Приложение Б. Методика прогнозирования масштабов возможного химического заражения аварийно химически опасными веществами при авариях на химически опасных объектах и транспорте

Приложение Б

Методика прогнозирования масштабов возможного химического заражения аварийно химически опасными веществами при авариях на химически опасных объектах и транспорте

Б.1 Общие положения

Б.1.1 Настоящая методика позволяет осуществлять прогнозирование масштабов возможного химического заражения при авариях на технологических емкостях и хранилищах, при транспортировании железнодорожным, трубопроводным и другими видами транспорта, а также в случае разрушения химически опасных объектов.

Б.1.2 Методика распространяется на случай выброса аварийно химически опасных веществ (АХОВ) в атмосферу в газообразном, парообразном или аэрозольном состоянии.

Б.1.3 Масштабы возможного химического заражения АХОВ, в зависимости от их физических свойств и агрегатного состояния в емкостях, хранилищах и технологическом оборудовании, рассчитывают по первичному и вторичному облаку, например:

для сжиженных газов - отдельно по первичному и вторичному облаку;

для сжатых газов - только по первичному облаку;

для ядовитых жидкостей, кипящих выше температуры окружающей среды - только по вторичному облаку.

Б.1.4 Исходные данные для оперативного прогнозирования масштабов возможного химического заражения АХОВ:

общее количество АХОВ на объекте и данные о размещении их запасов в емкостях и технологических трубопроводах;

количество АХОВ, выброшенных в атмосферу, и характер их разлива на подстилающей поверхности ("свободно", "в поддон" или "в обваловку");

высота поддона или обваловки складских емкостей;

метеорологические условия: температура воздуха, скорость ветра на высоте 10 м, степень вертикальной устойчивости атмосферы, определяемая в соответствии с приложением В (таблица В.1).

Информация об изменениях:

Пункт Б.1.5 изменен с 25 апреля 2018 г. - Изменение N 1

См. будущую редакцию

Б.1.5 При заблаговременном прогнозировании масштабов возможного химического заражения на случай возможных производственных аварий в качестве исходных данных рекомендуется принимать:

за величину выброса АХОВ - количество АХОВ в максимальной по объему единичной емкости (технологической, складской, транспортной и др.); для химически опасных объектов, расположенных в сейсмических районах, а также для объектов, отнесенных к категориям по гражданской обороне, в том числе атомных станций, за величину выброса АХОВ следует принимать общий запас АХОВ на объекте;

метеорологические условия - изотермия, скорость ветра - 3 м/с; температура воздуха - 20°С.

Для оперативного прогнозирования масштабов возможного химического заражения при угрозе или непосредственно после аварии должны принимать конкретные данные о количестве выброшенного (разлившегося) АХОВ, реальные метеоусловия, а также иные исходные данные, которые доступны на момент прогнозирования.

Информация об изменениях:

Пункт Б.1.6 изменен с 25 апреля 2018 г. - Изменение N 1

См. будущую редакцию

Б.1.6 Внешние границы зоны возможного химического заражения АХОВ рассчитывают по пороговой токсодозе при ингаляционном воздействии на организм человека.

Порядок нанесения зон возможного химического заражения на топографические карты (схемы) изложен в приложении В (таблица В.6).

Информация об изменениях:

Пункт Б.1.7 изменен с 25 апреля 2018 г. - Изменение N 1

См. будущую редакцию

Б.1.7 Принятые допущения:

- емкости, содержащие АХОВ, при авариях разрушаются полностью;

- толщину слоя жидкости h для АХОВ, разлившихся свободно на подстилающей поверхности, принимают равной 0,05 м по всей площади разлива; для АХОВ, разлившихся в поддон или обваловку, определяют следующим образом:

при разливах из емкостей с самостоятельным поддоном (обваловкой):

h = Н - 0,2, (Б.1)

где Н - высота поддона (обваловки), м;

