WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор) ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЦЕНТР ПО БЕЗОПАСНОСТИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ (ФГУП “НТЦ

“ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ”) УДК 658.382.3:331.461.2 Инв. № Файл Токси_3.3_проект.doc УТВЕРЖДАЮ Директор ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» д-р техн. наук В.И.Сидоров "_" 2005 г.

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙНЫХ ВЫБРОСОВ ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ (Методика «Токси». Редакция 3.1) ПРОЕКТ Москва 2005 ВВЕДЕНИЕ Методика оценки последствий аварийных выбросов опасных веществ (далее — методика) предназначена для оценки зон распространения опасных веществ (ОВ) при промышленных авариях. Методика позволяет определить: количество поступивших в атмосферу ОВ при различных сценариях аварии;

пространственно-временное поле концентраций ОВ в атмосфере;

размеры зон химического заражения, соответствующие различной степени поражения людей, определяемой по ингаляционной токсодозе, в том числе с учетом времени накопления токсодозы (с учетом пробит-функции);

размеры зон дрейфа пожаровзрывоопасных облаков, в пределах которых сохраняется способность к воспламенению, и размеры зон распространения пламени (пожаравспышки) или детонации, появления горячих продуктов;

количество ОВ в облаке, ограниченном концентрационными пределами воспламенения. Методика рекомендуется для использования: при разработке декларации безопасности опасных производственных объектов, на которых производятся, используются, транспортируются или хранятся ОВ;

при разработке мероприятий по защите персонала и населения;

при разработке планов локализации и ликвидации последствий аварий, сопровождаемых выбросом ОВ. при проектировании объектов, на которых производятся, используются, транспортируются или хранятся ОВ. Из-за сложности расчетов целесообразно реализовать методику в виде компьютерной программы1. Настоящая методика разработана Научно-техническим центром по безопасности в промышленности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность»). В разработке методики принимали участие д.т.н. А.С. Печеркин, к.т.н. А.А. Шаталов, д.т.н. В.И. Сидоров, д.т.н. М.В. Лисанов, к.т.н. А.А. Агапов, к.ф.-м.н. А.В. Пчельников, С.И. Сумской. ТЕРМИНЫ И СОКРАЩЕНИЯ Предельно допустимая концентрация опасного вещества (ПДК) — максимальное количество опасных веществ в почве, воздушной или водной среде, измеряемое в единице объема или массы, которое при постоянном контакте с человеком или при воздействии на него за определенный промежуток времени практически не влияет на здоровье людей и не вызывает неблагоприятных последствий (ГОСТ Р 22.0.05–94). Опасные вещества (ОВ) – воспламеняющиеся, окисляющие, горючие, взрывчатые, токсичные, высокотоксичные вещества и вещества, представляющие опасность для окружающей природной среды, перечисленные в приложении 1 к Федеральному закону «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-ФЗ. Авария — разрушение сооружений и(или) технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, неконтролируемый взрыв и(или) выброс опасных Программу «Токси» можно получить в Научно-техническом центре по безопасности в промышленности Ростехнадзора (ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность»). http://www.safety.ru.

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» веществ (Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-ФЗ). Химическая авария — авария на химически опасном объекте, сопровождающаяся проливом или выбросом опасных химических веществ, способная привести к гибели или химическому заражению людей, продовольствия, пищевого сырья и кормов, сельскохозяйственных животных и растений, или к химическому заражению окружающей природной среды (ГОСТ Р 22.0.05–94). Химическое заражение — распространение опасных химических веществ в окружающей природной среде в концентрациях или количествах, создающих угрозу для людей, сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени (ГОСТ Р 22.0.05–94). Выброс опасного химического вещества — выход из технологических установок, емкостей для хранения или транспортирования опасного химического вещества или продукта в количестве, способном вызвать химическую аварию (ГОСТ Р 22.0.05–94). Пролив опасных химических веществ — вытекание при разгерметизации из технологических установок, емкостей для хранения или транспортирования опасного химического вещества или продукта в количестве, способном вызвать химическую аварию (ГОСТ Р 22.0.05–94). Опасный производственный объект — предприятие или его цеха, участки, площадки, а также иные производственные объекты, указанные в Приложении 1 к Федеральному закону «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-ФЗ. Зона химического заражения — территория или акватория, в пределах которой распространены или куда привнесены опасные химические вещества в концентрациях или количествах, создающих опасность для жизни и здоровья людей, для сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени (ГОСТ Р 22.0.05–94). Концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) — нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени (далее НКПВ (ВКПВ)) — минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания (ГОСТ 12.1.044-89). Облако ОВ — область пространства, ограниченная поверхностями заданной концентрации ОВ. Первичное облако — облако ОВ, образующееся в результате очень быстрого (за 1–2 минуты) перехода в атмосферу части ОВ и распространяющееся по ветру от места выброса;

в первичном облаке может существовать ядро – область пространства, в которой концентрация на заданной высоте постоянна (не изменяется при перемещении в горизонтальном направлении, хотя может изменяться при перемещении по вертикале). Вторичное облако (или шлейф) — облако ОВ, образующееся в результате длительного выброса газа или сжиженного газа, а также в результате испарения ОВ с подстилающей поверхности или из разгерметизированного оборудования и распространяющееся по ветру от места выброса;

во вторичном облаке может существовать ядро – область пространства, в которой концентрация на заданной высоте постоянна (не изменяется при перемещении в горизонтальном направлении перпендикулярном направлению ветра, хотя может изменяться при перемещении по вертикали). Пожар-вспышка – распространение пламени в дефлаграционном режиме по заранее перемешанной смеси топлива и воздуха. «Тяжелый» газ – смесь воздуха, газовой фазы и капель ОВ, плотность которой выше плотности окружающего воздуха. ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Ингаляционная токсодоза — интеграл по времени концентрации ОВ в воздухе;

при условно постоянной во времени концентрации ОВ в заданной точке — произведение концентрации ОВ в воздухе на время экспозиции. Время экспозиции — время, за которое набирается ингаляционная токсодоза (верхний предел интегрирования концентрации по времени в формуле расчета токсодозы). Пороговая токсодоза — наименьшая ингаляционная токсодоза ОВ, вызывающая у человека, не оснащенного средствами защиты органов дыхания, начальные признаки поражения организма с определенной вероятностью (табулированное значение для каждого ОВ). Смертельная (или летальная) токсодоза — наименьшая ингаляционная токсодоза ОВ, вызывающая у человека, не оснащенного средствами защиты органов дыхания, смерть с 50 % вероятностью (табулированное значение для каждого ОВ). Ликвидация аварии — прекращение поступления в окружающую среду ОВ из разрушенного оборудования и устранение его с места выброса либо в результате аварийно-спасательных действий, либо в результате естественного испарения. Разрушение оборудования – существенное нарушение целостности оборудования с образованием отверстий с размером, сопоставимым с размерами оборудования, при этом содержащееся в оборудовании ОВ в жидком или газообразном состоянии мгновенно выбрасывается в окружающую среду. Разгерметизация оборудования — образование в оборудовании отверстий с размером, существенно меньшим, чем размеры оборудования, через которые ОВ в жидком или газообразном состоянии в течение некоторого времени поступает в окружающую среду. Отсечение аварийного участка трубопровода (отсечение аварийного потока) — остановка насоса (компрессора), стоящего на входе трубопровода, и (или) срабатывание запорной арматуры (задвижек), установленной на трубопроводе;

прекращение подачи ОВ к месту выброса ОВ из трубопровода. При отсутствии трубопровода, но наличии истечения из емкости термин «отсечение аварийного участка» относится к прекращению истечения из отверстия, т. е. к закупориванию отверстия. Отсекаемый участок аварийного трубопровода — участок трубопровода, на котором происходит выброс ОВ, между двумя ближайшими к месту выброса задвижками (насосами (компрессорами) и задвижками), которые при срабатывании (отключении) блокируют аварийный участок трубопровода.

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И РАЗМЕРНОСТЕЙ Bil —полуширина вторичного облака в начальном сечении для l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии (при различных l Bil = Biж, Biотс выб, Biг, Biги, Biи, Biе ), м;

Bэффil —эффективная полуширина вторичного облака для l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии (при различных l Bэффil = Bэффiж, Bэффiотс выб, Bэффiг, Bэффiги, Bэффiи, Bэффiе ), м;

Cp Cv Cvвозд — теплоемкость жидкого ОВ, Дж/кг/°К;

— теплоемкость газообразного ОВ, Дж/кг/°К;

— теплоемкость воздуха, Дж/кг/°К;

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» C pi C p газ C p возд C pil — эффективная теплоемкость вещества в первичном облаке в i-ом сценарии, Дж/кг/ К;

— теплоемкость газообразного ОВ, Дж/кг/°К;

— теплоемкость воздуха, Дж/кг/°К;

— эффективная теплоемкость вещества во вторичном облаке для l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии, (при различных l C pil = C piж, C piотс выб, C piг, C piги, C piи, C piе ), Дж/кг;

Di Di0 Di0 max Di max Dil — ингаляционная токсодоза в точке в i-м сценарии, кг·с/м3;

— составляющая ингаляционной токсодозы в точке от прохождения первичного облака в i-м сценарии, кг·с/м3;

— составляющая токсодозы в точке на оси y = 0, z = 0 от прохождения первичного облака в i-м сценарии, кг·с/м3;

— токсодоза в точке на оси y = 0, z = 0 за все время экспозиции в i-м сценарии (максимальная токсодоза на земле на расстоянии х от места выброса), кг·с/м3;

— составляющая токсодозы (за соответствующее время экспозиции) от прохождения вторичного облака, образующегося на l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии, (при различных l Dil = Diж, Diотс.выб, Diг, Diги, Diи, Diе), кг·с/м3;

— составляющая токсодозы (за соответствующее время экспозиции) в точке на оси y = 0, z = 0 от прохождения вторичного облака, образующегося, образующегося на l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии, (при различных l Dilmax = Diжmax, Dimax отс.выб, Diгmax, Diгиmax, Diиmax, Diеmax ), кг·с/м3;

— диаметр трубопровода, м;

облако в i-ом сценарии, Дж/м2;

Dilmax Dтр Eпов i — удельный тепловой поток энергии от подстилающей поверхности в первичное Eпов li — удельный тепловой поток энергии от подстилающей поверхности во вторичное облако для l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии (при различных l Eпов li = Eпов iж, Eпов iотс выб, Eпов iг., Eпов iги, Eпов iи, Eпов iе ), Дж/м2/с;

Eпов ест i — удельный тепловой поток энергии от подстилающей поверхности в первичное облако за счет естественная конвекция в i-ом сценарии, Дж/м2;

Eпов вын i — удельный тепловой поток энергии от подстилающей поверхности в первичное облако за счет вынужденная конвекция в i-ом сценарии, Дж/м2;

Eпов ест li — удельный тепловой поток энергии от подстилающей поверхности во вторичное облако за счет естественной конвекции для l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии (при различных l Eпов ест li = Eпов ест iж, Eпов ест iотс выб, Eпов ест iг, Eпов ест iги, Eпов ест iи, Eпов ест iе ), Дж/м2/с;

Eпов вын li — удельный тепловой поток энергии от подстилающей поверхности во вторичное облако за счет вынужденной конвекции для l-ой стадии поступления ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» ОВ в атмосферу в i-ом сценарии (при различных l Eпов вын li = Eпов вын iж, Eпов вын iотс выб, Eпов вын iг, Eпов вын iги, Eпов вын iи, Eпов вын iе ), Дж/м2/с;

Eэфф i Eэфф li — эффективная внутренняя энергия в первичном облаке в i-ом сценарии, Дж;

— эффективный расход внутренней энергии во вторичном облаке для l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии (при различных l Eэфф li = Eэфф iж, Eэфф iотс выб, Eэфф iг., Eэфф iги, Eэфф iи, Eэфф iе ), Дж/с;

F F Fконт Hкип H — площадь поверхности пролива жидкого ОВ, м2;

— площадь поверхности пролива жидкого ОВ при образовании первичного облака в сценарии 4, м2;

— площадь контакта жидкого ОВ с подстилающей поверхностью при проливе, м2;

— теплота испарения жидкого ОВ, Дж/кг;

— высота столба жидкости ОВ в оборудовании над уровнем отверстия, через которое происходит истечение, м;

при истечении из трубопровода, на входе которого стоит насос, принимается равной 0 м;

— высота первичного облака ОВ в начальный момент времени в i-м сценарии, м;

Hi H эфф i — эффективная высота первичного облака в i-ом сценарии, м H эфф li — эффективная высота вторичного облака для l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии (при различных l H эфф li = H эфф iж, H эфф iотс выб, H эфф iг., H эфф iги, H эфф iи, H эфф iе ), м;

H il Hтротс — высота вторичного облака в начальном сечении для l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии (при различных l H il = Hiж, Hiотс. выб., Hiг, Hiги, Hiи, Hiе), м;

— высота столба жидкого ОВ в трубопроводе над уровнем отверстия, через которое происходит истечение, м;

берется на момент отсечения аварийного участка трубопровода;

если количество ОВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода составляет менее 20 % общей массы выброса, принимается равной 0 м;

— вспомогательная величина, зависящая от длины участка трубопровода L от входа до места разгерметизации;

— длина участка трубопровода от входа до места разгерметизации, м;

— масштаб Монина-Обухова, м — давление в оборудовании в i-м сценарии, Па;

при истечении из трубопровода, на входе которого стоит насос (компрессор) принимается равной давлению на выходе насоса (компрессора);

— давление в окружающей среде, кПа;

при нормальных условиях принимается равным 101,325 кПа;

— общая масса ОВ в оборудовании, включает массу жидкости и массу газа;

при выбросах из трубопровода с насосом (компрессором) на входе задается равной бесконечной величине;

при выбросе из трубопровода, на котором возможно отсечение аварийного участка, не включает массу в отсекаемом участке аварийного трубопровода, кг;

K L LМО Pi P0 Q ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Qi Qж i Qтр Qг Qзг Qготс — масса ОВ (включая жидкую и газообразную фазы), образующая первичное облако в i-м сценарии, кг;

— масса ОВ, находящаяся в первичном облаке в жидком (капельном) виде в i-ом сценарии, кг;

— общая масса ОВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода, кг;

включает массу жидкости в сценарии 4 или массу газа в сценарии 2;

при выбросах ОВ из емкости задается равной нулю;

— масса газообразного ОВ в оборудовании, кг;

— масса ОВ, переходящая в первичное облако в виде газа при мгновенном вскипании перегретого ОВ в сценарии 3, кг;

— масса газообразного ОВ в аварийном участке трубопровода на момент отсечения, кг;

при истечении из трубопровода в сценарии 4 принимается равной 0 кг, если количество ОВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода составляет менее 20 % общей массы выброса;

— масса жидкого ОВ в оборудовании (при истечении из трубопровода c насосом на входе равно QжH), кг;

— масса ОВ, переходящая в первичное облако в виде аэрозоля в сценарии 3, кг;

— масса жидкого ОВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода на момент отсечения, кг;

при истечении из трубопровода в сценарии 4 принимается равной 0 кг, если количество ОВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода составляет менее 20 % общей массы выброса;

— масса жидкого ОВ, способного вместиться в отсекаемом участке трубопровода;

определяется перемножением объема отсекаемого участка трубопровода на плотность жидкого ОВ, кг;

— масса жидкого ОВ в оборудовании выше уровня отверстия, через которое происходит истечение, кг;

задается на момент времени, соответствующий началу аварии;

при истечении из трубопровода c насосом на входе принимается равной бесконечной величине;

если отверстие разгерметизации выше уровня жидкости, то величина принимается равной 0 кг;

если истечение происходит из трубопровода, присоединенного к емкости, то QжH включает и массу жидкости в трубопроводе от емкости до начала отсекаемого аварийного участка;

— масса жидкого ОВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода выше уровня отверстия, через которое происходит истечение, кг;

задается на момент отсечения аварийного участка трубопровода;

при истечении из трубопровода в сценарии 4 принимается равной 0 кг, если количество ОВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода составляет менее 20 % общей массы выброса;

если отверстие разгерметизации находится выше уровня жидкости, то величина принимается равной 0 кг;

— масса жидкого ОВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода выше уровня отверстия, через которое происходит истечение, кг;

величина задается на момент начала аварии;

при истечении из трубопровода в сценарии 4 принимается равной 0 кг, если количество ОВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода составляет менее 20 % общей массы выброса;

— масса ОВ, переходящая в первичное облако в виде газа при кипении пролива в сценарии 3, кг;

—универсальная газовая постоянная, равна 8,31 Дж/кг/моль;

— радиус первичного облака ОВ в начальный момент времени в i-м сценарии, м;

Qж Qзж Qжтротс Qжтр QжH QжHотс. тр QжHтр Qзи R Ri ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Rэфф i —эффективный радиус первичного облака в i-ом сценарии, м;

— число Ричардсона;

— площадь отверстий разгерметизации, м2;

— эффективная площадь эмиссии из разгерметизированного оборудования, м2;

— вертикальная дисперсия при рассеянии первичного облака в i-м сценарии, м;

— горизонтальная дисперсия при рассеянии первичного облака в i-м сценарии, м;

— максимальная площадь поверхности жидкости внутри оборудования, м2;

