Оценка возможности образования взрывоопасных паровоздушных смесей над поверхностью загрязненных нефтепродуктами грунтов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

2. Разработано устройство многофункциональной защиты на базе использования трансформатора тока утечки, которое позволяет осуществлять защиту человека от поражения электрическим током и одновременно обеспечивать противопожарную защиту от теплового воздействия тока утечки, токов перегрузки и токов короткого замыкания.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Зыков В. И, Анисимов Ю. Н.. Малашенков Г Н. Противопожарная защита электрических сетей от токов утечки // Снижение риска гибели людей при пожарах: Материалы ХУІІІ-й науч.-практ. конф. - Ч. 1. -М.: ВНИИПО, 2003. - С. 182-185.

2. Костарев Н. П., Малашенков Г. Н, Анисимов Ю. Н. Физические основы работы трансформатора тока нулевой последовательности // Пожары и окружающая среда: Материалы ХУІІ-й Международной на-уч.-практ. конф. - М.: ВНИИПО, 2002. - С. 187-189.

3. Анисимов Ю. Н.. Малашенков Г. Н. Патент на изобретение. № 2260865. Дифференциальный трансформатор тока. Заявка № 2003133250/09. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 20 сентября 2005 г, опубликовано 20.09.2005. Бюлл. № 26.

ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

УДК 614.8/843:66

С. Н. Ланин

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры процессов горения Академии ГПС МЧС России

И. Р. Бегишев

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой процессов горения Академии ГПС МЧС России

А. С. Андросов

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры процессов горения Академии ГПС МЧС России

А. К. Беликов

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры процессов горения Академии ГПС МЧС России

А. В. Бабурин

старший преподаватель кафедры процессов горения Академии ГПС МЧС России

П. В. Комраков

кандидат технических наук, доцент кафедры процессов горения Академии ГПС МЧС России

S. Lanin, I. Begishev, A. Androsov, A. Belikov, A. Baburin, P. Komrakov

ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ВЗРЫВООПАСНЫХ ПАРОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ НАД ПОВЕРХНОСТЬЮ ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЕПРОДУКТАМИ ГРУНТОВ

Исследовано образование взрывоопасных паровоздушных смесей над поверхностью загрязненных нефтепродуктами грунтов. Приведена методика испытаний.

Ключевые слова: взрывоопасность паровоздушных смесей, нефтепродукты.

ESTIMATION OF POSSIBILITY FORMATION OF HIGHLY EXPLOSIVE STEAM-AIR MIXES OVER A SOILS

SURFACE POLLUTED BY MINERAL OILS

Formation of explosive steam-air mixes over a soils surface polluted by mineral oil is investigated. The technique of tests is resulted.

Keywords: explosive steam-air mixes, mineral oils.

Загрязненные нефтепродуктами грунты, наряду с экологической опасностью могут представлять и определенную взрывопожароопасность. Так, в результате десорбции нефтепродуктов над поверхностью грунта или в местах его выемки (траншеи, котлованы и проч.) могут создаваться взрывоопасные концентрации их паров в воздухе, значения которых превышают нижний концентрационный предел распространения пламени.

Опасность взрыва существенно зависит от вида нефтепродукта: бензин, дизельное топливо, керосин, мазут или исходная нефть.

Все эти углеводороды имеют различные концентрационные и температурные пределы воспламенения (распространения пламени) и обладают различной взрывопожароопасностью.

Наиболее информативным показателем взрывоопасности загрязненного грунта является минимальная температура грунта, при которой над его поверхностью создается взрывоопасная концентрация паров. При достижении такой температуры в присутствии источника зажигания (электрическая искра, пламя спички или лучины) происходит воспламенение паровоздушной смеси.

Для жидкостей аналогом такой температуры является температура вспышки - минимальная температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний происходит вспышка паров от источника зажигания. Температура вспышки жидкости определяется в приборах открытого и закрытого типов по специальной методике [1]. Этот параметр является одним из важнейших показателей пожарной опасности вещества и приводится в специальной пожарно-технической литературе [1].

В табл. 1 представлены значения температур вспышки для различных типов нефтепродуктов.