при разливах из емкостей, расположенных группой с общим поддоном (обваловкой):

, (Б.2)

где - количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т;

d - плотность АХОВ, определяемое по приложению В (таблица В.3), ;

F - реальная площадь разлива в поддон (обваловку), ;

- предельное время пребывания людей в зоне химического заражения и продолжительность сохранения неизменными метеорологических условий (степени вертикальной устойчивости атмосферы, направления и скорости ветра) составляет 4 ч. По истечении указанного времени прогноз обстановки должен уточняться;

- при авариях на газо- и продуктопроводах значение выброса АХОВ должны принимать равным максимальному количеству АХОВ, содержащемуся в трубопроводе между автоматическими запорными устройствами, например, для аммиакопроводов - 275-500 т.

Б.1.8 В методике применяют внесистемные единицы, не входящие в систему СИ, но наиболее подходящие для целей настоящей методики и необходимые для использования в устоявшихся математических и физических соотношениях. В таблице Б.1 представлено соотношение между единицами измерения в системе СИ и единицами, не входящими в систему СИ, но примененными в расчетном аппарате настоящей методики.

Таблица Б.1 - Соотношение между единицами измерения в системе СИ и единицами, не входящими в систему СИ

Величина	Единица	Выражение в единицах системы СИ
Масса	т	1 т = 1000 кг
Атомная (молекулярная) масса	а.е.м	кг
Длина, расстояние, глубина	км	1 км = 1000 м
Плотность, массовая плотность		1 = 1000
Время	мин	1 мин = 60 с
	ч	1 час = 3600 с
Давление	мм рт. ст.	1 мм рт. ст. = 133,3 Па
	атм	1 атм = 101308 Па
Скорость	км/ч	1 км/ч = 0,278 м/с
Площадь		1 =
Плоский угол	град, (°)	1 град = 0,017453 рад =
Пороговая токсодоза	мг. мин/л	1 = 0,06
Концентрация	мг/л	1 мг/л =

Б.2 Прогнозирование глубины зоны возможного химического заражения АХОВ

Расчет глубины зоны возможного химического заражения АХОВ ведут с помощью данных приложения В (таблицы В.2-В.5).

Б.2.1 Определение количественных характеристик выброса АХОВ

Количественные характеристики выброса АХОВ для расчета масштабов возможного химического заражения определяются по их эквивалентным значениям.

Б.2.1.1 Определение эквивалентного количества АХОВ в первичном облаке

Эквивалентное количество т, АХОВ в первичном облаке определяют по формуле

, (Б.3)

где - коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ, определяемый по приложению В (таблица В.3); для сжатых газов ;

- коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого АХОВ, определяемый по приложению В (таблица В.3);

- коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы; для инверсии принимают равным 1, для изотермии - 0,23, для конвекции - 0,08;

- коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха, определяемый по приложению В (таблица В.3); для сжатых газов ;

- количество выброшенного (разлившегося) при аварии АХОВ, т.

При авариях на хранилищах сжатого газа рассчитывают по формуле

, (Б.4)

где d - плотность АХОВ, , определяемая по приложению В (таблица В.3);

- объем хранилища АХОВ, .

При авариях на газопроводе рассчитывают по формуле

, (Б.5)

где n - содержание АХОВ в природном газе, %;

d - плотность АХОВ, , определяемая по приложению В (таблица В.3);

- объем секции газопровода между автоматическими запорными устройствами, .

При определении значения для сжиженных газов, не вошедших в приложение В (таблицу В.3), значение коэффициента принимается равным 1, а коэффициент рассчитывается по соотношению

, (Б.6)

где - удельная теплоемкость жидкого АХОВ, ;

- разность температур жидкого АХОВ до и после разрушения емкости, °С;

- удельная теплота испарения жидкого АХОВ при температуре испарения, кДж/кг.

