ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ РАЗЛИВА ХЛОРА И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТА

FORECASTING THE CONSEQUENCES OF A CHLORINE SPILL AND RECOMMENDATIONS FOR IMPROVING THE SAFETY OF THE FACILITY

Alicia Rodionova

Student, Department of Emergency Safety, Ural Institute of GPS of the Ministry of Emergency Situations of Russia of the Russian Federation,

Russia, Yekaterinburg

Boris Budanov

scientific supervisor, assoc., Ural Institute of GPS of the Ministry of Emergency Situations of Russia of the Russian Federation,

Russia, Yekaterinburg

АННОТАЦИЯ

Мероприятия, направленные на предупреждение ЧС, а также на максимально возможное снижение размеров ущерба и потерь в случае их возникновения, проводятся заблаговременно и осуществляются с учетом природных и технических характеристик, особенностей территорий и степени реальной опасности возникновения ЧС. Анализ характеристик технологического оборудования и его размещения на водоочистных сооружениях предприятия показывает, что для рассматриваемого предприятия наиболее вероятными следует считать аварии, связанные с повреждением или, в худшем случае, разгерметизацией контейнера с жидким хлором.

ABSTRACT

Measures aimed at preventing emergencies, as well as at the maximum possible reduction in the amount of damage and losses in case of their occurrence, are carried out in advance and are carried out taking into account natural and technical characteristics, characteristics of territories and the degree of real danger of an emergency. Analysis of the characteristics of technological equipment and its placement at the company's water treatment facilities shows that for the enterprise in question, accidents associated with damage or, in the worst case, depressurization of a container with liquid chlorine should be considered the most likely.

Ключевые слова: хлор, ЧС, прогнозирование, скруббер, авария.

Keywords: chlorine, emergency, forecasting, scrubber, accident.

Федеральный закон № 68-ФЗ «О защите населения и территорий от ЧС природного и техногенного характера» определяет основные принципы защиты населения и территорий от ЧС. В документе установлено, что мероприятия, направленные на предупреждение ЧС, а также на максимально возможное снижение размеров ущерба и потерь в случае их возникновения, проводятся заблаговременно и осуществляются с учетом природных и технических характеристик, особенностей территорий и степени реальной опасности возникновения ЧС.

Поэтому первоочередными задачами являются: повышение уровня безопасности технологических процессов, усовершенствование системы противопожарной безопасности и ликвидации чрезвычайных ситуаций. Одним из подходов к решению данных задач является предотвращение различных видов ЧС путем предварительного прогнозирования возможных неблагоприятных ситуаций [1-4].

Целью исследования является решение конкретной задачи, а именно: прогнозирование чрезвычайной ситуации, связанной с разгерметизацией корпуса контейнера с жидким хлором, а также технические рекомендации по усовершенствованию системы безопасности объекта. В качестве объекта исследования рассматривалось предприятие, на территории которого находятся очистные сооружения, предназначенные для очистки и обеззараживания стоков промышленных предприятий и других объектов г. Тавды Свердловской области. Данный объект по химической опасности относится ко 2 классу. Предполагаемая химическая авария на водоочистных сооружениях предприятия связана с выбросом хлора, который используется в технологической схеме очистки сточных вод предприятия. Аварии, связанные с использованием в производственном процессе АХОВ, способны привести к недопустимым последствиям: гибели персонала и населения, нанесению экологического ущерба окружающей среде. Статистические данные об авариях на ХОО свидетельствуют о том, что аварии с жидким хлором имеют место и последствия от их реализации и развития могут быть весьма значительными. Хлор относится к сильнодействующим ядовитым веществам, что определяет потенциальную опасность аварий, возникающих при его производстве, хранении, транспортировании и применении [5].

Основными причинами возникновения аварий, сопровождающихся утечками хлора, являются:

• разгерметизация запорной арматуры, фланцевых и сварных соединений;
• механические повреждения емкостного и трубопроводного оборудования, коррозионное и тепловое воздействие на него;
• попадание в сосуды с жидким хлором посторонних веществ (водород, углеводороды, вода и др.);
• гидравлический разрыв или разгерметизация сосудов (железнодорожные цистерны, танки, контейнеры, баллоны) при их переполнении жидким хлором;
• дефекты и усталостные явления в металле и сварных элементах сосудов и трубопроводов;
• ошибки, допущенные при проектировании, изготовлении, монтаже, ремонте и выполнении технологических операций в процессе производства, хранения и потребления хлора.

Анализ характеристик технологического оборудования и его размещения на водоочистных сооружениях предприятия показывает, что для рассматриваемого предприятия наиболее вероятными следует считать аварии, связанные с повреждением или, в худшем случае, разгерметизацией контейнера с жидким хлором. Для хранения жидкого хлора в помещении хлорирования используется резервуар марки РЗХМ емкостью 800 л. Внутренний диаметр емкости равен 800 мм, длина резервуара 2020 мм. Масса жидкого хлора с учетом его плотности составит 1000 кг. Недостатком технологического процесса на рассматриваемой водоочистной станции является отсутствие поддона или обвалования под резервуаром с сильнодействующим ядовитым веществом, что приводит к значительному увеличению площади разлива в случае аварии.

Для повышения безопасности объекта резервуар для хранения жидкого хлора должен быть помещен в специальный поддон или оснащен обвалованием. Для полного вмещения разлившегося хлора поддон должен иметь следующие геометрические размеры 230 115 50 см.

В рамках данной статьи проведено три варианта прогнозирования:

1) прогнозирование последствий разлива хлора для персонала предприятия при отсутствии обвалования;

2) прогнозирование последствий разлива хлора для населения города при отсутствии обвалования;

3) прогнозирование последствий разлива хлора для населения города при наличии обвалования.

Прогнозирование последствий химической аварии проводилось согласно методикам [6, 7]. Прогнозирование проводилось с помощью мобильного приложения «Выброс АХОВ», созданное Уральским институтом ГПС МЧС России. Оно предназначено для прогнозирования масштабов возможного химического заражения при авариях на технологических ёмкостях и хранилищах, при транспортировке железнодорожным, трубопроводным и другими видами транспорта, а также в случае разрушения химически опасных объектов согласно методике, изложенной в своде правил СП 165.1325800.2014 «Инженерно-технические мероприятия по гражданской обороне». Разработчиками «Выброс АХОВ» являются Шишкин П.Л., Субачев С.В., Вишняков А.В. Приложение можно бесплатно получить на официальном сайте Уральского института ГПС МЧС России в разделе «Кафедра УКС»

В расчетах зон поражения АХОВ использовали среднестатистические исходные данные: степень вертикальной устойчивости атмосферы – инверсия; температура воздуха − 20 0С; скорость ветра – 1 м/с.

Рассматриваемая возможная авария произошла в 12.00. Принимая этот факт во внимание, предположили, что 20 % населения, попадающего в зону возможного заражения, будет находиться на открытом воздухе (100 % пострадавших); а 80 % – в домах (простейших убежищах, 50 % пострадавших). Превалирующее направление ветра – северо-восточное. Производственные помещения и ближайшая селитебная зона находятся на расстоянии 0,5 км. Последствия выброса хлора на очистных сооружениях для персонала предприятия представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Последствия выброса хлора на очистных сооружениях для персонала предприятия

В связи с тем, что основные производственные здания находятся на расстоянии 500 м, то можно констатировать, что персонал предприятия полностью попадает в зону химического заражения.

В табл. 2 представлены сравнительные характеристики последствий выброса хлора из резервуара с обвалованием и без установки специального поддона для населения города.

Таблица 2

Сравнительные характеристики последствий выброса хлора из резервуара с обвалованием и без установки специального поддона для населения города

При анализе табл. 2 наглядно видно, что при наличии обвалования к определенному времени уменьшаются истинная глубина зоны заражения, площадь зоны фактического заражения, количество людей, попавших в зону поражения, и количество пострадавших людей от воздействия хлора. Проведенные расчеты показывают, что установка специального поддона под резервуар с жидким хлором приводит к сокращению площади поверхности испарения хлора. При этом значительно уменьшается скорость испарения. Время испарения увеличивается в 6 раз. Уменьшение количества испарившегося хлора, глубины зоны заражения и увеличение времени испарения дает возможность провести мероприятия по ликвидации разлива хлора и эвакуации персонала с территории предприятия и близлежащих жилых районов.

Вся территория рассматриваемого объекта оказывается в зоне химического заражения. Для усовершенствования системы безопасности на объекте рекомендуется внедрение следующих технических решений:

1) установка специального поддона под резервуар с жидким хлором, имеющего следующие геометрические размеры 230х115х50 см и вмещающего весь объем разлившегося хлора;

2) установка обезвреживания аварийных выбросов хлора на базе скруббера «СПМА»;

3) использование в качестве обеззараживающего реагента вместо жидкого хлора гипохлорита натрия, являющегося менее токсичным веществом.

Принцип действия скруббера «СПМА» основан на поглощении газообразного хлора в специальных абсорбционных тарелках, с использованием щелочных жидкостей, содержащих соду, с последующим сбором насыщенной хлором жидкости. Производительность по воздуху составляет 2500−10000 м³/ч. Скруббер устанавливается в емкость, заполненную раствором для нейтрализации опасных газов. На корпусе емкости для раствора закреплены два насоса, всасывающие патрубки которых погружены в раствор, заполняющий емкость, а нагнетательные соединены с соплом подачи раствора, установленном в крышке скруббера, и струйным фильтром. Использование в качестве обеззараживающего реагента вместо жидкого хлора гипохлорита натрия, являющегося менее токсичным веществом, обеспечивает повышение безопасности объекта. Безводный гипохлорит натрия представляет собой неустойчивое бесцветное кристаллическое вещество. Хорошо растворим в воде. Водные растворы гипохлорита натрия неустойчивы и со временем разлагаются даже при обычной температуре, что облегчает решение экологических вопросов.

Список литературы:

1. О защите населения и территорий от ЧС природного и техногенного характера [Текст] : федеральный закон от 21.12.94 № 68-ФЗ;
2. О промышленной безопасности опасных производственных объектов
3. Федеральный закон от 21.06.97 г. № 116-ФЗ. 3. Акимов, В. А. Катастрофы и безопасность [Текст] / В. А. Акимов, В. А. Владимиров, В. И. Измалков. – М. : Деловой экспресс, 2006. – 392 с.;
4. Государственный доклад о состоянии защиты населения и территорий РФ от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в 2022 году [Текст]. – М. : МЧС России, 2022;
5. Александров, В. Н. Отравляющие вещества [Текст] / В. Н. Александров, В. И. Емельянов. − М. : Воениздат, 1990. − 272 с.;
6. Методика прогнозирования масштабов заражения АХОВ при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте [Текст] : РД 52.04.253–90. – М., 1990;
7. Методические указания по оценке последствий аварийных выбросов опасных веществ [Текст] : РД-03-26-2007 : утв. Приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14.12.2007 №8597 ; введены в действие с 25.01.2008.