бжд. Практикум Издательство Иркутского государственного технического университета 2015
 Скачать 2.74 Mb.
|
|
Аварии на химически опасных объектах Химически опаснымиявляются все объекты, на которых в той или в иной мере применяются химические технологии и которые производят, перерабатывают, используют, транспортируют, обрабатывают, хранят или удаляют опасные (вредные) вещества. К таким объектам относятся: химические, нефтехимические и по- добные им заводы, где осуществляется получение, использование и хране- ние аварийно химически опасных веществ (АХОВ), а также предприятия, близкие к химическим производствам, на которых применяются вредные химические вещества и в технологических процессах предусматриваются химические превращения. Под опасными веществамиобычно понимаются индивидуальные вещества (соединения) природного или искусственного происхождения, способные в условиях производства, применения, транспортировки, пере- работки, а также в бытовых условиях оказывать неблагоприятное воздей- ствие на здоровье человека и окружающую природную среду. Эти веще- ства могут иметь не только химическую, но и биологическую природу. При авариях на химически опасных объектах поражение людей в большинстве случаев обуславливается попаданием опасных химических веществ внутрь организма, главным образом ингаляционным путем. В 45 настоящее время известно более 54 тысяч химических соединений, кото- рые могут быть отнесены к ядам, вследствие их способности вызывать острые и хронические интоксикации. Однако поражение людей на уровне пороговых токсодоз способна вызывать лишь малая их часть. Например, перечень веществ, представляющих опасность ингаляционных отравлений для людей, который подготовлен Агентством по охране окружающей сре- ды США, включает всего 308 наименований. Причем далеко не все веще- ства, включенные в этот перечень, даже при крупных утечках, представ- ляют реальную угрозу для населения. Принято считать, что к наиболее опасным (чрезвычайно и высоко- токсичным) химическим веществам относятся: некоторые соединения металлов (органические и неорганические производные мышьяка, ртути, кадмия, свинца, таллия, цинка, и др.); карбонилы металлов (тетракарбонил никеля, пентакарбонил железа; вещества, содержащие цианогруппу (синильная кислота и ее соли, бензальдегидциангидрин, нитрилы, органические изоцианаты); соединения фосфора (фосфорорганические соединения, хлорид фосфора, оксихлорид фосфора, фосфин, фосфидин); фторорганические соединения (фторуксусная кислота и ее эфиры, фторэтанол и др.); хлоргидрины (этиленхлоргидрин, эпихлоргидрин); галогены (хлор, бром); другие соединения (этиленоксид, аллиловый спирт, метилбромид, фосген). К сильнотоксичным химическим веществам относятся: минеральные и органические кислоты (серная, азотная, фосфор- ная, уксусная и др.); щелочи (аммиак, натронная известь, едкий калий и др.); соединения серы (диметилсульфат, растворимые сульфиды, серо- углерод, растворимые тиоцианаты, хлорид и фторид серы); хлор- и бромзамещенные производные углеводородов (хлористый и бромистый метил); некоторые спирты и альдегиды кислот; органические и неорганические нитро- и аминосоединения (гид- роксиламин, гидразин, анилин, толуидин, амилнитрит, нитробензол, нит- ротолуол, динитрофенол); фенолы, крезолы их производные; гетероциклические соединения. Значительная часть из перечисленных выше веществ может стать причиной тяжелого поражения людей при авариях на объектах, где осу- ществляется их хранение и использование в технических процессах. 46 Критерии, характеризующие токсическое воздействие опасных химических веществ Степень влияния химической обстановки, возникающей при выбро- сах АХОВ, на здоровье и жизнедеятельность людей, а также на функцио- нирование народнохозяйственных и других объектов выражается через токсикологические и пространственно-временные параметры. Токсичность АХОВ определяется количеством вещества, вызываю- щего поражающий эффект, и характером токсического воздействия на ор- ганизм человека. В настоящее время принято в качестве количественной меры токсич- ности АХОВ использовать величины их концентраций и доз вещества. Причем наиболее часто пользуются такими характеристиками, как порого- вая концентрация, предел переносимости, смертельная концентрация, зна- чения токсических доз, соответствующих определенному эффекту пора- жения. Под пороговой понимается минимальная концентрация, при которой возникает ощутимый физиологический