К поражающим факторам при авариях на АЭС относятся:
- поражающий фактор избыточного давления на фронте падающей ударной вголны при взрывах;
- интенсивность теплового излучения пожара пролива и огненных шаров; - воздействие токсичных продуктов горения. 1. 4. 1. Энергетические показатели взрывоопасности АЭС. Энергетическими показателями взрывоопасности АЗС являются следующие критерии согласно ОПВХП-88:
и
- Общий энергетический потенциал АЭС- (Е), характеризующийся суммой энергий адиабатического расширения парогазовой... фазы, полного сгорания имеющихся и образующихся из жидкости паров за счет внутренней и внешней энергии при аварийном раскрытии оборудовании, кДж.
- Общая масса горючих паров взрывоопасного парогазового облака (т) приведенная к единой удельной энергии сгорания, кг. - Относительный энергетический потенциал взрывоопасности (Ов) техноло гического блока.
На АЭС из суммы энергий основное значение имеет энергия сгорания парогазовой фазы - ПГФ, образующаяся из пролитой на твердую поверхность жидкой фазы (ЖФ), за счет теплоотдачи от окружающей среды. E=G-q, кДж
где:
Е - энергия сгорания парогазовой фазы, кДж;
G - масса ЖФ, испарившаяся за счет теплопередачи от окружающегося воздуха к разлитой жидкости и, превратившаяся в парогазовую фазу (ПГФ) кг; q - удельная теплота сгорания ПГФ, кДж/кг.
О=т„-Рж-т„, кг где:
ти - интенсивность испарения, кг/(с-м2); Рж - площадь испаряющейся жидкости, м2; ти - время контакта жидкости с поверхностью розлива принимаемое в расчет, сек. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОТЕНЦИАЛОВ. [3, с. 63]
Наименование блока
Энергетический потенциал,
Е, МДж
Приведенная критическая масса, кг
Относительный энергетический, потенци
Категория опасности
Радиус возможных зон разрушения в блоках, м
ал, qb
Блок №1
Бензовоз
20175, 6
438, 6
16, 46
Щ
8, 74
Блок №2
Резервуары с нефтепродуктами
2709
58, 89
8, 43
ш
2, 39
Блок №3
Топливораздаточ-ные колонки
7740
168, 3
11, 96
ш
4, 37
12
В результате расчетов критериев опасности все блоки АЭС относятся к III категории опасности с приведенными в таблице радиусами возможных зон разрушений в блоках. 1. 4. 2. Критериями поражающих факторов пожаров пролива и огненных шаров являются интенсивность теплового излучения пожара пролива и огненных шаров где: f
Ef- среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/м ; Fq - угловой коэффициент облученности;
т - коэффициент пропускания атмосферы.
Степень травмирования (степень воздействия теплового излучения) зависит от расстояния, на котором происходит воздействие поражающего фактора теплового излучения пламени пожара пролива, огненного шара на объект и определяется в зависимости от критических величин интенсивности теплового излучения, приведенных в таблице, по формуле:
[9]
г=Кл/Рп
где:
г - расстояние от фронта пламени до объекта, м;
R - коэффициент зависящий от критической величены теплового излучения пламени; Fn - площадь пожара, м2.
Поражение людей тепловым излучением.
Степень травмирования
Интенсивность теплового ния qKD , кВт/м2
излуче
Ожоги III степени
49
Ожоги II степени
27, 4
Ожоги I степени
9, 6
Болевой порог (болезненные ощущения на коже и слизистой оболочке) 1, 4 ?
1. 4. 3. Опасными факторами пожара, воздействующими на людей, также являются токсичные продукты горения нефтепродуктов, их распространение на определенное расстояние от очага пожара. Прогнозирование глубины зоны заражения продуктами горения нефтепродуктов осуществляется с применением методики "Прогнозирование последствий разлива (выброса) опасных химических веществ при авариях на промышленных объектах и транспорте".
13 1. 5 РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА ОПАСНОСТИ АЗС.
Технологическая схема АЗС состоит из трех стадий :
стадии приема нефтепродуктов из бензовозов в подземные резервуары; стадии хранения нефтепродуктов в резервуарах до момента их перекачивания через топливораздаточные колонки для заправки авто-транспортно^ техники;
стадии заправки нефтепродуктами из подземных резервуаров автотранспортной техники через тошшвораздаточные колонки. Для выполнения расчетов критериев поражающих факторов опасности АЗС
технологическую схему АЗС можно разделить на три функциональных блока, каждый из которых отвечает соответствующей стадии
БЛОК № 1 - бензовоз, площадь поддона - 40, 5м2.
БЛОК № 2 - подземные резервуары, площадь поддонов - 25м2 каждого. БЛОК № 3 - топливораздаточные колонки 3 шт. - площадь свободного разлития. В качестве опасных значений поражающих факторов для АЗС принимаются: избыточное давление на фронте падающей ударной волны в результате взрыва, интенсивность теплового излучения пожара пролива и огненного шара. 1. ДЛЯ ВЗРЫВОВ.