Б.2.1.2 Определение эквивалентного количества АХОВ во вторичном облаке

Эквивалентное количество АХОВ во вторичном облаке рассчитывается по формуле

, (Б.7)

где - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ, определяемый по приложению В (таблица В.3);

- коэффициент, учитывающий скорость ветра, определяемый по приложению В (таблица В.4);

- коэффициент, зависящий от времени N, прошедшего после начала аварии;

d - плотность АХОВ, , определяемая по приложению В (таблица В.3);

h - толщина слоя АХОВ, м.

Значение коэффициента определяют после расчета продолжительности T (ч) испарения АХОВ (согласно Б.2.2):

(Б.8)

где Т - продолжительность испарения АХОВ, ч; при Т < 1 ч принимают для 1 ч;

N - время, прошедшее после аварии, ч.

При определении для веществ, не вошедших в приложение В (таблицу В.3), значение коэффициента принимают равным 1, а коэффициент определяют по формуле

, (Б.9)

где Р - давление насыщенного пара АХОВ при заданной температуре воздуха, мм рт. ст.;

М - молекулярная масса АХОВ.

Б.2.2 Определение продолжительности поражающего действия АХОВ

Б.2.2.1 Продолжительность поражающего действия АХОВ определяют временем его испарения с площади разлива.

Время испарения Т, ч, АХОВ с площади разлива определяют по формуле

, (Б.10)

где h - толщина слоя АХОВ, определяемая по формуле (Б.1) или (Б.2), м;

d - плотность АХОВ, ;

, , - коэффициенты, учитываемые в формулах (Б.3) и (Б.7).

Б.2.2.2 В качестве примера определения времени поражающего действия АХОВ рассматривают аварийное разрушение обвалованной емкости с хлором. Метеоусловия на момент аварии: скорость ветра - 4 м/с, температура воздуха 0°С, изотермия. Высота обваловки - 1 м.

Время поражающего действия АХОВ, определенное по формуле (Б.10), составит:

ч.

Б.2.3 Расчет глубины зоны возможного химического заражения АХОВ при аварии на химически опасном объекте

Б.2.3.1 Расчет глубины зоны возможного химического заражения первичным (вторичным) облаком АХОВ при авариях на технологических емкостях, хранилищах и транспорте проводят с использованием приложения В (таблицы В.2 и В.5).

В приложении В (таблица В.2) приведены максимальные значения глубины зоны возможного химического заражения первичным или вторичным облаком АХОВ, определяемые в зависимости от эквивалентного количества вещества (его расчет проводят по Б.2.1) и скорости ветра. Полную глубину зоны возможного химического заражения Г (км), обусловленного воздействием первичного и вторичного облака АХОВ, определяют по формуле

Г = Г' + 0,5 Г", (Б.11)

где Г' - наибольший из размеров и ;

Г" - наименьший из размеров Г1 и Г2.

Полученное значение сравнивают с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс , определяемым по формуле

, (Б.12)

где N - время, прошедшее от начала аварии, ч;

v - скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при заданной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости атмосферы, км/ч, определяемая по приложению В (таблица В.5).

За окончательную расчетную глубину зоны возможного химического заражения принимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

Б.2.3.2 В качестве примера оперативного прогнозирования масштаба возможного химического заражения АХОВ определяют глубину зоны возможного химического заражения хлором при произошедшей аварии на технологическом трубопроводе с жидким хлором, находящимся под давлением. Количество вытекшей из трубопровода жидкости не установлено. Известно, что в технологической системе содержалось 40 т сжиженного хлора. От начала аварии прошел 1 ч. Продолжительность действия источника заражения - время испарения хлора. Метеоусловия на момент аварии: скорость ветра 5 м/с, температура воздуха 0°С, изотермия. Разлив АХОВ на подстилающей поверхности - свободный.

Так как количество разлившегося жидкого хлора неизвестно, то согласно Б.1.5 принимают его равным максимальному - 40 т.