— площадь поперечного сечения трубопровода, м2;

— температура, при которой находится ОВ внутри оборудования, в i-м сценарии, °К;

— эффективная температура среды в первичном облаке в i-ом сценарии, К;

— эффективная температура среды во вторичном облаке для l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии, (при различных l Tэфф li = Tэффiж, Tэффiотс выб, Tэффiг, Tэффiги, Tэффiи, Tэффiе ), К;

Ri* S Smax S zi S yi Sобор Sтр Ti Tэффi Tэфф li Tвозд Tкип Tп Tпов рас Vi — температура воздуха, °К;

— температура кипения жидкого ОВ при давлении P0, °К;

— температура подстилающей поверхности, на которую происходит пролив жидкой фазы ОВ, °К;

—температура подстилающей поверхности, над которой происходит рассеяние выброса, °С;

— объем оборудования в i-м сценарии;

при выбросе с трубопровода, на входе которого стоит компрессор (насос), принимается равным бесконечной величине, м3;

— эффективный удельный объем среды в первичном облаке в i-ом сценарии, м3/кг;

— эффективный удельный объем среды во вторичном облаке для l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии, (при различных l Vэфф li = Vэффiж, Vэффiотс выб, Vэффiг, Vэффiги, Vэффiи, Vэффiе ), м3/кг;

Vэффi Vэфф li bil — полуширина центральной части (ядра) вторичного облака для l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии, (при различных l bil = biж, biотс выб, biг, biги, biи, biе ), м;

ci cцi cц li — концентрация ОВ в воздухе (далее — концентрация) в некоторый момент времени в некоторой точке в i-м сценарии, кг/м3;

— концентрация ОВ в центре облака при прохождении первичного облака в i-м сценарии, кг/м3;

— концентрация ОВ в центре (на оси) облака при прохождении вторичного облака в i-м сценарии на l-ом этапе(при различных l cц li = cцiж, cцiотс выб, cцiг, cцiги, cцiи, cцiе ), кг/м3;

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» ci0 cil — концентрация ОВ при прохождении первичного облака в i-м сценарии, кг/м3;

— концентрация при прохождении вторичного облака, образующегося на l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии, (при различных l cil = ciж, ciотс выб, ciг, ciги, ciи, ciе ), кг/м3;

cвкпв cнкпв cп eвозд — концентрация топлива (пожаровзрывоопасного вещества) в смеси с воздухом, соответствующая ВКПВ, кг/°м3;

— концентрация топлива (пожаровзрывоопасного вещества) в смеси с воздухом, соответствующая НКПВ, кг/°м3;

— теплоемкость подстилающей поверхности, Дж/кг/°К;

— удельная внутренняя энергия подмешиваемого воздуха, Дж/кг;

— ускорение свободного падения, равно 9,81 м/с;

—вспомогательный коэффициент для вычисления масштаба Монина-Обухова;

g kL p pн pн(T4) q —вспомогательный коэффициент для вычисления масштаба Монина-Обухова;

— давление насыщенного пара ОВ при температуре воздуха, мм рт. ст.;

— давление насыщенных паров ОВ при температуре T4, Па;

— скорость поступления в атмосферу газообразного ОВ, образующегося при мгновенном вскипании жидкой фазы в случае истечения жидкого ОВ из разрушенного оборудования в сценарии 4, кг/с;

q4 — скорость поступления в атмосферу ОВ в виде аэрозольных включений, образующихся при мгновенном вскипании жидкой фазы в случае истечении жидкого ОВ из разрушенного оборудования в сценарии 4, кг/с;

q4отс — скорость поступления в атмосферу газообразного ОВ, образующегося при мгновенном вскипании жидкой фазы в случае истечения жидкого ОВ из разрушенного трубопровода после отсечения аварийного участка в сценарии 4, кг/с;

принимается равной 0 кг/с, если количество ОВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода составляет менее 20 % общей массы выброса;

q4отс — скорость поступления в атмосферу ОВ в виде аэрозольных включений, образующихся при мгновенном вскипании жидкой фазы в случае истечения жидкого ОВ из разрушенного трубопровода после отсечения аварийного участка в сценарии 4, кг/с;

принимается равной 0 кг/с, если количество ОВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода составляет менее 20 % общей массы выброса;

qвыб — скорость выброса жидкого ОВ при истечении жидкого ОВ из разрушенного оборудования в сценарии 4, кг/с;

qж li — суммарный расход ОВ, находящегося в жидком (капельном) виде, во вторичном облаке для l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии (при различных l qж li = qжiж, qжiотс выб, qжiг, qжiги, qжiи, qжiе ), кг/с;

— эффективный суммарный расход воздуха и ОВ (включая жидкую и газообразную фазы) во вторичном облаке для l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии (при различных l qсум li = qсумiж, qсумiотс выб, qсумiг, qсумiги, qсумiи, qсумiе ), кг/с;

qсум li qкомп — расход компрессора, кг/с;

необходим при расчете выброса с трубопровода, на входе которого стоит компрессор, в случае, если площадь отверстия ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» qнасос разгерметизации трубопровода превосходит 20 % площади поперечного сечения трубопровода;

— расход насоса, кг/с;

необходим при расчете выброса с трубопровода, на входе которого стоит насос, в случае, если площадь отверстия разгерметизации трубопровода превышает 20 % площади поперечного сечения трубопровода;

— расход ОВ во вторичном облаке, образующемся на l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии (при различных l qil = qiж, qiотс выб, qiг, qiги, qiи, qiе ), кг/с;

qiотс выб принимается равным 0 кг/с, если количество ОВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода составляет менее 20 % общего количества выброса;

— скорость выброса ОВ при истечении жидкого ОВ из разрушенного оборудования после отсечения аварийного участка трубопровода в сценарии 4, кг/с;

—константа Кармана, равна 0,41;

—радиус центральной части (ядра) первичного облака в i-ом сценарии, м;

— время, с;

—момент времени, для которого определяются размеры зоны 0,5 НКПВ, с;

— время достижения максимальной концентрации в данной точке, с;

— длительность испарения пролива после окончания истечения жидкого ОВ в случае если продолжается истечение газовой фазы, с;

— время, в течение которого ОВ поступает в первичное облако из-за интенсивного кипения жидкого ОВ в проливе за счет теплопритока от подстилающей поверхности, с;

— время ликвидации отверстий разгерметизации и пролива, с;

если это не происходит, принимается равным бесконечности;

— время отсечения аварийного участка (время остановки компрессора (насоса)), с;

— время экспозиции, с;

— составляющая времени формирования первичного облака от начала выброса до времени отсечения аварийного участка трубопровода в сценарии 4, с;

— вспомогательная величина при расчете t, с;

— составляющая времени формирования первичного облака от времени отсечения аварийного участка трубопровода до окончания формирования первичного облака в сценарии 4, с;

— вспомогательная величина при расчете tотс, с;

— длительность поступления ОВ в атмосферу за счет истечения/испарения (время формирования соответствующего вторичного облака) на l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии (при различных l til = tiж, tiотс выб, qil qотсвыб k r t t0 tmax tисп tкип tликвид tотс tэкс t tисп tотс tисп til tгmax tiг, tiги, tiи, tiе ), с;

tiотс выб принимается равным 0 с, если количество ОВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода составляет менее 20 % общего количества выброса;

— максимально возможная длительность истечения газообразного ОВ из разрушенного оборудования в сценарии 4, с;

— характерная скорость трения, м/с;

u* ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» u0эффi0 uэфф li — эффективная скорость движения первичного непосредственно на месте выброса, м;

облака в i-ом сценарии — эффективная скорость движения вторичного облака для l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии (при различных l uэфф li = uэффiж, uэффiотс выб, uэффiг, uэффiги, uэффiи, uэффiе ), м;

u верх uподм — скорость ветра на высоте z10, м/с;

— скорость подмешивания воздуха в облако в вертикальном направлении, м/с;

— эффективная скорость движения первичного облака в i-ом сценарии, м;

— эффективная скорость движения вторичного облака для l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии (при различных l uэфф li = uэффiж, uэффiотс выб, uэффiг, uэффiги, uэффiи, uэффiе ), м;

uэффi uэфф li x x0 xз li — пространственная переменная (координата вдоль ветра), м;

—расстояние от места выброса до плоскости, перпендикулярной направлению ветра, для которой определяются размеры (по y и по z) зоны 0,5 НКПВ, м;

— координата задней кромки вторичного облака для l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии (при различных l xз li = xз iж, xз iотс выб, xз iг., xз iги, xз iи, xз iе ), м;

xп li — координата передней кромки вторичного облака для l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии (при различных l xп li = xпiж, xпiотс выб, xпiг., xпiги, xпiи, xпiе ), м;

— положение центра первичного облака в i-ом сценарии, м;

— пространственная переменная (координата, перпендикулярная направлению ветра), м;

y0 —расстояние от оси выброса до перпендикулярной поверхности земли плоскости, для которой определяются размеры (по х и по z) зоны 0,5 НКПВ;

для плоскости проходящей через ось выброса y0 = 0, м;

z — пространственная переменная (координата высоты), м;

z0 —высота над поверхностью земли плоскости, для которой определяются размеры (по х и по у) зоны 0,5 НКПВ, для поверхности земли z0 = 0, м;

z10 — стандартная высота, на которой задается скорость ветра, принимается равной 10 м;

— характерный размер шероховатости поверхности, м;

zпов вкпв(x,y,z) — соотношение, описывающее поверхность с концентрацией ВКПВ;

0,5нкпв(x,y,z) — соотношение, описывающее поверхность с концентрацией 0,5НКПВ;

— объемная доля газовой фазы в оборудовании;

в —показатель степенной зависимости скорости ветра от высоты;

хц y ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» подм — вспомогательный коэффициент, =1+в;

— показатель адиабаты газообразного ОВ;

— коэффициент пропорциональности в формуле для подмешивания через боковую поверхность;

—вспомогательная величина при расчете характерной скорости трения;

п — коэффициент теплопроводности подстилающей поверхности, Вт/с/м;

µ — молярная масса ОВ, кг/моль;

— число, равное 3,14159…;

(pн(T4), T4) — плотность газообразного ОВ при температуре T4 и давлении pн (T4), кг/м3;

i — плотность газовой фазы ОВ в оборудовании в i-м сценарии, кг/м3;

возд — плотность воздуха в окружающей среде, кг/м3;

ж — плотность жидкого ОВ, кг/м3;

кип — плотность газообразного ОВ при температуре кипения и давлении P0, кг/м3;

— плотность материала подстилающей поверхности, кг/м3;

п эфф i — эффективная плотность среды в первичном облаке в i-ом сценарии, кг/м3;

эффli — эффективная плотность среды во вторичном облаке для l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии, (при различных l эффli = эфф iж, эфф iотс выб, эфф iг, эфф iги, эфф iи, эфф iе ), кг/м3;

iвыб — плотность ОВ в первичном облаке в начальный момент времени в i-м сценарии, кг/м3;

— плотность ОВ в начальный момент времени во вторичном облаке для l-ой стадии поступления ОВ в атмосферу в i-ом сценарии, (при различных l li = iж, li у iотс выб, iг, iги, iи, iе ), кг/м3;

iотс выб принимается равной 0 кг/м3, если количество ОВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода составляет менее 20 % общей массы выброса;

— дисперсия вдоль оси y, м;

ВЕРХНИЕ ИНДЕКСЫ — стадия аварии, на которой происходит истечение газообразного ОВ из оборудования при наличии пролива;

ги — стадия аварии, на которой происходит истечение газообразного ОВ из оборудования в отсутствие пролива;

е — стадия аварии, на которой происходит испарение ОВ, оставшегося в оборудовании (пролив отсутствует);

ж — стадия аварии, на которой происходит истечении жидкого ОВ из оборудования;

и — стадия аварии, на которой происходит испарение ОВ из пролива;

отс выб — стадия аварии, на которой происходит истечение жидкого ОВ из разрушенного трубопровода после отсечения аварийного участка;

г ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» ОБОЗНАЧЕНИЕ ФУНКЦИЙ | | — модуль величины, равен самой величине, если величина больше нуля, и величине со знаком минус, если величина меньше нуля;

например, 5 = |–5 |. sign — знак величины, равен 1, если величина больше нуля, —1, если величина меньше нуля, и 0, если величина 0;

например, 1 = sign(5). min — минимальное из всех значений, например, 3 = min{3, 5}. min sum(1, 2, 3,..., n) — разность величины 1 и суммы 2, 3,..., n, если эта разность величина положительная, и 0 в противном случае;

min sum ( 1, 2, 3,..., n ) = например, min sum ( 2, 1, 3, 4 ) = 1 i + 1 i k =2 k = n n = ;

6 + 6 =0 2 1+1 = 1. 2 (1 + 3 + 4 ) + 2 (1 + 3 + 4 ) 2 9 (1 + 3 + 4 ) + 9 (1 + 3 + 4 ) или min sum ( 9, 1, 3, 4 ) = = (a ) = + x a 1 x e dx - гамма-функция (Г-функции, интеграл Эйлера второго рода) при a>0. Основные соотношения для Г-функции: Г(а)=(а-1)Г(а-1), Г(а+1)=аГ(а), Г(1)=1, Г(0,5)=. exp(x) – экспонента действительного числа х (число e=2,71… в степени x, e x ), например, exp(-0,3)=0,74081822068…, exp(1,3)=3,6692966676…;

ln(x) – натуральный логарифм действительного числа x;

например, ln(0,740818220)=0,3000…, exp(3,669297)= 1,3…;

arctg(x) – арктангенс действительного числа x (в радианах), например, arctg(1)=0,785398….

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1.1. Настоящая методика предназначена для количественной оценки последствий аварий на опасном производственном объекте с выбросом ОВ в атмосферу. Данная методика предназначена для выбросов ОВ, плотность которых на месте выброса больше плотности воздуха при соответствующих условиях. 1.2. Методика распространяется на случаи выброса ОВ в атмосферу как в однофазном (газ или жидкость), так и в двухфазном (газ и жидкость) состоянии. Соответственно облако, рассеивающееся в атмосфере, состоит либо только из газа (воздух и ОВ), либо из газа (воздух и ОВ) и жидких аэрозольных включений (капли ОВ). 1.3. ОВ, рассматриваемые в настоящей методике, при нормальных условиях находятся либо в газообразном, либо в жидком состоянии. В технологическом оборудовании ОВ ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» могут находиться как в газообразном, так и в жидком состоянии. В последнем случае ОВ может быть сжижено путем повышения давления или понижения температуры. 1.4. В зависимости от агрегатного состояния ОВ в оборудовании и характера разрушения оборудования методика позволяет провести расчеты для следующих сценариев аварий (более подробно см. Приложение 1). Для ОВ, находящегося в технологическом оборудовании в газообразном состоянии: Сценарий 1. Полное разрушение оборудования, содержащего ОВ в газообразном состоянии. Сценарий 2. Нарушение герметичности (частичное разрушение) оборудования, содержащего ОВ в газообразном состоянии.

Для ОВ, находящегося в технологическом оборудовании в жидком состоянии: Сценарий 3. Полное разрушение оборудования, содержащего ОВ в жидком состоянии. Сценарий 4. Нарушение герметичности (частичное разрушение) оборудования, содержащего ОВ в жидком состоянии. По сценариям 1 и 3 ОВ мгновенно поступает в окружающую среду;

по сценариям 2 и 4 ОВ поступает в окружающую среду через отверстия площадью S в течение продолжительного времени. Сценарии 1 и 3 применимы только к емкостному оборудованию, сценарии 2 и 4 — как к емкостному оборудованию, так и к трубопроводам. Приведенный перечень сценариев выброса не охватывает всего разнообразия возможных ситуаций, поэтому при выборе сценария для случаев, не перечисленных выше, следует руководствоваться соображениями физического подобия процессов. 1.5. При прогнозировании наибольших масштабов химического заражения и размеров зон, ограниченных концентрационными пределами воспламенения ОВ, в качестве исходных данных рекомендуется принимать: сценарий с полным разрушением емкости (технологической, складской, транспортной и др.), содержащей ОВ в максимальном количестве;

сценарий «гильотинного» разрыва трубопровода с максимальным расходом при максимальной длительности выброса;

метеорологические условия — класс устойчивости атмосферы — F, скорость ветра на высоте 10 м — 1-3 м/с. 1.6. Основными элементами расчета по настоящей методике являются: определение количества выброшенного ОВ или производительности источника поступления ОВ в атмосферу для конкретного сценария аварии и времени поступления ОВ в атмосферу;

определение пространственно-временного распределения концентрации ОВ;

определение пространственного распределения токсодозы;

определение размеров зон химического заражения;

определение размеров зон, ограниченных концентрационными пределами воспламенения ОВ;

определение массы ОВ в облаке, находящейся в пределах воспламенения. 1.7. Исходными данными для расчета являются2: физико-химические и токсикологические характеристики ОВ;

физические характеристики воздуха;

количество и технологические параметры ОВ;

параметры оборудования, в котором обращается ОВ;

сценарий выброса ОВ в атмосферу;

Полный перечень входных параметров для различных сценариев приведен в приложении 3.

