Определение сил и средств для нейтрализации проливов аварийно химически опасных веществ химическими реагентами

ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ, ОБЪЕКТОВ

Канд. воен. наук, доцент, заместитель начальника факультета "Гражданской обороны" Общевойсковой академии ВС РФ

М. В. Чинюк

УДК 614.842.6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ И СРЕДСТВ ДЛЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ПРОЛИВОВ АВАРИЙНО ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ ХИМИЧЕСКИМИ РЕАГЕНТАМИ

На основе статистических данных использования технических средств для нейтрализации аварийно химически опасных веществ (АХОВ) и снижения воздействия опасных факторов наличный состав и окружающую среду установлено влияние значительного времени сосредоточения сил и средств к месту аварии. Причем не все реагенты являются универсальными средствами для нейтрализации. В результате исследований разработана оперативная методика определения наименований наиболее эффективных химических реагентов и их количества для проведения работ по нейтрализации проливов АХОВ.

Значительная часть аварийно химически опасных веществ (АХОВ) является взрывоопасными и легковоспламеняющимися веществами. Данное обстоятельство приводит к возникновению при авариях на химически опасных объектах (ХОО) пожаров и взрывов, что значительно усугубляет воздействие такого основного поражающего фактора, как химическое заражение местности, водоемов и окружающей среды. Для того чтобы избежать или снизить последствия взрывов и горения АХОВ, проводятся работы по нейтрализации проливов АХОВ химическими реагентами или их растворами. К выполнению данных работ привлекаются подразделения радиационной, химической и биологической защиты войск Гражданской обороны (ГО), нештатных аварийно-спасательных формирований, а также штатные и нештатные подразделения пожарной охраны.

Нейтрализация АХОВ осуществляется различными способами, которые реализуются в результате воздействия нейтрализующих веществ или сред на обрабатываемую поверхность с учетом вида заражения, его глубины, стойкости, а также особенностей объекта и используемых технических средств. Поэтому для проведения нейтрализации АХОВ применяют различные вещества и растворы.

Состав, основные свойства и нормы расхода нейтрализующих веществ и растворов приведены в ряде фундаментальных работ в области защиты населения и территорий, например [1-4]. В то же время в указанных публикациях далеко не для всех

АХОВ даны нейтрализующие вещества и нормы их расхода, а также не учитывается ряд важнейших физико-химических свойств АХОВ и время их самоиспарения на месте аварии. Кроме этого в вышеперечисленных работах не учитывается процесс самоиспарения АХОВ во времени.

Поэтому автором в результате проведенных исследований разработана оперативная методика определения наименований наиболее эффективных химических реагентов и их количества для проведения работ по нейтрализации проливов АХОВ. Методика может быть использована специалистами органов управления по делам ГОЧС объектов экономики, муниципальных образований и субъектов РФ для определения наиболее эффективных химических реагентов для нейтрализации проливов АХОВ при проведении аварийно-спасательных работ и других неотложных работ (АСДНР), сил и средств на этапе прогнозирования и по данным разведки.

В качестве основных допущений и ограничений автором принято следующее:

• методика применима в полном объеме для 34 наиболее распространенных АХОВ [5];

• до проведения расчетов необходимо первоначально выявить возможную химическую обстановку по прогнозу [5] или по данным разведки, а также определить время самоиспарения АХОВ;

• нейтрализация пролива АХОВ химическими реагентами в месте разлива не планируется и не

ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2006 ТОМ 15

25

проводится, если время самоиспарения АХОВ меньше времени начала АСДНР;

• не учитываются время развертывания сил ликвидации чрезвычайных ситуаций на месте аварии, время и силы на доставку растворов химических реагентов к месту проведения работ по нейтрализации пролива АХОВ от места их приготовления;

• реакция нейтрализации протекает мгновенно по всему объему, ее скорость не зависит от площади раздела фаз;

• в качестве критерия эффективности выбран минимальный расход химических реагентов для нейтрализации проливов АХОВ.

