Вадим Романов - Прикладные аспекты аварийных выбросов в атмосферу. Справочное пособие

• Название: Прикладные аспекты аварийных выбросов в атмосферу. Справочное пособие
• Автор: Вадим Романов
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2006
• ISBN: 978-5-89155-166-2

Книга посвящена проблемам загрязнения окружающей среды при авариях промышленных предприятий и объектов разного профиля и имеет, в основном, обзорный справочный характер.

Изучается динамика аварийных турбулентных выбросов при наличии атмосферной диффузии, характер расширения турбулентных струйных потоков, их сопротивление в сносящем ветре, эволюция выбросов в реальной атмосфере при наличии инверсионных задерживающих слоев.

Классифицируются и анализируются возможные аварии с выбросами в атмосферу загрязняющих и токсичных веществ в газообразной, жидкой или твердой фазах, приводятся факторы аварийных рисков.

Рассмотрены аварии, связанные с выбросами токсикантов в атмосферу, описаны математические модели аварийных выбросов. Показано, что все многообразие антропогенных источников загрязнения атмосферного воздуха при авариях условно может быть разбито на отдельные классы по типу возникших выбросов и характеру движения их вещества. В качестве источников загрязнений рассмотрены пожары, взрывы и токсичные выбросы. Эти источники в зависимости от специфики подачи рабочего тела в окружающее пространство формируют атмосферные выбросы в виде выпадающих на поверхность земли твердых или жидких частиц, струй, терминов и клубов, разлитий, испарительных объемов и тепловых колонок. Рассмотрены экологические опасности выбросов при авариях и в быту.

Книга содержит большой иллюстративный материал в виде таблиц, графиков, рисунков и фотографий, который помогает читателю разобраться в обсуждаемых вопросах. Она адресована широкому кругу людей, чей род деятельности связан преимущественно с природоохранной тематикой: инженерам, научным работникам, учащимся и всем тем, кто интересуется экологической и природозащитной тематикой.

---

Воздушная разведка показала, что более половины территории складов подверглось полному разрушению, из восьмисот вагонов боеприпасов полностью уничтожено более двухсот, в том числе около тысячи шестисот тонн фугасных бомб, противопехотных мин, ракет различного класса, снарядов. Саперам, стянутым со всего Дальнего Востока, предстояла опасная и продолжительная работа по обследованию и ликвидации неразорвавшихся боеприпасов. По одной из версий причиной столь крупного инцидента послужило возгорание травы на территории склада.

Более суток громыхал разрывами арсенал Тихоокеанского флота, расположенный на окраине Владивостока 15 и 16 октября 2002 года. На арсенале планово уничтожали отжившее свое боеприпасы, и по чьей-то нерадивости или злому умыслу там возник пожар, а затем взрывной разлет изделий. В штабе Тихоокеанского флота и региональном управлении МЧС выдвинуты две версии развития событий. Одна – от брошенной спички или незатушенного окурка и вторая – от попадания в эшелон с боеприпасами раскаленного осколка подорванного боеприпаса. Всего, по данным [174 ], сгорело 12 из 17 вагонов с боеприпасами, подлежащими утилизации, – около трех тысяч снарядов.

Этот пожар был пятым за предыдущие десять лет ( с 1992 г.) на складах боеприпасов Тихоокеанского флота. Позже склады горели в 1996 и 1997 годах. Всего же за эти годы было 18 пожаров на армейских и флотских арсеналах, в пламени которых погибли 29 военнослужащих.

Конечно взрываются и горят склады не только на Дальнем Востоке. Эта беда одинаково характерна для любого региона, на котором хранятся боеприпасы.

1992 году на арсенале «Вторая речка» неизвестно откуда взявшимся огнем разметало тысячи снарядов, которые до сих пор находят в окрестностях.

Гигантский пожар, причины которого выясняются до сих пор, возник на складах седьмой армии Вооруженных сил СНГ вблизи села Балаовит под Ереваном. Почти двое суток бушевал огонь. Пожар был ликвидирован только после применения спецсамолета ИЛ-76, оснащенного емкостями с пламягасящей жидкостью. В результате пожара были ликвидированы два тепличных хозяйства и выбиты стекла в жилых домах, где проживало сто двадцать тысяч жителей Еревана. На время пожара их пришлось временно размещать в зданиях городских кинотеатров и дворцов культуры. Значительная часть неразорвавшихся снарядов, мин и гранат, а также других боеприпасов взрывными волнами были разбросаны на большие расстояния.

В начале июня 1998 года в поселке Лосином, в 50-и км от Екатеринбурга, произошла трагедия на складе инженерных войск, повлекшая за собой гибель 13 военнослужащих. По официальной версии Министерства обороны России при ударе молнии начался пожар лесного массива, а затем складского помещения, в котором хранились десятки тысяч тонн взрывоопасных изделий – в основном противотанковых и противопехотных мин. На воздух взлетело около 500 вагонов взрывчатых веществ. От такого количества прореагировавшей взрывчатки, в состав которой входят токсичные вещества, произошло химическое заражение почвы и воздуха соединениями азота, хлора, фосфора, серы, а также различными кислотами.

Тысячи тонн этих соединений, попавших в природные среды, вызвали болезненные симптомы у населения пострадавших поселков – тошноту, головную боль, слабость и т.п.

Следует отметить, что российские солдаты при тушении пожара в Лосином проявили подлинный героизм, а 13 человек пожертвовали жизнью ради спасения жителей пострадавших поселков.