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» для выброса жидкой фазы характер разлива на подстилающей поверхности и ее характеристики;

топографические характеристики территории вблизи аварийного объекта и температура поверхности, над которой распространяется выброс;

метеоусловия на момент аварии;

время экспозиции. 1.8. Границы зон химического заражения ОВ рассчитываются по смертельной и пороговой токсодозам при ингаляционном воздействии на организм человека либо по пробит-функциям, приведенным в Приложении 8 (Таблица 7, Таблица 8). 1.9. При расчете рассеяния ОВ в атмосфере используется модель рассеяния «тяжелого» газа. Модель «тяжелого» газа учитывает следующие процессы: движение облака в переменной по высоте скорости ветра;

гравитационное растекание;

рассеяние облака в вертикальном направлении за счет атмосферной турбулентности (подмешивание воздуха в облако);

рассеяние облака в горизонтальном направлении за счет подмешивания воздуха в облако, происходящего как за счет атмосферной турбулентности, так и за счет гравитационного растекания;

нагрев или охлаждение облака за счет подмешивание воздуха;

фазовые переходы ОВ в облаке;

теплообмен облака с подстилающей поверхностью. Кроме того, в методике приняты следующие допущения: газообразное ОВ считается идеальным газом, свойства которого не зависят от температуры;

жидкое ОВ считается несжимаемой жидкостью, свойства которой не зависят от температуры;

гравитационное растекание облака ОВ учитывается с помощью эмпирической зависимости;

истечение ОВ и его испарение происходят с постоянной скоростью, соответствующей максимальной скорости истечения (испарения) (в приложении 6 указан способ, позволяющий учесть изменение скорости истечения (испарения);

разлив жидкой фазы происходит на твердой, не впитывающей поверхности;

для случаев отсутствия обвалования высота слоя разлившегося ОВ принимается равной 0,05 м;

при расчете рассеяния ОВ в атмосфере используется модель рассеяния «тяжелого» газа;

осаждение на подстилающую поверхность выброса ОВ и его химические превращения при рассеянии не учитываются. Основными причинами образования «тяжелых» газов являются: молекулярный вес ОВ выше молекулярного веса воздуха (29,5 г/моль), низкая температура, наличие аэрозолей. в методике используются стандартные характеристики атмосферы и профили ветра, а также известные скорости поступления воздуха в выброс. Для описания устойчивости атмосферы используется 6 классов устойчивости – A, B, C, D, E и F (по Пасквилу). Первые три класса соответствуют неустойчивой стратификации атмосферы, последние два – устойчивой. Класс D – соответствует нейтральной стратификации атмосферы. Метеоусловия остаются неизменными в течение времени экспозиции, а характеристики атмосферы рассчитываются согласно соотношениям раздела 3;

в методике учитывается наличие аэрозолей в выбросе и тепломассообмен с подстилающей поверхностью;

предполагается, что в течении времени распространения облака характеристики атмосферы не меняются;

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» в начальный момент времени в облаках (первичном и вторичных) ОВ воздухом не разбавлено;

в облаке существует фазовое равновесие газ-жидкость, это равновесие устанавливается мгновенно;

капли в облаках и пролив жидкости на подстилающую поверхность не «захолаживаются», т.е. их температура не опускается ниже температуры кипения;

при определении размеров зон, где возможно горение (или детонация) ТВС, предполагалось что горение (или детонация) могут быть инициированы в областях со средней концентрацией от 0,5 НКПВ до ВКПВ;

выброс происходит на уровне земли;

распространение выброса происходит над твердой ровной поверхностью, с которой нет обмена массой, а есть только обмен теплом;

проливы жидкой фазы имеют форму квадрата, вдоль одной из сторон которого направлен ветер;

в случае если поперечные размеры пролива существенно отличаются во взаимоперпендикулярных направлениях, допускается принимать поперечный размер пролива отличным от принятого в методике;

в начальный момент времени первичное облако ОВ имеет форму цилиндра (Приложение 2 рис. 11), а сечение вторичного облако во всех сценариях представляют собой прямоугольник (см. Приложение 2 рис. 12);

фазовые переходы ОВ приводит к изменению только высоты облака. 1.10 К ограничениям методики относятся: методика не предназначена для прогноза рассеяния в штилевых условиях;

методика не предназначена для расчета распространения выброса внутри помещений;

методика предназначена для прогноза распространения выброса в пределах 20-30 км от места выброса;

методика предназначена для прогноза распространения выброса с массой ОВ в первичном облаке не более 500 т;

методика предназначена для прогноза распространения облаков от пролива ОВ площадью не более 250 тыс. м2;

если на пути движения облака имеются препятствия, размеры которых больше размеров облака, то результаты расчетов будут иметь оценочный характер;

методика не предназначена для расчета рассеяния твердых ОВ, выпадения конденсированной фазы на подстилающую поверхность и ее повторного поступления в атмосферу.

2. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫБРОСА ОВ 2.1. В зависимости от агрегатного состояния ОВ в оборудовании и характера разрушения оборудования выбирается один из четырех сценариев, перечисленных в п. 1.4. Конфигурация оборудования и возможные варианты его разрушения приведены в приложении 1. Стадии аварии для различных сценариев перечислены в приложении 3. Перечень необходимых исходных данных приведен в приложении 4. 2.2. В общем случае для выбранного i-го сценария рассчитываются следующие характеристики выброса:

Qi, qi ж, qiг, qiги, qiи, qiе, tiж, tiг, tiги, tiи, tiе, iвыб, iж, iг, iги, iи, iе, Ri, Biж, Biг, Biги, Biи, Biе, Hi, Hiж, Hiг, Hiги, Hiи, Hiе.

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Для сценария 4 при истечении из трубопровода, если количество ОВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода составляет более 20 % общего количества выброса, рассчитываются также следующие характеристики выброса:

qiотс. выб, iотс. выб, Riотс. выб, tiотс. выб, Biотс. выб, Hiотс. выб.

2.2.1. Для сценария 1 характеристики выброса рассчитываются по следующим формулам:

Q1 = Q, (1) если известна масса ОВ в оборудовании Q, или µ V1P 1 Q1 =, (2) R T1 если неизвестна масса ОВ в оборудовании Q, но известны объем оборудования V1, давление в оборудовании P1 и температура в оборудовании T1.

q1ж = q1г = q1ги = q1и = q1е = q1отс. выб = 0, t1ж = t1г = t1ги = t1и = t1е = t1отс. выб = 0, P выб 1 = 1 0, P 1 — плотность газообразного ОВ в оборудовании. 1ж = 1г = 1ги = 1и = 1е = 1отс. выб = 03. При отсутствии данных о начальных размерах облака цилиндрического облака принимать радиус равным высоте. Q1 R1 = H1 = 3, выб 21 B1ж = B1г = B1ги = B1и = B1е = B1отс. выб = 0, H1ж = H1г = H1ги = H1и = H1е = H1отс. выб = 0. рекомендуется (3) (4) (5) где 1 = Q1/V (6) для (7) (8) (9) 2.2.2. Для сценария 2 характеристики выброса рассчитываются по следующим формулам: Q2 = 0, (10) 2 +1 +1 P0 P0 2 1 ги (11) q2 = 0,8S min 2 P22, P22. 1 +1 P2 P2 Если истечение происходит из трубопровода, на входе которого стоит компрессор, и S превосходит величину 0,2Sтр, то q2ги полагается равным расходу компрессора qкомп.

q2ж = q2и = q2г = q2е = q2отс. выб = 0, (12) Данные и нижеследующие аналогичные обнуления не имеют физического смысла и необходимы для формализации подстановок в формулах;

равенство на каком-либо этапе нулю начальных размеров облака, плотности и расхода (или количества ОВ) в нем, а так же длительности поступления ОВ в атмосферу означает отсутствие данного этапа развития аварийной ситуации.

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» ги t2 = min Q + Qтр (( ) ги ги q2, tотс + Qтр q2, tликвид, ) (13) если известна масса ОВ в оборудовании Q, и µ V2 P2 ги ги ги (14) t2 = min + Qтр q2, tотс + Qтр q2, tликвид, ги R T2 q2 если неизвестна масса ОВ в оборудовании Q, но известны объем оборудования V2, давление в оборудовании P2 и температура в оборудовании T2. t2ж = t2и = t2г = t2е = t2отс. выб = 0, P ги = 2 0, 2 P2 где 2 = µ P2 R T2 — плотность газообразного ОВ в оборудовании. 2ж = 2выб = 2и = 2г = 2е = 2отс. выб = 0. (17) (15) (16) При отсутствии данных о начальных размерах облака рекомендуется для прямоугольного сечения вторичного облака принимать полуширину равной высоте4:

ги ги H 2 = B2 = ги q2, ги 2гиu0 эфф2 (18) (19) (20) B2ж = R2 = B2и = B2е = B2отс. выб = 0, H2ж = H2 = H2и = H2е = H2отс. выб = 0.

2.2.3. Для сценария 3 характеристики выброса рассчитываются по следующим формулам: Q3 = Q3г + Q3ж +Q3и + Qг, µ V3P3, R T3 где — объемная доля оборудования, заполненная газовой применяется, если заранее неизвестна величина Qг). C p (T3 Tк ип + T3 Tк ип г Q3 = Q ж 1 exp 2H к ип Qг = г г Q3ж = min Q3, Q ж Q3, (21) (22) фазой (формула (22) ), (23) (24) { } T T + Tп Tк ип п cп п Fк2онт и г (25) Q3 = min п к ип tк ип, Q ж Q3 Q3ж, F H к ип где F — площадь поверхности пролива, принимается равной площади обвалования, а при отсутствии обвалования или незначительной массе выброса определяется по формуле В формуле (18), а также далее в формулах (27), (29), (38), (46), (50), (53), … используется величина u0 эфф i, l которая вычисляется согласно формулам (93), (110).

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» г Q ж Q3 Q3ж ;

(26) 0, 05 ж — площадь контакта с твердой поверхностью, эта площадь включает как Fконт боковую поверхность обвалования, так и подстилающую поверхность;

при проливе на неограниченную поверхность Fконт = F;

Tп, п, cп, п — соответственно температура, теплопроводность, теплоемкость и плотность подстилающей поверхности;

— время, в течение которого ОВ поступает в первичное облако из-за tкип интенсивного кипения жидкого ОВ за счет подвода тепла от подстилающей поверхности;

T T + Tп Tкип п cпп tкип = min п кип 2H кип (27) Fконт 1 2F,, и и u0 эфф3 µ106 5,83 + 4,1u0 эфф3 pн F pн — давление насыщенного пара;

1 1 pн = 760 exp H кипµ (28) R, Tкип Tвозд F= ( ) и и q3 = F µ106 5,83 + 4,1u0 эфф3 pн, ( ) (29) (30) (31) (32) q3ж = q3г = q3ги = q3е = q3отс. выб = 0, и и t3 = ( Q Q3 ) q3, t3ж = t3г = t3ги = t3е = t3отс. выб = 0, Q3 кип Q г + Q и + Q г, T3 > Tкип или Tп > Tкип, 3 3 = 1 µ P3 P0 в остальных случаях, R T3 P и 3 = кип = (Tкип, P выб (33) )= µ P0, R Tкип (34) (35) 3ж = 3г = 3е = 3ги = 3отс. выб = 0, При отсутствии данных о начальных размерах первичного и вторичного облаков рекомендуется для первичного облака принимать начальный радиус равным высоте, а полуширину вторичного облака – полуширине пролива: Q3 (36) R3 = H 3 = 3 выб, и B3 = 0,5 F, и и иии H 3 = q3 / 2u0эфф3 B3 3, ( ) (37) (38) (39) (40) B3ж = B3отс выб = B3г = B3ги = B3е = 0, H 3ж = H 3отс выб = H 3г = H 3ги = H 3е = 0, ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» 2.2.4. Для сценария 4 характеристики выброса рассчитываются по следующим формулам. Если истечение происходит из трубопровода, на входе которого стоит емкость и величина S превосходит 0,2Sтр, либо истечение происходит непосредственно из емкости, то расход определяется по формуле ж qвыб = 0, 6 S sign QH () 2 2 Hgж + 2ж ( P4 pн (T4 ) ) + 2 2 1 H кип (T4, pн (T4 ) ), K C pTкип (41) 1 1 R — давление насыщенных паров ОВ при где pн (T4 ) = P0 exp H кипµ Tкип T4 температуре T4;

µ pн (T4 ) (T4, pн (T4 ) ) = — плотность газообразного ОВ при температуре T4 и давлении R T4 pн(T4);

К — функция, зависящая от L — длины участка трубопровода от входа до места разгерметизации (в случае истечения непосредственно из емкости L = 0). 2 H кип2 (T4, pн (T4 ) ) L +, 0 L 30 Dтр 2ж ( pн (T4 ) P0 ) C pTкип 30 Dтр 1,18, 30D < L 50 D тр тр (42) K = 1,33, 50Dтр < L 100 Dтр 1,54, 100Dтр < L 200 Dтр 1,82, 200Dтр < L 400 Dтр 2,1, 400Dтр < L. Если истечение происходит из трубопровода, на входе которого стоит насос, а величина S превосходит 0,2Sтр, то qвыб полагается равным расходу насоса qнасос. В остальных случаях расход определяется по формуле P P ж (43) qвыб = sign QH 0, 6 S ж 2 Hg + 2 4 0. ж В случае если истечение происходит через трубопровод и количество ОВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода составляет более 20 % общего количества выброса, то необходимо рассмотреть стадию истечения из аварийного участка трубопровода после отсечения аварийного участка. Скорость выброса на этой стадии будет составлять 0, 6 S sign Q ж отс. тр 2 H отс g, T < T, 4 ж тр к ип H отс (44) qвыб = p (T ) P0 ж отс 0, 6 S ж sign QH отс. тр 2 H тр g + 2 н 4, T4 Tк ип, ж () ( ( ) ) где pн(T4) – давление насыщенных паров при температуре T4. Если истечение из трубопровода после отсечения аварийного рассматривается, то qвыботс = 0. ж ж Q4 = min QH + QH тр, ( q4 + q4 ) t + q4отс + q4отс tотс + участка не ( ) T T + Tп Tк ип + п к ип H к ип п cп п Fк2онт tк ип, F (45) ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» (46) 1 2F,, 0 0 6 u0эфф4 µ 10 5,83 + 4,1u0эфф4 pн где F' — площадь поверхности пролива, принимается равной площади обвалования, а при отсутствии обвалования или незначительной массе выброса определяется по формуле ж ж QH + QH тр ( qвыб q4 q4 ) min t, + qвыб F = 0, 05 ж (47) ж QH отс. тр отс + qвыб q4отс q4отс min tотс, отс qвыб, 0, 05 ж T T + Tп Tкип tкип = min п кип 2H кип п cпп ( ) ( ) t = min {tк ип, tотс, t лик вид, tисп }, (48) (49) tотс = min {tк ип t, t лик вид t, tисп t, tисп t }, Fконт — площадь контакта с твердой поверхностью, эта площадь включает как боковую поверхность обвалования, так и подстилающую поверхность;

при проливе на неограниченную поверхность Fконт = F';

ж Q ж + QH тр q4 ) H ( qвыб q4 qвыб tисп = при проливе в обвалование 0 6 F µ10 5,83 + 4,1u0эфф4 pн ( ) и tисп = µ ( 5,83 + 4,1u ( 0, 05ж 0 0эфф )p при проливе на неограниченную поверхность;

н tисп = и ( qвыб q4 q4 ) tотс + ( отс qвыб q4отс q4отс ) ж QH отс. тр отс qвыб 0 F µ106 5,83 + 4,1u0эфф4 pн ) при проливе в обвалование tисп = 0 µ106 5,83 + 4,1u0эфф4 pн ( 0, 05ж ж ж q4 = min qвыб, q4 + q4 + F µ106 5,83 + 4,1u0эфф4 pн, { ) при проливе на неограниченную поверхность;

( )} ), (50) (51) (52) C p (T4 Tк ип + T4 Tк ип q4 = qвыб 1 exp 2H к ип q4 = min {q4, qвыб q4 }, отс. отс отс. q4 выб = min qвыб, q4отс + q4отс + F µ106 5,83 + 4,1u0эфф4 выб pн, { ( )} (53) ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» C p (T4 Tк ип + T4 Tк ип отс q4отс = qвыб 1 exp 2H к ип ), (54) (55) отс q4отс = min q4отс, qвыб q4отс, { } 6 г F µ10 5,83 + 4,1u0эфф4 pн + 0,8S 2 +1 +1 P0 P0, P 2 1, min 2 P44 44 +1 1 P4 P4 ж о. выб тс ж о. выб тс либо t + tотс + t4 + t4 < tотс, либо t + tотс + t4 + t4 > tотс ж ж и QH тр > QH от с. тр г г q4 = F µ106 5,83 + 4,1u0эфф4 pн + 0,8S 2 +1 P0 P0 pн (T4 ) н ( pн (T4 ), Tкип), min 2 1 pн (T4 ) pн (T4 ) +1 2 1 pн (T4 ) н ( pн (T4 ), Tкип), +1 ж ж о. выб тс ж > tотс, QH тр = QH отс. тр, T4 > Tкип t + tотс + t4 + t4 ж о. выб тс ж ж > tотс, QH тр = QH отс. тр, T4 Tкип, 0, t + tотс + t4 + t ( ) ( ) (56) ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» ги q 6 Smax µ10 5,83 pн + 0,8S 2 +1 +1 P0 P0, P 2 1, min 2 P44 44 +1 1 P4 P4 ж отс. выб ж отс. выб < tотс, либо t + tотс + t4 + t4 > tотс либо t + tотс + t4 + t4 ж ж и QH тр > QH отс. тр = Smax µ106 5,83 pн + 0,8S 2 +1 P0 P0 min 2 pн (T4 ) н pн (T4 ), Tк ип p (T ) p (T ), 1 н 4 н 4 +1 2 1 pн (T4 ) н ( pн (T4 ), Tк ип ), +1 (57) ж отс. выб ж ж > tотс, и QH тр = QH отс. тр, и T4 Tк ип t + tотс + t4 + t4 0, t + t + t ж + t отс. выб > t, и Q ж = Q ж, и T4 = Tк ип, 4 4 отс отс H тр H отс. тр ( ) и и q4 = F µ106 5,83 + 4,1u0эфф4 pн + 5,83Smax µ106 pн, е q4 = 5,83S max µ106 pн, ( ) (58) (59) где Smax — эффективная площадь эмиссии из разгерметизированного оборудования (определяется с учетом максимальной площади свободной поверхности в оборудовании Sобор).