К основным исходным данным относятся:

• место, время и дата аварии;

• наименование и количество АХОВ, пролитого в окружающую среду;

• время самоиспарения АХОВ — 1исп, ч;

• условия эксплуатации техники;

• концентрацияу-го АХОВ в проливе—С РаХОВ , %;

• наименование и количество г-го химического реагента для нейтрализации пролива АХОВ в местных условиях — Qpi, т;

• концентрация г-го химического реагента в исходном сырье — Ср, %;

• плотностьу-го АХОВ — йахОв, т/м3.

В основу определения количественных показателей химических реагентов и растворов для проведения работ по нейтрализации положено то, что взаимодействие АХОВ с любым химическим реагентом может быть в общем виде описано уравнением химической реакции вида

МуХ а*00 + мхР = мХР,

где Му, N, — стехиометрические коэффициенты уравнения химической реакции; Хахов, хр, хП — химические формулы соответственно АХОВ, химического реагента и продукта реакции.

Расход г-го химического реагента для нейтрализации у-го АХОВ Qp, т, исходя из уравнений химических реакций, может быть определен по формуле:

Qp. = Ц

концентрация у-го АХОВ в выбросе

где С

ахов

(проливе), %;

кР — коэффициент межмолекулярного пересчета для нейтрализации у-го АХОВ г-м химическим реагентом, вычисляется по формуле:

кр =

Р ахов

где МВ[, МВ у —молекулярные веса соответственно г-го химического реагента и у-го АХОВ.

Коэффициент Кр, является постоянными для каждого АХОВ и соответствующего химического реагента при нормальных условиях, обоснован автором в ряде работ, например [6], а также приведен в табл. 1.

Из всех химических реагентов наиболее оптимальным будет тот, расход которого минимальный

^спм =

и которого достаточно в местных условиях

Qp < Qp

¿¿опм — Н мг> V '

где Qрпт расход оптимального химического реагента, т.

Предлагается следующий порядок проведения расчетов.

1. Первоначально определяется расход г-го химического реагента для нейтрализации у-го АХОВ QР, т, по формуле (2).

2. Исходя из условий самоиспарения АХОВ [5], вычисляется его количество, оставшееся на время начала работ на месте аварии, QАХОВ*, т, по фор-

муле:

^ ахов * ^ахов^ ^ ч tuспj 1'нр 1сл qj = qj

исп у

где I

исп у

время самоиспарения у-го АХОВ, ч [5]; к1у — коэффициент, зависящий от физико-химических свойств и условий храненияу-го АХОВ, приведен в ряде источников, например [5]. 3. Определяется расход г-го химического реагента для нейтрализации у-го АХОВ QРi , т, с уче-

(1) том самоиспарения АХОВ по формуле:

qрq ахов*

qp * = qijq ]

^^ а =

Q

ахов

4. Вычисляется необходимое количество технических средств для нейтрализации у'-го АХОВ г-м химическим реагентом пр, ед.:

QР *к

пР =

усл

йр^01к ЭКс мр

где к„,

коэффициент, учитывающий условия

работы (табл. 2), приведен в ряде работ, например [4, 6];

йр — плотность раствора г-го химического реагента, т/м3, принимается по соответствующим справочникам, например [1, 2, 6], или задается на этапе планирования равной 1,1-1,4 т/м3; Жо1 — производительность единицы техники по перекачке растворов химических реагентов, м3/ч, принимается по данным табл. 3 [2-4, 6];