1. 1. Для оценки возможных разрушений основного технологического оборудования и смертельного травмирования людей - избыточное давление на фронте падающей ударной волны более 100 кПа, вызывающей сильные разрушения, которые могут привести к развитию аварии по принципу «домино» и переходу на уровень «Б».
1. 2. Для оценки возможных разрушений зданий на территории АЗС избыточное давление на фронте падающей ударной волны более 40 кПа, вызывающей сильные разрушения, которые могут привести к травмированию находящихся в них людей. КЗ. Для оценки поражения людей при непосредственном воздействии ударной волны - избыточное давление на фронте падающей ударной волны более 20 кПа, вызывающие легкую травму и контузию. *
1. 4. Для оценки возможности разрушения наименее прочных сооружений - избыточное давление на фронте падающей ударной волны более 10 кПа, вызывающие сильные разрушения этих конструкций. 1. 5. Для оценки возможности разрушения остекления зданий - избыточное давление на фронте падающей ударной волны более 5 кПа.
14
2. ДЛЯ ПОЖАРОВ.
2. 1. Для оценки возможности травмирования людей - интенсивность теплового излучения, вызывающая ожоги различной степени.
2. 2. Для оценки воздействия на оборудование - площадь очага горения и время горения (для свободного разлива на поверхности слоем 5 см. ), диаметр и время горения огненного шара, т. к. объекты, попадающие непосредственно в зону горения, как правило, получают сильные повреждения. Результаты расчетов зон воздействия поражающих факторов для наиболее неблагоприятных вариантов аварии по всем технологическим блокам приведены в таблицах. Таблица 1. 2; таблица 1. 3; таблица 1. 4: таблица 1. 5; таблица 1. 6, рисунки (приложение № 1);
Таблица 1. 2
[4, с. 26]]
Характеристика взрывов
№ блока
Оборудование и место разгерметизации
м,
(кг) ПГФ
Радиус изобар (м) избыточного давления на фронте падающей ударной волны
100 кПа
бОкПа
40кПа
20кПа
ЮкПа
5кПа
1
Бензовоз
118, 1
3, 42
5, 9
7, 61
18, 09
33, 57
44, 1
2
Резервуары с нефтепродуктами
63
2, 39
4, 13
5, 33
12, 66
23, 5
30, 87
3
Топливоразда-точные колонки
180
4, 37
7, 53
9, 73
23, 12
42, 9
56, 35
Примечание:
М - масса испарившийся жидкости в ПГФ, кг.
можны
Выводы: При авариях в блоках №1-3, сопровождающихся взрывом, воз-шы разрушения оборудования, конструкций и травмирование людей в радиусе от 2, 39 до 9, 73 метров, а также легкие травмы и контузии в радиусе от 12, 66 до 42, 9 метра.
Таблица 1. 3 Характеристика пожаров проливов. [16, с. 498], [9] Сгораемые вещества
Теплота сгорания мДж/кг
t
Приведенная скорость выгорания
1 0"2 кг/м2сек.
Удельная теплота пожара q0, мВт/м2
Бензин
43, 000
..._.... __ 0, 58__ __
0, 262
15
Таблица 1. 4 Характеристика пожаров проливов [5, с. 13; 11, с. 129]
№ блока
Площадь пожара
Рп, м2
Тепловой поток пожара q, Мвт
Время развития пожара т, сек
1. Бензовоз
40, 5
о п "*
j, 9j
0, 24
3. Топливораз-даточные колонки
225
20, 96
0, 56
q = qo'Fn,
где: ц - тепловой поток пожара, мВт, qo _ удельная теплота пожара, мВт/м2, Fn. - площадь пожара, м2. Время горения бензина при свободном разливе по бетонной поверхности слоем 5см, со скоростью выгорания до ЗОсм/час, составляет Юмин, а для дизельного топлива, со скоростью выгорания 18 - 20см/час - 15 - 17мин. При скорости ветра 8 - Юм/сек, скорость выгорания возрастает на 30 -50%. При этом, время горения для бензина составит 5 - 7мин, а время горения для дизельного топлива-до 7, 5 мин. [5, с. 28]
Таблица 1. 5 Тепловое излучение огненного шара.
Оборудование и место разгерметизации
ПГФ, М, т
D, м
т,
сек
Ожоги и болевой порог на расстоянии, м
3 ст.
2 ст.
1 ст.
БП
Блок № 1 . Бензовоз
3, 2
81, 05
5, 6
69, 92
93, 5
157, 9
413, 7
Блок №2. Резервуары с нефтепродуктами
9, 0
24, 65
1, 7
117, 3
156, 8
264, 9
693, 7
Примечание: М - масса опасного вещества, т; D - диаметр огненного шара, м; Т время сгорания огненного шара, сек.
Радиус опасной зоны -693, 7 м.
Выводы:
По результатам расчетов, приведенных в таблице 1. 5 видно, что при возникновении аварии в блоках №1, 2 возможно образование огненных шаров с определенной массой, диаметром и временем сгорания. При сгорании огненного шара возникает поражающий фактор - тепловое излучение огненного шара, воздействие которого на человека вызывает у него ожоги различной степени тяжести в радиусе от 69, 92 до 264, 9 метра.