е S max = min Sобор, e u0эфф4 S 4 ж t { ( µ 5,83 106 pн, )} (60) (61) (62) ж QH + Q ж тр H = min t, tотс t, qвыб отс t4. выб ж QH отс. тр ж = min t лик вид tотс t4 t, tотс, отс qвыб ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» tисп ж ж QH + QH тр ж qвыб t4 + min t, qвыб = + 6 г F µ10 5,83 + 4,1u0эфф4 pн ( ) ж QH отс. тр отс отс. жж отс. отс. t4 выб + min tотс, Q4 q4 t4 q4 выб t4 выб qвыб отс qвыб, + 6 г F µ10 5,83 + 4,1u0эфф4 pн (63) ( ) tисп — длительность испарения пролива после окончания истечения жидкого ОВ при условии, что продолжается истечение газовой фазы. Если пролив происходит в обвалование, то площадь пролива F совпадет с площадью обвалования, в противном случае площадь пролива определяется по следующей формуле: ж ж QH + QH тр ж qвыб t4 + min t, qвыб F= + 0, 05ж (64) ж QH отс. тр отс отс. жж отс. отс. Q4 q4 t4 q4 выб t4 выб qвыб t4 выб + min tотс, отс qвыб, + 0, 05ж г ж отс. г t max при tотс t4 t4 выб tотс t > t max C (T T + T4 Tкип г ж ж ж Qотс + min Qтротс, Qтр QH тр 1 exp p 4 кип 2H кип г г q4 F µ 106 5,83 + 4,1u0эфф4 pн ж отс. выб tотс t, +tотс t4 t4 ж отс. выб г tотс t t max при tотс t4 t4 ж отс. выб + tотс + t t > t + t4 г t4 = min отс 4 C p (T4 Tкип + T4 Tкип ) г ж ж Qотс + Qтр QH тр 1 exp 2H кип, 6 г г q4 F µ 10 5,83 + 4,1u0эфф4 pн ж отс. выб + tотс + t tотс t4 + t4 отс. выб ж min sum t, t4, ликвид, t, tотс, t 4 t исп { ( )} ) + ( ) ( ) ( ) ( ) (65) ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» г tmax C (T T + T4 Tкип ж ж Q г + Q ж + Qтр QH Q ж тр 1 exp p 4 кип H 2H кип = г г q4 F µ 106 5,83 + 4,1u0эфф4 pн ( ) ), (66) ( ) ги t t ги при t t ж t отс. выб t t t г > t ги отс 4 4 отс 4 max max C (T T + T4 Tкип г ж Qотс + min Q ж отс, Qтр Q ж тр 1 exp p 4 кип тр H 2H кип г г q4 F µ 106 5,83 + 4,1u0эфф4 pн ж отс. г +t4 t4 выб tотс t t4, ж отс. выб г ги tотс t t4 tmax при tотс t4 t4 = min ж отс. выб г + tотс + t + t4 tотс > t4 + t4 C p (T4 Tкип + T4 Tкип ) г ж ж Qотс + Qтр QH тр 1 exp 2H кип г t, 4 г г 6 q4 F µ 10 5,83 + 4,1u0эфф4U pн t t ж + t отс. выб + t + t + t г отс 4 отс 4 4 отс. выб ж г min sum t, t 4, t4 ликвид, t, tотс, t { ( )} ( ) ( ) ( ) ( ) ) + (67) ги г г tmax = tmax t4, (68) ж ж QH + QH тр ж qвыб t4 + min t, qвыб и t4 = + и 6 F µ10 5,83 + 4,1u0эфф4 pн ( ) ж QH отс. тр отс отс. выб жж отс. отс. гг Q4 q4 t4 q4 выб t4 выб q4 t4 qвыб t4 + min tотс, отс qвыб, + и 6 F µ10 5,83 + 4,1u0эфф4 pн (69) ( ) ж ж Qтр Q ж тр + Q ж QH H е q4 C p (T4 Tк ип + T4 Tк ип ) г ги и е t4 = min 1 exp t4 t4 t4,, 2H к ип отс. выб ж г ги и, t4, t4, t4, t4 min sum t лик вид, t, tотс, t4 ( ) (70) ( ) ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» выб ж = кип Q4, T4 > Tкип или Tп > Tкип кип Q4 q4t = 0 в остальных случаях, (71) ж q4 + F µ106 5,83 + 4,1u0эфф4 pн ( ж q ),, (72) (73) отс. выб = кип отс. q4отс + F µ106 5,83 + 4,1u0эфф4 выб pн ( отс. q4 выб ) г = ги 4 4 где 4 = µ P4. R T P = 4 0, P (74) и = е = к ип, (75) 4 4 При отсутствии данных о начальных размерах первичного облака рекомендуется для цилиндрического облака принимать радиус равным высоте: Q4 (76) R4 = H 4 = 3, 2выб 4 При отсутствии данных о начальных размерах вторичных облаков, формирующихся при наличии пролива, рекомендуется для облаков принимать полуширину вторичного облака равной полуширине пролива: ж отс г и B4 = B4 выб = B4 = B4 = 0,5 F, (77) отс H 4 выб ( =q / ( 2u H = q / ( 2u H = q / ( 2u отс выб 4 г 4 г 4 и 4 и ж ж жж H 4 = q4 / 2u0эфф4 B4 ж, 4 отс выб отс выб отс выб B4 4 0эфф ) (78) г гг 0эфф4 B4 4 и 0эфф ), B ), ии ), (79) (80) (81) При отсутствии данных о начальных размерах вторичных облаков, формирующихся в отсутствие пролива, рекомендуется для прямоугольного сечения шлейфа принимать полуширину равной высоте.

ги H = ги B ги q4 =, ги 2ги u0эфф4 (82) е е H 4 = B4 = е q4. е 2е u0эфф4 (83) ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» 3. РАСЧЕТ ПОЛЕЙ КОНЦЕНТРАЦИИ И ТОКСОДОЗЫ 3.1. Для условий, в которых происходит выброс, определяются характерный размер шероховатости поверхности zпов, класс устойчивости атмосферы, характеристика профиля ветра в, масштаб Монина-Обухова LМО, скорость поверхностного трения u*, скорость верх подмешивания воздуха uподм и коэффициент дисперсии в поперечном направлении y.

3.1.1. Для условий, в которых происходит выброс, определяется характерный размер шероховатости zпов. Если характерный размер шероховатости не может быть задан исходя из реальных метеорологических условий с приведением соответствующих обоснований, то он задается согласно приложения 8 (Таблица 1). ВНИМАНИЕ. Если в результате расчета окажется, что вертикальный размер облака с требуемыми характеристиками меньше, чем характерный размер шероховатости, то это означает, что результаты расчетов по данной методике можно рассматривать лишь в качестве оценочных. 3.1.2. Для условий, в которых происходит выброс, определяется класс устойчивости атмосферы. Если класс устойчивости не может быть задан исходя из реальных метеорологических условий с приведением соответствующих обоснований, то класс устойчивости задается с использованием приложения 8 (Таблица 2) в зависимости от скорости ветра и интенсивности теплового потока у поверхности (инсоляция и облачность). Для расчета наихудшего варианта принимается класс устойчивости - F и скорость ветра - 1 м/с. 3.1.3. Для характерного размера шероховатости zпов, класса устойчивости и скорости ветра u10 на высоте z10 определяется коэффициент в согласно Приложения 8 (Таблица 3). ВНИМАНИЕ. При проведении расчетов первоначально следует выбирать для высоты до 20 м (первое из значений в таблице 3 Приложения 8). Если в результате расчета окажется, что вертикальный размер облака с требуемыми характеристиками больше 20 м, то следует провести новый расчет с измененным в: если выброс до 50 м или выше 50 м. 3.1.4. Для характерного размера шероховатости zпов и класса устойчивости определяется масштаб Монина-Обухова LМО. LМО = для нейтральной устойчивости атмосферы (класс D). Для остальных условий устойчивости атмосферы масштаб МонинаОбухова определяется по формуле (84) с использованием Приложения 8 (Таблица 4).

p L М О = k L z пов (84) 3.1.5. Определяется характерная скорость трения: k u10 u* =, ln ( ( z10 + zпов ) / zпов ) ( ) (85) где - задается, исходя из класса устойчивости атмосферы, согласно (86).

2 ln ( (1 + a ) / 2 ) + ln (1 + a 2 ) / 2 2 arctg ( a ) + ;

для классов устойчивости A, B, C 2 = 0;

для класса устойчивости D (86) 6,9 z / L ;

для классов устойчивости E, F, МО ( ) ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» где a = (1 22 z0 / LМО ).

1/ 3.1.6 Скорость подмешивания воздуха в облако через верхнюю границу определяется в зависимости от характеристик облака (эффективной плотности эфф, эффективной высоты H эфф, эффективной температуры Tэфф и эффективной теплоемкости облака C p ) по следующей формуле (87):

верх uподм = k ut, ( Ri* ) (87) Ri* > 0, Ri* 0 (89) 1/ (1 + 0,8 Ri* )1/ 2, (1 + в ) ( Ri* ) = 1/ 2 (1 0, 6 Ri* ), (1 + в ) Ri* = g 2 * (88) ( эфф возд ) H эфф 2, ut возд g Eпов H эфф здесь, ut = u + ( b w* ), b=0,2, w* =, Eпов - тепловой поток в облако, эфф Tэфф C p описываемый ниже (104).

3.1.7 Коэффициент дисперсии в поперечном направлении y определяется по следующей формуле (90)с помощью Приложения 8 (Таблица 5): 1/2 y ( x ) = x (1 + x ) где =0,0001 м-1, = 600 ( tav / 600 ) 3.2. Для каждого из этапов выброса по сценарию i–му определяются поля концентрации и максимальная концентрация на оси x. Для первичного облака концентрация и размеры облаков при их прохождении вычисляется по формулам (91) - (107). 3.2.1. Состояние первичного облака в каждый момент времени характеризуется следующими параметрами: cцi, S zi, S yi, ri, Eэффi, xц i, Qжi. Кроме того, облако характеризуется такими параметрами, как эффi (или Vэффi ) и Tэффi.

(90) Перечисленные выше параметры дополняются еще четырьмя параметрами, которые рассчитываются на основе введенных выше переменных: Rэффi, H эффi, uэффi, Qсуммi. Rэфф i = ri + 0,5 S yi H эфф i = 1 S zi ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» (91) (92) S u10 zi uэфф i = [1/ ] z10 2 Qсумм i = Rэфф i H эфф i / Vэфф i (1 + в ) / в (93) (94) Схема первичного облака и основные геометрические параметры изображены на рис. 10 Приложения 2. 3.2.2. Распределение концентрации в облаке описывается зависимостью:

z c ( x, y, z, t ) = cц i exp, S zi 0 i при (x x ) цi + y 2 < ri (95) ( x x )2 + y 2 r 2 z 2 цi i, при ( x xцi ) + y 2 ri 2 (96) ci0 ( x, y, z, t ) = cц i exp exp 2 S yi S zi 3.2.3 Для определения пространственного распределения концентрации, описываемой в п. 3.2.2. с помощью параметров (п. 3.2.1) используются следующие уравнения. Сохранение массы выброшенного вещества Qi Qi = cц i Rэффi2 H эфф i.

(97) (98) Изменение массы облака Qсумi d d верх Qсум i = Rэфф i2 возд uподм + 2 Rэффi H эфф i возд подм Rэфф i. dt dt Гравитационное растекание облака d d Rэфф i = uэфф i Rэфф i = CE g H эфф i dt dx 1 возд эфф i.

(99) Боковое рассеяние выброса за счет атмосферной диффузии u d d 1/2 S y i = эфф i 2 ( 2 / ) ( ri + 1/ 2 1/2 S y i ) y, при ri>0 S dt dx yi или S y i ( x ) = 21/2 y ( x + xt ), при ri= (100) (101) Сохранение энергии в облаке Еэфф i d d верх E' эффi = Rэффi2 возд u подм eвозд + 2 Rэффi H эффi возд подм Rэффi eвозд + Rэффi2 Eповi (102) dt dt Способ расчета удельного теплового потока от подстилающей поверхности в облако Eповi приведен в разделе 3.2.4 (104).

Положение центра облака xц i d xц i = uэффi dt (103) ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Величины эффi ( Vэффi ) Tэффi, используемые в вышеприведенных формулах, а также величина Qжi вычисляются согласно подходу, изложенному в Приложении 9. 3.2.4 Определение удельного потока энергии в облако от поверхности земли max Eпов естi, Eпов вынуждi, Tпов расс > Tэффi = E,T Tэффi пов вынуждi пов расс Eпов вынуждi u2 = 1.22 * эффi C pi (Tпов расс Tэффi ) u i жi Eповi (104) (105) C pi = ((Q Q ) C p газ + Qжi C p + ( Qсуммi Qжi ) C pвозд ) Qсуммi 2/ (106) Eпов естi 2 (T поврас Tэффi ) 3 = 3.5 10 0.5 (Tпов рас + Tэффi ) P0 1/ 3 ( g ) R (107) Для длительных выбросов концентрация и размеры облаков при их прохождении вычисляется по формулам (113) - (125). 3.2.5. Дрейф вторичного облака рассматривается для следующих шести стадий аварии (см. Приложение 3): истечение жидкой фазы до отсечения аварийного участка;

истечение жидкой фазы из аварийного участка после его отсечения (для сценария 4);

истечение газа при наличии пролива жидкой фазы и испарение с пролива;

истечение газа из разрушенного оборудования при отсутствии пролива жидкой фазы;

испарение с пролива при отсутствии истечения жидкости или газа из разрушенного оборудования;

испарение из емкости при отсутствии пролива. Для каждой из этих стадий рассчитывается свое вторичное облако. При расчете каждой из этих стадий задается свой расход опасного вещества в шлейфе qil : qiж, qiотс. выб., qiг, qiги, qiи, qiе, свой начальный размер облака (полуширина Bil и высота Hil ) Biж, Biотс. выб., Biг, Biги, Biи, Biе и Hiж, Hiотс. выб., Hiг, Hiги, Hiи, Hiе. Ранее эти величины для разных сценариев были рассчитаны по формулам (3), (7)(9), (11), (12), (18)-(20), (29)-(30), (36)-(40), (50), (53), (56)-(59). Состояние вторичного облака в каждом поперечном сечении характеризуется следующими параметрами: cц li ;

S zil ;

S yil ;

bil ;

Eэффli, xпil, xз li, qж li. Кроме того, облако характеризуется такими параметрами, как эфф li ( Vэфф li ) Tэфф li.

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Перечисленные выше параметры дополняются еще четырьмя параметрами Bэфф li ;

H эффli ;

uэфф li ;

qсумм li, которые рассчитываются на основе введенных выше переменных по формулам (108) - (111): Bэфф li = bil + 0,5 S yil, 1 S zil, l (1 + в ) / u S zi, l uэфф i = 10 [1/ ] z10 qсумil = 2 Bэфф li H эфф li uэффli / Vэфф li. H эфф li = 1 (108) (109) (110) (111) Схема шлейфа и основные геометрические параметры изображены на рис. 11 Приложения 2 3.2.6. Распределение концентрации в поперечном сечении вторичного облака описывается зависимостью:

z c ( x, y, z ) = c exp l, при y < bil и xз < x < xп S zi l i l цi (112) y bl 2 z i l c ( x, y, z ) = c exp l exp, при y bi и xз < x < xп S zi S yil l i l цi (113) При xп < x и x < xз cil ( x, y, z ) = 0. 3.2.7 Для определения пространственного распределения концентрации, описываемой в п. 3.2.5. с помощью параметров (п. 3.2.6.) используются следующие уравнения: Сохранение массы выброшенного вещества qil qil = 2 cц li Bэфф li H эффli uэфф li. (114) Изменение расхода в шлейфе qсумil d d верх qсумil = 2 Bэффil возд uподм + 2 H эфф il возд подм Bэфф il. dx dt Гравитационное растекание облака g H эфф li 1 воздl. эфф i Боковое рассеяние выброса за счет атмосферной диффузии d 1 d 1/ 2 S y li = l 2 ( 2 / ) ( bil + 1/ 2 1/2 S yil ) y, при b li >0 S dx dx yi d C Bэффli = E l u dx эфф i S y li ( x ) = 21/2 y ( x + xt ), (115) (116) (117) (118) при b li = Сохранение энергии в облаке Eэффli ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» d d верх Eэффli = 2 Bэффli возд uподм eвозд + 2 H эффli возд подм Bэфф il eвозд + 2 Bэфф il Eпов il dx dt (119) Способ расчета удельного теплового потока в облако Eпов li приведена в разделе 3.2.8. Положение переднего края облака xпil (после окончания l стадии выброса определяется положение и его заднего края xз li ) d xпil = uэффil (120) dt 6 0, при t < ti j j =1 l (121) xз i = 6 6 x l t t j, при t t j i пi i j =1 j =1 Величины эфф li ( Vэфф li ), Tэфф li, используемые в вышеприведенных формулах, а также величина qж li вычисляются согласно подходу, изложенному в приложении 9. 3.2.8 Определение удельного потока энергии в облако от поверхности земли. max Eпов ест li, Eпов вын li, Tпов рас > Tэффli =. E l, Tпов рас Tэфф li пов вын i u2 = 1.22 * эфф li C pil (Tпов рас Tэфф li ). u l i l жi p газ Eповli (122) E C l пов вын i (123) l pi (( q q ) C = + qжil C p + ( qсумil qжil ) C pвозд q l сумi ).