Таблица 1

Значения температур вспышки для различных нефтепродуктов

№ п/п Нефтепродукт Температура вспышки для различных марок, °С Интервал изменения температуры воспламенения, °С

1 Бензины -45^-11 -

2 Керосин 28^68 56^84

3 Дизельные топлива 37^110 112 (ДС ГОСТ 4749-73)

4 Мазуты 85^158 132 (сланцевый дистилятный)

5 Нефти -35^+ 22 -

В табл. 1 приведены значения температуры воспламенения - минимальной температуры вещества, при которой скорость ее испарения достаточна не только для воспламенения паровоздушной смеси над поверхностью, но и его перехода в диффузионный режим выгорания вещества.

Из данных таблицы можно сделать два важных вывода.

1. Минимальная взрывоопасная температура пропитанного нефтепродуктом грунта любой концентрации не может быть ниже температуры вспышки чистого нефтепродукта.

2. Пропитанный нефтепродуктом грунт может образовать над поверхностью взрывоопасную паровоздушную смесь, если в результате теплового воздействия его температура станет равной или большей минимальной взрывоопасной температуры.

Целью данной работы являлось на модельных системах (бензин-песок, бензин-суглинок, дизельное топливо-песок, дизельное топливо-суглинок, керосин-песок, керосин-суглинок для концентраций нефтепродуктов от 40 г/кг и менее) изучить кинетику десорбции из грунта наиболее пожаровзрывоопасных компонентов и определить: а) минимальную взрывоопасную температуру; б) минимальную температуру грунта, при которой воспламенение переходит в режим

диффузионного горения пропитанного грунта; в) предельные концентрации нефтепродуктов в грунте для создания взрывоопасных концентраций.

Исследование десорбции нефтепродуктов с поверхности грунтов

Распределение вещества (или смеси веществ) между фазами определяется адсорбционно-десорбционным динамическим равновесием.

Адсорбционное равновесие наступает, когда число адсорбирующихся и десорбирующихся в единицу времени молекул становится равным.

Для изучения процесса десорбции нефтепродуктов из грунтов в качестве нефтепродуктов выбрали бензин, керосин и дизельное топливо, а в качестве грунта - суглинок (плотность 945 кг/м3).

Были приготовлены образцы суглинка, пропитанные бензином, керосином и дизельным топливом. Их характеристики приведены в табл. 2.

Таблица 2

Характеристики модельных образцов для исследования процессов десорбции

Нефтепродукт Содержание нефтепродукта в грунте, в г/кг

Бензин 109

Керосин 52

Дизельное топливо 65

Измерение изменения содержания нефтепродуктов в образцах грунта проводили гравиметрическим методом с использованием аналитических весов (точность измерения массы образцов составила 0,0001 г).

Десорбция бензина

Бензин - наиболее летучий из выбранных нефтепродуктов, а следовательно, наиболее взрывопожароопасный. Начальное содержание бензина в образце в= 109 г/кг (см. табл. 2).

Кинетическая кривая десорбции бензина, т. е. бензина, перешедшего в паровую фазу, описывается соответствующей кинетической зависимостью, представленной на рис. 1.

т, г/кг

I, мин

Рис. 1. Зависимость количества адсорбированного на суглинке бензина т, г/кг, от времени десорбции /, мин

Из рис. 1 видно, что в начальный период десорбции ее скорость максимальна, а затем начинает монотонно снижаться (рис. 2).

Рис. 2. Скорость десорбции бензина \М, г/кг, с суглинка от времени десорбции I мин

Результаты расчета изменения скорости десорбции Щ г/кгмин, от времени I мин, представленные на рис. 3, подтверждают это наблюдение. Так, если в начальный момент времени Щ = -0,0225 г/кгмин, то в интервале 0^3800 мин скорость десорбции уменьшается до -0,007 г/кгмин и затем до «5200 мин остается практически постоянной.

Характер зависимостей, представленных на рис. 3 и 4, позволяет предположить возможность описания процесса десорбции бензина кинетическим уравнением первого порядка.

Рассчитаем константы скорости (к, г/кг), приняв для процесса десорбции (скорости десорбции Щ г/кгмин) первый порядок:

Щ= кт (1)

или

1п(т) = 1п(т) + к-1 , (2)

где ть - начальное количество десорбированного бензина, г/кг; т- текущее количество адсорбированного бензина, г/кг; /- время десорбции, мин.

1п(т)

I мин

Рис. 3. Зависимость \п(т)от времени десорбции /, мин Из рис. 3 следует, что константы скорости десорбции имеют значения, представленные в табл. 3.