эффект и наблюдаются первые признаки поражения. Предел переносимости – это концентрация, которую человек может выдержать определенное время, не получив устойчивого поражения. Ана- логией для предела переносимости является предельно допустимая кон- центрация. Токсическая доза (токсодоза) выражается количеством вещества, вы- зывающим определенный токсический эффект. При анализе и оценке химической обстановки, возникающей при распространении в окружающей среде АХОВ, принято величину токсодо- зы определять как произведение средней концентрации АХОВ в воздухе за время пребывания в зараженной атмосфере – в случае ингаляционных по- ражений и как величину массы жидкого или твердого АХОВ, попавшей на кожные покровы человека – при кожно-резорбтивных поражениях. Условия, способы и правила хранения АХОВ на предприятиях России Для хранения АХОВ на складах объектов используется несколько способов. АХОВ могут храниться в резервуарах под высоким давлением. В этом случае давление, на которое рассчитывается резервуар, соответствует давлению паров продукта над жидкостью при максимальной температуре окружающей среды. Для хранения АХОВ используется и изотермические хранилища при давлении близком к атмосферному или при давлении до 1 Па. При таком способе хранения емкости искусственно охлаждаются. Как известно, чем ниже температура, тем меньше давление паров. Аммиак, охлажденный до температуры –33,4 °С, будет иметь давление паров, близ- кое к атмосферному. Для пропана эта температура составляет –42 °С. Вы- 47 сококипящие АХОВ могут храниться при температуре окружающей среды в закрытых емкостях. Принятые у нас в стране условия и способы хранения АХОВ приве- дены в справочной литературы.. Наземные резервуары, как правило, располагаются группами. По пе- риметру территории, где они располагаются, предусматривается обвалова- ние или ограждения из устойчивых материалов. Классификация АХОВ по степени воздействия на организм человека Важнейшей характеристикой АХОВ является их токсичность, под которой понимается способность вещества оказывать вредное воздействие на организм человека, животных и растения. Необходимо отметить, что по степени воздействия на организм че- ловека АХОВ подразделяются на несколько классов опасности: 1 – чрез- вычайно опасные; 2 – высокоопасные; 3 – умеренно опасные; 4 – мало- опасные. Возможности и причины возникновения аварий, их классификация и фазы развития Несмотря на предпринимаемые меры в области промышленной без- опасности (многие потенциально опасные производства спроектированы так, что вероятность крупной аварии на них оценивается величиной поряд- ка 10 -4 ) полностью исключить вероятность возникновения аварии практи- чески невозможно. В большинстве случаев аварии вызываются нарушением технологии производства, правил эксплуатации оборудования, машин и механизмов, низкой трудовой и технологической дисциплиной, несоблюдением норм безопасности, отсутствием должного надзора за состоянием оборудования. Одна из возможных причин аварий – стихийные бедствия. К основным угрозам в техногенной сфере, которые могут реализо- ваться в виде аварий и катастроф, следует отнести: • значительный износ и старение основных производственных фон- дов без их своевременного обновления и модернизации; • нерациональное размещение, с точки зрения техногенной безопас- ности, на территории страны опасных производственных объектов эконо- мики; • технологическая отсталость производства, низкий уровень внедре- ния высокотехнологичных наукоёмких средств производства и безопасных технологий; • просчёты в проектировании, строительстве, модернизации и экс- плуатации опасных производственных объектов экономики; • увеличение объёмов производства, транспортировки, хранения и использования опасных веществ, материалов и т. п.; 48 • свёртывание научно-исследовательских работ в области обеспече- ния техногенной безопасности; • снижение профессионального уровня инженерно-технических ра- ботников и промышленно-производственного персонала; • снижение ответственности и уровня производственной, технологи- ческой дисциплины, нарушение норм и правил производственной безопас- ности; • недостаточность мер, предпринимаемых собственниками и мене- джерами потенциально опасных объектов, по предотвращению аварий и катастроф на них; • отсутствие и недостаточная надёжность локальных или централи- зованных систем мониторинга окружающей среды, контроля и диагности- ки состояния потенциально опасных в техногенном отношении объектов; • сокращение числа персонала технико-надзорных органов, отсут- ствие или недостаточная готовность профессиональных аварийно- спасательных служб на объектах национальной экономики; • недостаточный охват экспертизой безопасности проектов создания производств. Классификация аварий по масштабам последствий Аварии на химически опасных объектах по типу возникновения де- лятся на производственные и транспортные, при которых нарушается герметичность емкостей трубопроводов, содержащих АХОВ. По масштабам последствий химические аварии имеют свою специ- фическую классификацию: – локальные – последствия которых ограничиваются одним цехом (агрегатом, сооружением) химически опасного объекта; – местные – последствия которых ограничиваются производственной площадкой химически опасного объекта или его санитарно-защитной зоной; – общие – последствия которых распространяются за пределы сани- тарно-защитной зоны химически опасного объекта. По сфере возникновения химические аварии классифицируются на: • аварии на хранилищах АХОВ • аварии при введении технологических процессов (возможные ис- точники заражения – технологические емкости и реакционная аппаратура); • аварии при транспортировке АХОВ по трубопроводу или железно- дорожными цистернами по территории объекта. Фазы развития аварий В химических авариях выделяют 4 фазы: 1) инициирование аварий; 2) развитие аварий; 3) выход последствий аварий за пределы объекта; 49 4) локализация и ликвидация последствий аварии. Содержание каждой фазы отражено в табл. 1.6. Таблица 1.6 Фазы развития химических аварий Фаза Содержание фазы Аварии на хранилищах и при ведении техно- логических процессов Транспортные аварии 1 Инициирование аварии вслед- ствие накопления отклонений от нормального процесса или неконтролируемой случайно- сти, в результате чего система приходит в неустойчивое со- стояние Накопление дефектов в оборудовании; ошибки при проектировании, строительстве и мон- таже оборудования; ошибки в эксплуата- ции оборудования; нарушение технологи- ческого процесса Ухудшение состоя- ния железнодорожно- го пути; некачествен- ное ведение ремонт- ных работ, возникновение непо- ладок в подвижном составе; нарушение правил перевозок; столкновение с дру- гими транспортными объектами; коррозия трубопроводов и т. д. 2 Развитие аварии, в течение ко- торой происходит нарушение герметичности Возникновение пожа- ров, взрывов, разливы. Выбросы АХОВ в окружающую среду Сход с рельсов ци- стерн, пожары, взры- вы, разливы, выбросы АХОВ в окружаю- щую среду 3 Выход последствий аварий за пределы объекта Распространение газо- вой волны и ее выход за пределы объекта; поражающее воздей- ствие АХОВ на насе- ление и производ- ственный персонал 4 Локализация и ликвидация по- следствий аварии Проведение мероприя- тий химической защи- ты, в том числе по ло- кализации и ликвида- ции источника заражения Следует отметить, что вторая фаза развития химических аварий ока- зывает определяющее влияние на масштабы последствий аварии, так как от особенностей попадания АХОВ в атмосферу зависят дальность распро- странения газовой волны и время поражающего действия. Закономерности распространения АХОВ При разрушении оболочки емкости, содержащей АХОВ под давле- нием, с последующим разливом большого количества АХОВ в поддон (об- 50 валовку) в дальнейшем, в течение достаточно длительного отрезка време- ни, может происходить его испарение и распространение в атмосфере. В этом процессе принято выделять три периода: • бурное испарение основной части вылившегося АХОВ за счет раз- ности упругости насыщенных паров АХОВ в емкости и их парциального давления в воздухе. При этом формируется облако с концентрациями АХОВ, как правило, значительно превышающими предельно допустимые концентрации. Такое облако обычно называют первичным; • неустойчивое испарение АХОВ за счет тепла, поступающего от поддона (обваловки), притока тепла извне и за счет изменения теплосо- держания жидкости; • длительный по времени (часы, сутки и более) период стационарно- го процесса испарения АХОВ за счет тепла окружающего воздуха. Для аварии с разрушением оболочки изотермического хранилища, сопровождающимся разливом в поддон (обваловку) большого количества АХОВ, характерны главным образом неустойчивое (второй период) и ста- ционарное (третий период) испарение АХОВ. Первичное облако заражен- ного АХОВ воздуха в данном случае формируется за счет процесса не- устойчивого, но все же быстрого испарения. При этом количество АХОВ, участвующего в образовании первичного облака даже в летнее время, как правило, не превышает 3–5 %. При аварийном вскрытии оболочек с АХОВ, представляющими вы- сококипящие жидкости, первичное облако не формируется. При всех видах аварий на объектах с АХОВ, связанных с выбросами и проливами этих веществ, происходит образование вторичного облака, содержащего АХОВ, за счет испарения с площади поверхности зеркала пролива. Основными факторами риска при авариях на химически опасных объектах являются: • первичное облако загрязненного АХОВ воздуха, практически мгновенно формирующееся в зоне выброса или пролива АХОВ и распро- страняющееся в приземном слое атмосферы по ветру; • вторичное облако загрязненного АХОВ воздуха, формирующееся за счет стационарного, достаточно длительного по времени испарения вы- брошенного или пролитого АХОВ. Этот источник загрязнения воздуха иногда условно называют постоянно действующим Классификация чрезвычайных ситуаций, обусловленных выбросом(разливом) АХОВ Наличие большого количества факторов, от которых зависит без- опасность функционирования химически опасных объектов, определяет 51 сложность решения проблемы предупреждения химических аварий и ката- строф. В целом чрезвычайные ситуации, обусловленные выбросом (разли- вом) АХОВ, подразделяются на три типа: • с образованием только первичного облака АХОВ; • с образованием первичного и вторичного облака АХОВ; • с заражением окружающей среды (грунта, водоисточников, техно- логического оборудования и т. п.) высококипящими жидкостями и твер- дыми веществами без образования первичного и вторичного облака. Большинство АХОВ при аварийных ситуациях сравнительно легко переходит из одного агрегатного состояния в другое, чаще всего из жидко- го в парообразное (газообразное), из твердого в аэрозольное и наносят массовые поражения людям, животным и растениям. Возможный выход облака зараженного воздуха за пределы террито- рии химически опасного объекта, в случае аварии на нем, обуславливает химическую опасность для административно-территориальной единицы, где такой объект расположен. Аналогично химически опасным объектам в основу классификации административно-территориальных единиц (райо- на, города, области, края, республики) также положена опасность пораже- ния населения АХОВ. Критерием для отнесения административно- территориальной единицы к той или иной степени опасности в этом случае является процент населения, проживающего в зоне возможного заражения в случае аварии на химически опасном объекте. Классификация административно-территориальных единиц по химической опасности приведена в табл. 1.7. Таблица 1.7 Классификация административно-территориальных единиц по химической опасности Степени химической опасности Количество населения, проживающего в зоне возможного заражения, % I Более 50 II 30–50 III 10–30 IV До 10 Классификация предприятий по химической опасности Объекты, где производятся, перерабатываются, используются, транспортируются, хранятся или удаляются аварийно химически опасные вещества принято классифицировать по степени опасности для населения и территорий. Такая классификация, по степени химической опасности в зависимости от принятых критериев, приведена в табл. 1.8. 52 Таблица 1.8 Классификация предприятий по химической опасности Степени химической опасности объектов Количество человек, попадающих в зону химического заражения при аварии I Более 75 тыс. II От 40 до 75 тыс. III Менее 40 тыс. IV* Оценке не подлежит Примечание:* Зона возможного заражения АХОВ при аварии не выходит за пределы территории объекта или его санитарно-защитной зоны. Безопасность функционирования химически опасных объектов зави- сит от многих факторов: физико-химических свойств сырья, продуктов производства, характера технологического процесса, конструкции и надежности оборудования, условий хранения и транспортирования хими- ческих веществ, наличия и состояния контрольно-измерительных прибо- ров и средств автоматизации, эффективности средств противоаварийной защиты и т. д. Кроме того, безопасность производства, использования, хранения и перевозок АХОВ в значительной степени зависит от уровня ор- ганизации профилактической работы, своевременности и качества плано- во-предупредительных и ремонтных работ, подготовленности и практиче- ских навыков персонала, наличия системы надзора за состоянием техниче- ских средств противоаварийной защиты. |