(124) Eпов ест li l2 (T пов рас Tэфф i ) 3 = 3.5 10 0.5 (Tпов рас + Tэффli ) 2/ P0 1/ 3 ( g ). R (125) 3.3. Концентрация в точке в момент времени t при i-ом сценарии определяется по формуле ci ( x, y, z, t ) = ci0 ( x, y, z, t ) + ciж ( x, y, z, t ) + ciотс выб ( x, y, z, t ) + (126) ciг ( x, y, z, t ) + ciги ( x, y, z, t ) + ciи ( x, y, z, t ) + ciе ( x, y, z, t ). 3.4. Определяется максимально возможная концентрация на расстоянии х от места аварии при i-ом сценарии и время tmax ( x, y, z ), когда достигается эта концентрация. В зависимости от tmax ( x, y, z ) определяется за счет какой стадии (или сочетания стадий аварии) достигаются максимальные концентрации: cimax ( x, y, z ) = max ( ci ( x, y, z, t ) ).

t (127) 3.5. Путем интегрирования по времени концентрации ci ( x, y, z, t ) определяется поле токсодозы Di ( x, y, z ), а также распределение максимальной токсодозы, достигаемой на ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» заданном расстоянии от места выброса Di max ( x ). Максимальная токсодоза для заданного расстояния за все время экспозиции достигается на оси y=0, z=0. При необходимости определяются составляющие токсодозы, соответствующие облакам (первичному и вторичным), образовавшимся на различных этапах аварии Di0 ( x, y, z ) и Dil ( x, y, z ) и максимальные токсодозы, достигаемые на заданном расстоянии образовавшихся на разных стадиях аварии, Di0max ( x ) и Dilmax ( x ). от облаков, 3.6. Сравнением с пороговыми и смертельными токсодозами (см. Таблица 7 приложения 8) определяются расстояния, соответствующие смертельному поражению и пороговому воздействию. Для оценки вероятности смертельного поражения человека используется пробит-функция Pr, по которой с использованием (см. Таблица 7, Таблица 8 приложения 8) определяется вероятность смертельного поражения человека на открытом пространстве. Величина Pr определяется по следующей формуле: tэксп n Pr = a + b ln ( ci ( x, y, z, t ) ) dt, (128) 0 где коэффициенты a, b, n берутся из Таблица 7. 3.7 Для взрывопожароопасных выбросов в момент времени t0 определяются поверхности, ограничивающие в пространстве области ВКПВ ВКПВ и 0,5НКПВ 0.5НКПВ, Граница области ВКПВ ВКПВ определяется уравнением: cВКПВ = ci ( x, y, z, t0 ) + ciж ( x, y, z, t0 ) + ciотс выб ( x, y, z, t0 ) + (129) ciг ( x, y, z, t0 ) + ciги ( x, y, z, t0 ) + ciи ( x, y, z, t0 ) + ciе ( x, y, z, t0 ). (130) ciг ( x, y, z, t0 ) + ciги ( x, y, z, t0 ) + ciи ( x, y, z, t0 ) + ciе ( x, y, z, t0 ). Область в пространстве, где возможно воспламенение и горение (детонация) пожаровзрывоопасного ОВ определяется как огибающая поверхностей 0.5НКПВ, за все моменты времени t0 существования в пространстве концентраций выше 0,5НКПВ. 3.8 Для взрывопожароопасных выбросов определяются размеры зон, на которые может дрейфовать выброс, сохраняя способность к воспламенению. Полагается, что этот размер соответствует достижению средних концентраций 0,5НКПВ. Граница зоны 0,5 НКПВ на уровне z=z0 в момент времени t0 определяется соотношением 0,5cНКПВ = ci ( x, y, z0, t0 ) + ciж ( x, y, z0, t0 ) + ciотс выб ( x, y, z0, t0 ) + (131) ciг ( x, y, z0, t0 ) + ciги ( x, y, z0, t0 ) + ciи ( x, y, z0, t0 ) + ciе ( x, y, z0, t0 ). Граница зоны 0,5 НКПВ в вертикальной плоскости, перпендикулярной ветру (x=x0), в момент времени t0 определяется соотношением 0,5cНКПВ = ci ( x0, y, z, t0 ) + ciж ( x0, y, z, t0 ) + ciотс выб ( x0, y, z, t0 ) + (132) ciг ( x0, y, z, t0 ) + ciги ( x0, y, z, t0 ) + ciи ( x0, y, z, t0 ) + ciе ( x0, y, z, t0 ). Граница зоны 0,5 НКПВ в вертикальной плоскости, параллельной ветру (y=y0), в момент времени t0 определяется соотношением 0,5cНКПВ = ci ( x, y0, z, t0 ) + ciж ( x, y0, z, t0 ) + ciотс выб ( x, y0, z, t0 ) + (133) Граница зоны 0,5НКПВ 0.5НКПВ определяется уравнением: 0,5cНКПВ = ci ( x, y, z, t0 ) + ciж ( x, y, z, t0 ) + ciотс выб ( x, y, z, t0 ) + ciг ( x, y0, z, t0 ) + ciги ( x, y0, z, t0 ) + ciи ( x, y0, z, t0 ) + ciе ( x, y0, z, t0 ).

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Линия, ограничивающая в соответствующей плоскости (z=z0, y=y0 или x=x0) область, где возможно воспламенение и горение пожаровзрывоопасного ОВ определяется как огибающая линий, определяемых соответствующей кривой (131)-(133), за все моменты времени t0 существования в пространстве концентраций выше 0,5НКПВ. 3.9 Для взрывопожароопасных выбросов в момент времени t0 определяются масса топлива, находящаяся во взрывоопасных пределах и способная участвовать в процессах горения или детонации. Эта масса определяется путем интегрирования концентрации по пространству, ограниченному поверхностями ВКПВ и 0.5НКПВ:

Qвз = 0,5 НКПВ

Рис. 1. Мгновенное разрушение емкости с газом Рис. 2. Мгновенное разрушение емкости с жидкой фазой 2. Для емкости с газом или жидкой фазой возможно образование отверстия разгерметизации в стенке емкости и последующее истечение газа и (или) жидкости в окружающую среду (сценарий 2 или 4). При разгерметизации емкости с жидкой фазой возможно образование отверстия как выше, так и ниже уровня жидкости (рис. 3–5).

Рис. 3. Разгерметизация емкости с газом ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Рис. 4. Разгерметизация емкости с жидкой фазой выше уровня жидкости Рис. 5. Разгерметизация емкости с жидкой фазой ниже уровня жидкости 3. Для емкости с газом или жидкой фазой с присоединенным трубопроводом возможно образование отверстия разгерметизации в стенке трубопровода либо полный разрыв трубопровода на некотором расстоянии от емкости (сценарий 2 или 4). При этом трубопровод может быть оснащен запирающей арматурой, которая при срабатывании изолирует разгерметизированный (разрушенный) участок трубопровода от емкости. В этом случае в окружающую среду поступают газ и (или) жидкость и (или) двухфазный поток. На рис. 6, 7 и 8 отсекаемый участок аварийного трубопровода обозначен 1 и расположен справа от задвижки, которая, в свою очередь, расположена на трубопроводе около емкости.

Рис. 6. Разгерметизация трубопровода с газом, присоединенного к емкости (1 — отсекаемый участок аварийного трубопровода) Рис. 7. Разгерметизация трубопровода с жидкой фазой, присоединенного к емкости (1 — отсекаемый участок аварийного трубопровода) ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Рис. 8. Разгерметизация трубопровода с газовой фазой, присоединенного к емкости (1 — отсекаемый участок аварийного трубопровода) 4. Для трубопровода с газом или жидкой фазой с нагнетающим компрессором или насосом возможно образование отверстия разгерметизации в стенке трубопровода либо полный разрыв трубопровода на некотором расстоянии от компрессора(насоса) (сценарий 2 или 4). При этом трубопровод может быть оснащен запирающей арматурой, которая при срабатывании изолирует разгерметизированный (разрушенный) участок трубопровода от емкости. В этом случае в окружающую среду поступают газ и (или) жидкость и (или) двухфазный поток. На рис. 9 и 10 отсекаемый участок аварийного трубопровода обозначен 1 и расположен справа от задвижки, которая, в свою очередь, расположена на трубопроводе около компрессора (насоса).

Рис. 9. Разгерметизация трубопровода с газом, присоединенного к компрессору (1 — отсекаемый участок аварийного трубопровода) Рис. 10. Разгерметизация трубопровода с жидкой фазой, присоединенного к насосу (1 — отсекаемый участок аварийного трубопровода) ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Приложение 2 СХЕМЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЕРВИЧНОГО И ВТОРИЧНОГО ОБЛАКОВ (С УКАЗАНИЕМ ХАРАКТЕРИСТИК ОБЛАКОВ) z uэфф Ri g (0;

0;

0) Hi cцi (0) x Szi (x1) (x1;

0;

0) cцi (x1) ri (x1) Syi (x1) Rэффi (x1) ri(x2)= y Szi (x2) (x2;

0;

0) cцi (x2) Syi (x2) контуры изоконцентрации контуры достижения заданной концентрации Рис.11. Схема рассеяния первичного облака «тяжелого» газа.

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» z uэфф g (0;

0;

0) Hl clцi (0) i Bli y x Slzi (x1) (x1;

0;

0) l clцi (x1) b i (x1) Slyi (x1) Blэффi (x1) bli (x2)= Slzi (x2) (x2;

0;

0) clцi (x2) контуры изоконцентрации Slyi (x2) Рис. 12. Схема рассеяния вторичного облака «тяжелого» газа.

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Приложение 3 ВОЗМОЖНЫЕ СТАДИИ РАЗВИТИЯ АВАРИИ В общем случае можно выделить восемь возможных стадий развития аварийной ситуации: разрушение оборудования и образование первичного облака;

истечение жидкой фазы до отсечения аварийного участка;

истечение жидкой фазы из аварийного участка после его отсечения;

истечение газа при наличии пролива жидкой фазы и испарение с пролива;

истечение газа из разрушенного оборудования при отсутствии пролива жидкой фазы;

испарение с пролива при отсутствии истечения жидкости или газа из разрушенного оборудования;

испарение из емкости при отсутствии пролива;

ликвидация аварии (ликвидация отверстия разгерметизации и пролива). Каждая из вышеперечисленных стадий вносит свой вклад в суммарную массу выброса ОВ. На каждой стадии аварии формируются свои облака ОВ в атмосфере (первичное и вторичное),. В зависимости от сценария, конфигурации оборудования, характера разрушения, свойств ОВ и действий по ликвидации аварии отдельные этапы из приведенных выше могут либо присутствовать, либо отсутствовать в той или иной аварийной ситуации. Предполагается, что на каждой стадии процесс протекает стационарно. Рекомендации по учету нестационарных эффектов даны в приложении 5.

Сценарий 1 (рис. 1 приложения 1) Разрушение оборудования с выбросом всего объема ОВ, образование первичного облака, рассеяние первичного облака и воздействие на окружающую среду.

Сценарий 2 (рис. 3, 6, 8, 9 приложения 1) Разрушение оборудования и истечение газа из разрушенного оборудования при отсутствии пролива жидкой фазы;

рассеяние облака и воздействие на окружающую среду. При истечении газа из разрушенного трубопровода возможно отсечение (либо в результате использования запирающей арматуры, либо в результате остановки компрессоров, подающих ОВ в трубопровод, либо в результате и того и другого) аварийного участка трубопровода и истечение ОВ из него. При этом также образуется облако, которое рассеивается в атмосфере и воздействует на окружающую среду. Возможно прекращение выброса путем ликвидации отверстия разгерметизации.

Сценарий 3 (рис. 2 приложения 1) Разрушение оборудования с жидким ОВ, выброс ОВ в окружающую среду, при наличии перегрева у жидкой фазы возможно ее вскипание с образованием в атмосфере газокапельного облака. Часть жидкой фазы может пролиться на подстилающую поверхность — либо в обвалование, либо на неограниченную площадь. Если температура кипения жидкость при этом меньше температуры поверхности, то произойдет вскипание жидкости при ее соприкосновении с подстилающей поверхностью. Из газовой фазы, содержавшейся в оборудовании, из образовавшейся при вскипании за счет перегрева жидкой фазы газокапельной фазы и из газа, образующегося при кипении пролива, ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» образуется первичное облако, которое рассеивается в атмосфере и воздействует на окружающую среду. Из пролива происходит испарение ОВ, в результате чего образуется вторичное облако, которое также рассеивается в атмосфере и воздействует на окружающую среду. Возможно прекращение поступления ОВ в окружающую среду путем ликвидации пролива.

Сценарий 4. Аварии на емкости (рис. 4 и 5 приложения 1) Разрушение оболочки емкости выше уровня жидкости и длительное истечение газа из разрушенного оборудования при отсутствии пролива жидкой фазы (если жидкость находится в перегретом состоянии, то происходит вскипание жидкости, в результате которого в дополнение к газовой фазе, содержащейся в емкости на момент начала аварии, добавится газовая фаза, образовавшаяся при кипении), рассеяние газового облака ОВ (вторичного) и воздействие его на окружающую среду. После спада давления в емкости (давление в емкости становится равным атмосферному) поступление ОВ в окружающую среду будет обусловлено лишь испарением ОВ с поверхности жидкости в емкости. При этом в атмосфере образуется вторичное облако ОВ, состоящее из газообразного ОВ, поступающего из разгерметизированной емкости за счет испарения ОВ из нее. Вторичное облако будет формироваться на месте аварии до тех пор, пока не испарится все ОВ из емкости. Возможно прекращение выброса путем ликвидации отверстия разгерметизации. Разрушение оболочки емкости ниже уровня жидкости и истечение жидкой фазы из разрушенного оборудования, образование пролива на месте выброса. Если жидкость в емкости находилась в перегретом состоянии, то происходит вскипание жидкости сразу после ее выброса из емкости и образование в атмосфере газокапельной взвеси. Затем, если температура кипения меньше температуры поверхности, происходит кипение жидкой фазы (той ее части, что не участвовала в формировании газокапельной взвеси в атмосфере) при проливе ее на подстилающую поверхность. При этом из газа, образовавшегося при кипении пролива, а также из газокапельной взвеси выброса, поступившего из емкости в атмосферу за время кипения пролива, формируется первичное облако, которое рассеивается в атмосфере и воздействует на окружающую среду. При истечении перегретой жидкости продолжающийся выброс жидкой фазы также вскипает до выпадения на землю, образуя в атмосфере газокапельную взвесь ОВ. При этом в атмосфере образуется вторичное облако ОВ, состоящее из газообразного ОВ, испарившегося с пролива, и (при выбросе перегретой жидкости) из газокапельной взвеси, образующейся при вскипании ОВ сразу после выброса. Такое вторичное облако будет формироваться на месте аварии до тех пор, пока будет существовать возможность выброса жидкой фазы, т. е. до момента выброса из оборудования всей жидкой фазы, находившейся выше уровня разгерметизации. Причем если в емкости находилась перегретая жидкость и если давление в емкости могло опуститься ниже давления насыщенного пара ОВ, соответствующего температуре в емкости, то по мере вытекания ее из емкости возможно и вскипание перегретого ОВ в самой емкости. После окончания выброса жидкой фазы из емкости начинается истечение газовой фазы из нее за счет наличия избыточного давления в емкости. При этом на стадии истечения газовой фазы продолжается испарение пролива. В результате в атмосфере образуется вторичное облако ОВ, состоящее из газообразного ОВ, испарившегося с пролива, и из газообразного ОВ, поступающего из разрушенной емкости за счет наличия избыточного давления в емкости. Такое вторичное облако будет формироваться на месте аварии до тех пор, пока будет существовать возможность выброса газовой фазы из емкости за счет избыточного давления в емкости и испарения из пролива. Причем если в емкости ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» находилась перегретая жидкость, то в формирующееся на месте аварии вторичное облако будет поступать не только газовая фаза, находившаяся в емкости на начало аварии, но и газовая фаза, образующаяся при вскипании в емкости перегретой жидкости. Если давление в емкости становится равным атмосферному, то газовая фаза из разгерметизированной емкости перестает поступать в окружающую среду за счет избытка давления. Если пролив ОВ при этом еще не испарился, то в атмосфере образуется вторичное облако ОВ, состоящее из газообразного ОВ, испарившегося с пролива. Такое вторичное облако будет формироваться на месте аварии до тех пор, пока будет существовать испарение ОВ из пролива. Если после испарения пролива давление в емкости еще не стало равным атмосферному, то газовая фаза из разгерметизированной емкости продолжает поступать в окружающую среду за счет сохраняющегося избыточного давления. В атмосфере при этом образуется вторичное облако ОВ, состоящее из газообразного ОВ, поступающего из разгерметизированной емкости за счет существующего избыточного давления в емкости. Такое вторичное облако будет формироваться на месте аварии до тех пор, пока будет существовать избыточное давление в емкости. Если пролив ОВ на месте аварии испарился и давление в емкости стало равным атмосферному, то поступление ОВ в окружающую среду будет обусловлено лишь испарением ОВ с поверхности жидкости в емкости. При этом в атмосфере образуется вторичное облако ОВ, состоящее из газообразного ОВ, поступающего из разгерметизированной емкости за счет испарения ОВ из нее. Вторичное облако будет формироваться на месте аварии до тех пор, пока не испарится все ОВ из емкости. Возможно прекращение поступления ОВ в окружающую среду путем ликвидации аварийного отверстия и пролива.