По формуле (Б.3) определяют эквивалентное количество вещества в первичном облаке:

т.

По формуле (Б.10) определяют время испарения хлора:

мин.

По формуле (Б.7) определяют эквивалентное количество вещества во вторичном облаке:

т.

По приложению В (таблица В.2) для 1 т находят глубину зоны возможного химического заражения для первичного облака: км.

Находят глубину зоны возможного химического заражения для вторичного облака. Согласно приложению В (таблица В.2), глубина зоны возможного химического заражения для 10 т составляет 5,53 км, а для 20 т - 8,19 км. Интерполированием находят глубину зоны возможного химического заражения по вторичному облаку для 11,8 т. Тогда определяют:

км.

Находят полную глубину зоны возможного химического заражения:

км.

По формуле (Б.12) находят предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс:

км.

За окончательную расчетную глубину зоны возможного химического заражения принимают меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

Таким образом, глубина зоны возможного химического заражения хлором в результате аварии может составить 6,84 км; продолжительность действия источника заражения - около 40 мин.

Б.2.3.3 В качестве примера заблаговременного прогнозирования масштаба возможного химического заражения АХОВ, определяют глубину зоны возможного химического заражения, которая может сформироваться через 1 ч после аварии на химически опасном объекте ЗАО "Камышинское". На объекте в газгольдере емкостью 2000 хранится аммиак. Температура воздуха 20°С. Давление в газгольдере - атмосферное.

Согласно Б.1.5 принимают метеоусловия: изотермия, скорость ветра 3 м/с.

По формуле (Б.4) определяют выброс АХОВ

т.

По формуле (Б.3) определяют эквивалентное количество вещества в облаке АХОВ:

т.

По приложению В (таблица В.2) находят глубину зоны возможного химического заражения: км.

По формуле (Б.12) находят предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс:

км.

Расчетную глубину зоны возможного химического заражения принимают равной 0,22 км как минимальную из и .

Таким образом, глубина зоны возможного химического заражения при прогнозируемой аварии на ЗАО "Камышинское" составляет 0,22 км.

Информация об изменениях:

Пункт Б.2.3.4 изменен с 25 апреля 2018 г. - Изменение N 1

См. будущую редакцию

Б.2.3.4 В качестве примера заблаговременного определения расстояния от места выброса АХОВ, на котором через 4 ч после аварии может сохраняться опасность поражения населения, рассматривают следующую ситуацию: в результате аварии произошло разрушение изотермического хранилища аммиака емкостью 50 т. Высота обваловки емкости - 1 м. Температура воздуха -20°С.

Поскольку метеоусловия и выброс неизвестны, то, согласно Б.1.5, принимают: метеоусловия - изотермия, скорость ветра - 3 м/с, выброс равен общему количеству вещества, содержащегося в емкости - 50 т.

По формуле (Б.3) определяют эквивалентное количество вещества в первичном облаке:

т.

По формуле (Б.10) определяют время испарения аммиака:

ч.

По формуле (Б.7) определяют эквивалентное количество вещества во вторичном облаке:

т.

По приложению В (таблица В.2) для 0,0046 т интерполированием находят глубину зоны возможного химического заражения по первичному облаку аммиака:

км.

Аналогично для 1,06 т находят глубину зоны возможного химического заражения по вторичному облаку аммиака:

км.

Полная глубина зоны возможного химического заражения:

км.

По формуле (Б.12) находят предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс:

км.

За окончательную расчетную глубину зоны возможного химического заражения принимают меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

Таким образом, через 4 ч после аварии облако зараженного воздуха может представлять опасность для населения, проживающего на расстоянии до 2,22 км от места аварии.

