Оценка последствий аварий

Назначение методики.

 

Методика предназначена для оценки последствий аварий на объектах но Хранению, пе­реработке и транспортировке сжиженных углеводородных газов (СУГ), сжатых углеводород­ных газов (СЖУГ), легковоспламе­няющихся жидкостей (ЛВЖ), конденсированных взрывчатых веществ (KВВ).

Методика может использоваться в практической деятельности ра­ботниками РСЧС и гражданской обороны, научными сотрудниками в области промышленной безопасности, а также сотрудниками проект­ных организаций, занимающихся вопросами проектирования по­жаро-, взрывоопасных производств.

2 Основные определения, предпосылки и допущения.

2.1. Под "резервуарами" в Методике понимаются резервуары для хранения и транспор­тировки перечисленных выше веществ, а также технологические установки, содержащие эти вещества.

2.2. В качестве поражающих факторов и Методике рассматривают­ся:

• воздушная ударная волна (ВУВ), образующаяся в результа­те взрывных превращений облаков топливо-воздушных смесей (TВC) и конденсированных взрывчатых веществ (KBВ);

• тепловое излучение огневых шаров и горящих разлитий;

• осколки и обломки оборудования;

• обломки зданий и сооружений, образующиеся в результате взрыв­ных превращений об­лаков TВC и взрывов КВВ;

• осколки, образующиеся при взрывах сосудов под давлением.

2.3. В качестве показателей последствий взрывных явлений на про­мышленных объектах вследствие действия ВУВ, образующейся в ре­зультате взрыва облаков ТВС или KВВ, приняты;

• для людей - количество человек, получивших смертельное поражение (без учета влия­ния мер экстренной медицинский помощи) при условии их нахождения на открытой местности, в зданиях и сооружениях;

• для окружающей место аварии застройки - степени разрушения зданий и сооружений промышленной и селитебной зоны. Описание степеней разрушения зданий и сооружений при­ведено и Tабл. 1

В качестве показателя воздействия тепловых потоков на людей пни пят процент людей, получивших ожоги 1-ой и 2-ой степени, а также смертельное поражение.

Воздействие тепловых потоков на здания и сооружения оценивается возможностью вос­пламенения горючих материалов.

В пределах огневого шара или горящего разлития люди получа­ют смертельное пораже­ние, все горючие материалы воспламеняются, а. 60% резервуаров со сжиженными углеводо­родными газами взрываются с образованием эффекта," "BLEVE"

Таблица 1: Степени разрушения зданий и сооружений

Наименование степени	Характеристика степеней разрушения зданий и сооружений
Полная	Разрушение и обрушение всех элементов зданий и сооружений (включая подвалы)
Сильная	Разрушение части стен- и перекрытий верх­них этажей, образование трещин и стенах, де­формация перекрытий нижних этажей; возможно ограниченное использование сохранившихся подвалов после расчистки входов
Средняя	Разрушение главным образом второстепенных элементов (крыш, перегоро­док, оконных и дверных заполнений), перекрытия, как правило, не обруша­ются. Часть помещений пригодна для использования после расчистки от об­ломков и проведения ремонта
Слабая	Разрушение оконных и дверных заполнений и перегородок. Подвалы и ниж­ние этажи полностью сохраняются и пригодны для временного использова­ния после уборки мусора и заделки проемов

 

2Л. Последствия, связанные с прямыми или косвенными потерями от полной или час­тичной остановки технологического процесса, убытками от полностью или частично повреж­денной готовой продукции, полуфа­брикатов и материалов, а также вопросы прогнозирования социальных и экологических последствий в данной Методике не рассматриваются.

2.5. Методика позволяет учитывать G режимов нарывных превраще­ний облаков ТВС от детонации до дефлаграции со скоростью видимого фронта пламени 100 м/с.