Сценарий 4. Аварии на трубопроводах, на входе которых стоит емкость (рис. 7-8 приложения 1) Разрушение трубопровода, выходящего из емкости выше уровня жидкости, и истечение газа из разрушенного оборудования при отсутствии пролива жидкой фазы (если жидкость находится в перегретом состоянии, то при достаточном падении давления происходит вскипание жидкости, в результате которого в дополнение к газовой фазе, содержащейся в емкости на момент начала аварии, добавится газовая фаза, образовавшаяся при кипении). При этом в атмосфере происходит рассеяние газового облака ОВ (вторичного) и воздействие его на окружающую среду. При наличии запирающей арматуры возможно отсечение аварийного участка трубопровода и истечение ОВ только из этого аварийного участка. При этом также образуется облако, которое рассеивается в атмосфере и воздействует на окружающую среду. Если и давление в емкости (или в отсеченном участке трубопровода) упало и стало равным атмосферному, то поступление ОВ в окружающую среду будет обусловлено лишь испарением ОВ с поверхности жидкости в емкости и/или в отсеченном участке трубопровода. При этом в атмосфере образуется вторичное облако ОВ, состоящее из газообразного ОВ, поступающего из разгерметизированной емкости и/или отсеченного участка трубопровода за счет испарения ОВ из них. Вторичное облако будет формироваться на месте аварии до тех пор, пока не испарится все ОВ из емкости. Возможно прекращение выброса путем ликвидации отверстия разгерметизации. При разрушении трубопровода, выходящего из емкости ниже уровня жидкости, стадии аварии будут аналогичны описанным выше в разделе «Сценарий 4. Аварии на емкости» с двумя отличиями.

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Во-первых, при существенном разрушении трубопровода в случае выброса перегретой жидкости вскипание жидкости может происходить не только в воздухе (после выброса из трубопровода) — случай малого расстояния от места выброса до присоединения емкости с трубопроводом, но и в самом трубопроводе — случай достаточной удаленности места выброса от места соединения трубопровода с емкостью. Во-вторых, при наличии на трубопроводе запирающей арматуры и срабатывании ее в ходе аварии, появляется этап — истечение из отсеченного участка трубопровода, — который полностью совпадает по физической картине с описанным выше выбросом из емкости и отличается лишь изменением количественных параметров, при которых происходит выброс.

Сценарий 4. Аварии на трубопроводах, на входе которых стоит насос (рис. 9, 10 приложения 1) При разрушении трубопровода происходит истечение жидкой фазы и образование пролива на месте выброса. Если жидкость в трубопроводе находилась в перегретом состоянии, то происходит вскипание жидкости либо сразу после ее выброса из трубопровода (случай, когда при сильном разрушении трубопровода место выброса находится вблизи насоса, и случаи небольших отверстий разгерметизации), либо внутри трубопровода (случай, когда при сильном разрушении трубопровода место выброса находится вдали от насоса). При выбросе перегретой жидкости в атмосфере образуется газокапельная взвесь, а затем происходит кипение жидкой фазы (той ее части, которая не участвовала в формировании газокапельной взвеси в атмосфере) при проливе на подстилающую поверхность, если температура кипения меньше температуры подстилающей поверхности. При этом из газа, образовавшегося при кипении пролива, а также из газокапельной взвеси выброса, поступившего из трубопровода в атмосферу за время кипения пролива, формируется первичное облако, которое рассеивается в атмосфере и воздействует на окружающую среду. Продолжающийся выброс жидкой фазы идет в пролив, с которого происходит испарение ОВ. При выбросе перегретой жидкости часть жидкой фазы вскипает до выпадения на землю, образуя затем в атмосфере газокапельную взвесь ОВ. При этом в атмосфере образуется вторичное облако ОВ, состоящее из газообразного ОВ, испарившегося с пролива, и (при выбросе перегретой жидкости) из газокапельной взвеси, образующейся при вскипании ОВ, либо сразу после выброса, либо в трубопроводе. Такое вторичное облако будет формироваться на месте аварии до тех пор, пока будет существовать возможность выброса жидкой фазы (двухфазной смеси), то есть до момента отсечения аварийного участка трубопровода и выброса из отсеченного участка трубопровода всей жидкой фазы, находящейся в нем выше уровня отверстия разгерметизации. После окончания выброса жидкой фазы из отсеченного участка трубопровода начинается истечение газовой фазы за счет наличия избыточного давления в нем, что возможно только в случае, если в трубопроводе находится перегретая жидкость. При этом на стадии истечения газовой фазы продолжается испарение пролива. В результате в атмосфере образуется вторичное облако ОВ, состоящее из газообразного ОВ, испарившегося с пролива, и из газообразного ОВ, поступающего из разрушенного трубопровода за счет наличия избыточного давления в нем. Такое вторичное облако будет формироваться на месте аварии до тех пор, пока будет существовать возможность выброса газовой фазы из трубопровода за счет избыточного давления в нем и испарения из пролива.

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Если давление в отсеченном участке аварийного трубопровода становится равным атмосферному, то газовая фаза из разгерметизированного трубопровода перестает поступать в окружающую среду за счет избытка давления. Если пролив ОВ при этом еще не испарился, то в атмосфере образуется вторичное облако ОВ, состоящее из газообразного ОВ, испарившегося с пролива. Такое вторичное облако будет формироваться на месте аварии до тех пор, пока будет существовать испарение ОВ из пролива. Если испарился пролив, а давление в отсеченном участке аварийного трубопровода осталось выше атмосферного, то газовая фаза из разгерметизированного трубопровода продолжает поступать в окружающую среду за счет сохраняющегося избыточного давления в нем. При этом в атмосфере образуется вторичное облако ОВ, состоящее из газообразного ОВ, поступающего из отсеченного участка аварийного трубопровода за счет существующего избыточного давления в нем. Такое вторичное облако будет формироваться на месте аварии до тех пор, пока будет существовать избыточное давление в отсеченном участке аварийного трубопровода. Если пролив ОВ на месте аварии испарился и давление в отсеченном участке аварийного трубопровода стало равным атмосферному, то поступление ОВ в окружающую среду будет обусловлено лишь испарением ОВ с поверхности жидкости в трубопроводе. В атмосфере при этом образуется вторичное облако ОВ, состоящее из газообразного ОВ, поступающего из разгерметизированного трубопровода за счет испарения ОВ из него. Такое вторичное облако будет формироваться на месте аварии до тех пор, пока не испарится все ОВ из трубопровода. Возможно прекращение поступления ОВ в окружающую среду путем ликвидации аварийного отверстия и пролива в любой момент времени.

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Приложение 4 ПЕРЕЧЕНЬ ДАННЫХ, НЕОБХОДИМЫХДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ РАСЧЕТА Для проведения расчетов по любому из четырех сценариев необходимо знать следующие характеристики окружающей среды: тип местности, где происходит рассеяние выброса (необходим для определения zпов — характерного размера шероховатости подстилающей поверхности (см. Приложение 8);

показатель степенной зависимости скорости ветра от высоты в;

скорость ветра на высоте 10 м;

температура воздуха, плотность воздуха и удельная внутренняя энергия воздуха, атмосферное давление (при нормальных условиях принимается равным 101,325 кПа);

класс устойчивости атмосферы или уровень инсоляции и облачности (необходим для определения класса устойчивости атмосферы);

значения токсодоз и концентраций ОВ в воздухе, соответствующие тому или иному воздействию ОВ на человека, способ расчета пробит-функции токсического поражения человека;

индивидуальные характеристики ОВ в газовой и жидкой фазах (молярная масса, показатель адиабаты, температура кипения, теплота испарения (кипения), теплоемкость газовой и жидкой фаз, плотность жидкой фазы, значения НКПВ и ВКПВ для пожаровзрывоопасных веществ);

при наличии пролива в обвалование — площадь обвалования, ее высота и площадь возможного контакта жидкости с твердой поверхностью;

при наличии проливов вскипающих жидкостей — характеристики подстилающей поверхности (плотность, теплоемкость, теплопроводность) и температура подстилающей поверхности (на месте пролива и на месте, где происходит рассеяние выброса);

время экспозиции для человека, попадающего в область поражения. В каждом сценарии желательно знать способ определения начальных размеров облаков, формирующихся на месте пролива (первичного и вторичных).

Сценарий Либо Q — общая масса газообразного ОВ в оборудовании в кг, либо V1, P1, T1 — объем оборудования (емкости), м3;

давление в оборудовании (емкости), Па;

температура в оборудовании (емкости), °К, по которым можно определить Q.

Сценарий P2 — давление в оборудовании, Па;

2 — плотность ОВ в оборудовании, кг/м3;

либо определяется по давлению P2 и температуре T2 в оборудовании;

либо определяется по общей массе газообразного ОВ в оборудовании Q и объему оборудования V2;

Q — общая масса газообразного ОВ в оборудовании (без учета массы ОВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода), кг;

либо V2, T2 — объем оборудования, м3, и температура в оборудовании, °К, по которым вместе с давлением в оборудовании P2, Па, можно определить Q;

Qтр — общая масса ОВ в отсекаемом аварийном участке трубопровода, кг, необходима для расчета выбросов из трубопровода;

S — площадь отверстий разгерметизации, м2;

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Sтр — площадь поперечного сечения трубопровода, м2;

qкомп — расход компрессора, кг/с, необходим при расчете выброса с трубопровода, на входе которого стоит компрессор, в случае, если площадь отверстия разгерметизации трубопровода превосходит 20 % поперечного сечения трубопровода;

tликвид — время ликвидации отверстий разгерметизации, с;

tотс — для выбросов из трубопровода, если количество ОВ в отсекаемом участке трубопровода составляет более 20 % общего количества выброса, принимается равным времени отсечения аварийного участка (времени остановки насоса);

для остальных ситуаций принимается равным времени ликвидации отверстий разгерметизации tликвид, с.

Сценарий P3 — давление в оборудовании, Па;

T3 — температура в оборудовании, °К;

Qг — общая масса газообразного ОВ в оборудовании, кг;

либо V3 и a — объем оборудования, м3, и объемная доля оборудования, заполненная газовой фазой, по которым вместе с давлением в оборудовании и температурой в оборудовании можно определить;

Qж — масса жидкого ОВ в оборудовании, кг.

Сценарий P4 — давление в оборудовании, Па;

T4 — температура в оборудовании, °К;

4 — плотность газовой фазы ОВ в оборудовании, кг/м3;

либо определяется по давлению P4 и температуре T4 в оборудовании;

H — высота, м, столба жидкости ОВ в оборудовании над уровнем отверстия, через которое происходит истечение;

при истечении из трубопровода, на входе которого стоит насос, принимается равной 0 м;

L — длина участка трубопровода от входа до места разгерметизации, м;

Dтр — диаметр трубопровода, м;

qнасос — расход насоса компрессора, кг/с, необходим при расчете выброса с трубопровода, на входе которого стоит насос, в случае, если площадь отверстия разгерметизации трубопровода превосходит 20 % поперечного сечения трубопровода;

S — площадь отверстий разгерметизации, м2;

tликвид — время ликвидации отверстий разгерметизации и пролива, с;

tотс — время отсечения аварийного участка (время остановки насоса), с;

Sобор — максимальная площадь поверхности жидкости в оборудовании, м2;

Qж — масса, кг, жидкого ОВ в оборудовании (при истечении из трубопровода c насосом на входе равно QHж), не включает в себя массу жидкого ОВ в аварийном участке отсекаемого трубопровода;

Qг — масса газообразного ОВ в оборудовании, кг;

QHж — масса жидкого ОВ в оборудовании выше уровня отверстия, через которое происходит истечение, кг (при истечении из трубопровода c насосом на входе принимается равным бесконечной величине;

если отверстие разгерметизации выше уровня жидкости, то величина принимается равной нулю);

Qтрж — масса жидкого ОВ, способного поместиться в отсекаемом участке трубопровода, кг, определяется перемножением объема отсекаемого участка трубопровода на плотность жидкого ОВ;

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» H тротс — высота столба жидкого ОВ в трубопроводе над уровнем отверстия, через которое происходит истечение на момент отсечения аварийного участка трубопровода, м;

необходима только при истечении из трубопровода, если количество ОВ в отсекаемом участке трубопровода составляет более 20 % общего количества выброса, в остальных случаях принимается равной нулю;

определяется из геометрических характеристик оборудования, общего количества жидкого ОВ в оборудовании перед аварией и количества ОВ, вытекшего из оборудования до момента отсечения;

Qжнтр — масса жидкого ОВ в аварийном участке трубопровода выше уровня отверстия, через которое происходит истечение, на момент начала аварии, кг;

необходима только при истечении из трубопровода, если количество ОВ в отсекаемом участке трубопровода составляет более 20 % общего количества выброса;

определяется из геометрических характеристик оборудования и общего количества жидкого ОВ в оборудовании перед аварией;

Qотсг — масса газообразного ОВ в отсекаемом участке трубопровода на момент отсечения, кг;

необходима при истечении из трубопровода, если количество ОВ в отсекаемом участке трубопровода составляет более 20 % общего количества выброса;

определяется из геометрических характеристик оборудования, общего количества жидкого ОВ в оборудовании перед аварией, количества ОВ, вытекшего из оборудования до момента отсечения, и параметров газовой фазы в оборудовании;

Qжтротс — масса жидкого ОВ в отсекаемом участке трубопровода на момент отсечения, кг;

необходима при истечении из трубопровода, если количество ОВ в отсекаемом участке трубопровода составляет более 20 % общего количества выброса;

определяется из геометрических характеристик оборудования, общего количества жидкого ОВ в оборудовании перед аварией, количества ОВ вытекшего из оборудования до момента отсечения;

QжHотс. тр — масса жидкого ОВ в аварийном участке трубопровода выше уровня отверстия, через которое происходит истечение, на момент отсечения аварийного участка трубопровода, кг;

необходима при истечении из трубопровода, если количество ОВ в отсекаемом участке трубопровода составляет более 20 % общего количества выброса;

определяется из геометрических характеристик оборудования, общего количества жидкого ОВ в оборудовании перед аварией, количества ОВ, вытекшего из оборудования до момента отсечения, и расположения отверстия разгерметизации.

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Приложение 5 ПЕРЕЧЕНЬ РАССЧИТЫВАЕМЫХ ВЕЛИЧИН Основными величинами, рассчитываемыми в Методике, являются: пространственно-временное распределение концентраций ОВ, в том числе пространственное распределение максимально достигаемой концентрации в данной точке на поверхности земли;

пространственные размеры зон достижения токсодоз заданной величины, в том числе пороговой и смертельной, размеры зон токсического поражения заданной вероятности, а также размеры зон, ограниченных концентрационными пределами воспламенения;

количество ОВ в облаке, которое может участвовать во взрывных превращениях (горении и детонации) ограниченном концентрационными пределами воспламенения. В ходе расчета также определяются: количество ОВ, поступающее в окружающую среду, в том числе в газовой и жидкой фазах;

количество ОВ, распространяющееся в атмосфере и выпадающее на подстилающую поверхность (при наличии жидкой фазы);

площадь пролива и скорость испарения ОВ из него (при наличии жидкой фазы);

при продолжительном выбросе определяются скорость и длительность поступления ОВ в окружающую среду, масса капельных включений в облаках (первичном и вторичных), эффективные температура и плотность в облаках, геометрические характеристики облаков (эффективные высота и радиус/полуширина), скорости распространения облаков.

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Приложение 6 УЧЕТ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ЭФФЕКТОВ Для более точных расчетов допускается разбиение стадий, перечисленных в приложении 3 и используемых в Методике, на отдельные подстадии меньшей продолжительности. Для каждой подстадии в этом случае определяются входные данные, перечисленные в приложении 4, с учетом изменений в системе, происшедших на предыдущих подстадиях.

