Цикл  гражданской обороны

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА

к курсовому  проекту по дисциплине:

«Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях» 

Тема: «Оценка  устойчивости работы цеха синтеза эмульсии (первое созревание)» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2009

Задание на курсовое проектирование

Вариант №547

1. Взрывоопасное вещество:

• вид – пропан;
• количество – 12 т;
• удаление – 0,486 км;

2. АХОВ:

• вид – водород бромистый;
• количество – 2,0 т; 4,0 т; 8,0 т; 6,0 т; 4,0 т; 4,0 т;
• условия хранения – обвалованная емкость;
• удаление – 0,250 км, N – 1 ч 36 мин;

3. Радиационно-опасный объект:

• АЭС;
• вид аварии – без разрушения реактора;
• удаление – 64 км;

4. Метеоусловия:

• направление ветра – на объект;
• скорость приземного ветра – 5 м/с;
• температура воздуха – 0˚C;
• температура почвы – 0˚C;
• СВУВ – -;

РЕФЕРАТ

     Пояснительная записка состоит из 35 страниц, включает в себя 6 таблиц и 1 схему. При выполнении работы использовались 3 литературных источника.

     Пояснительная записка содержит технологическую, теоретическую части и расчеты, необходимые для установления устойчивости работы цеха.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

         Любые химические предприятия  являются объектами повышенной  опасности в условиях возникновения  ЧС, а также сами являются источниками возникновения ЧС, так как являются хранилищем сильноядовитых, пожаро- и взрывоопасных веществ (сырье, продукты и отходы синтеза). Синтез многих продуктов происходит при высоких температурах, что повышает риск возникновения ЧС, и не способствует своевременному принятию мер по устранению их последствий. К возникновению ЧС также приводит недостаточная осведомленность рабочих и служащих о способах действия в ЧС и мерах по их предотвращению.

     На  объектах выделяются три группы взаимосвязанных причин, способствующих возникновению и развитию ЧС:

1. отказы оборудования (коррозия, физический износ, механические повреждения, ошибки при проектировании и изготовлении, дефекты сварных соединениях, усталостные дефекты металла, не выявленные при освидетельствовании, нарушение режимов эксплуатации – переполнение емкостей, превышения давления);
2. ошибки персонала (при сливе из цистерн, отборе проб из резервуаров, проведении ремонтных и профилактических работ, пуске и остановке оборудования, локализации аварийных ситуаций);
3. внешние воздействия природного и техногенного характера (штормовые ветры и ураганы, снежные заносы, ливневые дожди, грозовые разряды, механические повреждения, диверсии, взрывы, пожары).

           В ходе курсовой работы будет дана оценка устойчивости работы цеха синтеза эмульсии (первое химическое созревание) в некоторых чрезвычайных ситуациях. Среди многообразия таких ситуаций, которые возникают при производственных авариях, катастрофах и стихийных бедствиях, наиболее частыми бывают ЧС, вызываемые воздушной ударной волной, образующейся в результате взрывов газовоздушной смеси или взрывчатых веществ.

           Будет произведена оценка пожарной устойчивости цеха. Источниками возникновения пожаров могут быть взрывы ГВС и ВВ, вызванные нарушением правил их хранения или другими причинами, а также короткие замыкания в электросетях,  природные явления, приводящие к возгоранию, нарушение правил пожарной безопасности на производстве.

     Также будет рассмотрена возможность работы цеха при заражении местности и объекта радиоактивными и сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях на радиационно-опасном  и химическом объектах. Будут приведены расчеты возможных доз облучения рабочих и служащих, предложен возможный план мероприятий по защите от воздействия радиационного заражения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Характеристика  фотобумаги

Черно-белая  фотобумага «фототелеграфная » – для использования в приемных фототелеграфных аппаратах для записи полутоновых и штриховых изображений со скоростной автоматизированной химико-фотографической обработкой. Имеет защитный слой.

