ПРИНЦИПЫ ПРИМЕНЕНИЯ ВОДЯНОЙ ЗАВЕСЫ ПРИ УТЕЧКАХ ХЛОРНОГО ГАЗА

Хлор относится к сильнодействующим ядовитым веществам, что определяет потенциальную опасность аварий, возникающих при его производстве, хранении, транспортировке и применении.

Основные причины аварий:

• разгерметизация запорной арматуры, фланцевых и сварных соединений;
• механические повреждения емкостного и трубопроводного оборудования, коррозионное и тепловое воздействие;
• попадание в сосуды с жидким хлором посторонних веществ (водород, углеводороды вода и др.);
• разгерметизация сосудов при их переполнении жидким хлором;
• дефекты и усталостные явления в металле и сварных элементах сосудов и трубопроводов;
• ошибки при проектировании, изготовлении, монтаже, ремонте и выполнении технологических операций в процессе производства, хранения и потребления хлора. Наибольшую опасность представляют утечки жидкого хлора, так как при испарении 1 л жидкого хлора образуется около 450 л газообразного хлора [1].

Мгновенное испарение хлора происходит за счет накопленной в нем теплоты перегрева и характеризуется быстрым переходом в газообразное состояние до 18% жидкого хлора, содержащегося в сосуде, если температура его хранения составляет 293 К. Образующееся на стадии мгновенного испарения пароаэрозольное облако ввиду высокой плотности хорошо растекается и относительно слабо рассеивается. Процесс растекания, как правило, не превышает минуты, а скорость растекания достигает 10м/сек.

Статистика крупных аварий с выбросом хлора в атмосферу показывает, что массовая гибель людей отмечается в этих случаях в радиусе 50-200 м от источника выброса хлора.

В аварийных ситуациях, связанных с выбросом хлора, необходимо оперативно организовать мероприятия, ограничивающие распространение хлорной волны. Одним из наиболее эффективных средств ее локализации является защитная водяная завеса, которая создается с помощью распылителей воды.

Создание защитных водяных завес должно быть предусмотрено у следующих объектов:

• склады жидкого хлора;
• пункты слива-налива жидкого хлора;
• испарительные;
• отстойные железнодорожные тупики;
• пункты перевалки затаренного жидкого хлора с одного вида транспорта на другой;
• системы трубопроводной транспортировки хлора.

При рассмотрении вопроса практической реализации системы локализации хлорной волны с помощью защитной водяной завесы можно выделить три основных варианта ее применения:

• на открытой площадке (местности);
• на складах хлора в танках и закрытых пунктах слива-налива жидкого хлора из. ж.д. цистерн;
• на складах хлора в контейнерах и баллонах.

В первом случае речь идет о создании защитной водяной завесы вокруг находящихся на открытой местности железнодорожных цистерн с жидким хлором, полувагона с контейнерами или с баллонами, а также по периметру площадок разгрузки хлорной тары и др.

Второй случай касается создания замкнутого контура защитной водяной завесы по периметру здания склада хлора в танках или закрытого пункта слива-налива жидкого хлора из железнодорожных цистерн. Необходимость создания замкнутого контура защитной водяной завесы объясняется потенциальной возможностью разрушения здания склада хлора в танках или бокса слива-налива ж. д. цистерн при аварийной разгерметизации (разрушении) сосуда с жидким хлором (танка, железнодорожной цистерны), находящегося внутри здания.

Что касается закрытых складов хлора в контейнерах или баллонах, то на этих объектах защитная водяная завеса создается не по всему периметру здания, а только в местах возможного выхода хлора за его пределы, т. е. у дверных проемов и ворот для въезда автомобилей с хлорной тарой. Это объясняется тем, что при аварийных выбросах хлора из контейнера или баллона здание склада не может быть разрушено.

Водяная завеса выполняет две функции. Во-первых, она является механической преградой, удерживающей распространение хлорного облака в пределах ограниченного пространства. Во-вторых, движущиеся вверх с достаточно большой скоростью струи воды захватывают приграничные слои воздуха (смесь воздуха с парами хлора), что позволяет ускорить рассеивание хлора в воздухе и снизить опасность поражения людей. Поэтому водяные струи рекомендуется направлять в хлорное облако, это способствует понижению концентрации хлора в «облаке» и его подъему вверх от поверхности земли [4].

Постановка водяных завес (ВЗ) является основным способом ограничения распространения и нейтрализации распространяющегося хлоровоздушного облака при проведении аварийноспасательных работ в ходе ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС), связанных с
выбросом (проливом) хлора.

Водяная завеса, установленная на пути движения хлоровоздушного облака, препятствует его дальнейшему распространению, снижая концентрацию хлора за счёт интенсивного перемешивания с воздухом. Некоторое количество хлора связывается с водой, растворяясь в ней.

Проведение аварийно-спасательных работ при ликвидации аварий, связанных с выбросом (проливом) хлора, осуществляется, как правило, в условиях формирования вторичного облака, размеры и концентрации которого зависят от площади пролива (объёма выброса), интенсивности
парообразования и скорости ветра. При постановке водяных завес основное внимание должно быть уделено выбору схемы постановки завес и их параметров. Определяющими факторами при этом являются данные о площади пролива (объёме газообразного выброса), скорости ветра, концентрации хлора в приземном слое воздуха [2].

Оценка обстановки производится по прибытии аварийно-спасательных подразделений на место проведения АСР, основными учитываемыми параметрами являются:

• площадь пролива;
• расход газообразного выброса;
• направление и скорость ветра;
• концентрации хлора в приземном слое воздуха.

Концентрация хлора в воздухе устанавливается по данным химической разведки. Замер концентрации хлора в воздухе производится на высоте 0,5 – 1 м от поверхности земли. Для предварительного определения площади пролива производится его визуальная оценка, уточнение размеров пролива осуществляется по данным разведки.

Расстановка сил и технических средств осуществляется по указанию руководителя ликвидации чрезвычайной ситуации (ЛЧС). При этом определяются места:

• расположения сил и технических средств;
• прокладки рукавных распылителей;
• прокладки магистральных рукавных линий.

С учётом оперативной обстановки на момент введения аварийно-спасательных работ производится выбор схемы постановки ВЗ. Постановка завес может осуществляться в один или два
эшелона, по линейной или круговой схеме, вертикально или наклонно.
Направление распространения формирующегося хлоровоздушного облака определяется с учётом направления ветра (по данным метеорологического поста) и рельефа местности (принимая во внимание то, что, обладая высокой плотностью, хлор распространяется в приземном слое).
Пожарные аварийно-спасательные машины и другая техника, используемые для постановки водяных завес, размещаются за пределами сектора распространения хлоровоздушного облака [3].

При постановке линейной завесы в один эшелон (единичной завесы) прокладка рукавного распылителя осуществляется на расстоянии 8 – 10 м от границы пролива с подветренной стороны по осевой линии перпендикулярно направлению распространения хлоровоздушного облака.

Схема постановки единичной завесы представлена на рис. 1.
Прокладка второй перфорированной линии осуществляется параллельно первой на расстоянии 17 – 20 м. Эта линия используется для постановки второго эшелона завес, либо в качестве ре зервной. Направление водяных струй – вертикальное. Схема постановки водяных завес в два эшелона представлена на рисунке 2 [2].

Рекомендуется постановка наклонной водяной завесы. В этом случае производится наклон водяных струй на 30 – 40° от вертикали в сторону распространения заражённого облака за счёт поворота распылителя. В этом случае расстояние от границы пролива до места прокладки рукавного

распылителя может быть сокращено до 5 м. Наклонная водяная завеса может использоваться индивидуально либо являться первым эшелоном, расстояние до второго РР в этом случае должно быть увеличено до 20 м. Схема постановки водяных завес в два эшелона с использованием наклонной завесы представлена на рис. 3 [2].

В случае если фактическая зона заражения имеет размеры, требующие её ограничения, как правило, принимается решение на постановку водяных завес. Важнейшую роль при этом играет правильный выбор схемы постановки завес, для этого необходим учёт данных о площади пролива и (или) расходе газообразного выброса, направлении и скорости ветра, параметрах фактической зоны заражения, направлении ограничения распространения хлоровоздушного облака, требуемом уровне ограничения глубины фактической зоны заражения. Выбранная схема постановки завес определяет требуемое количество распылителей, технических средств и воды на проведение АСР.