2.6. При разработке планов мероприятий по предотвращению чрез­вычайных ситуаций и уменьшению величины ущерба величину дрейфа центра облака TВC следует принимать равной 300 м при мгновенной разгерметизации резервуара, и 150 м при длительном истечении, что со­ответствует 70 % всех случаев аварий. Направлении дрейфа облака ТВС следует принимать ис­ходя из розы ветров данного региона или рассма­тривать наиболее опасный случай (направле­ние и сторону ближайшего населенного пункта и т.п.).

2.7. Независимо от характера разгерметизации образующееся облако TВC в 20 % слу­чаев рассеивается. В остальных случаях происходит воспламенение облака. Это с равной веро­ятностью приводит к взрывному превращению облака или образованию огневого шара..

2.8. Пpи оценке последствий воздействия огневых шаров принято, что в диапазоне ме­жду нижним и верхним пределами воспламенения » период существования огневого шара на­ходится 60% массы газа (пара) и облаке и что эта масса более 1000 кг,

2.9. Коэффициент сопротивления при истечении из отверстий при­нят рапным 0.6.

2.10. Расчетное соотношение для числа осколков, образующихся при взрыве резервуа­ров, справедливо при емкости сферического резервуара не менее -100 м³.

2.11. Время нахождения людей и зоне действия теплового потока от горящего разлития принято равным 60 с.

2.12. Эффект "домино" и настоящей Методике не рассматривается.

2,13. При расчете числа погибших при взрывах количество людей, находящихся между границами зон с разной вероятностью выживания, умножается на среднюю вероятность гибели, вычисляемую как среднее арифметическое между значениями вероятностей на границах зон.

Исходные данные.

 

3.1. Исходные данные для прогнозирования последствий при взрывах облаков Т13С, ог­невых шарах, горении разлитии и взрывах резервуаров:

• масса топлива, находящегося и различных местах объекта (резервуарах, установках и т.д.);

• класс окружающего пространства (в соответствии с Tабл. 2.)

• план объекта и прилегающей территории с картограммой распре­деления людей;

• условия растекания жидкостей (в поддон, в обвалование, свобод­но).

3.2. Исходные данные для прогнозирования последствий при взрывах конденсирован­ных взрывчатых веществ:

• тип КВВ, содержащегося на объекте (в соответствии с Tабл. 8);

• масса KВВ, находящегося и различных местах объекта;

• план объекта и прилегающей территории с картограммой распре­деления людей.

 

4. Порядок оценки последствий аварий па объектах по храпению, переработке и транспортировке сжиженных углеводо­родных газов.

 

4.1 Определение массы вещества в облаке ТВС

При мгновенной разгерметизации резеpвyapа хранения масса вещества (М) и облаке равняется полной массе суг находящегося в резервуаре. При длительном истечении СУГ из ре­зервуара в случае нахождении отверстия ниже уровня жидкости масса вещества в облаке (М) определяется но формуле:

М=36* ρ *S*(2(Р- Ра) / (ρ+2gH)^1/2 (1)

Где, ρ – плотность СУГ, кг/м³;

S – площадь сечения отверстия, м³;

Р – давление в резервуаре, Па.

Ра – атмосферное давление, Па (нормальное атмосферное давление составляет 1,1*10⁵ Па).

g - ускорение свободного падения, 9.81 м/с ²,

Н - высота слоя жидкости над отверстием, м.

При истечении СУГ из трубопровода масса газа в облаке определяется из выражения:

 

М=60* ρ *S*(2(Р- Ра) / ρ)^1/2 *(1+4∫l / d)^-1/2 (2)

 

где l - длина трубопровода, м;

d - диаметр трубопровода, м;

 

∫ = (4* lg(3.715*d / c))^-2 (3)

 

с - толщина стенки трубопровода, м.

 

4.2. Определение величины дрейфа и режима взрыв­ного превращения облака ТВС

 

По классу пространства, окружающего место воспламенения облака (см. Табл. 2) и классу вещества (см. Табл. 3) по Табл. 4 определяет­ся режим взрывного превращения облика ТВС.

