Анализ параметров аварийной ситуации на складе светлых нефтепродуктов

№15-1,

технические науки

Проанализированы возможные сценарии аварий на складе светлых нефтепродуктов. Приведены результаты расчетов интенсивности теплового излучения, а также результаты расчета параметров горения газовоздушной смеси в свободном объеме.

Похожие материалы

Производственные объекты предприятий и организаций, осуществляющих разведку месторождений нефти, ее добычу, транспортировку и переработку, а также хранение и реализацию нефтепродуктов потребителям данные предприятия относят к категории опасных производственных объектов. Повышенную пожарную опасность на таких объектах имеют резервуарные парки, аварии в которых приводят к чрезвычайным ситуациям самого различного масштаба по количеству пострадавших в них людей, размерам материального и экологического ущерба. Одним из характерных и наиболее опасных по своим последствиям видов чрезвычайных ситуаций в резервуарных парках является разлив нефти или нефтепродукта при полном разрушении резервуара.

Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов наносят ущерб окружающей природной среде и приводят к значительным материальным и финансовым потерям, нарушают условия жизнедеятельности людей и производственной деятельности предприятий. Зарубежные специалисты классифицируют аварийные разрушения резервуаров с нефтью и нефтепродуктами как промышленные катастрофы, а согласно российскому законодательству они идентифицируются как чрезвычайные ситуации.

Одним из наиболее распространенных источников чрезвычайной ситуации в промышленности является пожар разлития. Полное или частичное разрушение резервуаров или технологического оборудования, приводящее к образованию пролива горючих жидкостей, при наличии источников зажигания может вызвать возникновение горения жидкостей. Пожар разлития отличается весьма сложным характером, зачастую большими масштабами и имеет склонность к распространению на близлежащие территории. Пожары разлития на производственных объектах наносят как большой материальный ущерб, так и ущерб жизни и здоровью людей.

Поскольку при пожарах на объектах хранения нефтепродуктов могут появляться различные опасные факторы, то для рабочего технического персонала очень важно правильно прогнозировать развитие пожара с учетом принимаемых мер по его локализации и ликвидации. К основным поражающим факторам пожара можно отнести непосредственное воздействие огня (горение), высокую температуру и теплоизлучение, газовую среду; задымление и загазованность помещений и территории токсичными продуктами горения. Люди, находящиеся в зоне горения, больше всего страдают, как правило, от открытого огня и искр, повышенной температуры окружающей среды, токсичных продуктов горения, дыма, по­ниженной концентрация кислорода, падающих частей строительных конструкций, агрегатов и установок. При тепловом воздействии пожара пролива, возможно разрушение резервуаров с образованием огневых шаров с большими радиусами смертельного поражения людей тепловым излучением.

Одной из особенностей пожаров на объектах хранения нефтепродуктов, является возможное цепное развитие пожара по принципу "домино".

Для каждого взрывопожароопасного и химически опасного объекта с учетом технологических и других специфических особенностей предприятием разрабатывается план локализации и ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС), в котором предусматриваются действия персонала по ликвидации аварийных ситуаций и предупреждению аварий, а в случае их возникновения - по локализации и максимальному снижению тяжести последствий, а также технические системы и средства, используемые при этом [1].

Существуют многочисленные проблемы применения в производстве ПЛАС, которые с вязаны с халатностью и не пунктуальностью ответственных лиц. Учитывая, что решение проблемы разработки плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций предприятий, связано с сохранением человеческих жизней и снижением материального ущерба, она является достаточно актуальной.

Склад светлых нефтепродуктов ООО «СТК» находится в г.Томске. Склад светлых нефтепродуктов предназначен для приёма, хранения и выдачи бензинов, автомобильных марок Аи-92, Аи-80 и дизельного топлива для дизелей общего назначения, соответствующих летнему и зимнему времени года. Состав и назначение объекта приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Состав и назначение объектов склада светлых нефтепродуктов ООО «СТК»

Наименование и состав объекта

Назначение объекта

1. Наружная площадка

1.1 Пункт слива из ЖДЦ и налива в ЖДЦ

Прием нефтепродуктов из железнодорожных цистерн в резервуары, хранение, налив нефтепродуктов из резервуаров в железнодорожные цистерны

1.2 Насосная (открытая под навесом)

Размещение насосов перекачки нефтепродуктов из железнодорожных цистерн в резервуары и из резервуаров в автоцистерны и железнодорожные цистерны

1.3 Парк наземных резервуаров

Приём и хранение нефтепродуктов

1.4 Пункт налива в автоцистерны

Налив нефтепродуктов в автоцистерны

1.5 Резервуар производственно-дождевых стоков

Приём дождевых стоков и стоков смыва аварийных проливов, подтоварной воды от тушения пожара

1.6 Резервуар противопожарной воды

Хранение неприкосновенного запаса воды для пожаротушения

2. Закрытое помещение

2.1 Помещение РУ-04

Размещение распредустройств

2.2 Операторная

Размещение щитов приборов КИП

Характеристика опасных веществ, обращающихся на складе светлых нефтепродуктов, представлена в виде таблицы. В таблице 2 приведены сведения о дизельном топливе [2].

