Экологическая безопасность

3.4. расчет выброса оксидов серы (SO₂)

m_α0 = К_α m₀₀ = 0,000001 ∙ 3,0 = 0,000003

m_α1 = К_α m₀₁ = 0,000001 ∙ 1,6 = 0,0000016

m_α2 = К_α m₀₂ = 0,000001 ∙ 2 = 0,000002

М_αSO2 = S_i ∙ К_α ∙ (К_i0∙ m_α0 + К_i1 ∙ m_α1 + К_i2 ∙ m_α2) = 20000000 ∙ 0,000001 ∙ (0,000003+ 0,5 ∙ 0,0000016 + 0,1 ∙ 0,000002) = 0,00008 кг

G _SO2 = М_{α SO2} / Т = 0,00008 / 3196800 = следы

3.5. расчет выброса сажи (С)

m_α0 = К_α m₀₀ = 0,0124 ∙ 3,0 = 0,0372

m_α1 = К_α m₀₁ = 0,0124 ∙ 1,6 = 0,0198

m_α2 = К_α m₀₂ = 0,0124 ∙ 2 = 0,0248

М_αc = S_i ∙ К_α ∙ (К_i0∙ m_α0 + К_i1 ∙ m_α1 + К_i2 ∙ m_α2) = 20000000 ∙ 0,0124 ∙ (0,0372 + 0,5 ∙ 0,0198 + 0,1∙ 0,0248) = 12294 кг

G_c = М_αC / Т = 12294 / 3196800 = 0,0038 кг/с

3.6. расчет выброса дыма (ультрадисперсные частицы (SiО₂).

m_α0 = К_α m₀₀ = 0,069 ∙ 3,0 = 0,207

m_α1 = К_α m₀₁ = 0,069 ∙ 1,6 = 0,1104

m_α2 = К_α m₀₂ = 0,069 ∙ 2 = 0,138

М_αSiO2 = S_i ∙ К_α ∙ (К_i0∙ m_α0 + К_i1 ∙ m_α1 + К_i2 ∙ m_α2) = 20000000 ∙ 0,069 ∙ (0,207+ 0,5 ∙ 0,1104 + 0,1∙ 0,138) = 380880 кг

G _SiO2 = М_{α SiO2} / Т = 380880  / 3196800 = 0,12 кг/с

 

Общий валовый выброс поллютантов при пожарах в  Галичном лесничестве составит:

М_αco = 80190 + 13851 + 1458000 = 1552041 кг

М_αco2 = 38857,72 + 6711,78 + 706504 = 752073,5 кг

М_αNO2 = 0,66 + 0,114 + 12 = 12,804 кг

М_αSO2 = 0,0000044 + 0,0000007 + 0,00008 = 0,0000851 кг

М_αc = 676,17 + 116,79 + 12294 = 13086,96 кг

М_αSiO2 = 20948,4 + 3618,36 + 380880 = 405446,76 кг

Общий валовый суммарный  выброс всех поллютантов:

М = М_αco + М_αco2 + М_αNO2 + М_αSO2 + М_αc + М_αSiO2 = 1552041 + 752073,5 +

+ 12,804 + 0,0000851 + 13086,96 + 405446,76 = 2722660,9 кг

 В процентах от  общего валового выброса всех  поллютантов валовый выброс каждого поллютанта составит:

М_αco = 57%

М_αco2 = 27,6%

М_αNO2 = 0,00047%

М_αSO2 = следы

М_αc = 0,48%

М_αSiO2 = 14,89%

 

Суммарная мощность выбросов каждого поллютанта составит:

G_co = 0,18 + 0,032 + 0,45 = 662 г/с

G_co2 = 0,089 + 0,015 + 0,22 = 324 г/с

G _NO2 = 0,0000015 + 0,0000002 + 0,000003 = 0,0047 г/с

G_c = 0,00156 + 0,00027 + 0,0038 = 5,63 г/с

G _SiO2 = 0,048 + 0,0083 + 0,12 = 176,3 г/с

 

Суммарная мощность всех поллютантов составит:

G = 662 + 324 + 0,0047 + 5,63 + 176,3 = 1167,9 г/с

В процентах мощность выброса каждого поллютанта составит:

G_co = 56,7%

G_co2 = 27,7%

G _NO2 = 0,0004%

G_c = 0,48%

G _SiO2 = 15,1%

 

Вывод: таким образом, при пожаре в наибольшем количестве выбрасываются угарный газ (56,7%), углекислый газ (27,7%) и дым (15,1%). Остальные вещества выделяются в гораздо меньшем количестве. Наибольший выброс поллютантов произошел при этом в период с 9.09 по 15.10, когда происходил пожар на площади 2000 га.