Таблица 2: Характеристики классов пространства, окружающего место потенциальной аварии

N класса	Характеристика пространства
	Наличие труб, полостей и т.д.
	Сильно загроможденное пространство: нали­чие полузамкнутых объемов, высокая плотность размещения технологического оборудова­ния, лес, большое количество повторяющихся препятствий
	Средне загроможденное пространство: отдельно стоящие технологические уста­новки, резервуарный парк
	Слабо загроможденное и свободное пространство

 

Таблица 3: Классификация взрывоопасных веществ.

 

класс 1	класс 2	класс 3	класс -1
ацетилен	акрилонитрил	ацетальдегиид	бензол
винилацетилен	акролеин	ацетон	декан
водород	аммиак	бензин	дизтопливо
гидразин	бутан	винилацетат	дихлорбепзол
метилацетилен	бутилен	винилхлорид	додекан
нитрометан	пентадиен	гексан	керосин
окись пропилена	бутадиен	генераторный газ	метан
изонропилнитрат	пропан	изооктан	метилбензол
окись этилена	пропилен	метиламин	метилмеркаптан
этилнитрат	сероуглерод	метилацетат	мстилхлорид
	этан	метилбутил	нафталин
	этилен	кетон	окись углерода
	эфиры:	метилпропил	фенол
	диметиловый	метилэтил	хлорбензол
	дивиниловый	октан	этилбензол
	метилбутиловый	пиридин
		сероводород
		спирты:
		метиловый
		этиловый
		пропиловый
,		амиловый
	,	изобутиловый
		изопропиловый
		циклогексан
		этиформиат
		этилхлорид

 

Примечание: в случае, если вещество не внесено в классификацию, его следует класси­фицировать по аналогии с имеющимися в списке веществами, а при отсутствии информации о свойствах дачного вещества, его следует отнести к классу I, т.е. рассматривать наиболее опас­ный случай.

Таблица 4: Режимы взрывного превращения облаков ТВС.

 

Класс топлива	класс окружающего пространства

 

Величина дрейфа облака, (расстояние от центра облака до разгерметизированного эле­мента) до момента его воспламенения определяется но графику на Рис. 4.1, с учетом рекомен­даций п. 2.6.

 

Оценка последствий аварий

 

4.3.1 Взрывные превращения облаков TВC

В соответствии с выбранным режимом взрывного превращения, а также в зависимости от массы топлива содержащегося в облаке и интересую­щего расстояния по графикам (Рис, 4.2 - 4.7) определяются границы зон полных, сильных, средних и слабых степеней разрушения зда­ний и сооружений жилой и промышленной застройки. Границы зоны расстекления определя­ются но графикам на Рис. 4.14.

Затем на план объекта наносятся указанные границы зон разру­шений (в качестве эпи­центра следует принимать место воспламенения облака), после чего определяются здания и со­оружения, получившие ту или иную степень разрушения.

Для людей, находящихся на открытой местности, расстояние, на ко­тором происходит поражение ВУВ при различных режимах взрывных превращений облаков ТВС, определяется но графикам на Рис. 4.8; 4.13.-

Количество погибших, среди людей, находящихся на открытой мест­ности N_M, определя­ется но формуле:

₆

N_M = Σ (n_iм*ρ_iм/100) (4)

ⁱ⁼¹

 

где n_iм - количество людей, находящихся о i-ой зоне (определяется по картограмме рас­пределения людей);

Риc.4.1. График функции распределения дрейфа облака ТВС.

Рис. 4.2. Зависимость степени разрушения здания от массы топлива и расстояния.

1, 2, 3, 4 – границы зон полных, сильных, средних и, слабых разрушений.

——— промышленные здания

— — - жилые здания

Рис. 4.3. Зависимость степеней разрушения зданий от массы топлива и расстояния.

1, 2, 3, 4 - границы зон полных, сильных, средних и, слабых разрушений

——— промышленные здания

— — - жилые здания

Рис. 4.4. Зависимость степеней разрушения зданий от массы топлива и расстояния.

1, 2, 3, 4 - границы зон полных, сильных, средних и, слабых разрушений

——— промышленные здания

— — - жилые здания

Рис. 4.5. Зависимость степеней разрушения зданий от массы топлива и расстояния.