Таблица 2 - Характеристика дизельного топлива общего назначения «летнего» и «зимнего»

Наименование параметров

Значения показателей, сведения

1. Состав

Сложная смесь ароматических, нафтеновых, предельных и непредельных углеводородов

2. Физико-химические параметры

 

2.1 Внешний вид

Жидкость светло-жёлтого цвета

2.2 Молярный вес

200 (расчётный)

2.3 Температура кипения, °C

150-380

2.4 Плотность при 20 °C, кг/м3

марка З (зимнее)

840

марка Л (летнее)

860

3. Данные о взрывопожароопасности

 

3.1 Температура вспышки,°C, не ниже:

 

- для тепловозных и судовых дизелей, газовых турбин

40

62

- для дизелей общего назначения

35

40

3.2 Температура самовоспламенения, °C

310

300

3.3 Концентрационный предел распространения пламени, % об.

2,0-3,0

3.4 Пожаровзрывоопасность вещества:

 

Наименование параметров

Значения показателей, сведения

- для тепловозных и судовых дизелей, газовых турбин

легковоспламеняющаяся жидкость

горючая жидкость

- для дизелей общего назначения

легковоспламеняющаяся жидкость

4. Коррозионная активность

До 0,1 мм/год

5. Токсическая опасность

 

5.1 ПДК в воздухе рабочей зоны, мг/м3

900/300

5.2 Класс опасности

4 (вещество малоопасное)

Дизельное топливо представляет собой смесь получаемых при переработке нефти жидких углеводородов с различными температурами кипения. Достаточно высокая теплота сгорания позволяет автомобилям с дизельными двигателями (которые на 25-30% экономичнее бензиновых) иметь большой запас хода - 600 км и более. Основные потребители дизельного топлива - железнодорожный транспорт, грузовой автотранспорт, водный транспорт и сельскохозяйственная техника, а также в последнее время и легковой дизельный автотранспорт. Кроме дизельных и газодизельных двигателей, остаточное дизельное топливо (соляровое масло) зачастую используется в качестве котельного топлива, для пропитывания кож, в смазочно-охлаждающих средствах при механической и закалочных жидкостях при термической обработке металлов.

К возникновению и развитию аварийных ситуаций на наружной площадке относятся основные факторы, способствующие возникновению и развитию аварийных ситуаций.

  1. Наличие в блоках больших количеств продуктов, являющимися легковоспламеняющимися и горючими жидкостями, создаёт опасность возгораний и взрывов в случае разлива и выхода в атмосферу опасных веществ при аварийной разгерметизации системы.
  2. Наличие в блоках вредных веществ 4 класса опасности создаёт дополнительную опасность интоксикации парами обслуживающего персонала в случае разлива и выхода в атмосферу опасных веществ при аварийной разгерметизации системы.
  3. Периодичность приёма и выдачи продуктов является дополнительной опасностью для возникновения аварийной разгерметизации системы.
  4. Коррозионная активность продуктов создаёт дополнительную опасность разгерметизации системы.
  5. Вибрация, усталость металла повышает опасность разгерметизации трубопроводной обвязки и уплотнений насосов.

Из этого вытекают возможные причины аварийных ситуаций.

  1. Ошибки персонала при ведении технологического процесса.
  2. Нарушение герметичности трубопроводов и фланцевых соединений, отказы запорной арматуры, отказ контрольно-измерительной аппаратуры, разгерметизация оборудования из-за дефектов изготовления, переполнения, механических повреждений, коррозии т.п.
  3. Несанкционированное вмешательство в технологический процесс (террористический акт).
  4. Воздействие внешних природных факторов.
  5. Дефекты сборки и балансировки машинного оборудования, нарушение режима эксплуатации оборудования.

Разлив взрывопожароопасного вещества на наружной площадке возможен при полном или частичном разрушении емкости, ЖДЦ или АЦ, а также при разгерметизации трубопровода, арматуры, разуплотнение фланцевых соединений и уплотнения насоса. Полное или частичное разрушение емкости наступает при износе, усталости металла, его коррозии, при действии на металлические конструкции вибрации. Другой причиной полного или частичного разрушения может стать внешние источники воздействия – террористический акт и природные катаклизмы. Причиной разгерметизации может послужить отказ контрольно измерительной аппаратуры, запорной арматуры, а также ошибки при эксплуатации трубопроводного и насосного оборудования.

При разливе взрывопожароопасного вещества возможно следующее развитие аварии. Во-первых, взрыв парогазового облака на наружной установке с травмированием персонала. Во-вторых, горение парогазового облака (пожар вспышка) с поражением людей. В-третьих, рассеивание парогазового облака.

Общая масса вещества, поступившего в окружающую среду в результате аварии, может составлять 800 т с площадью разлива – 1 054 м2. При этом масса испарившегося вещества – 5,89 т. Именно с этим количеством вещества связано образование и взрыв парогазового облака. По другому сценарию эта же масса (5,89 т) может участвовать в горении парогазового облака и формировать зоны поражения высокотемпературными продуктами сгорания.

Анализ аварийных ситуаций показывает следующие вероятности событий:

  • вероятность полного разрушения резервуара - 1×10-5 год-1.
  • вероятность частичного разрушения резервуара - 1×10-4 год-1.
  • вероятность разгерметизации трубопровода – 0,5×10-3 год-1.
  • вероятность разуплотнения фланцевых соединений и уплотнения насоса – 5,0×10-3 год-1
  • вероятность отказа контрольно-измерительной аппаратуры - 2×10-6 год-1
  • вероятность отказа запорной арматуры - 2×10-6 год-1
  • вероятность ошибки обслуживающего персонала - 7×10-6 год-1
  • вероятность взрыва парогазового облакам – 0,06×10-4 год-1
  • вероятность пожара пролива при разливе продукта - 0,95×10-4 год-1.
  • вероятность ликвидации пролива - 4,3×10-4 год-1.
  • вероятность рассеивания парогазового облака:
  1. с интоксикацией персонала - 0,9×10-4 год-1;
  2. без опасных последствий – 3,8×10-4 год-1.

Наиболее опасной аварийной ситуацией на складе светлых нефтепродуктов является взрыв парогазового облака на наружной площадке, связанной с разгерметизацией ЖДЦ. Вероятность реализации указанного сценария составляет 0,03×10-4 год-1.

Количество опасных веществ, участвующих в аварийных ситуациях, а также в создании поражающих факторов при реализации различных сценариев развития аварийных ситуаций приведены в таблице 3.

Вероятность развития аварии с токсическим поражением персонала близка к нулю, так как на объекте обращаются вещества, не представляющие серьёзную опасность для организма человека при непродолжительном ингаляционном воздействии, то есть не способные образовать массового поражения.

Таблица 3 - Максимальное количество опасного вещества, участвующих в аварийных ситуациях

Результат развития аварийной ситуации

Основной поражающий фактор

№ блока

Максимальное количество опасного вещества, т

Участвующего в аварийной ситуации

Участвующего в создании поражающего фактора

Горение парогазового облака (пожар-вспышка)

Высокотемпературные продукты горения

1

40,48

2,04

2

2,38

0,103

3

2,84

0,00013

4

67,5

1,73

Пожар пролива

Тепловое излучение

1

40,48

40,48

2

2,38

2,38

3

2,84

2,84

4

67,5

67,5

Расчеты показали, что вероятность развития аварии при горение первичного парогазового облака составляла 0,53×0,11×0,02=0,0012, а вероятность при горении вторичного парогазового облака 0,47×0,25×0,10×0,05=0,0006. Оказалось, что наиболее вероятной аварийной ситуацией на складе светлых нефтепродуктов является пожар пролива, так как р=0,47×0,04=0,019.

Выводы

  1. Расчёты параметров пожара пролития на складе ООО «СТК» по ГОСТ 12.3.047-98 показали, что интенсивность теплового излучения оказалась у блока №1 по сравнению с блоками №4, №5 больше в 3,9-7,2 раза по бензину, а по сравнению с блоком №7 в 1,4 раза по дизельному топливу.
  2. Расчёты параметров пожара пролива по НПБ-03 показали, что резервуар хранения бензина объемом 100 м3 может дать массу жидкости, испарившуюся с поверхности разлива и участвующую в создании поражающих факторов, равную 12,96 т. Данный показатель в 2 раза превышает результат расчета представленного ПЛАС склада светлых нефтепродуктов.

Список литературы

  1. РД 09-536-03. Методические указания о порядке разработки плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС) на химико-технологических объектах.
  2. ГОСТ 305-82. Топливо дизельное. Технические условия.
  3. Мастрюков, Б.С. / Безопасность в чрезвычайных ситуациях: Учебник для студ. высш. учеб. Заведений /. – 2-е изд., стер.- М.: Издательский центр «Академия», 2004.