 

 

Задание 2. Расчеты аварийных ситуаций

при разрушении газо- и нефтепроводов

Исходные данные к заданию:

вариант	Производительность ГРС Q, млн. м3/сут	Время стравливания газа Т, ч/год	Время стравливания одоранта в год Т1, ч/год	Объем одноразового введенного метанола V, м3	Площадь поверхности  растекшейся жидкости		Объем газа, перекачиваемого по трубопроводу М тыс. м3, при Т= 1 мес	Расход топлива в  год, тыс. м3 В 107, при Т= 1 мес	Длина газопровода, м	Диаметр газопровода, м	Количество часов работы за сутки, ч	Количество дней работы в году, дн
					При разрушении бочки f, м2	При разрушении нефтепровода F, м2
4	5,79	33,33	15	15	13	435	45690	11,45	67000	0,4	24	365

 

1. расчет годовых  выбросов углеводородов ГРС

Расчет годовых выбросов углеводородов ГРС осуществляется по формуле:

М_грс = 0,31 ∙ Q^4/3 = 0,31∙ 5,79^4/3 = 3,22 т/г,

Где М_грс – валовый выброс всех организованных источников ГРС в год, т./г

Q – производительность ГРС, млн. м³/сут

Мощность выброса природного газа по ГРС равна:

m_грс = М_грс / Т =  3,22 ∙ 10⁶/ 33,33 ∙ 3600 = 26,83 г/с,

где m_грс – мощность выброса природного газа ГРС, г/с

Т – время стравливания газа, ч/г.

Выброс специфических  веществ, выбрасываемых одоризационной установкой совместно с природным  газом, определим по формуле:

М = 0,7 ∙ Q^4/3 = 0,7 ∙ 5,79^4/3 ∙ 10^-5 =  7,27 ∙ 10^-5

m = М / Т₁ = 7,27 ∙ 10^-5 ∙ 10⁶ / 8 ∙ 3600 = 0,0025 г/с

 

2. Расчет неорганизованных  выбросов из технологических  установок

Валовые выбросы углеводородов рассчитывают по формуле:

М_у = П ∙ Т ∙ D

Где М_у - валовые выбросы углеводородов, т/г

П – валовые неорганизованные выбросы, кг/ч

Т – количество часов  работы в сутки, ч/дн

Д – количество работы дней в году, дн/год

Валовые неорганизованные выбросы:

П = К₀ + К₂ ∙ Q^1/2 = 0,027 ∙ (5,79 ∙ 10⁶ ∙ 0,7/24)^1/2 = 11,09 кг/ч,

Где К₀, К₂ – эмпирические коэффициенты, К₀ = 0,  К₂ = 0,027

Тогда

М_у = П ∙ Т ∙ D = 11,09 ∙ 10^-3 ∙ 24 ∙ 365 = 97,15 т/г

Мощность выбросов углеводородов:

m_у = П / 3600 = 11,09 ∙ 10³ / 3600 = 3,08 г/с

Валовый выброс одоранта:

М₀ = М_у / (L_r ∙ L₀)

Где L_r – масса газа, т. На 1000 м³ газа норма расхода одоранта 16 г. При плотности газа 0,7 кг/м³ масса 1000 м³ газа составляет:

L_r = 1000 ∙ 0,7 = 700 кг = 0,7 т

L₀ – масса одоранта, т. На 1000 м³ газа приходится L₀ = 16 г = 16 ∙ 10^-6 т

Тогда:

М₀ = (М_у ∙ L₀) / L_r = (97,15 ∙ 16 ∙ 10^-6) / 0,7 = 0,0022 т/г

Мощность выброса одоранта:

m₀ = М₀ / (Т ∙ D) = 0,0022 ∙ 10⁶ / 365 ∙ 24 ∙ 3600 = 0,0000697 г/с

где Т - количество часов  работы за сутки, ч/дн

D – количество работы дней в году, дн/г

 

3. Ввод метанола  в газопроводные коммуникации  для предотвращения гидратообразования

Весовая единица метана, приходящаяся на одну единицу метанола:

Р = V / Q = 15 м³ / (5,79 ∙ 10⁶ м³) = 2,59 ∙ 10^-6 ед.

Выброс метанола от утечек:

В = М_у ∙ Р = 97,15 ∙ 2,59 ∙ 10^-6 = 0,00025 т/г

Мощность выброса:

b =  m_у ∙ Р = 3,08 ∙ 2,59 ∙ 10^-6 = 0,0000079 г/с

 

4. Разрушение бочки с метанолом

Выброс при испарении с поверхности растекшейся жидкости при разрушении бочки с метанолом:

q = 0,4 ∙ f = 0,4 ∙ 13 = 5,2 г/с

 

5. Разрыв нефтепровода

Мощность выбросов углеводородов  с поверхности разлившейся нефти:

M = F ∙ q

q – удельные выбросы, кг/чм²

Удельные выбросы приняты по РД-17-89:

Для углеводородов – q = 0,167 кг/чм²

Для углеводородов q_пред = 0,161 кг/чм²

Для бензола – 0,0031 кг/чм²

Для толуола – 0,00202 кг/чм²

Для ксилола – 0,00028  кг/чм²

Тогда M = F ∙ q = 435 ∙ 0,167 = 72,645 кг/ч = 20,18 г/с

Для углеводородов пред. M = 70,03 кг/ч = 19,45 г/с

Бензол – M = 1,3485 кг/ч = 0,37 г/с

Толуол – M = 0,8787 кг/ч = 0,24 г/с

Ксилол – M = 0,1218 кг/ч = 0,0338 г/с

 

6. Разрыв газопровода

Мощность выброса метана:

m = (р ∙ М) / Т = (0,748 ∙ 45690 ∙ 10³) / (30 ∙ 24 ∙ 3600) = 13,18 г/с

где р – плотность  газа (0,748 кг/м³)

 

7. Взрыв и  пожар на ГРС

Мощность выбросов от продуктов сгорания газа:

m_со = 0,001 ∙ С_со ∙ В/Т ∙ (1 – q₄/100)

где С_со – выход СО при сжигании топлива

С_со = q₃ ∙ R ∙ Q_i

Где q₃ – потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива, %. q₃ = 0,5

R – коэффициент, учитывающий долю потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива. R = 0,5

Q_i – низшая теплота сгорания натурального топлива. Q_i = 36,8 МДж/м³

С_со = q₃ ∙ R ∙ Q_i = 0,5 ∙ 0,5 ∙ 36,8 = 9,2 кг/тыс.м³

В – расход топлива

Т – время

q₄ - потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива (0,5)

m_со = 0,001 ∙ С_со ∙ В/Т ∙ (1 – q₄/100) = 0,001 ∙ 9,2 ∙ 11,45 ∙ 10⁷ / (30 ∙ 24 ∙ 3600) ∙ (1 – 0,5/100)  = 0,404 г/с

 

8. Расчет выбросов от линейной части продуктопроводов

Площадь газопровода:

S = 4 ∙ π ∙ D² = 4 ∙ 3,14 ∙ 0,4² = 2 м²

Внутренний объем коммуникаций:

V = L ∙ S = 67000 ∙ 2 = 134000 м³

Где L – длина газопровода, м

Потери газа:

G = η ∙ I ∙ V ∙ (M_m /t)^1/2

Где η – коэффициент запаса, учитывающий ухудшение герметичности оборудования в период его эксплуатации между испытаниями на герметичность. η = 1,5... 2

I – коэффициент, зависящий от степени герметичности оборудования. I = 0,16

M_m = молекулярная масса газа.  M_m = 52

t  - абсолютная температура газа. t = 263 К

G = η ∙ I ∙ V ∙ (M_m /t)^1/2 = 1,5 ∙ 0,16 ∙ 134000 ∙ (52/263) ^½ =  14300,12 кг

 

Задание 3. Прогнозирование масштабов заражения СДЯВ

при авариях  на ХОО и транспорте

вариант 3

Авария происходит на АО «Перспектива». На предприятии находятся запасы фтора. До аварии в емкости содержалось 500 т вещества.

 

Аварийная ситуация привела  к разрушению емкости со фтором его разливу. На момент аварии метеорологические условия были следующими:

скорость ветра – 4 м/с

температура воздуха 20^оС

степень вертикальной устойчивости атмосферы – инверсия.

Вид разлива – в поддон. Высота обваловки емкости 2 м.

Время от начала аварии – 2 ч.

Расстояние от источника  заражения до заданного объекта  х = 0,4 км

Санитарно-защитная зона предприятия составляет 0,3 км.

Требуется определить:

- эквивалентное количество  вещества (аммиака)

- глубину заражения

- время подхода облака  СДЯВ к заданному объекту

- время продолжительности  поражающего действия СДЯВ

- площадь зоны заражения  СДЯВ

Решение:

1. определение  эквивалентного количества СДЯВ

Суммарное эквивалентное  количество вещества (Q_э) определяется по формуле:

Где Q_i – запасы i-того вещества на объекте. Поскольку иное не задано условием задачи,

К₂ – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств СДЯВ. Для фтора К₂ = 0,038

К₃ – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе i-того СДЯВ. Для фтора К₃ = 3

К₄ – коэффициент, учитывающий скорость ветра. К₄ = 2

К₅ – коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы. Для инверсии К₅ = 1

К₇ – коэффициент, поправка на температуру для i-того СДЯВ. Для фтора при 20^оС К₇ = 1.

К₆ – коэффициент, зависящий от времени (N), прошедшего от начала аварии. Его значение определяем после расчета продолжительности испарения вещества Т.

Где h – толщина слоя жидкости. Поскольку вид разлива - в поддон, определяем h по формуле: