Содержание
Введение
1. Идентификация выбросов техническихсистем
2.Идентификация энергетических воздействий технических систем
3.Идентификация аварийных ситуаций, возникающих при эксплуатации технических систем
Заключение
Списокиспользуемой литературы
Введение
Задачу идентификации негативноговоздействия производства и технических средств на биосферу и техносферу,разработки и применения средств для снижения этого воздействия решаетпромышленная экология. Промышленная экология разрабатывает нормативныепоказатели экологичности предприятий, оборудования и транспорта, определяетпорядок экологической экспертизы при подготовке новых: производств и припереходе на новые виды продукции.
Сохранение биосферы, обеспечениебезопасности и здоровья человека — решение этих проблем должно быть цельюспециалиста в любой сфере деятельности при выполнении профессиональныхобязанностей.
1. Идентификация выбросовтехнических систем
Выбросыпромышленных объектов и технических систем при их работе в штатных режимахсостоят:
— изотходящих (отработанных) газов, паров, капель жидкости и твердых частиц,сопровождающих работу технических объектов (например, выбросы цеховпромышленных предприятий, отработанных газов двигателя внутреннего сгорания(ДВС), дымовых газов тепловых электрических станций (ТЭС) и т.п.);
- извеществ, поступающих в рабочее помещение или в систему вентиляции припроведении технологических операций;
— изутечек рабочих сред из технических систем при нарушении их герметичности как врабочую зону цехов, так и на промышленные площадки.
Массавыбросов М, возникающих при проведении технологических процессов, обычнорассчитывается по формуле
М =mудПk (1 – n ),
где mуд – удельное выделение загрязняющего вещества на единицухарактерного показателя П производственного процесса. Для расчета выбросов изплавильных агрегатов П – производительность плавильного агрегата, т/ч; длярасчета выбросов при электродуговой сварке П – расход электродов, кг/ч; длярасчета выбросов при резке металлов П – произведение длины реза на толщинуразрезаемого металла, м2/ч; при окраске П – расход лакокрасочныхматериалов, кг/ч; k –поправочный коэффициент для учета особенностей технологического процесса; n –эффективность средств очистки выбросов в долях единицы. При их отсутствии n =0.
Удельныевыделения загрязняющих веществ (кг/т) при плавке чугуна в открытыхчугунолитейных вагранках и электродуговых печах производительностью до 7 т/чприведены ниже:
Плавильный агрегат Пыль Оксид Углеводороды Оксиды Диоксид
углеводорода роды азота серы
Открытая вагранка 19 200 2,4 0,014 1,54
Электродуговая 8,1 1,5 _ 0,29 _
Дляпроцесса ручной дуговой сварки сталей электродами с покрытием mуд на 1 кг электродов составляют: 40 г пыли, 2 гфтороводорода, 1,5 оксидов углерода и азота.
Присжигании топлива (уголь, мазут, природный газ) в котлах ТЭС образуютсянетоксичные диоксид углерода и водяной пар. Кроме них в атмосферу выбрасываютсяи вредные вещества, такие как оксид углерода, оксиды серы и азота, летучаязола. Для ТЭС мощностью 1000 МВт характерны выбросы углекислого газа -560;паров воды — 105; диоксида серы -14; оксидов азота — 4 и золы 0,85 т/ч приусловии, что эффективность очистки дымовых газов от летучей золы составляет0,99. Вблизи ТЭС, выбрасывающих такое количество загрязнителей, образуютсязоны с повышенными над допустимыми концентрациями вредных веществ,протяженностью до 5 км и более.
Рассеиваниеотходящих газов ТЭС в атмосфере обеспечивается их выбросом через высокие трубыи снижением концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы за счеттурбулентной диффузии. Распределение концентраций вредных веществ в приземномслое от организованного высокого источника выбросов.
