Экологическая безопасность. Защита территории и населения при чрезвычайных ситуациях
При нулевой температуре и давлении 36 атм. 1 л жидкой углекислоты образует 500 л углекислого газа. При тушении пожаров используют углекислотные огнетушители (ОУ-5, ОУ-8, УП-2м), если в состав молекул горящего вещества входит кислород, щелочные и щелочноземельные металлы. Газ в огнетушителе находится под давлением до 60 атм. Для тушения электроустановок необходимо применять порошковые огнетушители (ОП-1, ОП-10), заряд которых состоит из бикарбоната натрия, талька и стеараторов железа, алюминия.
Тушение паром применяют при ликвидации небольших пожаров на открытых площадках, в закрытых аппаратах и при ограниченном воздухообмене. Концентрация водяного пара в воздухе должна быть порядка 35% по объему.
Широкое применение в пожаротушении нашли огнегасительные составы-ингибиторы на основе предельных углеводородов, в которых один или несколько атомов замещены атомами галоида. Они эффективно тормозят реакции в пламени, проникая в него в виде капель. Низкая температура замерзания позволяет использовать эти составы при минусовых температурах. Применяют и порошковые составы на основе неорганических солей щелочных металлов.
Взрывчатые вещества - это химические соединения или смеси, способные к быстрому химическому превращению с образованием сильно нагретых газов, которые из-за расширения и огромного давления способны произвести механическую работу.
Взрывчатые вещества можно разделить на группы:
инициирующие, которые обладают огромной чувствительностью к внешним воздействиям (удар, накол, нагрев) и используются для подрыва основного заряда ВВ;
бризантные - менее чувствительные к внешним воздействиям. Они имеют повышенную мощность, подрываются в результате детонации;
метательные - это пороха, основной формой химического превращения которых является горение. Могут применяться при подрывных работах.
Характеристики взрывчатых веществ:
чувствительность к внешним воздействиям (удар, свет, накол);
теплота превращения при взрыве;
скорость детонации;
бризантность (мощность), которая зависит от скорости детонации;
фугасность (работоспособность).
Часто причиной пожаров и взрывов является образование топливо- , паро- или пылевоздушных смесей. Такие взрывы возникают как следствие разрушения емкостей с газом, коммуникаций, агрегатов, трубопроводов или технологических линий. Особенно опасными потенциальными источниками взрывов могут оказаться предприятия высокой пожаро- и взрывоопасности категорий А и Б [46]. При разрушении агрегатов или коммуникаций не исключается истечение газов или сжиженных углеводородных продуктов, что приводит к образованию взрыво- или пожароопасной смеси. Взрыв такой смеси происходит при определенной концентрации газа в воздухе. Например, если в 1 м3 воздуха содержится 21 л пропана, то возможен взрыв, если 95 л - возгорание.
Значительное число аварий связано с разрядами статического электричества. Одной из причин этого является электризация жидкостей и сыпучих веществ при их транспортировке по трубопроводам, когда напряженность электрического поля может достичь величины 30 кВ/см. Необходимо учитывать, что разность потенциалов между телом человека и металлическими частями оборудования может достигать десятков киловольт.
Сильным взрывам пылевоздушной смеси (ПлВС) обычно предшествуют локальные хлопки внутри оборудования, при которых пыль переходит во взвешенное состояние с образованием взрывоопасной концентрации. Поэтому в закрытых аппаратах необходимо создавать инертную среду, обеспечивать достаточную прочность аппарата и наличие противоаварийной защиты. До 90% аварий связано с взрывом парогазовых смесей (ПрГС), при этом до 60% таких взрывов происходит в закрытой аппаратуре и трубопроводах.