26

ООЖАРООЗРЫООБЕЗООАСНОСТЬ 2006 ТОМ 15 №6

Таблица 1. Перечень АХОВ и основных химических реагентов для их нейтрализации

Продолжение табл. 1

Наимено-

вание мвАХ0В

АХОВ

№ п/п

1 Акролеин 56,0

Наименование химических реагентов

Соляная кислота

Вода

Аммиак

Сернокислый

натрий

Гидроксиламин

мвр кр

1 у

36,5 0,65 18,0 0,32 17,0 0,15

104,1 33,0

3,72 0,59

2 Аммиак 17,0 Вода 18,0 1,06

Соляная кислота 36,5 2,15

Серная кислота 98,1 2,89

3 Ацетон- 39,0 Гидроксиламин 33,0 0,81

нитрил Вода 18,0 0,44

Ацетон 58,1 1,51

4 Ацетон- 85,1 Соляная кислота 36,5 1,29

гидрин Серная кислота 98,1 1,15

Аммиак 17,0 0,40

Гидроксид натрия 40,0 0,47

Гидроксид калия 56,1 0,66

Гидроксид кальция 74,1 0,44

5 Водород

мышьяко- 75,9 Сжигание

вистый

6 Водород 20,0 Вода 18,0 0,90

фтористый Песок 60,1 0,75

7 Водород 36,5 Гидроксид натрия 40,0 1,10

хлористый Гидроксид калия 56,1 1,54

Гидроксид кальция 74,1 1,02

Аммиачная вода 35,0 0,96

8 Водород 80,9 Кальцинированная

бромистый сода 106 0,66

Поташ 138,2 0,85

Кальций углекислый 100,1 0,62

Гидроксид натрия 40,0 0,49

Гидроксид калия 56,1 0,69

Гидроксид кальция 74,1 0,46

9 Водород 27,0 Гипохлорид кальция 143,0 2,65

цианистый Формальдегид 30,0 1,11

Перекись водорода 34,0 0,63

10 Диметил- 45,1 Соляная кислота 36,5 0,81

амин Азотная кислота 63,0 1,40

Вода 18,0 0,40

11 Метил- 31,1 Соляная кислота 36,5 1,17

амин Азотная кислота 63,0 2,03

Вода 18,0 0,58

12 Метил 95,0 Гидроокись натрия 40,0 0,42

бромистый Гидроокись калия 56,1 0,59

Гидроокись кальция 74,1 0,39

13 Метил 50,5 Гидроокись натрия 40,0 0,79

хлористый Гидроокись калия 56,1 1,10

Гидроокись кальция 74,1 0,73

14 Метил- 86,1 Гидроокись натрия 40,0 0,47 акрил Гидроокись кальция 143,0 0,83

Наимено- Наименование

вание химических мЩ

АХОВ реагентов

№ п/п

15 Метил-меркаптан

16

Нитрил

акриловой

кислоты

48,1 Гидроокись натрия 40,0

Гидроокись калия 56,1

Гидроокись кальция 74,1

53,1 Гидроокись натрия 40,0

Гидроокись калия 50,1

Гидроокись кальция 74,1

21 Сероуглерод

25 Фосген

26 Фтор

27 Фосфор треххло-ристый

28 Фосфора хлорокись

153,3 Вода

29 Хлор

30 Хлорпикрин

31 Хлорциан

КР

У

0,83 1,17 0,77

0,75 1,06 0,70

17 Окислы 92,0 Вода 18,0 0,20

азота Гидроокись натрия 40,0 0,87

Гидроокись калия 50,1 1,22

Гидроокись кальция 74,1 0,81

18 Окись 44,1 Вода 18,0 0,41

этилена Аммиачная вода 35,0 0,80

19 Сернис- 64,1 Вода 18,0 0,28

тый ан- Гидроокись натрия 40,0 1,25

гидрид Гидроокись калия 56,1 1,75

Гидроокись кальция 74,1 1,16

20 Серо- 34,1 Гидроокись натрия 40,0 2,35 водород Гидроокись кальция 74,1 2,18

76,1 Гипохлорид кальция 143,0 1,8

22 Соляная 36,5 Гидроокись натрия 40,0 1,10

кислота Гидроокись калия 56,1 1,54

Гидроокись кальция 74,1 1,02

Аммиачная вода 35,0 0,96

23 Триметил- 59,1 Вода 18,0 0,31

амин Соляная кислота 36,5 0,62

Серная кислота 98,1 1,66

24 Формаль- 30,0 Вода 18,0 0,30

дегид Гидроокись натрия 40,0 0,67

Гидроокись калия 56,1 0,94

Гидроокись кальция 74,1 0,81

99 Вода 18,0 0,18

Гидроокись натрия 40,0 1,62

Гидроокись калия 56,1 2,27

Гидроокись кальция 74,1 1,50

Аммиак 17,0 0,69

38 Вода 18 0,50

137,5 Вода 18 0,39

18 0,35

71,0 Гидроокись натрия 40,0 1,13

Гидроокись калия 56,1 1,58

Гидроокись кальция 74,1 1,04

164,5 Сернистый натрий 78,0 0,71

61,5 Гидроокись натрия 40,0 0,13 Гидроокись калия 56,1 1,82 Гидроокись кальция 74,1 1,21