Таблица 3

Константы скорости десорбции

Время от начала десорбции, Ь мин Константа скорости, к г/кг

0^1501 -0,0002

1294^3765 -0,0001

3765^12032 -0,00004

Прогнозирование времени десорбции бензина

На рис. 4 представлена зависимость т = /(/) изменения адсорбированного бензина от времени, которая аппроксимируется прямой линией с коэффициентом корреляции Я= 0,9678, что согласуется со сделанным ранее выводом о том, что после 5200 мин скорость десорбции стабилизируется.

т %

I, мин

Рис. 4. Зависимость адсорбированного бензина т, %, от времени десорбции £ мин Из зависимости, представленной на рис. 4, по уравнению

/= -4177,2т + 30439 (3)

с коэффициентом корреляции Я= 0,9678,

где /- время десорбции, мин; т-количество адсорбированного бензина, %,

В табл. 4 рассчитаны значения времени десорбции бензина до заданных его количеств.

Таблица 4

Количество адсорбированного бензина т %, и время десорбции Ь мин, и Ь ч

Количество адсорбированного бензина, т% Время десорбции Ь мин Время десорбции Ь ч

6 5376 89,6

5 9553 159,2

4 13730 228,8

3 17907 298,5

2,5 19996 333,3

2 22085 368,1

1,5 24173 402,9

1 26262 437,7

Десорбция керосина

Процесс десорбции керосина исследовали аналогично процессу десорбции бензина. Экспериментальная зависимость десорбции керосина т г/кг, от времени і мин, представлена на рис. 5.

т, г/кг

Ь мин

Рис. 5. Зависимость количества адсорбированного на суглинке керосина т г/кг,

от времени десорбции Ь мин

Из рис. 5 видно, что со временем десорбция уменьшается, что подтверждается изменением скорости десорбции (К г/кгмин), рис. 6.

К г/кг-мин

Рис. 6. Скорость десорбции керосина К г/кг мин, с суглинка от времени десорбции Ь мин

Начальные значения скоростей десорбции бензина (—0,623 г/кгмин, рис. 2) и керосина (—0,027 г/кгмин, рис. 6) близки, с течением времени (/ = 3000 мин), когда скорость десорбции стабилизируется, значение скорости десорбции керосина (-0,001 г/кгмин) становится значительно меньше, чем для бензина (-0,007 г/кгмин).

Десорбция дизельного топлива

Зависимость десорбции наименее летучего из исследованных нефтепродуктов - дизельного топлива - представлена на рис. 7.

/77,г/кг

I, мин

Рис. 7. Зависимость количества адсорбированного на суглинке дизельного топлива т, г/кг, от времени десорбции /, мин

Изменение скорости десорбции от времени представлено на рис. 8.

И г/кг-мин

Рис. 8. Скорость десорбции дизельного топлива И г/кг мин, с суглинка от времени десорбции і мин

Из этой зависимости видно, что скорость десорбции стабилизируется и становится равна И= 0,006 г/кгмин и, также как и начальная скорость десорбции (И= 0,0032), оно примерно на порядок меньше, чем в экспериментах с бензином.

Образование взрывоопасных паровоздушных смесей над поверхностью загрязненных нефтепродуктами грунтов

Методика испытаний

Экспериментальные исследования образования взрывоопасных паровоздушных смесей над поверхностью загрязненных нефтепродуктами грунтов производили как с реальными, так и с модельные грунтами. Перед испытаниями модельные грунты просушивались в комнатных условиях до остаточной влажности менее 1 % (масс.). Для создания модельного загрязненного нефтепродуктами грунта брали его навеску, вводили в нее нужное количество нефтепродукта с таким расчетом, чтобы получить всегда одинаковую массу 150,0 г и тщательно перемешивали до однородного состояния. При взвешивании использовали цифровые весы ВЛКТ-500 с ценой деления 0,01 г.

Приготовленный для испытаний грунт загружали в специальный металлический стакан до определенной отметки, чтобы создавались одинаковые условия для испытаний. Стакан с грунтом помещали в установку, закрывали крышкой с вмонтированной в нее термопарой и нагревали с постоянной скоростью 1 °С/мин. Испытания проводили в два этапа: оценочный и уточненный. На оценочном этапе проверку воспламеняемости смесей производили через 5-10 °С, а при уточнении результатов через 1 °С. При достижении заданной температуры открывали крышку прибора и пламя газовой горелки направляли на поверхность грунта. Вспышку паровоздушной смеси контролировали визуально. В качестве модельных грунтов исследовали два наиболее распространенных типа: песок и суглинок. Для загрязнения использовали следующие нефтепродукты:

1. Бензин АИ-92 с температурой вспышки в закрытом тигле 4сп = -27 °С;

2. Керосин с температурой вспышки в закрытом тигле /всп = 40 °С;

3. Дизельное топливо с температурой вспышки в закрытом тигле 4сп = 42 °С;

На рис. 9 представлены зависимости минимальной взрывоопасной температуры от концентрации нефтепродукта в песке. Из рисунка видно, что при загрязнении песка наиболее опасным является бензин. Песок, содержащий более 1,00 % (масс.) бензина, уже при комнатной температуре способен создавать взрывоопасные паровоздушные смеси в открытом объеме, а в закрытом объеме и при более низком содержании бензина в> 5 г/кг образуются взрывоопасные паровоздушные смеси. При загрязнении песка керосином над его поверхностью в открытом объеме взрывоопасные паровоздушные смеси не образуются при всех исследованных концентрациях, однако в закрытом объеме взрывоопасные паровоздушные смеси над его поверхностью образуются при концентрации в > 2,5 г/кг. При концентрации керосина в песке в > 10,0 г/кг вспышка паровоздушных смесей над его поверхностью наблюдается при температуре, близкой к температуре вспышки чистого керосина, а с уменьшением концентрации керосина до 2,5 г/кг минимальная взрывоопасная температура возрастает до 59 °С. При загрязнении песка дизельным топливом над его поверхностью в открытом объеме взрывоопасные паровоздушные смеси не образуются при всех исследованных концентрациях, однако в закрытом объеме взрывоопасные паровоздушные смеси над его поверхностью образуются при в > 5 г/кг. При этом с уменьшением концентрации дизельного топлива в песке от 50 до 5 г/кг минимальная взрывоопасная температура возрастает от 80 °С до 120 °С.

■ бензин в закрытом объеме • бензин в открытом объеме

Концентрация (массовая) горючей жидкости в песке в, г/кг

Рис. 9. Зависимость минимальной взрывоопасной температуры от концентрации нефтепродукта в песке

На рис. 10 представлены зависимости минимальной взрывоопасной температуры от концентрации нефтепродукта в суглинке. Из рисунка видно, что при загрязнении суглинка наиболее опасным, как и в случае с песком, является бензин. Суглинок, содержащий более 20 г/кг бензина, уже при комнатной температуре способен создавать взрывоопасные паровоздушные смеси в открытом объеме. В закрытом объеме и при более низком содержании бензина в > 2,5 г/кг образуются взрывоопасные паровоздушные смеси, однако при в > 10 г/кг минимальная взрывоопасная температура близка к комнатной температуре, а при в < 10 г/кг - возрастает до 60 °С. При загрязнении суглинка керосином над его поверхностью в открытом объеме взрывоопасные паровоздушные смеси не образуются при всех исследованных концентрациях, однако в закрытом объеме взрывоопасные паровоздушные смеси над его поверхностью образуются при в > 2,5 г/кг. При концентрации керосина в суглинке в > 20 г/кг вспышка паровоздушных смесей над его поверхностью наблюдается при температуре близкой к температуре вспышки чистого керосина, а с уменьшением концентрации керосина до 2,5 г/кг минимальная взрывоопасная температура возрастает до 73 °С. При загрязнении суглинка дизельным топливом над его поверхностью в открытом объеме взрывоопасные паровоздушные смеси не образуются при всех исследованных концентрациях, однако в закрытом объеме возможно образование взрывоопасных паровоздушных смесей над его поверхностью при в > 30 г/кг. При этом с уменьшением концентрации дизельного топлива в суглинке от 50 до 30 г/кг минимальная взрывоопасная температура возрастает от 135 °С до 155 °С.

160

о

140 ч

О.

ИТ 120-

О.

е

с

й! 100 4

я

х

о

пз

1=

о

о

99

_а

о.

со

СП

сс

пЗ

80-

60

40

20

■ бензин в закрытом объеме

• бензин в открытом объеме

А керосин в закрытом! объеме

▼ дизельное топливо ы такрытом объеме

0 10 20 30 40 50

Концентрация (массовая) горючей жидкости в суглинке 9, г/кг

Рис. 10. Зависимость минимальной взрывоопасной температуры от концентрации нефтепродукта в суглинке

Представляет интерес исследование влияния влажности грунта на процесс образования над его поверхностью взрывоопасных паровоздушных смесей. С этой целью были проведены опыты с загрязненным дизельным топливом суглинком с содержанием влаги 10 % (масс.), которые показали увеличение минимальной взрывоопасной температуры приблизительно на 20 °С по сравнению с аналогичными сухими грунтами. Таким образом, увлажнение загрязненных грунтов приводит к уменьшению их взрывопожароопасности.

Проведено сравнение исследованных грунтов. При загрязнении грунтов бензином (рис. 11) при концентрации 9 ^ 10 г/кг для закрытого объема и песок, и суглинок имеют практически одинаковые минимальные взрывоопасные температуры, близкие к комнатной температуре и, следовательно, обладают практически одинаковыми свойствами к образованию взрывоопасных смесей над своими поверхностями. При 9 < 10 г/кг минимальная взрывоопасная температура у песка практически не изменяется, а для суглинка резко увеличивается до 60 °С. Таким образом при малых загрязнениях песок более опасен, чем суглинок с точки зрения образования взрывоопасных смесей над его поверхностью.

Бензин в закрытом объеме

Концентрация (массовая) бензина в грунте в г/кг

Рис. 11. Зависимость минимальной взрывоопасной температуры в закрытом объеме от концентрации бензина в грунте

Для открытого объема загрязненные бензином грунты (рис. 12) образуют над своей поверхностью взрывоопасные паровоздушные смеси при комнатной температуре: песок при концентрациях выше в ^ 10 г/кг, а суглинок при в ^ 20 г/кг. Таким образом, песок является более опасным грунтом.

о

о

-«-.Г

І2т

О)

я

а

X

с

с

о

о

ш

40-

35-

30-

25-

20-

СО

т

о:

15-

Бензин в открытом объере

_и— песок —•— . суглинок

10 20 30 40 50

Концентрация (массовая) бензина в грунте в г/кг

Рис. 12. Зависимость минимальной взрывоопасной температуры в открытом объеме от концентрации бензина в грунте

При загрязнении грунтов керосином (рис. 13) при концентрации в > 20 г/кг для закрытого объема и песок, и суглинок имеют практически одинаковые температуры вспышки, близкие к температуре вспышки чистого керосина, следовательно, обладают практически одинаковыми свойствами к образованию взрывоопасных смесей над своими поверхностями. При концентрации керосина в суглинке менее 20 г/кг происходит увеличение минимальной взрывоопасной температуры до 73 °С. Для песка увеличение минимальной взрывоопасной температуры начинается при концентрациях керосина менее 10 г/кг и не превышает 60 °С. Таким образом и при загрязнении керосином песок является более опасным грунтом.

Концентрация (массовая) керос ина в грунте в г/кг

Рис. 13. Зависимость минимальной взрывоопасной температуры в закрытом объеме от концентрации керосина в грунте

При загрязнении грунтов дизельным топливом (рис. 14) создание взрывоопасных паровоздушных смесей над их поверхностями возможно только в закрытых объемах и при повышенных температурах. Для песка минимальная концентрация, при которой возникает опасность образования взрывоопасных паровоздушных смесей, равна в = 5 г/кг, для суглинка она значительно выше и равна 30 г/кг. Причем, при равном содержании дизельного топлива минимальная взрывоопасная температура для суглинка в среднем на 50 °С выше, чем для песка. Таким образом, и при загрязнении дизельным топливом песок является более опасным грунтом.

Дизельно«5 топливо в закрытом объеме

Концентрация (массовая) дизельного топл ива в грунте 3, г/кг

Рис. 14. Зависимость минимальной взрывоопасной температуры в закрытом объеме от концентрации дизельного топлива в грунте

Из проведенных экспериментальных исследований образования взрывоопасных паровоздушных смесей над поверхностью загрязненных нефтепродуктами грунтов можно сделать следующие выводы:

- в открытом объеме образование взрывоопасных паровоздушных смесей над поверхностью грунтов возможно только при загрязнении их бензином с концентрацией 3 > 10 г/кг. Образование взрывоопасных паровоздушных смесей возможно при комнатной температуре;

- при загрязнении грунтов керосином и дизельным топливом образование взрывоопасных паровоздушных смесей над их поверхностью возможно только в закрытых объемах и при повышенных температурах (/> 40 °С);

- песок, с точки зрения образования взрывоопасных паровоздушных смесей, более опасен, чем суглинок при загрязнении любым исследованным нефтепродуктом;

- с увеличением влажности загрязненных грунтов их способность к образованию взрывоопасных паровоздушных смесей уменьшается.

Образование взрывоопасных горючих паровоздушных смесей при земляных работах в грунтах, загрязненных нефтепродуктами

Поверхностный слой грунта на территории, загрязненной нефтепродуктами, со временем постепенно самоочищается в результате испарения, десорбции и вымывания осадками. Однако в более глубоких слоях грунта высокое содержание нефтепродуктов может сохраняться в течение длительного времени. При проведении земляных работ, связанных с выемкой грунта с высоким содержанием нефтепродуктов, над его поверхностью могут образовываться пожаровзрывоопасные паровоздушные смеси. Масса нефтепродукта, содержащаяся в слое грунта толщиной 5 на площади Нравна:

т = 3 ■ 10 3 -5-в ■ ргр,

(4)

где 3- загрязненность грунта нефтепродуктами, г/кг; ргр - плотность грунта.

Тогда высота слоя образовавшейся взрывоопасной паровоздушной смеси из этого количества нефтепродукта над поверхностью грунта площадью Сбудет равна:

где фн - нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР) бензина; М- масса киломоля нефтепродукта; у - объем одного киломоля газа при нормальных условиях.

Подставляя (4) в (5), получим:

Определим объем взрывоопасной паровоздушной смеси, которая может образоваться в результате полной десорбции нефтепродукта из слоя толщиной 1 мм с содержанием нефтепродуктов 35 г/кг.

Для расчетов примем: плотность грунта ргр = 103 кг/м3, НКПР - 1,0 %, масса одного киломоля нефтепродукта М= 100 кг/кмоль.

Таким образом, количество нефтепродуктов, содержащихся в слое грунта с уровнем загрязнения 35 г/кг толщиной 1 мм, достаточно для образования над поверхностью грунта слоя взрывоопасной паровоздушной смеси высотой около 1 м. Возможность образования взрывоопасных паровоздушных смесей будет определяться соотношением между скоростью десорбции нефтепродуктов с поверхности грунта и скоростью диффузии паров в окружающую атмосферу.

На основании экспериментальных исследований, проведенных при воздействии источника зажигания на паровоздушные смеси, образующиеся в процессе десорбции нефтепродуктов с поверхности грунта, можно сделать вывод, что образование взрывоопасных паровоздушных смесей возможно при выемке на поверхность грунта, загрязненного нефтепродуктом, близким по свойствам к бензину, если его содержание в грунте составляет 20 г/кг и более в случае суглинка, и 10 г/кг и более в случае песка. По кривым десорбции можно определить, в течение какого времени над поверхностью таких грунтов могут существовать взрывоопасные паровоздушные смеси. Если исходить из полученных значений предельного содержания нефтепродукта в грунте 15 г/кг, при котором паровоздушная смесь над поверхностью грунта является горючей, можно установить время десорбции нефтепродукта, за которое концентрация нефтепродукта в грунте изменяется от начальной до предельной, т. е. время существования взрывоопасной паровоздушной смеси над поверхностью грунта.

Скорость изменения массы бензина в грунте в интервале от 35 г/кг до 15 г/кг на основании проведенных исследований кривые десорбции можно аппроксимировать уравнением:

с коэффициентом корреляции Я= 0,9822.

Уравнение позволяет рассчитать время, за которое концентрация бензина в грунте уменьшается от начальной до 15 г/кг. Результаты расчетов приведены в табл. 5.

т-У ■ 100

Й =-----*-----

(5)

(6)

. 0,1- 35 ■ 10-3 ■ 103 ■ 22,4 АО

Л = —---------------------------------— « 0,8 м

1,0 ■ 100

1п3= -4'10-5т + 4,3247

(7)

Таблица 5

Время, за которое концентрация бензина в грунте уменьшается от начальной до 15 г/кг

Начальное содержание нефтепродукта в грунте, в0, г/кг 50 40 35 30 25 20

Время десорбции нефтепродукта до впр = 15 г/кг т, ч 243,7 174,1 139,2 104,4 69,9 34,8

Таким образом, если грунт содержит 3,5 % (35 г/кг) нефтепродукта, близкого по свойствам к бензину, то над его поверхностью взрывоопасная паровоздушная смесь может существовать около 139 ч, т. е. почти 6 сут.

