Выпускная квалификационная работа по теме: «Анализ и системный подход к оценке воздействия утечки газа при ремонтных работах на. ВКР. Анализ и системный подход к оценке воздействия утечки газа при ремонтных работах на экосистемы Донбасса

• Название: Анализ и системный подход к оценке воздействия утечки газа при ремонтных работах на экосистемы Донбасса
• Анкор: Выпускная квалификационная работа по теме: «Анализ и системный подход к оценке воздействия утечки газа при ремонтных работах на
• Дата: 12.05.2022
• Размер: 2.12 Mb.
• Имя файла: ВКР.docx
• Тип: Реферат; #525411
• страница: 3 из 4

РАЗДЕЛ 3

ВЛИЯНИЕ ГАЗА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
3.1 Отравление газом
Одним из агрегатных состояний вещества, характеризующимся большой подвижностью частиц, является газ. По своим химическим свойствам газообразные смеси бывают, как малоактивные, так и потенциально взрывоопасные. В бытовых целях применяется в основном метан благодаря его способности к горению. Природный простейший углеводород условно безвреден для организма человека, но при сгорании метана образуется монооксид углерода, который обладает высокой токсичностью и вызывает отравление угарным газом.

Метан, как и монооксид углерода, не имеет цвета и запаха, поэтому при использовании этого вещества в бытовых целях в него добавляются специальные одоранты для предупреждения потребителей об утечке. Вдыхаемый с кислородом метан безопасен, но в условиях ограниченной циркуляции воздуха бытовой газ способен быстро заполнять пространство, вытесняя кислород. При достижении концентрации метана на уровне 20-30%, он способен вызывать симптомы отравления и гипоксии. Длительное вдыхание бедного кислородом, но насыщенного метаном воздуха приводит к поражениям нервной системы.

Действие угарного газа на организм гораздо опаснее – признаки интоксикации появляются при низких концентрациях (менее 0,1%), а последствия отравления представляют угрозу для жизни человека. Монооксид углерода образуется не только из метана, это вещество выделяется при любом виде горения, при этом у него отсутствует запах и цвет. Специфический резкий запах, ассоциируемый с угарным газом, дают органические примеси, вводимые в состав газовых смесей.

По сезонам случаи отравлений бытовым газом распределились следующим образом: весна – 20 случаев (17,85%), лето – 28 случаев (25%), осень – 37 случаев (33,04%), зима – 27 случаев (24,11%).

Рисунок 3.1.1. - Распределение пострадавших в зависимости от времени года
Случаи отравления природным газом и его компонентами на производстве обычно возникают при появлении аварийных источников газовыделения. К ним относятся открытые газовые и газоконденсатные фонтаны, разрывы газопроводов и разрушение технологических аппаратов. Следует отметить, что современная технология добычи и переработки газов, а также используемые для технологического оборудования конструкционные материалы не позволяют обеспечить полную герметизацию технологических сред и предотвратить загрязнение воздуха рабочей зоны и атмосферы токсичными соединениями.

3.2 Действие газа на организм человека
Метан обладает способностью проникать через физиологический барьер, разделяющий кровеносную и центральную нервную системы, что дает ему возможность воздействовать на мозг. Действие этого газа сходно со слабым наркотическим эффектом диэтилового эфира. При систематическом вдыхании метана в изолированных помещениях происходит угнетение органов дыхания и импульсов блуждающего и тройничного нервов. Постоянная высокая концентрация в воздухе газообразных углеводородов приводит к сдвигам в функционировании вегетативной нервной системы.
3.3 Первые признаки отравления
Воздействие газа на организм тяжело заметить сразу. Явные симптомы отравления проявляются при продолжительном вдыхании метана или при высокой концентрации угарного газа. Первыми признаками, свидетельствующими об интоксикации вследствие вдыхания газа, являются:

• 
  расстройство дыхания;
  
• 
  головная боль (характерный стук в височной области);
  
• 
  ухудшение слуха и зрения;
  
• 
  помутнение сознания;
  
• 
  ощущение легкой эйфории:
  
• 
  снижение концентрации внимания;
  
• 
  нарушение мелкой моторики, ориентации;
  

Чем раньше будут предприняты меры по прекращению доступа газа в организм, тем больше вероятность минимизировать негативные последствия отравления.