1, 2, 3, 4 - границы зон полных, сильных, средних и, слабых разрушений

——— промышленные здания

— — - жилые здания

Рис. 4.6. Зависимость степеней разрушения зданий от массы топлива и расстояния.

1, 2, 3, 4 - границы зон полных, сильных, средних и, слабых разрушений

——— промышленные здания

___ ___ жилые здания.

Рис. 4.7. Зависимость степеней разрушения зданий от массы топлива и расстояния.

1, 2, 3, 4 - границы зон полных, сильных, средних и, слабых разрушений

——— промышленные здания

— — - жилые здания

 

Pис. 4.8. Границы зон поражения людей при взрывах облаков ТВС.

1 – порог поражения 4 – 50 % пораженных

2 – 1 % пораженных 5 - 90 % пораженных

3 – 10 % пораженных 6 - 99 % пораженных.

Pис. 4.9. Границы зон поражения людей при взрывах облаков ТВС.

1 – порог поражения 4 – 50 % пораженных

2 – 1 % пораженных 5 - 90 % пораженных

3 – 10 % пораженных 6 - 99 % пораженных.

 

Pис. 4.10. Границы зон поражения людей при взрывах облаков ТВС.

1 – порог поражения 4 – 50 % пораженных

2 – 1 % пораженных 5 - 90 % пораженных

3 – 10 % пораженных 6 - 99 % пораженных.

 

Pис. 4.11. Границы зон поражения людей при взрывах облаков ТВС.

1 – порог поражения 4 – 50 % пораженных

2 – 1 % пораженных 5 - 90 % пораженных

3 – 10 % пораженных 6 - 99 % пораженных.

Pис. 4.12. Границы зон поражения людей при взрывах облаков ТВС.

1 – порог поражения 4 – 50 % пораженных

2 – 1 % пораженных 5 - 90 % пораженных

3 – 10 % пораженных 6 - 99 % пораженных.

Pис. 4.13. Границы зон поражения людей при взрывах облаков ТВС.

1 – порог поражения 4 – 50 % пораженных

2 – 1 % пораженных 5 - 90 % пораженных

3 – 10 % пораженных 6 - 99 % пораженных.

Рис. 4.14. Размеры зоны расстекления при различных режимах взрывного превращения облака ТВС

ρ_iм ~ процент люден, погибающих в i-он зоне:

ρ_1м = 0%; ρ_2м = 1%; ρ_3м = 10%; ρ_4м = 50%; ρ_5м = 99 %; ρ_6м = 99 %. Количество погибших среди людей, находящихся изданиях N_З опре­деляется по формуле:

 

4 4

N_З = Σ n_iж(1 - ρ_iж/100) + Σ n_in(1 - ρ_in/100) (5)

i=1 i=1

 

где n_iж ~ количество людей, попавших и жилые и административные здания, находя­щиеся в i-ой зоне (определяется но картограмме рас­пределения людей);

ρ_iж ~ процент людей, выживающих в жилых и административных зданиях, попавших и i-ую зону (зона определяется и соответствии с Рис.-4.2 - 4.7);

ρ_4ж = 98 %; ρ_3ж = 94 %; ρ_2ж = 85 %; ρ_1ж =30 %;

n_in - количество людей, находящихся в промышленных зданиях и сооружениях, попав­ших в i -ую зону (определяется но картограмме рас­пределения людей);

ρ_in - процент людей, выживающих и промышленных зданиях ч со­оружениях, попавших в i-ую зону (зона определяется и соответствии с Рис.-1.2-4.7);

 

ρ_4n = 90 %, ρ_3n = 40 %

 

Огневые шары.

Радиус огневого шара R определяется но формуле:

R = 3.2*m^0.325 (6)

 

а время его существования t но формуле;

t = 0.85*m^0.26 (7)

 

- где m = 0.6 M, кг.

Вероятность поражения людей тепловым потоком зависит от индек­са дозы теплового излучения.., который определяется из соотношения:

 

I = t(Q₀ x R² / X²)^4/3 (8)

 

где X - расстояние от центра огневого шара (Х > R ), м;

q_o - тепловой поток на поверхности огневого шара, кВт/м³, зна­чения которого для наи­более распространенных веществ приведены в Табл.5.