По неполной информации с 1977 по 1995 год на складах боеприпасов России произошло более 40 крупных пожаров, в ходе которых уничтожено более 10 тысяч вагонов боеприпасов или около 200 тысяч тонн. Это огромная цифра, но не менее впечатляет цифра подлежащих в ближайшее время утилизации боеприпасов. Они содержат в тысячах тонн следующие взрывчатые вещества:

– 70 – плавких ВВ на основе тротила;

– 20 – плавких ВВ, содержащих гексоген (тротил-гексоген, тротил-гексоген-алюминий);

– 7 – неплавких ВВ – А – IX – I (флегмантизированный гексоген);

и А – IX – 2 (смесь флегмантизированного гексогена с алюминием);

– 3 – прочих ВВ (жидких, пластичных, октогенсодержащих и др.)

Всего около 100 тысяч тонн. Происходят инциденты и на гражданских производствах, но не в таких ужасающих масштабах.

Другими источниками повышенной опасности являются арсеналы химического оружия и объекты ядерной энергетики. Несомненно на них происходят аварии, но их, как правило, стараются не предавать гласности. Мелкие аварии – проектные устраняются своими силами, о крупных страна узнает через некоторое время – иногда весьма отдаленное от времени происшествия. Например, об авариях в хранилищах химического оружия или о авариях на атомных станциях и производствах.

30 сентября 1996 года произошел пожар на одном из сооружений арсенала военно-химического оружия в г. Камбарка Удмуртской Республики с выходом в атмосферу не зафиксированного количества отравляющего вещества (от полутоны до нескольких тонн). Пожар удалось ликвидировать силами хранилища,и население оповещено не было.

Можно не сомневаться, что список чрезвычайных происшествий, подобных описанным выше, будет неумолимо расти…

Анализ наиболее крупных аварий, происшедших на взрыво– и пожароопасных объектах, позволяет сделать выводы об основных воздействиях, угрожающих здоровью и жизни персонала и населения. Начинается такая авария обычно мелким возгоранием или взрывом,инициирующим вторичные один или несколько мощных взрывов большого количества взрывчатого вещества с последующим пожаром. Комплексная авария включает в себя взрыв и пожар. В общем случае после взрыва возникает поднимающийся в атмосфере объем нагретого газа, содержащий наряду с газообразными продуктами взрыва вовлекаемый воздух, жидкие и твердые частицы и куски грунта а также элементов конструкции аварийного объекта. Кроме того ударные волны, вызванные взрывами, при распространении в почве приводят к механическим разрушительным воздействиям на строения: разбиваются стекла в окнах, перекашиваются косяки дверей, разрушаются некапитальные постройки.

Воздушные ударные волны также приводят к сотрясению отдельных элементов конструкции объектов, дроблению стекол, сносу кровли у близко стоящих строений. Осколки, куски грунта и фрагменты разрушающихся объектов под действием ускоряющего импульса ударной волны вылетают из очага взрыва и разлетаются на большие расстояния. Они могут привести к тяжелым травмам персонала аварийного объекта и населения близлежащих домов.

Немаловажным опасным фактором при подобной аварии может быть разнос ветровым потоком и воздушной ударной волной горящего материала (кусков древесины, пластмассы, твердого топлива и т.п.). Попадая на деревянные строения, эти вещества могут вызвать вторичные пожары.

Необходимо отметить, что при взрыве и горении большинства современных изделий химических производств и складов, возникают высокотоксичные газообразные и аэрозольные вещества. Поднимаясь в виде облаков под действием силы плавучести, они представляют собой опасность химического загрязнения близлежащей территории. Загрязнение может реализоваться как в виде диффундирующей в ветровом потоке газовой примеси, так и в виде жидкокапельных выпадений. Ветровой поток приводит иногда к переносу загрязняющих выпадений на многие десятки километров от места аварии.

В случае аварии на радиационноопасном объекте к перечисленным выше опасностям следует добавить факторы радиационного облучения и световой вспышки. О поражающих воздействиях этих факторов много писалось в печати, поэтому они здесь не обсуждаются.

Приведенный выше сценарий комплексной аварии взрыво– и пожароопасного объекта в общем отражает реально наблюдаемые картины. Реализуемые на практике аварии, включая в себя основные описанные выше элементы, отличаются лишь деталями, соответствующими их специфике.

Ниже будут рассмотрены физические характеристики и опасные проявления аварий в виде взрыва, пожара и токсичного выброса.

2.1. Взрывы

Одними из типов катастроф на промышленных объектах являются взрывы. Под взрывом понимают мгновенное расширение газовоздушной смеси, в результате которого происходит скачок давления или ударная волна. Основное отличие между пожарами и взрывами состоит в скорости выброса энергии. Во время пожара энергия освобождается медленно, в то время как при взрыве происходит одномоментный выброс энергии, обычно в течении микросекунд. В результате взрывов создаются опасные условия для жизни человека и окружающей природной среды. Взрывы часто приводят к частичному или полному разрушению объекта, ранениям или гибели людей.

Различают два типа взрывов: физические взрывы и химические. При физическом взрыве высвобождающаяся энергия является внутренней энергией сжатого или сжиженного газа. Сила таких взрывов зависит от внутреннего давления, а разрушения могут быть вызваны ударной волной от расширяющегося газа или осколками разорвавшегося резервуара. Масса образующихся паров и скорость парообразования при этом определяется по материальным и тепловым балансам двух возможных аварийных ситуаций: 1) тепловыделение с парообразованием происходит при постоянном объеме; 2) за тепловыделением при сохранении объема следует расширение с сохранением теплового равновесия.