3.4 Симптомы
Если после появления первичных признаков отравления не предприняты соответствующие меры и доступ кислорода по-прежнему ограничен, пагубное воздействие газа на организм продолжится, что проявится в характерных симптомах. Тяжесть симптоматики зависит от количества метана или монооксида углеводорода, попавшего в организм.

• 
  появляются панические атаки;
  
• 
  дыхание становится аритмичным, частым, шумным, свистящим;
  
• 
  выдох сделать сложнее, чем вдох, появляется одышка;
  
• 
  усиливается секреторная активность слизистой оболочки бронхов;
  
• 
  нарушается координация движений, способность ориентироваться во времени и пространстве;
  
• 
  происходит изменение цвета кожи, она приобретает красные цвет (гиперемия);
  
• 
  появляется сильное жжение, резь в глазах, звон в ушах;
  
• 
  пульс становится нитевидный;
  
• 
  сильная мышечная слабость, сонливость;
  
• 
  начинаются приступы тошноты, рвоты;
  
• 
  наблюдается спутанность сознания, бред, галлюцинации;
  
• 
  проявляются признаки гипотонии;
  
• 
  дестабилизируется эмоциональный фон;
  
• 
  снижается рефлекторная активность.
  

3.5 Формы отравления
По степени выраженности симптоматики и тяжести последствий для организма отравление газом подразделяется на четыре формы. Степень поражения внутренних органов и систем зависит от концентрации содержащегося в воздухе газа и времени воздействия вредных веществ на организм. Для каждой из форм интоксикации характерны специфические симптомы, которые важно знать для того, чтобы предпринять адекватные меры по спасению пострадавшего:
Таблица 3.1 Формы интоксикации

	Легкая	Средняя	Тяжелая	Мгновенная
концентрации газа от общего объема воздуха, %	от 0,009 до 0,052	от 0,052 до 0,094	От 0,1 до 0,99	От 0,99 до 1,2
воздействия, при котором фиксируется форма отравления, ч	1-5	2	0,5 - 2	1-5 мин.
Характерные симптомы	Незначительное снижение психомоторных функций, легкие головные боли, одышка, вялость	Сильная головная боль пульсирующего характера, обильное слезоотделение, насморк, ухудшение восприимчивости органов чувств	Тахипноэ, потеря сознания, непроизвольные мышечные, сокращения, отсутствие реакции на раздражители, угнетенное сознание и рефлексы	Молниеносная потеря сознания, постоянная рвота, полное отсутствие ответных реакций, пульс плохо прощупывается

Наряду с основными формами, которые фиксируются часто, существуют нетипичные виды отравления, к которым относится эйфорический и обморочный. Точный механизм возникновения этих форм неизвестен, но предположительно такие состояния возникают вследствие поражения центра регуляции тонуса сосудов и высшей нервной деятельности. Проявления нетипичных признаков отравления характерны для лиц, имеющих нарушения мозгового кровообращения или предрасположенность к нервным расстройствам

Лечение

От того, насколько быстро оказана пострадавшему помощь при отравлении газом, зависит степень тяжести последствий отравления. Почти во всех случаях интоксикации газосодержащими веществами требуется госпитализация и последующее лечение в стационаре. Антидота, способного вывести все токсические вещества после газовой интоксикации не существует, поэтому реабилитация пострадавших осуществляется в несколько этапов:

1. 
   Полное обследование всех органов и систем.
   
2. 
   Назначение лекарственных препаратов исходя из результатов диагностики.
   
3. 
   Восстановление функций дыхательной системы посредством физиопроцедур, выполнения лечебной гимнастики.
   

