излучения пожаров  проливов  и огненных шаров:

 

Пример 4

Определить  ожидаемую плотность теплового  излучения на расстоянии r = 40 м от пожара пролива ЛВЖ.

Исходные  данные:

В результате разгерметизации трубопровода произошла утечка и загорание  бензина на площади 300 м² . Скорость ветра незначительна (меньше 1 м/с).

 

Решение:

Для расчета диаметра и радиуса пламени  используется формула (3.25):

 

d_n = (4 · S_p/π)^0,5 = (4 · 300/3,14) ^0,5  = 19,5 м; r_п = 10 м.

 

По  Приложению 5 определяется средне поверхностная  плотность теплового излучения  факела пламени: Е = 130 кВт/м².

По  формуле (3.27) определяется коэффициент  облученности φ между факелом пламени и элементарной площадкой на поверхности облучаемого объекта: 

      ·  [1-0,0581n(40)] = 0,05

 

По  формуле (3.26) определяется величина плотности  теплового излучения q на расстоянии 40 м от пожара:

 

q = Е · φ = 130 · 0,05 = 6,5 кВт · м^-2.

В соответствии с данными табл. П.4.2 (Приложение 4) данное значение плотности  теплового излучения не вызывает воспламенение горючих материалов.

 

 

 

 

- Оценка пожарной обстановки  при аварии с опасными грузами:

 

Пример 7

Провести  оценку пожарной обстановки при аварии с ЛВЖ и СУГ на сортировочной  станции.

Исходные  данные:

При проведении маневренных работ произошло  столкновение цистерны с ЛВЖ (керосин) и цистерны, содержащей СУГ (пропан). Цистерны стандартные объемом соответственно 61,2 и 54 м³, загрузка ЛВЖ 42 т, загрузка СУГ 24 т, степень заполнения 0,85. В результате столкновения цистерна с ЛВЖ получила пробоину площадью 78,5 см², из которой начал вытекать керосин. Через 41 мин. Пролитый керосин воспламенился. В результате теплового воздействия происходит взрыв цистерны с СУГ с образованием огненного шара.

Решение:

1) Производится оценка времени  и площади разлива ЛВЖ.

Время истечения ЛВЖ определяется по табл. П.7.5 Приложения 7. В данном случае при  площади пробоины   78,5 см² время полного истечения составляет 50 мин.

Согласно  п.3.2.5 настоящего Руководства расход керосина из пробоины и средняя скорость определяются по формулам (3.20) и (3.21):

 

= 2,22 м · с^-1,

G = 60 · 2,22 ·  800 · 0,00785 = 840 кг · мин^-1.

 

На 41-ой минуте согласно п.3.2.6 по формуле (b¹) площадь разлива составит:

S_p (τ ) = (0,00625 · G) · τ = (0,00625 · 840) · 41 = 215 м².

Длина и ширина фронта пожара пролива определяются исходя из условия прямоугольной  формы его распространения (п.6.1.4):

 

S_п = а · b,

 

где S_п – площадь пожара, м²;

а – длина фронта пожара, м;

b – ширина фронта пожара, м.

Ширина  фронта пожара при  S_п = S_р = 215 м² составляет:

 

b = (S_п/3,5)^1/2 = 7,85 м.

 

Длина фронта пожара:

а = 3,5 · b = 27,5 м.

 

2) Производится  расчет возможного количества  вагонов, попавших в зону пожара, в соответствии с п.6.4.

Общее количество вагонов в очаге пожара:

 

N = S_п · К_р/ S_в = 215 · 0,75/40 = 4 шт.

 

количество  N_к вагонов на крайних железнодорожных путях по длине фронта пожара:

 

N_к = а/(I_в + 1) = 27,5/(12 + 1) = 2 шт.;

 

количество  N_ш вагонов на крайних железнодорожных путях по ширине фронта пожара:

 

N_к = b/r_жд = 7,85/4 = 2 шт.