Ацетилен в определенных условиях способен к взрывному разложению при отсутствии окислителей. Выделяющейся при этом энергии (8,7 МДж/кг) достаточно для разогрева продуктов реакции до температуры 2800°С. При взрыве скорость распространения пламени достигает нескольких метров в секунду. Но для ацетилена возможен вариант, когда часть газов сгорает, а остальная сжимается и детонирует. В этом случае давление может вырасти в сотни раз. Температура самовоспламенения ацетилена зависит от его давления (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Температура самовоспламенения ацетилена
Давление, кПа
100
200
300...1100
2100
Температура самовоспламенения, \"С
635
570...540
530...475
350
Наиболее опасны в эксплуатации аппараты и трубопроводы высокого давления ацетилена (0,15-2,5 МПа), так как при случайных перегревах может возникнуть взрыв, переходящий при большой длине трубопровода в детонацию. Максимальная скорость распространения пламени при горении ацетилено-воздушной смеси, содержащей ацетилена 9,4% (об), равна 1,69 м/с. Смесь ацетилена с хлором и другими окислителями может взрываться под действием источника света. Поэтому к зданиям, где используется ацетилен, запрещается делать пристройки для производства хлора, сжижения и разделения воздуха.
Часто при ручном вскрытии железных барабанов с карбидом кальция происходит искрообразование, что приводит к взрывам. К тому же надо всегда учитывать возможность присутствия в барабане влаги.
При взрыве ТВС образуется очаг поражения с ударной волной и световым излучением («огненный шар»). В очаге взрыва ТВС можно выделить три сферические зоны (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Зоны в очаге поражения при взрыве ТВС
R1, R2, R3, - радиусы внешних границ соответствующих зон
Рис. 3.2. Зависимость радиуса внешней границы зоны действия избыточного давления от количества взрывоопасной газовоздушной смеси
Зона I - зона детонационной волны. Находится в пределах облака взрыва. Радиус зоны определяется формулой:
где R1 - радиус зоны I, м; Q - масса сжиженного газа, т.
В пределах зоны I избыточное давление можно считать постоянным и равным 1700 кПа.
Зона II - зона действия продуктов взрыва, которая охватывает всю площадь разлета продуктов взрыва ТВС в результате ее детонации. Радиус зоны II в 1,7 раза больше радиуса зоны I, то есть R2= 1,7R1, а избыточное давление по мере удаления уменьшается до 300 кПа.
Зона III - зона действия УВВ. Здесь формируется фронт УВВ. Величина избыточного давления определяется по графику, рис. 3.2.
Ударная воздушная волна (УВВ) - наиболее мощный поражающий фактор при взрыве. Она образуется за счет колоссальной энергии, выделяемой в центре взрыва, что приводит к возникновению здесь огромной температуры и давления. Раскаленные продукты взрыва при стремительном расширении производят резкий удар по окружающим слоям воздуха, сжимают их до значительного давления и плотности, нагревая до высокой температуры. Такое сжатие происходит во все стороны от центра взрыва, образуя фронт УВВ. Вблизи центра взрыва скорость распространения УВВ в несколько раз превышает скорость звука. Но по мере движения скорость ее распространения падает. Снижается и давление во фронте. В слое сжатого воздуха, называемого фазой сжатия УВВ (рис. 3.3), наблюдаются наибольшие разрушительные последствия. По мере движения давление во фронте УВВ падает и в какой-то момент достигает атмосферного, но будет продолжать уменьшаться из-за снижения температуры. При этом воздух начнет движение в обратном направлении, то есть к центру взрыва. Эта зона пониженного давления называется зоной разрежения.
Параметры УВВ
1.
Избыточное давление (см. рис. 3.2). Определяется разностью между фактическим давлением воздуха в данной точке и атмосферным давлением (Ризб = Рф – Ратм,). Измеряется в кг/см2 или Паскалях (1 кг/см2 = 100 кПа). При проходе фронта УВВ избыточное давление воздействует на человека со всех сторон.
2.
Скоростной напор воздуха (динамическая нагрузка). Обладает метательным действием. Измеряется в кг/см2 или Паскалях. Совместное воздействие этих двух параметров УВВ приводят к разрушениям объектов и человеческим жертвам.
3.
Время распространения УВВ (Тр, с).
4.
Продолжительность действия фазы сжатия на объект (Тр, с). Избыточное давление во фронте УВВ (Ризб, кПа) можно определить по формуле
где q - тротиловый эквивалент ВВ, кг; R- расстояние от центра взрыва, м.
Скоростной напор воздуха зависит от скорости и плотности воздуха за фронтом УВВ и равен:
где V - скорость частиц воздуха за фронтом УВВ, м/с; ρ - плотность воздуха за фронтом УВВ, кг/м3.
Рис.
Тушение паром применяют при ликвидации небольших пожаров на открытых площадках, в закрытых аппаратах и при ограниченном воздухообмене. Концентрация водяного пара в воздухе должна быть порядка 35% по объему.
Широкое применение в пожаротушении нашли огнегасительные составы-ингибиторы на основе предельных углеводородов, в которых один или несколько атомов замещены атомами галоида. Они эффективно тормозят реакции в пламени, проникая в него в виде капель. Низкая температура замерзания позволяет использовать эти составы при минусовых температурах. Применяют и порошковые составы на основе неорганических солей щелочных металлов.
Взрывчатые вещества - это химические соединения или смеси, способные к быстрому химическому превращению с образованием сильно нагретых газов, которые из-за расширения и огромного давления способны произвести механическую работу.
Взрывчатые вещества можно разделить на группы:
инициирующие, которые обладают огромной чувствительностью к внешним воздействиям (удар, накол, нагрев) и используются для подрыва основного заряда ВВ;
бризантные - менее чувствительные к внешним воздействиям. Они имеют повышенную мощность, подрываются в результате детонации;
метательные - это пороха, основной формой химического превращения которых является горение. Могут применяться при подрывных работах.
Характеристики взрывчатых веществ:
чувствительность к внешним воздействиям (удар, свет, накол);
теплота превращения при взрыве;
скорость детонации;
бризантность (мощность), которая зависит от скорости детонации;
фугасность (работоспособность).
Часто причиной пожаров и взрывов является образование топливо- , паро- или пылевоздушных смесей. Такие взрывы возникают как следствие разрушения емкостей с газом, коммуникаций, агрегатов, трубопроводов или технологических линий. Особенно опасными потенциальными источниками взрывов могут оказаться предприятия высокой пожаро- и взрывоопасности категорий А и Б [46]. При разрушении агрегатов или коммуникаций не исключается истечение газов или сжиженных углеводородных продуктов, что приводит к образованию взрыво- или пожароопасной смеси. Взрыв такой смеси происходит при определенной концентрации газа в воздухе. Например, если в 1 м3 воздуха содержится 21 л пропана, то возможен взрыв, если 95 л - возгорание.
Значительное число аварий связано с разрядами статического электричества. Одной из причин этого является электризация жидкостей и сыпучих веществ при их транспортировке по трубопроводам, когда напряженность электрического поля может достичь величины 30 кВ/см. Необходимо учитывать, что разность потенциалов между телом человека и металлическими частями оборудования может достигать десятков киловольт.
Сильным взрывам пылевоздушной смеси (ПлВС) обычно предшествуют локальные хлопки внутри оборудования, при которых пыль переходит во взвешенное состояние с образованием взрывоопасной концентрации. Поэтому в закрытых аппаратах необходимо создавать инертную среду, обеспечивать достаточную прочность аппарата и наличие противоаварийной защиты. До 90% аварий связано с взрывом парогазовых смесей (ПрГС), при этом до 60% таких взрывов происходит в закрытой аппаратуре и трубопроводах.
Ацетилен в определенных условиях способен к взрывному разложению при отсутствии окислителей. Выделяющейся при этом энергии (8,7 МДж/кг) достаточно для разогрева продуктов реакции до температуры 2800°С. При взрыве скорость распространения пламени достигает нескольких метров в секунду. Но для ацетилена возможен вариант, когда часть газов сгорает, а остальная сжимается и детонирует. В этом случае давление может вырасти в сотни раз. Температура самовоспламенения ацетилена зависит от его давления (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Температура самовоспламенения ацетилена
Давление, кПа
100
200
300...1100
2100
Температура самовоспламенения, \"С
635
570...540
530...475
350
Наиболее опасны в эксплуатации аппараты и трубопроводы высокого давления ацетилена (0,15-2,5 МПа), так как при случайных перегревах может возникнуть взрыв, переходящий при большой длине трубопровода в детонацию. Максимальная скорость распространения пламени при горении ацетилено-воздушной смеси, содержащей ацетилена 9,4% (об), равна 1,69 м/с. Смесь ацетилена с хлором и другими окислителями может взрываться под действием источника света. Поэтому к зданиям, где используется ацетилен, запрещается делать пристройки для производства хлора, сжижения и разделения воздуха.