/>
Распределениеконцентрации вредных веществ в атмосфере у земной поверхности оторганизованного высокого источника выбросов:
А — зона неорганизованного загрязнения; Б — зона перебросафакела; В — зона задымления; Г — зона постепенного снижения уровня загрязнения
Максимальнаяконцентрация примесей в приземном слое прямо пропорциональнапроизводительности источника и обратно пропорциональна квадрату высоты трубы.Повышение температуры и скорости выхода газов из устья трубы приводит кувеличению температурного и инерционного подъема струи, улучшению рассеиваниявредных выбросов и снижению их концентраций в приземном слое атмосферы. Врайоне источника выброса образуется несколько характерных зон: зона В –переброска факела, включающая зону неорганизованного загрязнения А, зона В – задымленияс максимальным содержанием вредных веществ и зона Г, характеризующаясяпостепенным снижением концентраций примесей по мере удаления от источника.Зона задымления наиболее опасна и должна исключаться из района жилой застройки.
Основнымдокументом, регламентирующим расчет рассеивания и определения при-земныхконцентраций выбросов ТЭС и промышленных предприятий, является ОНД-86. Всоответствии с этой методикой максимальная приземная концентрация, создаваемаяот одиночного источника, может быть рассчитана по формуле
/>
где А – коэффициент, зависящий от температурногоградиента атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтальногорассеивания вредных примесей (он зависит от климатической зоны, например дляцентральной части европейской территории России он равен 120); М – массавыброса вредного вещества, г/с; F-коэффициент, учитывающий скорость оседания взвешенных частиц выброса ватмосфере (для газов равен 1), для пыли при эффективности очистки газоочистнойустановки более 90 % -2, от 75 до 90 % -2,5, менее 75% — 3); т и п — коэффициенты,учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья трубы (определяются пографическим зависимостям, приведенным в ОНД-86); n — коэффициентучета рельефа местности (для ровного рельефа — перепад высот не более 50 м на1 км, равен 1); Н — высота трубы, м; Q – расход отходящих газов, м3/с;/> — разность температурвыбрасываемой газовоздушной смеси и окружающего атмосферного воздуха.
/>/>В приземном слое от источника загрязнений по каждой вредной примесидолжна создаваться такая концентрация, чтобы при сложении с фоновойконцентрацией cф. этой жепримеси, уже имеющей место в атмосфере (за счет других источников), не превы-шаласьпредельно допустимая максимально разовая концентрация, т. е.сmax + cф
Автомобильныйтранспорт при сжигании бензина или дизельного топлива выбрасывает отработавшиегазы, состоящие из нетоксичных паров воды, диоксида углерода, азота, кислородаи водорода, а также из токсичных веществ: оксида углерода, оксидов азота, углеводородов,альдегидов, сажи, бенз(а)пирена и др. Состав отработавших газов ДВС зависит отрежима работы двигателя.
Отработавшиегазы ДВС в городах являются основными загрязнителями атмосферного воздуха.Поданным обследований концентрации оксида углерода СО, мг/м3, ввоздухе автомагистралей (на краю проезжей части) можно найти по формуле:
Ссо=1,53N 0,368,
где N –интенсивность движения автомобилей, авт/ч.
Длятранспортных магистралей характерны следующие концентрации токсичных веществ,мг/м3, в атмосферном воздухе:
Категорияулицы Оксид Углеводороды Оксиды азота углерода
Магистральные……………………… 16,5...28,2 1,8…3,2 6.8….8,0
Общегородскиенепрерывного движения....54,3...66,0 6,0…7,7 12,6…15,5
Концентрацииоксида углерода и других токсичных компонентов отработавших газов автомобильныхдвигателей достигают наибольших значений на перекрестках. В этом случае:
ссо(пер)= сс о (1 +N2 /N1),
где ссо(пер)– концентрация СО на перекрестке; ссо — то же на главноймагистрали с интенсивностью движения N1; N2 — интенсивность движения навторостепенной магистрали.
Приэксплуатации систем с повышенным давлением возможны утечки газов, паров ижидкостей через уплотнения разъемных соединений, трубопроводов, затворытрубопроводной арматуры (клапаны, вентили) и др.
Утечкигазов Qг (см3/мин)через затворы определяются по формуле
где k — коэффициент, зависящий от класса герметичности, k = 1...10;п — коэффициент, зависящий от вида арматуры, для вентилей n =75 • 10-4, длязатворов п = 2,6 -10-3; р1 — давление среды в трубопроводе,МПа; Dу — диаметр условного прохода, мм.
Объемыутечек газов значительно превышают утечки жидкостей Qж, обычно />
2. Идентификация энергетических воздействийтехнических систем
Приидентификации энергетических воздействий следует исходить из условия, чтонаибольшая интенсивность потока энергии всегда существует непосредственно околоисточника. Интенсивность потока энергии в среде обитания уменьшается обратнопропорционально площади, на которую распределяется энергия, т.е. величине r2, где r — расстояние отисточника излучения до рассматриваемой (расчетной) точки в среде обитания. Еслиисточник, излучающий энергию, находится на земной поверхности, то излучениеидет в полусферическое пространство (S = 2пr2), еслиже источник расположен высоко над земной поверхностью или под ней, тоизлучаемая энергия рассеивается по сферической поверхности (S =4пr2).
Расчетамплитуд вертикальных (горизонтальных) колебаний грунта при вертикальных (горизонтальных)вибрациях фундамента машин с динамическими нагрузками производят по формуле
/>
где Аr — амплитуда колебаний грунта вточках, расположенных на расстоянии г от оси фундамента, являющегося источникомволн в грунте; Ao — амплитуда свободных или вынужденных колебаний при /> - приведенныйрадиус подошвы фундамента (основания). Частоту волн, распространяющихся вгрунте, принимают равной частоте колебаний фундамента машины.
Протяженностьзоны воздействия вибраций определяется величиной их затухания в грунте,которая, как правило, составляет 1 дБ/м (в водонасыщенных грунтах оно нескольковыше). Чаще всего на расстоянии 50...60 м от магистралей рельсового транспортавибрации затухают. Зоны действия вибраций около строительных площадок, кузнечно-прессовыхцехов, оснащенных молотами с облегченными фундаментами, значительно больше имогут иметь радиус до 150… 200 м. Значительно выше вибрации в жилых зданияхмогут создавать расположенные в них технические устройства (насосы, лифты,трансформаторы и т. п.), а также трассы метрополитена неглубокого залегания. 3Интенсивность звука I (Вт/м2) в расчетной точке окружающей средыпри излучении шума источником со звуковой мощностью Р (Вт) рассчитывают поформуле
/>
где Ф– фактор направленности излучения шума; 5 – площадь, на которую распределяетсязвуковая энергия, м2; k – коэффициент, учитывающий уменьшение интенсивности звука на пути егораспространения за счет затухания в воздухе и на различных препятствиях; k = 1при отсутствии препятствий и при расстояниях до 50 м.
Значительныеуровни звука и зоны воздействия шума возникают при эксплуатации средствтранспорта:
Шумоваяхарактеристика железнодорожного транспорта оценивается величиной уровня шума Iэкв (дБА), определяемой по формуле
/>
где vr – скорость состава, м/с; vо = 1 м/с.
Расчетныеразмеры санитарно-защитных зон (СЗЗ) (под СЗЗ понимается зона, в которойпревышаются установленные нормативами уровни вредного фактора) по фактору шумадля многих промышленных предприятий существенно превышают установленныесанитарными нормами размеры СЗЗ по фактору вредных выбросов, например:
Предприятие, завод Нормативныеразмеры СЗЗ Расчётные размеры СЗЗ по
по фактору вредных выбросов, фактору шума, м
не менее, м
Метизный………………………100 525
Авторемонтный………………100 285
Прядильно-ткацкаяфабрика… 50 475
Обувнаяфабрика……………… 50 475
Форнитурныйзавод…………. 100 230
Мясоперерабатывающийзавод 50 50
Типография……………………50 355
Домостроительныйзавод……. 100 300
Фабрика-химчистка……………100 120
Автобусныйпарк……………… 100 475
Трамвайноедело……………… 100 135
Электромагнитноеполе, создаваемое источниками, характеризуется непрерывным распределением впространстве, способностью распространяться со скоростью света, воздействоватьна заряженные частицы и токи, а также на различные тела. Переменноеэлектромагнитное поле является совокупностью двух взаимосвязанных полей –электрического и магнитного, которые характеризуются векторами напряженности,соответственно, Е, В/м и Н, А/м.
Электромагнитноеполе несет энергию, определяемую плотностью потока энергии
I= ЕН, Вт/м2. Приизлучении сферических электромагнитных волн плотность потока энергии взависимости от расстояния от источника определяется по формуле
/>
/>где Рист – мощность, подводимая к источнику, Вт; r –расстояние от источника электромагнитного поля (ЭМП) до расчетной точки, м.Формула справедлива при условии, что, где — длина волны электромагнитногоизлучения, м. Длина волны связана с частотой f, Гц,соотношением где с — скорость распространения электромагнитных волн, м/с.
Опасныезоны источников ЭМП и излучений составляют: — для линий электропередач (ЛЭП) счастотой 0 и 50 Гц в зависимости от напряжения:
Напряжение,кВ… 20 110 330 750 1150
Размерзащитной зоны от крайнего
проводаЛЭП, м ..........……………….10 20 75 250 300
— дляэлектрифицированных железных дорог при напряжении 10...20 кВ защитная зона соответственно10 и 20 м;
/>— для источников радиочастот СВЧ (f = 3х 108: 3 х 1011 Гц) защитная зона составляет 300 м.
3. Идентификация аварийных ситуаций, возникающих приэксплуатации технических систем
Идентификациюопасностей технических систем проводят на основе качественного и количественногоанализа системы «человек – машина – окружающая среда».
Качественныйанализ опасностей начинают с исследования, позволяющего идентифицироватьисточники опасностей. При анализе опасностей всегда принимают во вниманиеиспользуемые материалы, состояние и параметры системы, наличие и состояниеконтрольно-измерительных средств. Качественные методы анализа включают в себяанализ ошибок персонала и ряд других операций.
Источник опасности Опасность Вредныеи травмирующие факторы
Сосуд с газом под давлением Механическийвзрыв. Летящие осколки. Токсичный газ.
Утечки из сосуда
Электрическая остановка Замыканиена корпус Электрический ток
Подъёмный кран Обрыв троса Движущийся трос
Нагретый коллектор Повреждение тепло- Теплота
изоляции
Ядерная установка Нарушение герметично- Радиация
сти первого контура
Взрывоопасная смесь Химический взрыв Ударная волна
Количественныйанализ опасностей выполняют для оценки вероятности (риска) возник-новениянештатных ситуаций (НшС). Упрощенно его можно определить соотношением
/>/> где — интенсивность отказов, 1/ч;/> — времяэксплуатации, ч.
Длянекоторых технических систем интенсивность отказов приведена ниже:
Типоборудования, соединения, 1/ч
Механическоеоборудование………………………………..10-2 ….10-4
Паровыекотлы………………………………………………. 10-2….10-5
Гидропневмоэлементы……………………………………….10-2….10-4
Трансформаторы……………………………………………...10-3….10-6
Сварныесоединения………………………………………….10-5….10-8
Болтовыесоединения………………………………………..
Вкосмической технике используются следующие нормативные значения интенсивностиотказов в зависимости от типа нештатной ситуации:
/>Тип НшС Диапазон , 1/ч Характеристикачастоты появления
НшС
/>НшС, вызывающие усложне- 10-3 > >10-5 Умеренно вероятные
ние программы полета
/>Опасные 10-5 > > 10-7 Маловероятные
/>Аварийные 10-7> >10 Крайне маловероятные
Катастрофические
Заключение
Внастоящее время разработаны сложные комплексы компьютерных программ, способныевычислить вероятность аварии на предприятии, определить величину и характеропасных выбросов, учесть метеорологические условия, рельеф местности,расположение дорог и населенных пунктов и в конечном счете построить карты(изолинии), распределения риска в промышленных и селитебных зонах. Особоевнимание при этом уделяют источникам крупных аварий: АЭС, газопроводам,химическим производствам и др. В качестве веществ с негативными свойствамивыделяют: оксид бериллия, водород, хлор, аммиак, диоксид серы,легковоспламеняющиеся газы и т. п.
Список используемой литературы:
1. Арустамова Э. А. Безопасностьжизнедеятельности: Учеб. — М., 2003.
2. Белов С. В. Безопасностьжизнедеятельности: Учеб. — М.: Высшая школа, 2000.
3. Русак О.Н. Безопасностьжизнедеятельности: Уч. пос.- СПб.: МАНЭ и БЖД, 2000.
4. Экологическое право в России/ Под ред. В.Д. Ермака, О.Я. Сухарева.-М: ИМП, 2003
5. Хван Т.А. Безопасностьжизнедеятельности: Уч. пос. – Ростов- на- Дону: Феникс, 2001