16
Таблица 1. 6 Тепловое излучение пожара пролива
Оборудование и место разгерметизации
м,
т
т,
мин
н,
м
S, м2
Ожоги и болевой порог на расстоянии, м
Зет.
2 ст.
1 ст.
БП
Блок№1 Бензовоз 5см пролива полная разгерметизация 1, 62 6, 4
1. 0 39, 5
40, 5 10 j 40, 5
6, 64
8, 88
15, 2
38, 6
Блок №3 Топливораз-даточные колонки
0, 18
0, 2
225
15, 65
20, 93
35, 7
90, 9
Примечание: М - масса пролива, т; Н - высота пламени, м; S - площадь пролива, м2; Т - время, мин. Радиус опасной зоны - 90, 9 м. Выводы: При возникновении аварии в блоках № 1, 3 в виде пожаров проливов возможно воздействие на работников АЭС поражающего фактора теплового излучения пожара пролива с получением ожогов различной степени тяжести в радиусе от 6, 64 до 90, 9 метра.
17
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ БЛОК №1 (БЕНЗОВОЗ)
КАРТОЧКА ОПАСНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ
№ 1
1. НАИМЕНОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ. Бензовоз.
2. ТИП ОБОРУДОВАНИЯ. Емкостное, надземное.
Горизонтальный цилиндрический сосуд со сферическими боковыми днищами объемом 8 м3 - 1 штука.
Для перевозки нефтепродуктов.
3. НОМЕР ПОЗИЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЕ. Без номера. 4. НАЗНАЧЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ (осуществляемая в аппарате типовая технологическая операция) Прием, транспортировка и слив нефтепродуктов в резервуары АЗС.
5. ПЕРЕЧЕНБ ВОЗМОЖНЫХ АВАРИЙ.
-Пролив нефтепродуктов в поддон в результате разгерметизации бензовоза, фланцевых соединений штуцеров выдачи нефтепродуктов из бензовоза, трубопроводов, запорной арматуры. -Пожар пролива (воспламенение).
-Воспламенение паров нефтепродуктов внутри бензовоза, взрыв. -Образование паро-воздушного облака, воспламенение, взрыв.
б. ОПОЗНАВАТЕЛЬНЫЕ ПРИЗНАКИ АВАРИИ. Внешние признаки пролива, пожара, взрыва. 7. СРЕДСТВ А ЗАЩИТЫ.
Запорная арматура, дыхательный клапан, огнепреградитель.
18
Выход параметров за критические значения
Образование
пролива в под
доне
Пожар -> пролива —|
А -3. 2. 2.
А-2. 1. 0.
А -3. 2. 3.
Разогрев резервуара
Взрыв в резервуаре, его разрушение, образование огненного шара Разгерметизация (разрушение) оборудования, трубопровода А-1. 2. 0.
А -3. 2. 0
Факель
»
ное го- —)
рение струи
Износ или усталость материала
Вытекание струи
А- 1. 3. 0.
Выход из строя предохранительных устройств
В- 1. 1. 0.
А-1. 4. 0.
А -4. 1. 0.
Б- 1. 1. 0.
Развитие аварии за пределы предприятия
Ошибки ремонтного и обслуживающего персонала
Развитие аварии на соседние блоки
Образование ударной волны
А-1. 5. 0.
Проявления природы (молнии, землетрясения)
B-l. U.
Б-1. 1. 1. ,г
Интоксикация людей
Интоксикация людей
19
АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ АВАРИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО БЛОКА №1 Код стадии развития аварии
Наименование стадии развития аварийной ситуации (аварии)
Основные принципы анализа условий возникновения (перехода на другую стадию) аварийной ситуации (аварии) и ее последствий Способы и средства преду-" преждения, локализации аварии
1
2
3
4
А-1. 1. 0
Выход параметров за критические значения.
Повышение давления, температуры, уровня в резервуаре выше регламентных значений, скорости налива может привести к разрушению или разгерметизации оборудования (трубопровода) при отсутствии или неисправности защитных предохранительных устройств, к проливу. Применение испытанных защитных предохранительных устройств, поверенных средств измерения температуры, давления, уровня. Локализация аварии при помощи отсечных задвижек между блоками . Устранение пролива. А-1. 2. 0
Износ или усталость материала.
Дефекты сварных соединений, неоднородность материалов, несоответствие марки материалов, используемых для изготовления арматуры, фланцев, требованиям правил. Использование дефектных материалов и изделий, превышение сроков эксплуатации оборудования. При превышении регламентных параметров температуры и давления может произойти разгерметизация или разрушение оборудования, трубопроводов, запорной арматуры.
Проведение ревизий и испытаний оборудования, запорной арматуры, предохранительных устройств. Наличие поверенных средств диагностирования и дефектоскопии оборудования, проведение его планово-предупредительных ремонтов (ППР) и своевременная замена устаревшего и изношенного. Соблюдение регламентируемых ре-жимов работы, повышение прочностных характеристик оборудования и трубопроводов. Применение эффективных защитных покрытий. А-1. 3. 0
Выход из строя предохранительных устройств.