Таблица 5: Значения теплового потока на поверхности огневого шара диаметром более 10 м.

Вещество	Тепловой поток, кВт/м3
Б утан
Этан
Этилен
Метан
Пропан

 

Доля пораженных тепловым излучением определяется по графику на Pиc.4.15.

Воздействие огневых шаров на здания и сооружения, не попадающие в пределы самого огневого шара, определяются наличием возгораемых веществ и величиной теплового потока, которая определяется но фор­муле (время жизни огневого шара принято равным 15 с);

 

q = Q₀ x R² / X² (9)

 

В Табл. 6 приведены значения тепловых потоков, вызывающих воспламенение некото­рых материалов.

При величине теплового потока более 85 кВт/м³ воспламенение происходит через 3-5 с.

 

Таблица 6: Тепловые потоки вызывающие воспламенение некоторых материалов.

 

Материал	Тепловой поток (кВт/м3) вызывающий воспламенение за время (с)
Древесина
Кровля мягкая		-	-	-
Парусина		-	-	-
Конвейерная лента		-	-	-
Резина автомобильная
Каучук синтетический		-	-	-
Слоистый пластик	-
Пергамин	-

 

Примечание: прочерки означают отсутствие данных.

 

Осколки оборудования.

 

Число осколков при разрыве сферического резервуара с СУГ определяется путём округ­ления величины N из соотношения:

 

N = - 3,77 + 0,0096 V, (10)

 

где V - объем резервуара, м³. Средняя масса одного осколка m определяется из соотно­шения:

 

m = М_р / N (11)

 

где М_р - масса оболочки резервуара, кг.

При разрыве цилиндрического резервуара образуются два осколка равной массы.

По графику на Рис. 4.16 определяются вероятная дальность полета осколка.

Определяется перечень зданий и сооружений, попадающих в зону разлета осколков. Здания получают среднюю степень разрушения, и технологические установки и трубопроводы - сильную.

По графикам на Рис. 4.17 определяется число людей, получивших смертельное пораже­ние при разрыве резервуара под давлением в зависимости от объема резервуара и плотности размещения людей.

Рис.4,15. Процент смертельных исходов в зависимости от индекса дозы теплового излу­чения I.

Рис. 4.15. График функции распределения дальности разлёта осколков резервуара.

Рис. 4.17. Число пораженных людей при взрыве сосудов высокого давления в зависимо­сти от объёма сосуда и плотности расположения людей, чел./ м².

 

 

5 Порядок оценки последствии аварии на объектах по хранению, переработке и транспортировке сжатых углеводород­ных газов.

 

При мгновенной разгерметизации резервуара хранения масса вещества М в облаке рав­няется полной массе СЖУГ, находящегося и резервуаре. При длительном истечении СЖУГ из резервуара, масса вещества в облаке М определяется но формуле:

 

М = 40 S₀ √(Р₀ х ρ₀) (12)

 

где So - площадь сечения отверстия, м²;

Р₀ – давление в резервуаре, Па;

р_о ~ плотность газа, кг/м³.

При истечении сжатого газа из трубы масса вещества и облике опре­деляется но фор­муле:

 

М = 66 S √(Р₀ х ρ₀) (13)

 

где S - площадь сечения трубы, м².

Плотность газа ρ₀ определяется из соотношения:

 

ρ₀ = М_V Р₀ / RT (14)

 

 

где М_V ~ молекулярный вес, кг/кмоль;

R - газовая константа, Дж/кМоль/К;

Т - температура, К.

Дальнейшие расчеты выполняются и соответствии с п.4.2 - 4.3.

 

6. Порядок оценки последствий аварий на объектах по хранению, переработке и транспортировке горючих жидкостей.

 

При разрушении резервуара, объем вытекшей жидкости принимается равным 80 % от общего объема резервуара.