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Приложение 7 ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ Пример 1. В опорожненном шаровом резервуаре вместимостью 2000 м3 находится хлорметан в газовой фазе при температуре окружающей среды (20 °С) и давлении 1 атм. Резервуар расположен на товарно-сырьевой базе в равнинной местности, характерный размер шероховатости 0,0075 м. Происходит разрушение емкости и выбрасывается все опасное вещество. Метеоусловия: скорость ветра на высоте 10 м – 3,2 м/с, безоблачная ночь.

Определить концентрации хлорметана в атмосфере, размеры взрывопожароопасного облака смеси хлорметана с воздухом при его рассеянии до концентрации, соответствующей половине нижнего концентрационного предела воспламенения (0,5НКПВ). НКПВ для хлорметана – 8,1%.

Решение: 1. По условиям хранения и характеру разрушения определяем тип сценария аварийной ситуации — 1. 2. По формулам (1) и (2) определяем количество хлорметана в первичном облаке Q1 = 4200 кг. 3. По формуле (5) с использованием формулы (2) определяем плотность ОВ в выбросе — 2,1 кг/м3. 4. Учитывая, что хлорметан находится в сферической емкости, начальный диаметр первичного облака полагается равным его высоте. Они соответственно равны 13,6 м. 5. Характерный размер шероховатости принимается из исходных данных zпов=0,0075 м. 6. С использованием приложения 8 (Таблица 2) определяем класс устойчивости атмосферы — E. 7. С использованием приложения 8 (Таблица 3 - Таблица 5) определяем коэффициенты, используемые при расчете дисперсии, скорости подмешивания воздуха в облако. 8. Для определения концентрации хлорметана в атмосфере (95) - (96) численно решаем систему обыкновенных дифференциальных уравнений (97) – (105) с использованием (91) (94). Результаты расчета приведены на рис.13.

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» концентрация на центральной оси, кг/м 0. 0. 0.001 0 200 400 600 800 1000 расстояние от места выброса, м рис.13 Максимальная концентрация на оси облака (в направлении по ветру) при выбросе хлорметана (пример 1) 9. С помощью соотношений (129) - (133) определяем размеры взрывопожароопасного облака смеси хлорметана с воздухом при его рассеянии (рис. 14-15). 10. Т.к. высота облака в пределах зоны, где рассматривается рассеяние (1000 м), не превосходит 20 м, то согласно п. 3.1.3 повторный расчет не требуется.

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» 20 Z 0,5НКПВ, м 10 0 0 20 40 Xц, м 60 рис.14 Сечение зоны, ограниченной 0,5 НКПВ плоскостью x=xц, y=0 (в направлении по ветру) при выбросе хлорметана (пример 1) 20 Y 0.5 НКПВ, м 0 0 -20 20 40 60 - - -80 Xц, м рис.15 Сечение зоны, ограниченной 0,5 НКПВ плоскостью x=xц, z=0 (в направлении по ветру) при выбросе хлорметана (пример 1) ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Пример 2. Технологический трубопровод Ду200 с хлорцианом в газовой фазе расположен на эстакаде высотой 50 см. Трубопровод расположен на территории промышленной площадки в равнинной местности, характерный размер шероховатости 0,018 м. На входе трубопровода стоит компрессор, расход которого составляет 10,3 кг/с. Давление в трубопроводе 1,3 атм. Трубопровод не теплоизолирован. Ночью в нижней образующей трубопровода в результате разгерметизации появляется отверстие диаметром 10 см. Время ликвидации утечки составляет 400 сек. Метеоусловия: скорость ветра 2,1 м/с, температура воздуха 30 °С, облачность - 50%. Определить концентрации хлорциана в атмосфере, а также распределение токсодозы в зоне химического заражения, где возможно смертельное поражение незащищенных людей на открытой местности. Решение: 1. По условиям хранения и характеру разрушения определяем тип сценария аварийной ситуации — 2. 2. С учетом комментария к формуле (12) определяем расход выброса qвыб = 10,3 кг/с. 3. Определяем плотность ОВ в выбросе по формуле (16) 2ги=2,65 кг/м3. 4. По формуле (14) определяем длительность выброса t2ги=400 с. 5. Поскольку выброс осуществляется с высоты 0,5 м и плотность выброса больше плотности воздуха высота вторичного облака в начальном сечении была принята Н2ги =0,5 м. Тогда по формуле (18) рассчитывается ширина сечения вторичного облака (шлейфа) в начальный момент времени - В2ги=6 м. 6. С использованием приложения 8 (Таблица 2) определяем класс устойчивости атмосферы — E. 6. С использованием приложения 8 (Таблица 3 - Таблица 5) определяем коэффициенты, используемые при расчете дисперсии, скорости подмешивания воздуха в облако. 7. Для определения концентрации хлорциана в атмосфере (112) - (113) численно решаем систему обыкновенных дифференциальных уравнений (114) - (122) с использованием (108) - (111) для стадии истечения газа в отсутствии пролива. 8. По формулам (127) - (126) рассчитываем поле концентрации при выбросе газообразного хлорциана из трубопровода. Соответствующие значения концентрации на оси выброса приведены на рис. 16.

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» концентрация на центральной оси, кг/м 0. 0. 0.001 0 200 400 600 расстояние от места выброса, м рис.16 Максимальная концентрация на оси облака (в направлении по ветру) при выбросе хлорциана (пример 2) 9. В соответствии с п. 3.5 – 3.6 и по значению смертельной токсодозы для хлорциана 11 мг·мин/л определяем размеры зоны смертельного поражения (см. рис. 17-18).

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Z LC50, м 0 0 100 200 Xп, м 300 400 рис.17 Сечение зоны смертельного поражения плоскостью x=xп, y=0 (в направлении по ветру) при выбросе хлорциана (пример 2) 50 Y LC50, м 0 0 -50 100 200 300 400 - - -200 Xп, м рис.18 Сечение зоны смертельного поражения плоскостью x=xп, z=0 (в направлении по ветру) при выбросе хлорциана (пример 2) ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Приложение 8 Таблица 1 Характерный размер шероховатости поверхности zпов в зависимости от типа местности, где происходит рассеяние Характерный Местность размер шероховатости поверхности Природный ландшафт Антропогенный ландшафт zпов, м Лед, равнина, покрытая грязью 110-5 -5 Равнины, покрытые снегом или 910 укатанный грунт -4 Поверхность открытого моря при 110 штиле -4 -3 Обширные водные поверхности 110 - 110 Ровная поверхность пустыни 510-4 -4 Поверхность моря в прибрежной зоне 910 при ветре с моря 2 10-3 Снежная целина (с/х угодья) -3 7,5 10 Равнинная местность: скошенная трава (30 см) -2 Равнинная местность: трава редкие 110 деревья (зима, без листьев) 2,2 10-2 Равнинная местность: некошеная Равнинная трава -2 местность, 2,5 10 Равнинная местность: одиночные Аэропорт – сельскохозяй летное поле деревья ственные Сельскохозяйс 5 10-2 Равнинная местность: высокая трава угодья твенные (60 см) угодья:

-2 неубранные 5,5 10 Равнинная местность: редкие деревья посевы (лето) зерновых -2 8,5 10 Холмистая местность 0,15 - 0,3 Деревья Большое количество заборов, изгородей, редкие здания 0,4 Лесистая местность Окраины города 5 0,55 Центры малых городов 6 0,65 Центры больших поселений и 0,9 Леса городов7 1,3 1, 5 Неоднородный рельеф местности Неоднородный рельеф местности 7 Неоднородный рельеф местности 8 Неоднородный рельеф местности ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» 2 Крайне холмистая и гористая местность Центры больших городов, районы с высотными зданиями Таблица Класс устойчивости атмосферы (модифицированные классы устойчивости по Паскуиллуi) ii Скорость День Сумерки Ночь iii ветра, Интенсивность солнечного излучения Уровень облачности м/с (Вт/м2) (восьмые доли) Сильная Умеренная Слабая Сплошная 0-3 4-7 8 (>600) (300-600) (<300) облачность A A-B B C D F F D 2 2-3 A-B B C C D F E D 3-5 B B-C C C D E D D 5-6 C C-D D D D D D D C D D D D D D D 6 Таблица 3 Величина коэффициента в зависимости от класса устойчивости атмосферы для различных характерных размеров шероховатости (приведены значения коэффициента для трех высот распространения выброса до 20 м, до 50 м, свыше 50 м) zпов, м 10- А 0,05/ 0,05/ 0,03 0,05/ 0,05/ 0,03 0,06/ 0,04/ 0,04 0,06/ 0,05/ 0,04 0,06/ 0,06/ 0,04 0,06/ 0,06/ 0,04 0,06/ 0,06/ 0,04 0,06/ 0,06/ 0,04 0,06/ 0,06/ B 0,05/ 0,05/ 0,03 0,05/ 0,05/ 0,03 0,06/ 0,05/ 0,04 0,06/ 0,06/ 0,04 0,06/ 0,06/ 0,04 0,06/ 0,06/ 0,04 0,06/ 0,06/ 0,04 0,06/ 0,05/ 0,04 0,07/ 0,06/ C 0,05/ 0,04/ 0,03 0,06/ 0,05/ 0,04 0,06/ 0,05/ 0,04 0,06/ 0,06/ 0,04 0,06/ 0,06/ 0,04 0,07/ 0,06/ 0,04 0,07/ 0,06/ 0,04 0,07/ 0,06/ 0,04 0,07/ 0,05/ D 0,08/ 0,08/ 0,07 0,09/ 0,09/ 0,08 0,09/ 0,09/ 0,08 0,09/ 0,09/ 0,08 0,1/ 0,09/ 0,08 0,1/ 0,09/ 0,08 0,1/ 0,09/ 0,08 0,1/ 0,1/ 0,09 0,1/ 0,1/ Е 0,43/ 0,7/ 0,8 0,39/ 0,67/ 0,78 0,37/ 0,65/ 0,77 0,36/ 0,63/ 0,75 0,35/ 0,62/ 0,75 0,35/ 0,61/ 0,74 0,34/ 0,6/ 0,73 0,34/ 0,6/ 0,73 0,33/ 0,59/ F 0,44/ 0,71/ 0,81 0,43/ 0,7/ 0,8 0,42/ 0,69/ 0,8 0,42/ 0,69/ 0,79 0,41/ 0,68/ 0,79 0,41/ 0,68/ 0,79 0,41/ 0,68/ 0,79 0,41/ 0,67/ 0,78 0,41/ 0,67/ 2 10-5 3 10-5 4 10-5 5 10-5 6 10-5 7 10-5 8 10-5 9 10- Неоднородный рельеф местности ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» 1 10-4 2 10-4 3 10-4 4 10-4 5 10-4 6 10-4 7 10-4 8 10-4 9 10-4 1 10-3 2 10-3 3 10-3 4 10-3 5 10-3 6 10-3 7 10-3 8 10-3 9 10-3 1 10-2 2 10-2 3 10-2 4 10-2 5 10-2 6 10-2 7 10- 0,04 0,07/ 0,05/ 0,04 0,07/ 0,07/ 0,04 0,08/ 0,07/ 0,04 0,08/ 0,06/ 0,05 0,08/ 0,07/ 0,05 0,08/ 0,08/ 0,05 0,08/ 0,06/ 0,05 0,08/ 0,08/ 0,05 0,09/ 0,08/ 0,05 0,09/ 0,09/ 0,05 0,1/ 0,09/ 0,06 0,11/ 0,1/ 0,06 0,11/ 0,1/ 0,06 0,12/ 0,11/ 0,07 0,12/ 0,11/ 0,07 0,13/ 0,11/ 0,07 0,14/ 0,11/ 0,07 0,13/ 0,12/ 0,07 0,13/ 0,12/ 0,07 0,15/ 0,11/ 0,08 0,17/ 0,16/ 0,09 0,18/ 0,13/ 0,10 0,19/ 0,16/ 0,10 0,20/ 0,17/ 0,11 0,21/ 0,17/ 0,04 0,07/ 0,06/ 0,04 0,07/ 0,07/ 0,04 0,08/ 0,07/ 0,05 0,08/ 0,07/ 0,05 0,08/ 0,06/ 0,05 0,08/ 0,08/ 0,05 0,09/ 0,09/ 0,05 0,09/ 0,08/ 0,05 0,09/ 0,08/ 0,05 0,09/ 0,09/ 0,05 0,11/ 0,09/ 0,06 0,11/ 0,10/ 0,06 0,12/ 0,11/ 0,07 0,12/ 0,10/ 0,07 0,13/ 0,11/ 0,07 0,13/ 0,12/ 0,07 0,14/ 0,11/ 0,08 0,14/ 0,12/ 0,08 0,16/ 0,13/ 0,08 0,16/ 0,14/ 0,09 0,18/ 0,17/ 0,10 0,19/ 0,16/ 0,10 0,20/ 0,17/ 0,11 0,21/ 0,17/ 0,11 0,22/ 0,18/ 0,04 0,07/ 0,07/ 0,04 0,08/ 0,07/ 0,05 0,07/ 0,08/ 0,05 0,09/ 0,08/ 0,05 0,09/ 0,08/ 0,05 0,09/ 0,08/ 0,06 0,1/ 0,09/ 0,06 0,1 / 0,08/ 0,06 0,1/ 0,09/ 0,06 0,1/ 0,09/ 0,06 0,11/ 0,1/ 0,07 0,12/ 0,1/ 0,07 0,13/ 0,12/ 0,08 0,14/ 0,12/ 0,08 0,14/ 0,12/ 0,08 0,14/ 0,13/ 0,08 0,15/ 0,14/ 0,09 0,15/ 0,13/ 0,09 0,16/ 0,14/ 0,09 0,18/ 0,15/ 0,1 0,2/ 0,17/ 0,11 0,21/ 0,16/ 0,12 0,22/ 0,18/ 0,13 0,23/ 0,19/ 0,13 0,25/ 0,21/ 0,09 0,1/ 0,1/ 0,09 0,11/ 0,11/ 0,09 0,11/ 0,11/ 0,1 0,12/ 0,11/ 0,1 0,12/ 0,12/ 0,1 0,12/ 0,12/ 0,1 0,13/ 0,12/ 0,1 0,13/ 0,12/ 0,1 0,13/ 0,12/ 0,11 0,13/ 0,13/ 0,11 0,15/ 0,14/ 0,12 0,15/ 0,14/ 0,12 0,16/ 0,15/ 0,12 0,17/ 0,15/ 0,13 0,17/ 0,16/ 0,13 0,17/ 0,16/ 0,13 0,18/ 0,16/ 0,13 0,18/ 0,17/ 0,14 0,19/ 0,17/ 0,14 0,21/ 0,19/ 0,15 0,22/ 0,2/ 0,16 0,24/ 0,21/ 0,17 0,25/ 0,21/ 0,17 0,26/ 0,22/ 0,17 0,26/ 0,23/ 0,72 0,33/ 0,58/ 0,72 0,31/ 0,55/ 0,69 0,3/ 0,53/ 0,68 0,29/ 0,51/ 0,67 0,29/ 0,5/ 0,66 0,29/ 0,49/ 0,65 0,29/ 0,49/ 0,65 0,28/ 0,48/ 0,64 0,29/ 0,48/ 0,64 0,28/ 0,47/ 0,63 0,28/ 0,45/ 0,61 0,28/ 0,43/ 0,59 0,28/ 0,42/ 0,58 0,28/ 0,42/ 0,58 0,29/ 0,41/ 0,57 0,29/ 0,41/ 0,57 0,29/ 0,41/ 0,56 0,29/ 0,41/ 0,56 0,29/ 0,41/ 0,56 0,31/ 0,4/ 0,54 0,32/ 0,4/ 0,53 0,33/ 0,4/ 0,53 0,34/ 0,4/ 0,52 0,34/ 0,41/ 0,52 0,35/ 0,41/ 0,78 0,41/ 0,67/ 0,78 0,4/ 0,66/ 0,77 0,4/ 0,65/ 0,77 0,4/ 0,65/ 0,76 0,4/ 0,65/ 0,76 0,4/ 0,64/ 0,76 0,4/ 0,64/ 0,76 0,4/ 0,64/ 0,76 0,4/ 0,64/ 0,76 0,4/ 0,64/ 0,76 0,4/ 0,63/ 0,75 0,41/ 0,63/ 0,75 0,41/ 0,63/ 0,74 0,42/ 0,63/ 0,74 0,42/ 0,63/ 0,74 0,42/ 0,63/ 0,74 0,42/ 0,63/ 0,74 0,42/ 0,63/ 0,74 0,43/ 0,63/ 0,74 0,45/ 0,63/ 0,74 0,46/ 0,64/ 0,74 0,48/ 0,64/ 0,74 0,49/ 0,64/ 0,74 0,5/ 0,65/ 0,74 0,5/ 0,65/ ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» 8 10-2 9 10-2 1 10-1 2 10-1 3 10-1 4 10-1 5 10-1 6 10-1 7 10-1 8 10-1 9 10-1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,11 0,21/ 0,18/ 0,11 0,22/ 0,18/ 0,12 0,23/ 0,19/ 0,12 0,30/ 0,22/ 0,15 0,30/ 0,24/ 0,17 0,33/ 0,27/ 0,19 0,35/ 0,27/ 0,21 0,38/ 0,28/ 0,22 0,39/ 0,34/ 0,24 0,41/ 0,31/ 0,25 0,43/ 0,32/ 0,22 0,45/ 0,33/ 0,23 0,63/ 0,45/ 0,33 0,92/ 0,62/ 0,47 1,04/ 1,03/ 0,74 0,00/ 0,00/ 0,00 0,06/ 0,00/ 0,00 0,17/ 0,10/ 0,01 0,23/ 0,10/ 0,01 0,27/ 0,13/ 0,01 0,30/ 0,19/ 0, 0,12 0,22/ 0,18/ 0,12 0,23/ 0,19/ 0,13 0,24/ 0,20/ 0,13 0,28/ 0,25/ 0,16 0,31/ 0,25/ 0,18 0,34/ 0,26/ 0,19 0,36/ 0,27/ 0,21 0,37/ 0,28/ 0,22 0,39/ 0,29/ 0,23 0,40/ 0,30/ 0,25 0,42/ 0,31/ 0,22 0,43/ 0,32/ 0,22 0,53/ 0,38/ 0,28 0,60/ 0,44/ 0,33 0,67/ 0,50/ 0,39 0,76/ 0,57/ 0,45 0,86/ 0,65/ 0,51 1,00/ 0,76/ 0,59 1,04/ 0,90/ 0,69 1,04/ 1,04/ 0,84 1,04/ 1,04/ 1, 0,14 0,24/ 0,2/ 0,14 0,25/ 0,22/ 0,14 0,26/ 0,21/ 0,15 0,3/ 0,24/ 0,18 0,34/ 0,26/ 0,2 0,36/ 0,28/ 0,22 0,38/ 0,29/ 0,23 0,4/ 0,3/ 0,21 0,41/ 0,31/ 0,22 0,43/ 0,32/ 0,22 0,44/ 0,32/ 0,23 0,45/ 0,33/ 0,24 0,53/ 0,39/ 0,28 0,58/ 0,43/ 0,32 0,61/ 0,46/ 0,35 0,64/ 0,48/ 0,38 0,67/ 0,51/ 0,4 0,69/ 0,53/ 0,42 0,7/ 0,55/ 0,44 0,72/ 0,57/ 0,46 0,73/ 0,58/ 0, 0,18 0,27/ 0,23/ 0,18 0,28/ 0,24/ 0,19 0,28/ 0,24/ 0,19 0,32/ 0,27/ 0,21 0,35/ 0,29/ 0,23 0,37/ 0,3/ 0,24 0,39/ 0,31/ 0,25 0,4/ 0,32/ 0,26 0,42/ 0,33/ 0,27 0,43/ 0,34/ 0,28 0,43/ 0,34/ 0,28 0,44/ 0,35/ 0,29 0,49/ 0,4/ 0,34 0,52/ 0,44/ 0,38 0,54/ 0,47/ 0,41 0,56/ 0,5/ 0,43 0,58/ 0,53/ 0,46 0,6/ 0,55/ 0,48 0,62/ 0,57/ 0,49 0,63/ 0,59/ 0,51 0,65/ 0,6/ 0, 0,52 0,36/ 0,41/ 0,52 0,36/ 0,41/ 0,52 0,37/ 0,41/ 0,52 0,41/ 0,43/ 0,52 0,44/ 0,45/ 0,52 0,47/ 0,46/ 0,52 0,49/ 0,47/ 0,53 0,5/ 0,48/ 0,53 0,52/ 0,49/ 0,54 0,53/ 0,5/ 0,54 0,54/ 0,51/ 0,55 0,55/ 0,51/ 0,55 0,63/ 0,57/ 0,59 0,68/ 0,61/ 0,62 0,71/ 0,64/ 0,64 0,74/ 0,66/ 0,66 0,76/ 0,69/ 0,68 0,78/ 0,71/ 0,69 0,8/ 0,72/ 0,71 0,81/ 0,74/ 0,72 0,82/ 0,75/ 0, 0,75 0,51/ 0,65/ 0,75 0,52/ 0,65/ 0,75 0,52/ 0,66/ 0,75 0,57/ 0,68/ 0,76 0,6/ 0,69/ 0,77 0,63/ 0,7/ 0,77 0,65/ 0,71/ 0,78 0,66/ 0,72/ 0,78 0,68/ 0,73/ 0,79 0,69/ 0,74/ 0,79 0,7/ 0,74/ 0,8 0,71/ 0,75/ 0,8 0,78/ 0,79/ 0,83 0,82/ 0,82/ 0,85 0,85/ 0,84/ 0,87 0,87/ 0,86/ 0,88 0,89/ 0,87/ 0,89 0,9/ 0,89/ 0,9 0,91/ 0,9/ 0,9 0,92/ 0,9/ 0,91 0,93/ 0,91/ 0, ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Таблица 4 Величины коэффициентов kL и p для вычисления масштаба Монина-Обухова Класс A устойчивост и -11.4 kL 0.10 p B -26.0 0. C -123. 0. E 123.0 0. F 26.0 0. Таблица Значения коэффициента 600 при различной устойчивости атмосферы Класс устойчивости A 0, B 0, C 0, D 0, E 0, F 0, Таблица 6 Значения характеристик подстилающих поверхностей Тип поверхности п, кг/м3 п, Вт/м/с Бетон 2220 1,42 Песок 1380 0,35 Лед 920 2, сп, Дж/кг/°С 770 840 ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Таблица 7 Токсические свойства ОВ Пороговая токсодоза PСt50, мг·мин/л НКПВ-ВКПВ, %об. Теплота испарения Нисп, кДж/кг Теплоемкость газа Ср, кДж/кг/°С Вещество Температура кип. Ткип, °С Плотность жидк. 3 ж, кг/м Молярная масса µ Плотность газа 3 г, кг/м Смертельная токсодоза LСt50, мг·мин/л Аммиак Фтористый водород Хлористый водород Бромистый водород Цианистый водород Сероводород Сероуглерод Формальдегид Фосген Фтор Хлор Хлорциан Окись углерода Окись этилена Метан 17,0 20,4 36,5 80,9 27,0 34,1 76,1 30 98,9 38,0 70,9 61,5 28 44 0,8 0,92 1,64 3,50 0,9 1,5 6,0 1,03 3,48 1,7 3,2 2,52 0,97 1,7 0, 681 –33,4 989 19,4 1191 –85,1 1490 –67,8 689 25,6 964 –60,4 1263 46,2 815 –19,3 1420 8,2 1512 –188,0 1553 –34,1 1258 12,6 1000 –191,6 882 10,7 161 - 2,1 1,42 0,8 0,36 1,33 1,04 0,67 1,32 0,67 3,32 0,48 0,73 1,04 1,72 1, 1,34 1,3 1,41 1,42 1,31 1,3 1,24 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,29 1,3 1, 15,0 4,0 2,0 2,4 0,2 1,0 30,0 0,6 0,55 0,2 0,6 0,75 10,0 2,2 – 150 40 20 24 6 15 500 6 3,2 3 6 11 37,5 25 – 1360 1560 300 217 933 310 352 273 158 727 288 208 216 320 -35,9 -35,87 -16,85 -18,32 -9,56 -31,42 -46,62 -12,24 -19,27 -10,34 -8,29 -37,98 -6,21 – 1,85 2 16-25 7664417 3,354 1 7664393 2 1 7647010 2 1 10035106 1 2,4 6-41 74908 3,008 1,43 4,3-45 7783064 4,2 1 1,3-50 75150 1,3 2 7-73 50000 3,686 1 75445 1 2 7782414 0,92 2 7782505 506774 3,7 1 12,5-74 630080 1 1 3-100 75218 – – 5-16 ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Теплоемкость жидкости Ср, кДж/кг/°С Коэффициент Cp/Cv, Pr=a+bln(CnT), где С – ppm, T – мин.