Наиболее опасными видами работ при работе с такими грунтами является разработка котлованов, прокладка траншей и строительство сооружений, создающих закрытые полости над поверхностью грунта.

В связи с тем, что молекулярная масса нефтепродукта значительно выше, чем молекулярная масса воздуха, в свежевыкопанных траншеях и котлованах могут накапливаться пары нефтепродуктов, откуда их диффузия затруднена, особенно в безветренную погоду. Взрывоопасные паровоздушные смеси могут также образовываться внутри закрытых полостей, сооружаемых над поверхностью грунта.

В таких условиях взрывоопасные паровоздушные смеси могут образовываться при меньшем содержании нефтепродуктов в грунте и существовать значительно дольше. Как было установлено экспериментально, для грунта, содержащего бензин, взрывоопасные паровоздушные смеси образуются в закрытых объемах при содержании 0,5 % (масс.) и более нефтепродукта в песке, и 1 % (масс.) и более в суглинке.

Оценим, ориентируясь на бензин, какое количество нефтепродукта потребуется для создания взрывоопасной паровоздушной смеси в колодце прямоугольной формы 1x1 м глубиной 2 м. Масса нефтепродукта (бензина) в паровоздушной смеси составит:

М

т

А. .у 100 к

У

(8)

где У - объем колодца.

Подставляя численные значения, получим:

1 0 100

т =-------2-------

100 22,4

0,09 кг.

Количество нефтепродукта, содержащееся на внутренней поверхности колодца в слое грунта толщиной 5, можно вычислить следующим образом:

100’

т = 5-рГр

(9)

где 5- площадь внутренней поверхности колодца;

Сп - концентрация нефтепродукта в грунте в % (масс.).

Из этого соотношения найдем толщину слоя грунта, в котором находится такое количество нефтепродукта:

т-100

5 = ■

5 • Р гр - Снп

(10)

Для грунта с содержанием 3,5 % (35 г/кг) нефтепродукта получим

6= °,09-100 . 0,3-10-3 м,

9-100-3,5

то есть в слое 0,3 мм.

На основании этого можно сделать вывод, что количество нефтепродукта, необходимого для создания взрывоопасной паровоздушной смеси в свежевырытом колодце в грунте с содержанием нефтепродуктов 35 г/кг, находится в ничтожно малом слое грунта. А это означает, что взрывоопасная паровоздушная смесь в таких объемах способна быстро образоваться и существовать достаточно длительный период времени.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Корольченко А. Я Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средств тушения. Справочник. Ч. 1 и 2. - М.: Пожнаука, 2000.

УПРАВЛЕНИЕ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ

УДК 330.1+614.8

И. М. Тетерин

кандидат социологических наук, доцент, начальник Академии ГПС МЧС России

Г. X. Харисов

доктор технических наук, профессор, начальник кафедры гражданской защиты Академии ГПС МЧС России

В. А. Седнев

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой защиты населения и территорий Академии ГПС МЧС России

I. Теегіп, З. Напэоу, V. Бе^еу

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СМЯГЧЕНИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ

Для экономического обоснования стоимости организационных мероприятий и технических средств защиты людей от ЧС природного характера человеческую жизнь предлагается оценивать в денежных единицах. Представлен метод вычисления экономического эквивалента человеческой жизни и его численные значения для Российской Федерации, ФРГ, Великобритании, Франции, Нидерландов, США, Швеции, Португалии. Обоснованы дополнительные затраты, которые целесообразно выделить на строительство и эксплуатацию в сейсмоопасной зоне здания школы на 1000 человек со сроком службы 100 лет.

Ключевые слова: чрезвычайные ситуации природного характера, экономический эквивалент человеческой жизни.

ECONOMIC GROUNDS TO MITIGATION OF CONSEQUENCES OF NATURAL DISASTERS

A human life value is proposed to be converted into money units to lay economic ground to the cost of management measures and technical means to meet natural disasters. A method of calculating of the value of a human life is described and used for Russia, FRG, GB, FR, NTHDS, USA, SW, PTGL. Supplementary assignations to construct and run for 100 years a building of a school accommodating 1000 persons at a high seismic risk level area are derived by the method.

Keywords: natural disasters, economic value of a human life.

02300131324831