Первая помощь

Доврачебная помощь в домашних условиях при подозрении на отравление газообразными веществами необходима при любых видах интоксикации, так как своевременные меры могут спасти жизнь пострадавшему. Самое главное, что необходимо человеку, вдохнувшему большой объем отравляющих веществ, – это обеспечение доступа к свежему воздуху. До приезда бригады врачей следует предпринять следующие меры, как можно быстрее:

• 
  вынести пострадавшего из помещения (при невозможности, обеспечить поступление кислорода путем открытия окон и дверей, прикрыть рот и нос тканью);
  
• 
  дать больному выпить крепкий сладкий чай или слабощелочную воду (если человек в сознании);
  
• 
  при помутненном сознании пострадавшего, смочить кусок ватки нашатырным спиртом и поднести к носу;
  
• 
  если больной находится без сознания, ему следует придать удобное положение для расширения грудной клетки и увеличения объема легких (спиной вверх);
  
• 
  при остановке пульса или дыхания необходимо выполнить непрямой массаж сердца.
  

Медикаментозное лечение

Первая помощь при отравлении угарным газом, осуществляемая медицинским персоналом, заключается в быстром выведении продуктов отравления из организма пострадавшего. С этой целью больному вводится антидот Ацизол, ставятся капельницы с антигипоксантами и препаратами для стабилизации работы сердца. Поступление кислорода обеспечивается с помощью мешка Амбу или посредством интубации (введения трубки в трахею). При отсутствии у пострадавшего дыхания или сердцебиения его в экстренном порядке доставляют в отделение интенсивной терапии и проводят реанимационные действия.

После стабилизации состояния пациента проводится его обследование с целью выявления отклонений в работе органов и систем и назначения квалифицированного лечения. Терапевтические меры по ликвидации последствий интоксикации газом включают прием следующих групп медикаментозных препаратов:

• 
  противовоспалительных – предупреждают и купируют воспалительные процессы в дыхательных путях (Пульмикорт, Будесонид);
  
• 
  противосудорожных – снижают повышенный тонус мышц, избавляют от спазмирования (Леводоп, Амантадин);
  
• 
  обезболивающих средств – облегчают состояние пострадавшего, устраняют болевые ощущения (Новиган, Аспирин);
  
• 
  витаминосодержащих средств – способствуют разрушению карбоксигемоглобина (Карбоксилаза);
  
• 
  сорбентов – нейтрализуют токсины, способствуют очищению организма (Полисорб).
  

Последствия

Любая концентрация отравляющих веществ может оказать пагубное воздействие на организм, особенно на работоспособность мозга. Согласно данным медицинской статистики, более 40% пациентов, пострадавших от газа, после курса лечения обращались с жалобами на ухудшение памяти, частые головные боли. Особенно опасными последствия отравления являются для лиц, страдающих заболеваниями сердечно-сосудистой системы и пожилых людей.

Негативные эффекты воздействия отравляющих токсинов газа могут проявиться не сразу, а только спустя несколько недель или месяцев. По скорости проявления последствия отравления делятся на две группы – ранние и поздние.

Профилактика

Соблюдение мер предосторожности при обращении с бытовым газом поможет избежать его утечки, которая является основной причиной отравления. Добавление веществ, придающих газу запах, помогает своевременно определить загазованность помещения, о чем следует немедленно сообщать газовым службам. Основными способами профилактики отравления являются.

6. 
   Бытовой газ – правила безопасности
   

Бытовой газ не только благо для человека, но и источник повышенной опасности. В быту используют два вида природного газа: магистральный, который поступает в дома по трубам, и сжиженный, продающийся в баллонах. Утечка бытового газа может вызвать отравление или привести к взрыву. Поэтому чтобы обеспечить себе безопасность и не подвергать себя и жизни окружающих вас людей смертельной угрозе, помните и соблюдайте правила пользования газом и бытовыми газовыми приборами.

Общие правила пользования газом, газовыми приборами:

• допускайте к установке, ремонту и проверке газового оборудования только квалифицированных специалистов;

• не привязывайте к газовым трубам, оборудованию и кранам веревки и не сушите вещи;

• снимая показания счетчика газа бытового нельзя подсвечивать циферблаты огнем;

• не оставляйте без присмотра и на ночь работающие газовые приборы;

• нельзя поворачивать ручку крана газового ключами или клещами, стучать по горелкам, кранам и счетчикам тяжелыми предметами;

• не пользуйтесь газифицированными печами и газовыми колонками со слабой тягой в дымоходе;

• не допускайте детей к газовому оборудованию;

• не пользуйтесь помещениями, в которых есть газовые приборы, для отдыха и сна;

• придерживайтесь следующей последовательности включения в работу газовых приборов: сперва зажгите спичку, а после этого осуществите подачу газа;

• для большей безопасности следите, чтобы бытовой природный газ горел спокойно, без пропусков в пламени, которые приводят не только к накапливанию в помещении угарного газа, но и к порче горелочных приборов. Пламя должно быть фиолетово-голубого цвета, без желтоватого и оранжевого оттенка.

Внушительная часть взрывов бытового газа и пожаров в жилых домах − следствие пренебрежения безопасностью, незнания элементарных правил пользования газом и халатность в обращении с баллонами сжиженного газа. Во избежание взрывов бытового газа и пожаров от пользования сжиженного газа помните следующие правила:

• храните баллон со сжиженным газом исключительно в вертикальном положении в проветриваемом помещении;

• запасные заправленные и пустые газовые баллоны нельзя хранить даже временно в жилом помещении, а также на проходах эвакуации в случае пожара;

• запрещается хранение баллонов с горючими газами в индивидуальных жилых домах, квартирах и жилых комнатах, а также на кухнях, путях эвакуации, лестничных клетках, в цокольных этажах, в подвальных и чердачных помещениях, на балконах и лоджиях.

Пользуясь бытовыми газовыми плитами, придерживайтесь правил безопасности, приведенных выше и следующими советами:

• перед началом пользования новой газовой плитой, внимательно ознакомьтесь с инструкцией изготовителя;

• для соединения баллона с плитой используйте специальный резиновый шланг с маркировкой. Шланг должен быть зафиксирован при помощи зажимов безопасности. Его длина должна составлять не более одного метра. Не допускайте пережатия и растяжения газового шланга;

• каждый раз перед началом эксплуатации духового шкафа проветривайте его, оставив дверцу на несколько минут открытой;

• пользуйтесь специальными кольцами для конфорок с высокими ребрами, нагревая на плите большую посуду с широким дном. Они увеличивают приток необходимого воздуха для горения и способствуют оттоку продуктов горения;

• не убирайте конфорки газовой плиты и не ставьте посуду прямо на горелку;

• не оставляйте газовую плиту без присмотра.

• нельзя пользоваться электрическим розжигом плиты, если горелки сняты.

• не заливайте рабочую поверхность плиты жидкостями.

• уменьшайте пламя после закипания содержимого посуды;

• содержите газовую плиту в чистоте;

• не используйте плиту для обогрева комнаты;

• не сушите одежду в духовке и над конфорками газовой плиты.

Если вы почувствовали в помещении запах газа:

• при утечке бытового газа перекройте конфорки кухонной плиты и кран на трубе подачи газа;

• если произошла утечка бытового газа, ни в коем случае не включайте свет и электроприборы, отсоедините телефон от розетки, не зажигайте свечи и спички, не выходите в другие помещения, где есть открытый огонь;

• загазованное помещение необходимо проветрить и вызвать по телефону аварийную газовую службу.

В конце хотелось бы напомнить, что нарушение правил пользования газом может привести к взрыву бытового газа, что влечет за собой обрушение части или всего здания, пожарам, серьезным травмам и гибели людей.

1. 
   РАЗДЕЛ 4
   
2. 
   ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
   

3. 
   К расходам газа на технологические нужды относят расходы газа на выполнение работ:
   
4. 
   - по вводу в эксплуатацию законченного строительством объекта сети газораспределения (в том числе, при технологическом присоединении объекта капитального строительства);
   
5. 
   - при эксплуатации существующих объектов сети газораспределения.
   
6. 
   Расходы газа на работы, выполняемые при технической эксплуатации объектов сетей газораспределения, обусловлены необходимостью сброса газа в атмосферу
   
7. 
   при выполнении следующих технологических операций:
   
8. 
   - освобождение газопровода и/или технологического устройства от газа при их отключении для ремонта, опрессовки воздухом, консервации или ликвидации;
   
9. 
   - вытеснение воздуха из газопровода и/или технологического устройства (продувка) после окончания ремонта, при вводе в эксплуатацию объекта сети газораспределения;
   
10. 
    - снижение давления газа в газопроводе или технологическом устройстве путем стравливания его в атмосферу через свечи для обеспечения безопасности при выполнении ремонта;
    
11. 
    - техническое обслуживание запорной арматуры (смазка и притирка затвора пробкового крана, замена сальниковой набивки);
    
12. 
    - настройка рабочих параметров технического устройства ПРГ.
    
13. 
    К расходам газа на собственные нужды относят расходы газа на:
    
14. 
    - отопление/обогрев технического и/или технологического устройства сети газораспределения;
    
15. 
    - локализацию и ликвидацию аварийной ситуации, возникшей по вине ГРО.
    
16. 
    К прочим потерям газа относят:
    
17. 
    - объемы аварийных выбросов газа;
    
18. 
    - расходы газа при вытеснении воздуха из газопровода и/или технологического устройства (продувка) после завершения на них аварийновосстановительных работ.
    
19. 
    
    

4.1 Расчета объёма выброса природного газа в атмосферу при аварии на газопроводе, связанной с частичным раскрытием газопровода
В результате повреждения газопровода среднего давления (абсолютное давление Р_а =106325 Па, температура газа Т=+10⁰С) образовалось отверстие 3x4 см. Рассчитать объем выброса природного газа, если выброс газа продолжался 30 минут при температуре воздуха +20°С, и рассчитать объём газа израсходованного на продувку и заполнение газопровода после устранения повреждения (L — протяженность газопровода между отключающими устройствами 1 км, d = 80 мм). 

Исходные данные:

20. 
    Р =106325Па;
    
21. 
    Т =283К; т= 1800 сек L - 1000 м; d_y = 0,08 м.
    
22. 
    Данные из паспорта качества газа: р = 0,6882 кг/м³;
    
23. 
    р =1,2%.
    
24. 
    Расчет:
    
25. 
    Определим режим истечения газа:
    
26. 
    1.1. Определим скорость звука в природном газе, ТУ_звук формула
    
27. 
    
    
28. 
    
    
29. 
    (4.1)
    

где коэффициент сжимаемости формула

30. 
    
    
31. 
    
    
32. 
    
    
33. 
    (4.2)
    

34. 
    относительная плотность газа формула
    

35. 
    
    
36. 
    
    

37. 
    
    
38. 
    = 0,9902)
    

(

39. 
    
    
40. 
    
    
41. 
    находим коэффициент адиабаты по формуле
    

42. 
    
    
43. 
    
    
44. 
    
    

=1,305

45. 
    (4.4)
    

46. 
    1.2. Определим скорость истечения газа по формуле
    
47. 
    
    
48. 
    
    

49. 
    
    
50. 
    (4.5)
    
51. 
    где фактическая плотность газа
    
52. 
    
    
53. 
    
    

54. 
    (4.6)
    
55. 
    где р — абсолютная плотность газа, кг/м³;
    
56. 
    Р_атм — давление приведения, МПа;
    
57. 
    Г — температура воздуха, К;
    
58. 
    Р_а — абсолютное давление газа, МПа;
    
59. 
    Г — температура газа, К;
    
60. 
    Z — коэффициент сжимаемости газа.
    
61. 
    Режим истечения газа некритический W < W .
    
62. 
    Так как режим истечения газа некритический, то объём выброса, У_выбр, м³, определяем по формуле  
    
63. 
    
    
64. 
    
    
65. 
    (4.7)
    
66. 
    где S-h-L =0,03 • 0,04 = 0,0012 м².
    
67. 
    
    

Рассчитаем объём природного газа, необходимого на продувку и заполнение газопровода, У_пр, м³, по формуле

68. 
    
    
69. 
    
    
70. 
    (4.8)
    
71. 
    где Р_а — абсолютное давление газа в газопроводе, Па;
    
72. 
    Т — температура газа, °С;
    
73. 
    V_п — объем полости газопровода, м³ (между отключающими устройствами)
    
74. 
    
    
75. 
    
    

(4.9)

тогда

76. 
    (4.10)
    
77. 
    
    

Ниже приведен порядок расчета объёма выброса при частичном раскрытии газопровода и при критическом режиме истечения газа. Давление газа в газопроводе избыточное Р = 11,7 кгс/см² = 1147000 Па, остальные исходные данные из вышеуказанного примера.

Исходные данные:

Р =11,7 кгс/см² = 1147000 Па;

78. 
    Г=283К;
    
79. 
    Т = 293К; т = 1800 с;
    
80. 
    1= 1000 м;
    
81. 
    d - 0,08 м.
    
82. 
    Данные из паспорта качества газа: р= 0,6867 кг/м³;
    
83. 
    р_о = 0,6867 • 1,07326 = 0,737 кг/м³;
    
84. 
    //=1,2%;
    
85. 
    Расчет:
    
86. 
    Определим режим истечения газа:
    
87. 
    1.1. Определим скорость звука в природном газе, W , формула
    
88. 
    
    
89. 
    
    
90. 
    (4.11)
    
91. 
    где коэффициент сжимаемости формула
    
92. 
    
    
93. 
    
    
94. 
    
    
95. 
    (4.12)
    
96. 
    относительную плотность газа находим по формуле 
    
97. 
    
    

(4.13)

тогда

98. 
    
    
99. 
    = 0,9692
    
100. 
     (4.14)
     
101. 
     находим коэффициент адиабаты формула (9)
     
102. 
     
     
103. 
     
     
104. 
     
     

=1,307

105. 
     (4.15)
     

1.2. Определим скорость истечения газа по формуле

106. 
     
     
107. 
     
     

108. 
     
     
109. 
     (4.16)
     
110. 
     где фактическая плотность газа
     

111. 
     
     

(4.17)

112. 
     Так как режим истечения газа критический W> W , то объём
     
113. 
     ^Г а г звук
     
114. 
     выброса У_вы6р, м³ определяем по формуле
     

(4.18)

115. 
     где удельное количество выбросов газа, G_в6p, истекающего в атмосферу из отверстия, кг/с, определяется по формуле
     
116. 
     
     
117. 
     
     
118. 
     (4.19)
     
119. 
     где ф = 0,97;
     
120. 
     S = 0,0012м²;
     
121. 
     W — скорость выброса газа из отверстия определяется по формуле
     
122. 
     
     

123. 
     (4.20)
     
124. 
     р_ф= 9,15 — плотность газа перед отверстием в газопроводе, кг/м³,
     

125. 
     тогда
     

126. 
     С_выбр = 0,97 • 0,0012-401,7-9,15= 4,278 кг/с,
     

127. 
     
     

(4.21)
Вывод.

Из расчета следуете что объем выброса природного газа в атмосферу при аварии на газопроводе, связанной с частичным раскрытием газопровода составляет Vвыбр = 257 м^3,

А при расчете расчете объема выброса при частичном раскрытии газопровода и при критическом режиме истечения газа Vвыбр = 11214м³.

128.