Часто при ручном вскрытии железных барабанов с карбидом кальция происходит искрообразование, что приводит к взрывам. К тому же надо всегда учитывать возможность присутствия в барабане влаги.
При взрыве ТВС образуется очаг поражения с ударной волной и световым излучением («огненный шар»). В очаге взрыва ТВС можно выделить три сферические зоны (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Зоны в очаге поражения при взрыве ТВС
R1, R2, R3, - радиусы внешних границ соответствующих зон
Рис. 3.2. Зависимость радиуса внешней границы зоны действия избыточного давления от количества взрывоопасной газовоздушной смеси
Зона I - зона детонационной волны. Находится в пределах облака взрыва. Радиус зоны определяется формулой:
где R1 - радиус зоны I, м; Q - масса сжиженного газа, т.
В пределах зоны I избыточное давление можно считать постоянным и равным 1700 кПа.
Зона II - зона действия продуктов взрыва, которая охватывает всю площадь разлета продуктов взрыва ТВС в результате ее детонации. Радиус зоны II в 1,7 раза больше радиуса зоны I, то есть R2= 1,7R1, а избыточное давление по мере удаления уменьшается до 300 кПа.
Зона III - зона действия УВВ. Здесь формируется фронт УВВ. Величина избыточного давления определяется по графику, рис. 3.2.
Ударная воздушная волна (УВВ) - наиболее мощный поражающий фактор при взрыве. Она образуется за счет колоссальной энергии, выделяемой в центре взрыва, что приводит к возникновению здесь огромной температуры и давления. Раскаленные продукты взрыва при стремительном расширении производят резкий удар по окружающим слоям воздуха, сжимают их до значительного давления и плотности, нагревая до высокой температуры. Такое сжатие происходит во все стороны от центра взрыва, образуя фронт УВВ. Вблизи центра взрыва скорость распространения УВВ в несколько раз превышает скорость звука. Но по мере движения скорость ее распространения падает. Снижается и давление во фронте. В слое сжатого воздуха, называемого фазой сжатия УВВ (рис. 3.3), наблюдаются наибольшие разрушительные последствия. По мере движения давление во фронте УВВ падает и в какой-то момент достигает атмосферного, но будет продолжать уменьшаться из-за снижения температуры. При этом воздух начнет движение в обратном направлении, то есть к центру взрыва. Эта зона пониженного давления называется зоной разрежения.
Параметры УВВ
1.
Избыточное давление (см. рис. 3.2). Определяется разностью между фактическим давлением воздуха в данной точке и атмосферным давлением (Ризб = Рф – Ратм,). Измеряется в кг/см2 или Паскалях (1 кг/см2 = 100 кПа). При проходе фронта УВВ избыточное давление воздействует на человека со всех сторон.
2.
Скоростной напор воздуха (динамическая нагрузка). Обладает метательным действием. Измеряется в кг/см2 или Паскалях. Совместное воздействие этих двух параметров УВВ приводят к разрушениям объектов и человеческим жертвам.
3.
Время распространения УВВ (Тр, с).
4.
Продолжительность действия фазы сжатия на объект (Тр, с). Избыточное давление во фронте УВВ (Ризб, кПа) можно определить по формуле
где q - тротиловый эквивалент ВВ, кг; R- расстояние от центра взрыва, м.
Скоростной напор воздуха зависит от скорости и плотности воздуха за фронтом УВВ и равен:
где V - скорость частиц воздуха за фронтом УВВ, м/с; ρ - плотность воздуха за фронтом УВВ, кг/м3.
Рис.
Авторы сайта не несут отвественности за данный материал и предоставляют его исключительно в ознакомительных целях