Таким образом, в зоне пожара могут находиться 4 цистерны (вагона).

Возможная пожарная обстановка показана на рис. П.16.1.

3) Производится расчет зоны опасного  воздействия теплового излучения  пожара пролива, т.е. зоны возможного  распространения пожара при q_кр > 12,5 кВт/м².

Плотность теплового излучения при пожаре пролива определяется по табл. П.9.2 Приложения 9. Масса пролитого керосина согласно п.3.2.6 по формуле (а) составит:

 

М (τ ) = G · τ = 840 · 41 = 34,4 т.

 

В этом случае по табл. П.9.2 плотность  теплового излучения на расстоянии 30 м составит 12,5 кВт · м^-2.

Таким образом, граница опасной зоны (зоны возможного распространения пожара) расположена на расстоянии 30 м от границы пролива.

На  рис. П.16.1 показана зона возможного распространения  пожара, т.е. при нахождении в данной зоне горючих материалов произойдет их воспламенение.

4) Через 15-25 мин (в соответствии с п.6.1.3) после начала теплового воздействия  пожара пролива на цистерну  с СУГ произойдет взрыв этой  цистерны с образованием огненного  шара.

  По формулам (3.28) – (3.30) определяются  масса огненного шара, его радиус  и время существования:

 

М_ош = 0,6 · М = 0,6 · 24 = 14,4 т;

R_ош = 29 · М_ош^1/3 = 29 · 2,4 = 70 м;

t_ош = 4,5 · М_ош^1/3 = 10,8 с.

 

Полагается, что в зоне радиусом 70 м (радиус огненного шара) все горючие материалы воспламеняются.

По  формуле (3.27) п.3.4.4 определяется φ коэффициент облученности φ и величина плотности теплового излучения q (кВт/м²) на различных расстояниях от огненного шара. Т.к. при величине  теплового излучения более 85 кВт/м² происходит воспламенение через 3-5 с (Приложение 4), полагается, что при времени облучения 10,8 с (времени существования огненного шара) воспламенение произойдет при q_кр = 60 кВт/м². Такой величине плотности соответствует расстояние от поверхности огненного шара – 50 м.

Таким образом, зона возможного распространения  пожара от воздействия огненного  шара (рис. П.16.1) составляет 120 м (70 м + 50 м) от цистерны с СУГ (места аварии).

 

 

 

Рис. П.12.1. Зоны возможного распространения пожара при аварии с проливом

ЛВЖ и образованием огненного шара (масштаб 1:1000):

1 – пожар  пролива ЛВЖ;

2 – зона  возможного распространения пожара  пролива;

3 – фрагмент  зоны возможного распространения  пожара от

теплового воздействия  огненного шара.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Мероприятия по повышению устойчивости  объектов экономики и территории  кластера к ЧС.

 

В целях  предотвращения аварийных ситуаций на объектах систем электроснабжения населения, снижения рисков возникновения  аварий и катастроф, смягчения их последствий предлагается:

Принять меры по созданию необходимого запаса резервного топлива для газовых  котельных, основного и резервного топлива для других котельных, осуществлять контроль эксплуатации объектов СЖО;

- осуществлять  контроль укомплектованности и  готовности сил и средств по  ликвидации последствий аварий  и ЧС на СЖО;

- организовать круглосуточное дежурство аварийно-восстановительных бригад по ликвидации аварий и ЧС на системах электро-, газо-, водо- и теплоснабжения;

- при  возможных авариях и ЧС на  системах электроснабжения организовать  своевременный переход котельных  на резервное, аварийное топливо  и источники резервного электропитания;

- в местах  предполагаемых повреждений трубопроводов  водо- и газоснабжения, опор линий  электропередач (электроснабжения) в  местах, расположенных вблизи от  проезжей части вследствие ДТП  рассмотреть возможность установки  дополнительных предупреждающих  знаков ГИБДД.