Б.2.3.5 В качестве примера оперативного определения глубины зоны возможного химического заражения при аварии на продуктопроводе АХОВ рассматривают следующую ситуацию: на участке аммиакопровода Тольятти - Одесса произошла авария, сопровождавшаяся выбросом аммиака. Объем выброса не установлен. Требуется определить глубину зоны возможного химического заражения аммиаком через 2 ч после аварии. Разлив аммиака на подстилающей поверхности свободный. Температура воздуха 20°С. Степень вертикальной устойчивости атмосферы - инверсия, скорость ветра 1 м/с.

Так как объем разлившегося аммиака неизвестен, то, согласно Б.1.7, принимают его равным 500 т - максимальному количеству, содержащемуся в трубопроводе между автоматическими запорными устройствами.

По формуле (Б.3) определяют эквивалентное количество вещества в первичном облаке:

т.

По формуле (Б.10) определяют время испарения аммиака:

ч.

По формуле (Б.7) определяют эквивалентное количество вещества во вторичном облаке:

т.

По приложению В (таблица В.2) для 3,6 т интерполированием находят глубину зоны возможного химического заражения по первичному облаку:

км.

По приложению В (таблица В.2) для 15,8 т интерполированием находят глубину зоны возможного химического заражения по вторичному облаку:

км.

Полная глубина зоны возможного химического заражения:

км.

По формуле (Б.12) находят предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс:

км.

За окончательную расчетную глубину зоны возможного химического заражения принимают меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

Таким образом, глубина зоны возможного химического заражения через 2 ч после аварии составит 10 км.

Информация об изменениях:

Пункт Б.2.4. изменен с 25 апреля 2018 г. - Изменение N 1

См. будущую редакцию

Б.2.4 Расчет глубины зоны возможного химического заражения при разрушении химически опасного объекта в результате воздействия обычных средств поражения и крупномасштабных чрезвычайных ситуаций

Б.2.4.1 В случае разрушения химически опасного объекта при заблаговременном прогнозировании глубины зоны возможного химического заражения рекомендуется применять данные на одновременный выброс суммарного запаса АХОВ на объекте и следующие метеорологические условия: изотермия, скорость ветра - 3 м/с.

Эквивалентное количество АХОВ в облаке зараженного воздуха определяют аналогично рассмотренному в Б.2.1.2 методу для вторичного облака при свободном разливе. При этом суммарное эквивалентное количество рассчитывают по формуле

, (Б.13)

где - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств i-го АХОВ;

- коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе i-го АХОВ;

- коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после разрушения объекта;

- поправка на температуру для i-го АХОВ;

- запасы i-го АХОВ на объекте, т;

- плотность i-го АХОВ, .

Полученные по приложению В (таблица В.2) значения глубины зоны возможного химического заражения Г сравнивают с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс (см. формулу (Б.12)).

За окончательную расчетную глубину зоны возможного химического заражения принимают меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

Б.2.4.2 В качестве примера решения задачи по оперативному прогнозированию глубины зоны возможного химического заражения при сейсмическом разрушении объекта рассматривают следующую ситуацию.

На химически опасном объекте сосредоточены запасы АХОВ, в том числе хлора - 30 т, аммиака - 150 т, нитрила акриловой кислоты - 200 т. Время, прошедшее после разрушения объекта - 3 ч. Температура воздуха - 0°С. Необходимо определить глубину зоны возможного химического заражения.

По формуле (Б.10) определяют время испарения АХОВ:

хлор:

ч, так как N > T, то по формуле (Б.8) принимают ;

аммиак:

ч, так как , то по формуле (Б.8) принимают ;

нитрил акриловой кислоты:

ч, так как N < Т, то по формуле (Б.8) принимают .

По формуле (Б.13) рассчитывают суммарное эквивалентное количество АХОВ в облаке зараженного воздуха

т.

По приложению В (таблица В.2) интерполированием находят глубину зоны возможного химического заражения:

км.

По формуле (Б.12) находят предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс:

км.

За окончательную расчетную глубину зоны возможного химического заражения принимают меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

Таким образом, глубина зоны возможного химического заражения в результате сейсмического разрушения химически опасного объекта может составить 15 км.

