ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Аварийная система активной защиты населения от химически опасных вществ.

Рекомендуемая область пременения

– химические производства, использующие аварийно химические опасные вещества;
– объекты хранения и уничтожения химического оружия;
– службы предупреждения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.

Назначение, цели и задачи проекта

Основное назначение проекта – создать типоразмерные ряды опытных образцов мобильных и стационарных установок для практической реализации принципиально нового способа активной коллективной защиты населения от аварийно химически опасных веществ (АХОВ) при техногенных авариях.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

В случае аварий на химических производствах, использующих аварийно химически опасные вещества (АХОВ) или при их транспортировке в  окружающую среду выливается или выбрасывается значительное количество таких веществ. Образующееся облако их паров распространяется в атмосфере на большие расстояния, создавая зону заражения с концентрацией АХОВ в приземном слое, опасной для жизни людей.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Здесь предлагается принципиально новая, не имеющая аналогов в мировой практике аварийная система активной защиты населения от химически опасных веществ.

Система позволяет предотвратить поражение людей ядовитыми или отравляющими веществами без эвакуации и прекращения экономической деятельности населения в регионе в случае вылива или выброса ядовитых или отравляющих веществ вблизи селитебной зоны.

Суть метода состоит в уменьшении концентрации ядовитых или отравляющих веществ в приземном слое атмосферы в селитебной зоне до значений, не опасных для жизни людей, путем рассеивания ядовитых или отравляющих веществ в атмосфере с помощью защитной приземной плоской направленной вверх струйной газовоздушной завесы, расположенной между источником заражения ядовитыми или отравляющими веществами и селитебной зоной и имеющей в плане форму дуги с центром дуги в источнике заражения (патент РФ № 2179046) – рис.1.

Рис. 1. Схема течения при вдуве плоской струи в поперечный сносящий поток

Возможное видоизменение метода состоит в том, что рассеивание выполняют за счет отбора прилегающей к подстилающей поверхности части содержащего аварийно химически опасные вещества (АХОВ) набегающего потока воздуха и последующих изменений направления его движения, ускорения и выброса вертикально вверх в виде плоской поперечной струи – рис. 2. Механизм процесса рассеивания облака АХОВ в атмосфере изображен на рис. 1, а на рис. 3 приведены численные результаты, характеризующие его эффективность.

Рис. 2. Способ активной коллективной защиты населения от аварийно химически опасных веществ [патент РФ № 2255779]: 1 – содержащий аварийно химически опасные вещества набегающий со скоростью V поток воздуха;
2 – подстилающая поверхность;
3 – устройство для отбора прилегающей к подстилающей поверхности части содержащего АХОВ набегающего потока воздуха и последующих изменения направления его движения, ускорения и выброса вертикально вверх;
4 – направленная вертикально вверх со скоростью истечения W плоская поперечная газовоздушная струя

Рис. 3. Влияние высоты защитной завесы H на распределение концентрации хлористого водорода С/ПДК в приземном слое в зависимости от расстояния от источника заражения X вдоль траектории центра облака: 1 – H = 0 м (завеса отсутствует); 2 – Н = 5; 3-10; 4-20; 5-40

Наиболее очевидным способом формирования вертикальной плоской приземной газовоздушной завесы является вдув воздуха через щель. Мобильная установка для этого изображена на рис. 4. Затраты мощности N (Вт) на формирование завесы высотой Н (м) и шириной L (м) могут быть оценены с помощью соотношения N = 67,5?H?L и являются вполне реальными.

Рис. 4. Мобильная установка для формирования воздушной завесы [патент РФ № 2232039]: 1 – передвижной струйный направляющий аппарат; 2 – корпус; 3 – воздуховыпускающий щелевидной насадок; 4 – конфузорный входной участок; 5 – осевой вентилятор; 6 – электродвигатель; 7 – сплошная касающаяся поверхности почвы вертикальная стенка

Другой возможный способ формирования газовоздушной завесы заключается в образовании приземной плоской свободноконвективной турбулентной направленной вверх газовоздушной струи путем нагрева приземного слоя воздуха линейным источником теплоты, размещенным на поверхности почвы поперек содержащего АХОВ набегающего потока воздуха (рис. 5). Минимальная плотность тепловыделения линейного источника теплоты Q_l (МВт/м) возрастает с увеличением скорости ветра V (м/с) и может быть найдена с помощью выражения Q_l = 7,1?V³. Для формирования такой стационарной завесы предложено устройство в виде сверхмощной линейной газовой горелки с теплозащитным экраном (рис. 6).