При разрушении трубопровода объем вытекшей жидкости определя­ется но формуле:

 

V = 0.79 D² L (15)

 

где D - диаметр трубопровода, м;

L - длина отрезка между соседними отсекателями, м.

Линейный размер разлития зависит от объема вытекшей жидкости и условий растека­ния. При свободном растекании диаметр разлития может быть определен из соотношения:

 

d = √25.5 V (16)

 

где d - диаметр разлития, м;

V - объем жидкости,.м³.

При разлитии в поддон или обвалование необходимо определить, закрыто ли полностью слоем жидкости их дно. Условием для закры­тия является наличие слоя жидкости толщиной бо­лее 0.02 м, т.е. V/ S > 0.02, где S - площадь обвалования (поддона), м².

Величина теплового потока g на заданном расстоянии R от горящего разлития вычисля­ется по формуле:

 

q = 0,8 Q₀ е ^{– 0,03х} (17)

 

где Qo - тепловой поток на поверхности факела, кВт/м², значения которого приведены в Tабл. 7.;

х - расстояние до фронта пламени, м.

Расстояние, на котором будет наблюдаться тепловой поток с задан­ной величиной q, оп­ределяется по формуле:

 

х = 33 ln(1.25 Q₀/ q) (18)

 

Величина индекса дозы теплового излучения определяется из соот­ношения: I = 60 q ^4/3.

Процент пораженных определяется по графикам на Рис. 4.15. Возможность воспламене­ния различных материалов определятся по Табл.6.

 

Таблица 7: Тепловой поток на поверхности факела от горящих разлитий

 

Вещество	Тепловой поток, кВт/ м2
Ацетон
Бензин
Дизельное топливо
Гексан
Метанол
Метилацетат
Винилацетат
Аммиак
Керосин
Нефть
Мазут

 

 

7. Порядок оценки последствий аварий на объектах по храпению и переработке конденсированных взрывчатых веществ.

 

7.1. Порядок определения степеней разрушения зда­нии и сооружений.

 

В соответствии с Табл. 8 определяется класс конденсированного взрывчатого вещества.

По графикам представленным на рис. 7.1 - 7.3 и зависимости oт класса конденсирован­ного взрывчатого вещества его массы и расстояния определяются границы зон полных, силь­ных, средних и слабых степеней разрушения зданий и сооружений жилой и промышленной застройки.

Граница зоны расстекления определяется по графикам на Рис. 7.4. Дальнейшая проце­дура расчета последствий аналогична п.4.3.1 на­стоящей Методики.

Рис. 7.1. Зависимости степеней разрушения зданий от массы и расстояния для 1-го класса КВВ:

1 – полная степень разрушения;

2- сильная степень разрушения;

3- средняя степень разрушения;

4 - слабая степень разрушения;

 

промышленные здания

- -- --- --- жилые здания.

Рис. 7.2. Зависимости степеней разрушения зданий от массы и расстояния для 2-го класса КВВ:

1 – полная степень разрушения;

2- сильная степень разрушения;

3- средняя степень разрушения;

4 - слабая степень разрушения;

 

промышленные здания

- -- --- --- жилые здания.

Рис. 7.3. Зависимости степеней разрушения зданий от массы и расстояния для 3-го класса КВВ:

1 – полная степень разрушения;

2- сильная степень разрушения;

3- средняя степень разрушения;

4 - слабая степень разрушения;

 

промышленные здания

- -- --- --- жилые здания.

 

Рис. 7.4. размеры зоны расстекления при взрывах КВВ различных классов.

 

Таблица 8; Классификации конденсированных взрывчатых веществ.

 

Класс вещества
ТЭП Нитроглицерин Оксоген	Гексоген ТГ 50/50 ТГ 40/60	Нитрометан Нитрогуанидин Тетрил Нитрат аммония ТНТ

 

Примечание: в случае, если вещество не внесено в классификацию, его следует класси­фицировать по аналогии с имеющимися в списке веществами, a при отсутствии информации о свойствах данного вещества, его следует отнести к классу 1, т.е. рассматривать наиболее опасный случай.