Б.2.4.3 В качестве примера заблаговременного прогнозирования масштаба возможного химического заражения, обусловленного воздействием обычных средств поражения по химически опасному объекту и его разрушением, рассматривают следующую задачу.

В хранилище АХОВ химически опасного объекта, отнесенного к категории по гражданской обороне, содержится: концентрированной соляной кислоты - 300 т, хлора - 150 т. Необходимо определить глубину зоны возможного химического заражения для планирования мероприятий по гражданской обороне, в том числе для определения количества населения, проживающего в зоне возможного химического заражения и подлежащего обеспечению средствами индивидуальной защиты органов дыхания.

Принимаемыми допущениями являются следующие:

- емкости, содержащие АХОВ, разрушаются полностью;

- обваловка емкостей с АХОВ разрушена взрывным воздействием обычных средств поражения. Толщина слоя свободно разлившихся АХОВ - 0,05 м;

- степень вертикальной устойчивости атмосферы - изотермия, скорость ветра - 3 м/с, температура воздуха - 20°С;

- прогноз обстановки осуществляют на 4 ч с момента нанесения удара по объекту.

По формуле (Б.10) определяют время испарения АХОВ:

хлор:

ч; N = 4 ч > T = 0,89 ч, тогда ;

концентрированная серная кислота:

ч, N = 4 ч > T = 1,71 ч, тогда .

По формуле (Б.13) рассчитывают суммарное эквивалентное количество АХОВ в облаке зараженного воздуха:

т.

По приложению В (таблица В.2) интерполированием находят глубину зоны возможного химического заражения:

км.

По формуле (Б.12) находят предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс:

км.

За окончательную расчетную глубину зоны возможного химического заражения принимают меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

Таким образом, глубина зоны возможного химического заражения в результате разрушения химически опасного объекта может составить 21,24 км.

Б.3 Определение площади зоны возможного химического заражения АХОВ

Б.3.1 Площадь зоны возможного химического заражения определяют по формуле

, (Б.14)

где - площадь зоны возможного химического заражения, ;

Г - глубина зоны возможного химического заражения, км;

- угловые размеры зоны возможного химического заражения, град. (таблица Б.2).

Таблица Б.2 - Угловые размеры зоны возможного химического заражения АХОВ в зависимости от скорости ветра u

u, м/с	Менее 0,5	0,6-1	1,1-2	Более 2
, град.	360	180	90	45

Б.3.2 В качестве примера определения площади зоны возможного химического заражения рассматривают следующую ситуацию. В результате аварии на химически опасном объекте вероятно образование зоны возможного химического заражения глубиной 10 км. Скорость ветра составляет 2 м/с, инверсия. Необходимо определить площадь зоны возможного химического заражения, если после начала аварии прошло 4 ч.

Для решения данной задачи рассчитывают площадь зоны возможного химического заражения по формуле (Б.14)

.

Б.4 Определение времени подхода зараженного воздуха к объекту

Б.4.1 Время подхода облака АХОВ к заданному объекту зависит от скорости переноса облака воздушным потоком и определяется по формуле

, (Б.15)

где х - расстояние от источника химического заражения до заданного объекта, км;

v - скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч, определяемая по приложению В (таблица В.5).

Б.4.2 В качестве примера определения времени подхода зараженного воздуха к объекту рассматривают аварию на химически опасном объекте, расположенном на расстоянии 5 км от города. В результате аварии произошло разрушение емкости с хлором. Метеоусловия: изотермия, скорость ветра 4 м/с. Необходимо определить время подхода облака зараженного воздуха к границе города.

Для скорости ветра 4 м/с в условиях изотермии по приложению В (таблица В.5) находят, что скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха составляет 24 км/ч.

Время подхода облака зараженного воздуха к городу, рассчитанное по формуле (Б.15), составит:

ч.