ООЖАРООЗРЫООБЕЗООАСНОСТЬ 2006 ТОМ 15 №6

27

Продолжение табл. 1

№ п/п Наименование АХОВ мвАХ0В Наименование химических реагентов МВр 1 КР

32 Этилен-амин 43,1 Вода 18,0 Аммиак 17,0 Гипохлорид натрия 74,5 Гипохлорид кальция 143,0 0,42 0,40 1,73 1,66

33 Этилен-сульфид 60,1 Перекись водорода 34,0 0,57

34 Этилмер-каптан 62,1 Гидроокись натрия Гидроокись калия Гидроокись кальция 40.0 56.1 74,1 0,65 0,9 0,6

Таблица 2. Значения коэффициента Кусл, учитывающего условия работы

Время года День Ночь При работе

без осадков с осадками без осадков с осадками круглосуточно

Лето 1 1,2-1,3 1,3-1,4 1,5-1,8 1,5

Зима 1,2-1,4 1,3-1,5 1,5-1,9 1,7-2,1 2,0

Таблица 3. Производительность основных технических средств по нейтрализации проливов АХОВ

Наименование технических средств Рабочая емкость цистерны Ш1, м3 Время опорожнения цистерны оор, ч м3/ч

АРС-15 2,5 0,25 18

АРС-14 2,0 0,17 18

ПМ-130 5,0 0,25 30

ПМ-130-П 10,0 0,5 30

Кэкс — коэффициент, учитывающий изменение производительности техники в течение времени работы (табл. 4), приведен в ряде работ, например [4, 6];

Таблица 4. Значения коэффициента Кэкс, учитывающего изменение производительности техники в течение времени работы

Тип техники Время непрерывной работы Тзtд, ч

менее 12 24 48 72 и более

Авторазливочные 0,75 0,25 0,15 0,15

станции, поливомо-

ечные машины, ДДУ

Пожарная техника 0,9 0,34 0,18 0,17

без постановки на

водоисточник

Воздушная техника 0,9 0,8 0,5 0,3

для выполнения спе-

циальных работ

Примечание. Тз — заданное время выполнения работ, сут.; tд — продолжительность рабочего дня (работы технического средства), ч/сут.

Atр — заданное (установленное) время работы технических средств, ч, по нейтрализации пролива АХОВ, определяется руководителем АСДНР.

5. Вычисляется численность работников сил ликвидации чрезвычайных ситуаций для нейтрали-

зации пролива АХОВ Nрс, чел.:

кРс = К 2 пр

К2 — коэффициент численности работников АСФ для обеспечения работы одного технического средства при нейтрализации пролива АХОВ, чел., принимается равным 2 при времени самоиспарения АХОВ до 4 ч, 4 — от 4 до 8 ч, 6 — более 8 ч [6].

Таким образом, в результате проведения исследований для специалистов органов управления по делам ГОЧС разработана методика определения наименований наиболее эффективных химических реагентов и их количества, а также сил и средств для проведения работ по нейтрализации проливов АХОВ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абрамов Ю. Н., Вобликова М. И., Зайцев М. Г. Справочник по защите населения от СДЯВ. — М.: ВНИИ ГОЧС, 1995.

2. Владимиров В. А. Сильнодействующие ядовитые вещества и защита от них. — М.: Воениздат, 1989.

3. Наставление по организации и технологии ведения аварийно-спасательных и других неотложных работ при чрезвычайных ситуациях. Ч. I. — М.: МЧС России, 1999.

4. Методические рекомендации по ликвидации последствий радиационных и химических аварий / Под общ. ред. В. А. Владимирова. — М.: ДГЗ, ЦСИ МЧС России, 2005.

5. Методика прогнозирования масштабов заражения СДЯВ при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте. — Л.: Госкомгидромет, 1991.

6. Чинюк М. В., Енько Б. А., Панов И. В. Радиационная и химическая защита населения и сил ГОЧС при угрозе и возникновении чрезвычайных ситуаций. Ч. 2. — М.: ВИУ, 2002.

Поступила в редакцию 26.10.06.

28

ООЖАРООЗРЫООБЕЗООАСНОСТЬ 2006 ТОМ 15