Процесс проявления осуществляют в проявителе СТ-1 (Чибисова, стандартный проявитель для фотобумаг) - проявление 2 минуты, потом обычная обработка (стоп-ванна, фиксирование, промывка, сушка). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Описание  технологического процесса синтеза эмульсии (первое созревание)

1. Рецепт  изготовления эмульсии «фототелеграфная»

Табл. 1

2. Регламентационная карта

Температура исходных растворов:

Раствор 1 – 50

Раствор 2 – 53

Раствор 3 – 20

Раствор 4 – 20  

Первое  созревание:

Эмульсификация  смешанная. Последовательность смешения растроров: раствор 2 вводится в раствор3-4. В смесь растворов 2+3+4 в течении 100-80с вводится раствор 1а и полученная смесь растворов выливается в аппарат. Продолжительность 1 созревания 5-30 минут при температуре 3-43 . За 2-5 минут до конца первого созревания отключается обогрев аппарата. 
 
 
 
 
 
 

3. Технологическая схема

Условные  обозначения:

1 –  аппарат дистиллированной воды;

2 – аппарат  раствора NH₃;

3 – аппарат  раствора AgNO₃;

4 – аппарат  раствора желатина;

5 – аппарат  раствора галогенида;

6 – дозировочный  аппарат AgNO₃;

7 – дозировочный  аппарат желатина и галогенида;

8,9 – аппараты добавок;

10 – эмульсионно  – варочный аппарат. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Характеристика  исходных веществ  по вредности

Табл. 2

3. Описание  здания, где находится  производство

Здание  цеха синтеза эмульсии имеет 4 этажа. Фундамент здания сборный, железобетонный, стаканного типа. Основания для фундамента служат сегменты мягко-пластической конструкции с нормативным давлением на них 1,5-3 кг/см². Глубина промерзания грунта 1,2-1,4 м, глубина заполнения фундамента 1,5-1,7 м. Под подошвой фундамента выполнена бетонная подушка толщиной 1000 мм и бетона марки «100».

Перекрытия  здания сборные, железобетонные, состоящие  из пористообразных настилов, опирающихся  на полки главных балок.

Наружные  стены самонесущие из бетона. Основные конструктивные решения приняты в сборном железобетоне по серии 44-04, железобетонные каркас здания с сеткой колонн 6,0×6,0 м.

Высота  этажей – 6 м, площадь застройки – 475 м², строительный объем – 11000 м³, длина здания – 24 м, ширина – 18 м.

На первом этаже здания расположены: складские помещения, холодильная камера, водозамерный узел. На втором этаже: центральный пост управления, венткамера, аппарат синтеза, лаборатория, бытовые помещения. На третьем этаже: насосные, дозировочники, администрация. На четвертом этаже: венткамера, склад ЛВЖ, склад неорганических кислот, дозировочная сыпучих веществ, помещения приготовления растворов.

В основе архитектурно-планировочного решения  здания заложены организация технологических  производственных процессов, их последовательность и взаимосвязь. 
 
 
 
 
 
 

4. Исследование  устойчивости работы цеха при взрыве газовоздушной смеси (ГВС).

   Среди многообразия ЧС, которые возникают  при производственных авариях, наиболее частыми бывают ЧС, вызываемые воздушной  ударной волной, образующейся в результате взрывов ГВС.

Рассмотрим  воздействие воздушной ударной  волны на цех синтеза эмульсии при первом созревании.

4.1 Воздушная ударная  волна.

   Воздушная ударная волна представляет собой  область резко сжатого воздуха, распространяющегося во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Поражающее действие ударной волны определяется, главным образом, избыточным давлением в ее фронте - ∆Р_ф. При взрыве ГВС в очаге взрыва различают три круговые зоны:

I – зона детонационной волны;

II – зона действия продуктов взрыва;

III – зона воздушной ударной волны.

Радиус  зоны I – r₁ определяется по формуле:

, м,

Q- количество сжатого газа, в тоннах.

= м

Радиус  действия зоны II – r₂ определяется по формуле

 м

Избыточное  давление в зоне III можно определить по следующим формулам.

Сначала необходимо рассчитать величину

_,

где r₃ – радиус зоны III или расстояние от центра взрыва до точки, в которой нужно определить давление.

Так как  ψ > 2, то ∆Р_ф3 можно определить по формуле:

, кПа

кПа

4.2. Оценка устойчивости цеха к воздействию ударной волны при взрыве ГВС.

   Оценка  устойчивости зданий и технологического оборудования, находящегося в нем, производится на основании таблиц, характеризующих степени разрушения зданий и элементов технологического оборудования в зависимости от избыточного давления во фронте ударной волны.

Перечень  оборудования цеха и степени разрушений его элементов при избыточном давлении приведены в таблице 4. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Табл. 3

   Из  таблицы следует, что предел  (верхняя  граница зоны слабых разрушений) для здания цеха 15 кПа, для производственного оборудования – 18 кПа, т.е. у здания цеха он выше, чем давление во фронте ударной волны от взрыва ГВС, равного 9,59 кПа. Однако элементы технологического оборудования получат слабые разрушения, к ним относятся: пульты управления и автоматическая сигнализация, контрольно – измерительная аппаратура.

   Здание  цеха достаточно прочное, практически  никаких разрушений не получит, за исключением разрушения остекления, которое относится к повреждениям.

4.3 Мероприятия по повышению устойчивости работы цеха.

1. С  целью предотвращения повреждения персонала осколками стекла и повреждения ими отдельных элементов технологического процесса необходимо установить на окно с внутренней стороны раздвижную металлическую сетку.

2. Контрольно  – измерительную аппаратуру и пульт управления автоматизированной системой поместить в металлический корпус

3. Создать запас электроизмерительных и осветительных приборов и блоков для системы автоматического управления. 

4. Предусмотреть  возможность перехода на ручное  управление процессом производства.

5.Создать  необходимые запасы пленки для  временного закрытия окон при  разрушении остекления. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Исследование пожарной  устойчивости объекта.

5.1 Пожароустойчивость цеха.

   Источниками возникновения пожаров могут быть взрывы ГВС и ВВ, а также короткие замыкания в электросетях, вызванные взрывами или другими причинами, нарушение правил пожарной безопасности.

Минимальный тепловой импульс, который может вызвать пожар, 100-150 кДж/м² (3 – 4кал/см²).

   На  возникновение и распространение пожаров влияют такие факторы, как огнестойкость зданий (сооружений), пожарная опасность производства, плотность застройки, метеоусловия и др. факторы.

   На  основании оценки устойчивости здания цеха от ударной волны оценивается возможность возникновения и распространения пожара. Устанавливаются наиболее опасные в пожарном отношении участки производства, элементы производственного процесса и общая пожарная обстановка в цехе. При этом учитывается, что при повреждении здания цеха (разрушение остекления, дверей и т.д.) происходит более быстрое возгорание и интенсивное развитие пожара.

   Объект  считается устойчивым в противопожарном отношении, если при определенном тепловом импульсе не загораются какие-либо материалы и элементы здания. На практике это означает, что следует стремиться к увеличению теплостойкости возгораемых конструкций до какого-либо целесообразного предела.

5.2 Оценка пожароустойчивости  цеха.

      Здание  цеха имеет степень огнестойкости  – II. Категория здания по пожарной опасности – А (1). Здание цеха спроектировано и выполнено с соблюдением всех мер пожарной безопасности. Наиболее опасным в пожарном отношении является первый этаж цеха, с расположенной на нем цистерной с активатором, т.к. активатор может образовывать газовоздушную взрывоопасную смесь, которая может детонировать от случайной искры (например, от короткого замыкания). Кроме того, источником пожара может стать центральный пост управления, расположенный на втором этаже цеха, в результате неисправности ЭВМ или пульта управления. 

5.3 Мероприятия по повышению пожароустойчивости цеха. 

1. Окраска всех помещений цеха противопожарной интумесцентной («вспучивающейся») краской.
2. Укладка пожаробезопасных напольных покрытий.
3. Периодическая проверка противопожарного инвентаря и проведение противопожарных учений с личным составом цеха.

6. Исследование действия  аварийно опасных  химических веществ (АХОВ).

6.1  Основные положения.

   Масштабы  заражения АХОВ для сжиженных газов рассчитываются отдельно по первичному и вторичному облаку.

Исходными данными для прогнозирования  масштабов заражения АХОВ являются:

• Общее количество АХОВ и его размещение в емкостях и технологических трубопроводах;
• Количество АХОВ, выброшенное в атмосферу, характер его разлива на подстилающей поверхности ("свободно", "в обваловку", "в поддон");
• Высота поддона для обваловки складских емкостей;
• Метеорологические условия: температура воздуха, скорость ветра на высоте 10 м (на высоте флюгера), степень вертикальной устойчивости 
  воздуха (СВУВ).

При заблаговременном прогнозировании масштабов заражения на случай производственных аварий в качестве исходных данных рекомендуется принимать: за величину выброса АХОВ (Q_B) – его содержание в максимальной по объему единичной ёмкости (технологической, складской, транспортной и др.), для сейсмических районов – общий запас АХОВ, метеорологические условия: инверсия, скорость ветра 1 м/с. При прогнозировании масштабов заражения все АХОВ приводятся к эквиваленту хлора.

  Для прогноза масштабов заражения непосредственно  после аварии берутся конкретные данные о количестве выброшенного (разлившегося) АХОВ и реальные метеоусловия.

Предельное  время пребывания людей в зоне заражения и продолжительность сохранения неизменными метеорологических условий (СВУВ, направления и скорости ветра) составляют 4 часа. По истечении указанного времени прогноз обстановки должен уточняться.

6.2 Прогнозирование глубины зон заражения.

Так как  емкость обвалована, то толщина слоя жидкости для АХОВ рассчитывается по формуле:

h=H-0,2

где:

Н –  высота обваловывания

h=1-0,2=0,8м

Эквивалентное количество вещества по первичному облаку в тоннах определяется по формуле:

, т,

где К₁ – коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ, определяется по таблице П2 (приложение 3) [2]

   К₃ - коэффициент отношения пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе определяемого АХОВ, определяется по таблице П2 (приложение 3)[2];

  К₅ - коэффициент, учитывающий СВУВ;

    принимается для изотермии–0,23;

  К₇ - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха, определяется по таблице П2 (приложение 3) [2];

Q₀  - количество разлившегося (выброшенного) вещества, т.

т

Эквивалентное количество вещества по вторичному облаку определяется по формуле

, т

где  где К₄ – коэффициент, учитывающий скорость ветра, определяется по таблице П3;

К₆ – коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после аварии; он определяется после расчета продолжительности испарения АХОВ – Т по формуле

К₆ =

d – плотность АХОВ, т/м³, определяется по таблице П2;

h – толщина слоя АХОВ, м.

Время испарения АХОВ определяется по формуле

, ч

К₂ – коэффициент характеризующий данное АХОВ по таблице П2(приложение 3) [2]; 

ч

N = 1ч 36мин= 1,6часа

Т>N, К₆ = 1,6^0,8 = 1,46

т

На основании  найденных значений Q_ЭКВ1 и Q_ЭКВ2 по таблице П1 приложения 3 определяем глубину зоны заражения первичным и вторичным облаком. Т.к. в таблице П1 значений глубины заражения для найденных величин Qэкв1= 4,01 т и Q_ЭКВ2=5,23 т нет, то их значения определяем путем интерполирования.

Так, для  первичного облака  Qэкв1= 4,01 т находим значение для Q = 3т, для которого глубина зоны заражения равна 2,91 км и для Q = 5 т глубина зоны заражения соответственно будет 3,75 км, тогда глубина заражения АХОВ для первичного облака будет:

км

Аналогично  определяется глубина заражения АХОВ для вторичного облака:

км

Полная  глубина заражения:

где Г¹ – наибольшая, а Г² – наименьшая из размеров Г₁ и Г₂.

км

Полученное  значение Г сравнивается с предельно  возможным значением глубины  переноса воздушных масс – Гп

, км

где  N – время от начала аварии в часах;

       V – скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данной скорости ветра и СВУВ , км/ч, определяется по таблице 2 (приложение 3).

км

Окончательно  за глубину заражения АХОВ принимается наименьшее из значений Г и Г_п. Полная глубина заражения меньше, чем предельно возможная глубина переноса воздушных масс, т.е. за  глубину заражения АХОВ принимаем значение 9,37 км.

Учитывая, что удаление цеха от места аварии – 250 м, видно, что цех попадает в зону заражения АХОВ.

6.3 Определение площади зоны заражения.