b n a CAS 4,59 2,49 1,75 0,74 2,62 2,01 1,00 2.34 1,02 1.51 0,93 1.49 2,19 2,0 4, 1 Пропан Бутан Пентан Водород Бутадиен Бензин Бензол Диметиламин Этилен Метиловый спирт Акрилонитрил Акролеин Пропилен Винилхлорид 2 44 58 72 2 54 115 78 45 28 32 53 56 42 62, 3 1,86 2,46 3,2 0,09 2,3 4,86 3,5 1,95 1,19 1,36 2,24 2,37 1,78 2, 4 509 584 612 31,5 628 740 883 661 212 809 813 844 523 5 -42 -0,5 36 -254 -4,5 60 80 7 -104 64 77 53 -48 - 6 1,6 1,6 1,6 14 1,4 1 1 1,5 1,3 1,3 1,2 1,1 1,5 0, 7 1,13 1,1 1,08 1,41 1,12 1,07 1,12 1,14 1,3 1,24 1,15 1,16 1,16 1, 8 – – – – 60 1,0 0,2 9 – – – – 250 10 429 388,4 376 459 416 370 396 591 484 120 575 538 349 11 – – – – -109,8 -7,340 -14,97 -9,931 12 – – – – 5,3 2 1,9 2,049 – – – – 2 1 1 1 14 2-9,5 1,5-9 1,3-8 4-75 2-11,5 1,4-7,4 1,2-8 2,8-14 2,8-29 6-36,5 2,4-17 2,8-31 2-11 4- 15 74986 106978 109660 1333740 106990 86290815 71432 124403 74851 67561 107131 107028 115071 16 2,58 2,46 2,36 16,9 2,1 2,19 1,8 3,0 2,79 2,5 2,03 2,15 2,57 1, ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Таблица 8 Связь вероятности поражения с пробит-функцией 1 2 3 4 5 6 р,% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 3,72 4,16 4,48 4,75 5,00 5,25 5,52 5,84 6,28 7, 8 3,59 4,08 4,42 4,69 4,95 5,20 5,47 5,77 6,18 7,05 7, 9 3,66 4,12 4,45 4,72 4,97 5,23 5,50 5,81 6,23 7,33 8, 2,67 3,77 4,19 4,50 4,77 5,03 5,28 5,55 5,88 6,34 7, 2,95 3,82 4,23 4,53 4,80 5,05 5,31 5,58 5,92 6,41 7, 3,12 3,86 4,26 4,56 4,82 5,08 5,33 5,61 5,95 6,48 7, 3,25 3,92 4,29 4,59 4,85 5,10 5,36 5,64 5,99 6,55 7, 3,38 3,96 4,33 4,61 4,87 5,13 5,39 5,67 6,04 6,64 7, 3,45 4,01 4,36 4,64 4,90 5,15 5,41 5,71 6,08 6,75 7, 3,52 4,05 4,39 4,67 4,92 5,18 5,44 5,74 6,13 6,88 7, ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Приложение 9 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СОСТОЯНИЯ СМЕСИ В ОБЛАКЕ При проведении термодинамического расчета состояния смеси топлива с воздухом предполагается, что воздух в смеси всегда находится только в газовой фазе. Наличие паров воды в облаке не учитывается. ОВ в облаке может находиться как в газовой, так и в жидкой фазах. Химические реакции между компонентами ОВ и воздуха, образование растворов газовой фазы одного вещества в жидкой фазе (в каплях) другого вещества не учитывается. Предполагается, что объем, занимаемый жидкой фазой незначителен и при расчетах он полагается равным нулю. Термодинамический расчет проводится для каждой рассматриваемой точки пространства. Исходными данными для проведения термодинамического расчета являются данные об облаке: общая масса (в газообразной и жидкой фазах) ОВ в облаке (Qi – для первичного облака и qil - для вторичных облаков);

общая масса облака ( Qсумi – для первичного облака и qсумil - для вторичных облаков);

полная внутренняя энергия смеси в облаке ( Еэффi – для первичного облака и l eэффi - для вторичных облаков;

Кроме того, необходимы данные об окружающей среде и физические характеристики воздуха и ОВ. Также нужно знать геометрические характеристики облака (эффективные радиус и высота для первичного, эффективные полуширину и высоту для вторичного). Перечисленные исходные данные получаются в результате решения уравнений (91) -(94), (97)-(103) для первичного облака или (108)-(111), (114)-(121) для вторичных облаков. В результате термодинамического расчета получаются: плотность смеси (эффi – для первичного облака или эффil - для вторичных облаков);

температура смеси (Tэффi – для первичного облака или Tэффil - для вторичных облаков);

масса ОВ в жидкой фазе (Qжi – для первичного облака или qжil - для вторичных облаков);

новый геометрический размер облака – эффективная высота (Hэффi – для первичного облака или Hэффil - для вторичных облаков). Далее приводятся формулы для термодинамического расчета состояния смеси в первичном облаке, для вторичных облаков все приведенные ниже формулы справедливы при замене соответствующих переменных, описывающих состояние в первичном облаке, l на переменные, описывающие состояния во вторичных облаках, а именно: Qжi на qжi, Qi l l l l на qi, Q 0 на q 0 l, Q 0 на q 0 l, Q на q l, T эффi на Tэфф i, µ эффi на µ эфф i, Vэффi на Vэфф i, эффi жi жi жi жi сумi сумi на эфф li. Состояние в облаке определяется из условия совпадения энергии системы и ее плотности, распределенной в объеме с энергией облака и массой облака при давлении Р = 1 атм. Сначала определяется доля жидкой фазы ОВ в облаке:

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Qжi (Q Q ) C T + Q = i 0 жi vi 0 жi 0 C pTi H кипQжi + ( Qсумi Qi ) Cvвозд (Tвозд Tкип ) Qi CvTкип C pTкип CvTкип H кип (135) Если величина Q > 0, то это означает, что в облаке находится капельная взвесь жi массой Qжi, тогда температура в облаке Tэффi полагается равной Tкип, плотность (удельный объем) в облаке определяется по соотношениям: Qсумi Qжi µэффi =, Qгi µОВ + ( Qсумi Qi ) µвозд (136) (137) (138) эффi = Vэффi = P0 µэффi Tэффi R, эффi, Если величина Q 0, то это означает, что в облаке находится только газовая жi смесь и массу капельной взвеси Q следует полагать равной 0.

жi Температура в облаке в этом случае определяется из соотношения Tэффi ( Q Q ) C T + Q C T H = (Q Q ) C i 0 ж vi 0 ж pi сумi i кип 0 Qж + ( Qсумi Qi ) CvвоздTвозд vвозд + Qi Cv (139) плотность (удельный объем) в облаке определяется по соотношениям Qсумi µэффi = Qi µОВ + ( Qсумi Qi ) µвозд (140) (141) (142) эффi = Vэффi = P0 µэффi Tэффi R эффi После определения состояния в облаке производится определение геометрических размеров, изменение которых произошло за счет испарения жидкой фазы, а также за счет нагрева/охлаждения газовой фазы при смешении с воздухом.

©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» Приложение 10 БЛОК-СХЕМА МЕТОДИКИ Характеристики ОВ Определение условий содержания ОВ, метеоусловий на момент аварии, топографических характеристик местности, выбор типа сценария и времени экспозиции (приложения 1, 4, 8) Расчет параметров выброса Термодинамический расчет (приложение 9) Определение пространственно-временного распределения концентрации ОВ да Токсичное ОВ?

нет Определение пространственного распределения токсодозы да Определение размера зоны, ограниченной ВКПВ и 0,5 НКПВ, и массы вещества, участвующей во взрыве (используется в качестве входного параметра для РД 03-409-01) Взрывопожаро опасное ОВ?

нет конец ©ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Методика оценки последствий химических аварий (Методика «ТОКСИ»). М.:НТЦ «Промышленная безопасность», 1993, 19 с. 2. Методика оценки последствий химических аварий (Методика «Токси-2.2», утв. НТЦ "Промышленная безопасность", согл. Госгортехнадзором России) в сборнике «Методики оценки последствий аварий на опасных производственных объектах»: Сборник документов. Серия 27. Выпуск 2 / Колл. авт. – 2-е изд., испр. и доп. М.:ГУП НТЦ «Промышленная безопасность», 2002. – 208 с. 3. The HGSYSTEM technical reference manual (HGSYSTEM version 3.0, Copyright © Shell Internationale Research Maatschappij BV, The Hague, 1988-1994) 4. Methods for the calculation of physical effects CPR 14E (Part 1, 2) “TNO Yellow book”, 3rd edition, TNO, The Netherlands, 1997 5. ГОСТ Р 12.3.047-98 ССБТ. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля. 6. Van Ulden, A.P., “A new bulk model for dense gas dispersion: two-dimensional spread in still air, in “Atmospheric dispersion of heavy gases and small particles” (Ooms, G. and Tennekes, H., eds.), pp. 419-440, Springer-Verlag, Berlin, 1984 7. McQuaid, J., “Some experiments on the structure of stably-stratified shear flows”, Tech. Paper p. 21, Safety in Mines Research Establishment, Sheffield, UK, 1976 8. Kranenburg, C., “Wind-induced entrainment in a stably stratified fluid”, J. Fluid Mech. 145, pp. 253-273, 1984 9. ESDU Data Sheet 74031, Characteristics of atmospheric turbulence near the ground – Part II. Single point data for strong winds (neutral atmosphere), Engineering Sciences Data Unit, London, 1974 10. F. Pasquill, Atmosferic Diffusion, Ellis Horwood, Chichester, 2nd edn., 1974.

ii iii Период времени за исключением 1 часа после восхода солнца и 1 часа до заката. Сумерки включают в себя 1 час после восхода солнца и 1 час до заката.




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.