Рис. 5. Схема течения в свободноконвективной плоской колонке при ветре с постоянной по высоте скоростью V [патент РФ № 2229908]: 1 – наземный линейный источник теплоты; 2 – ось струи; 3 – линии тока; 4 – границы струи; 5 – профиль вертикальной составляющей скорости; 6 – распределение температуры

Рис. 6. Устройство для формирования газовоздушной завесы (сверхмощная линейная газовая горелка с теплозащитным экраном) [патент РФ №2255780]: 1 – горизонтальный трубчатый газовый коллектор; 2 – перфорированная верхняя часть трубчатого газового коллектора с перфорациями 3; 4 – дополнительный канал; 5 – непроницаемые боковые продольные перегородки; 6 – наружная перфорированная стенка с перфорациями 7; 8 – цилиндрическая оболочка с продольными перфорациями
9; 10 – сплошная непродуваемая опора

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Предлагаемая система обеспечивает достижение целей, невозможных никакими другими известными методами – надежная защита населения без его эвакуации и прекращения экономической деятельности в регионе в случае аварий с химически опасными веществами. Достигаемый экономический и социальный эффекты в каждом случае определяются индивидуально.

Основными преимуществами предлагаемой системы можно считать следующие.

1. Эффективность. По отечественным методикам на примере с аварией на арсенале в п. Леонидовка показано, что при розливе 1 т зарина зона заражения, определяемая по пороговой токсодозе, составляет 14,8 км и в нее попадает значительная часть г. Пензы или г. Заречный (полностью при другом направлении ветра). При действии защитной газовоздушной завесы высотой 40 м зона заражения сокращается до 6 км, а при высоте 120 м отсутствует вообще.

2.     Оперативность.    Рассматриваемые    способы    защиты     населения предполагают быстрое (в течение нескольких минут) приведение в действие устройства для создания завесы.

3.     Надежность. Завеса с автономным энергоснабжением обеспечивает безотказную работу при любых условиях.

4.     Область  применения.  Эффективность завесы  не зависит от вида вещества. Поэтому она может применяться для любых АХОВ.

5.     Экономичность.   Очевидно,   что   эксплуатационные   расходы   для данного метода незначительны или могут отсутствовать вообще.

Социальный эффект. Как известно, вопросы безопасности хранения и уничтожения    химического    оружия    вызывают    у    населения, общественности     и     региональных     органов     власти     негативное отношение. Поэтому внедрение на практике предлагаемого способа, позволяющего реализовать дополнительный эффективный уровень защиты  населения, однозначно приведет к снижению социальной напряженности и позволит РФ более успешно выполнить программу по химразоружению.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

-

Новые потребительские свойства продукции

Достижение целей, невозможных никакими другими известными мето-дами – надежная защита населения в случае аварий на производствах, ис-пользующих химически опасные вещества, или при их транспортировке.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Продукция соответствует государственным стандартам.

Стадия и уровень разработки

Идея способа и пробные опытно-конструкторские проработки мобиль-ной и стационарной установок.

Предлагаемые инвестиции

Финансирование опытно-конструкторских разработок, создание и испы-тание опытных образцов мобильной и стационарной установок – 6 млн. руб. на 3 года.

Рынки сбыта

Химические предприятия, использующие и хранящие большие количе-ства аварийно химически опасных веществ.
Объекты хранения и уничтожения химического оружия.
Региональные подразделения министерства по чрезвычайным ситуациям.

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемые в проекте технология и оборудование не имеют аналогов на мировом рынке.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

60

Дата поступления материала

16.11.2006