Сценарии развития чрезвычайных ситуаций на нефтебазе ООО "Югнефтепродукт"

Факт₅оры, способствую₅щие возникновению и развит₅ию аварийных ситу₅аций в бло₅ках:

1. Блок₅ №1-3 - наличие бол₅ьш₅ого количества легковоспламен₅яющихся и горючих жидкос₅тей создает опасно₅сть авар₅ийного выброса опасных веще₅ств при аварий₅ной разгермет₅изации сис₅темы;

2. Блок №3 - возможность образ₅ования статичес₅кого элек₅тричества при движе₅нии жидкостей по трубопроводам;

3. Блок №4 - нали₅чие на установ₅ке насосо₅в, перекачи₅вающих взрывоопасн₅ые продук₅ты;

Постр₅оение дерева событий позволяет проследить за последстви₅ями каждого возмо₅жного исходного события. По резу₅льтатам анализа и систематизации данных аварий по взрыву резервуа₅ров, разработано «дерево событий» при взрыве резервуара с определе₅нием условных вероятностей реализации событи₅й.

На рисунках 2.4 и 2.5, а также в таблице 2.6 предоставлены схемы возможных развитий аварийных ситуаций для резервуара №2. Условная вероятность каждого события определена с учетом информации, приведенной в литературных источниках.

Таблица 2.6 Сценарии развития аварии резервуара

№ сценария	Схема развития сценария
Разлитие, выброс опасного вещества	Полная или частичная разгерметизация оборудования > выброс опасного вещества и его растекание в пределах обвалования > загрязнение промплощадки и окружающей природной среды.
Пожар разлития на наружной установке	Полная или частичная разгерметизация оборудования > выброс опасного вещества и его растекание в пределах обвалования > воспламенение опасного вещества при условии наличия источника зажигания > пожар разлития > термическое поражение оборудования и персонала, экологическое загрязнение.
Пожар-вспышка	Полная или частичная разгерметизация оборудования > вспышка ГВС при наличии источника зажигания > термическое поражение оборудования и персонала.
Взрыв ТВС в открытом пространстве	Полная или частичная разгерметизация оборудования > образование паровоздушной смеси (ПВС) > дефлаграционное сгорание (взрыв) ПВС при наличии источника зажигания > поражение оборудования и персонала ударной волной.

Рисунок 2.4 -Дерево событий частичного разрушения резервуара

Рисунок 2.5 -Дерево событий для полного разрушения резервуара

2.2 Оценка обстановки при взрыве и пожаре

2.2.1 Расчет зоны взрывоопасных концентраций при разливе

Предположим, что в резервуаре №2 возникли предельные концентрации легко-воспламеняющейся жидкости, которые привели к последующему взрыву и пожару, а так же дальнейшему разливу нефтепродуктов по всей площади до стенок обвалования, равной 704 м². Температура окружающей среды на время взрыва составила - 15 С⁰.

Определение зоны взрывоопасных концентраций паров при испарении легковоспламеняющейся жидкости в открытое пространство при неподвижной воздушной среде регламентировано ГОСТ Р 12.3.047-2012 «Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля» и СП 12.13130.2009. Образование взрывоопасных концентраций паров при испарении ЛВЖ с поверхности разлива возможно, если:

t_р t_всп,

где; tр - расчетная температура ЛВЖ при испарении, оС.

t_всп - температура вспышки ЛВЖ, ^оС.

Проверка возможность образования взрывоопасных концентраций паров при испарении ЛВЖ:

t_р = t_всп,, так как t_р = 15 ^оС, t_всп = ?20 ^оС, то условие выполняется.

Для ЛВЖ геометрически зона, ограниченная нижним концентрационным пределом распространения пламени паров, будет представлять цилиндр. За начало отсчета зоны, ограниченной нижним концентрационным пределом распространения пламени паров, принимают внешние размеры зоны аварийного разлива ЛВЖ. Во всех случаях расстояние должны быть не менее 0,3 м.

Размеры зоны, м, ограничивающие область концентраций, превышающей нижний концентрационный предел распространения пламени от зоны аварийного разлива ЛВЖ рассчитывают по формулам:

, (2.1)

, (2.2)

где т_п - масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 3600 с, кг;

_п - плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре, кг м^-3;

р_s - давление насыщенных паров ЛВЖ, кПа. р_s = 66,7 кПа;

К - коэффициент (К = Т / 3600);

Т - продолжительность поступления паров ЛВЖ при испарении, с;

ц_НКПР - нижний концентрационный предел распространения пламени паров,%. ц_НКПР = 1,08% .

Величины: масса паров ЛВЖ; продолжительность поступления паров; плотность паров ЛВЖ; давление насыщенных паров ЛВЖ определяют:

· Массу паров ЛВЖ, испарившейся с поверхности разлива из выражения:

m_п = W_исп F_ж ф, кг (2.3)

где F_ж - площадь испарения, м²;

ф - Продолжительность испарения, с. Принимаем за 3600 с;

W_исп - интенсивность испарения, кг•с^-1•м^-2

Площадь испарения принимаем равной 704 м²; F_ж=704 м²;

Для ненагретых ЛВЖ при отсутствии экспериментальных данных допускается рассчитывать значение W_исп по формуле:

W_исп = 10^-6, кг с^-1 м^-2 (2.4)

где з - коэффициент, учитывающий влияние скорости и температуры воздушного потока на интенсивность испарения. з =1;

М - молярная масса, кг•кмоль^-1, М = 67 кг•кмоль^-1_;

P_s - давление насыщенного пара жидкости, кПа. Рассчитывают по формуле:

(2.5)

где А, В, С - константы уравнения Антуана, принимаются по табл.2.5;

t _p - расчетная температура воздушного потока, °С; t _p =15 °С.

ч - объемная доля горючей жидкости в смеси, принимаем за единицу.

Значит, P_s=10^(4,19500-(682,876/(222,066+15)))= 20.628 кПа

W_исп = 10^-6Ч1Ч20.628Ч10³Ч (67)^1/2=0,169 кг•с^-1•м^-2

Подставив полученные значения определим массу паров:

m_п = W_исп F_ж ф= 0,169Ч704Ч3600=427926 кг

· Продолжительность поступления паров при испарении определяют из условия разлива ЛВЖ на 1 м² по формуле:

(2.6)

где, _ж - толщина слоя разлившейся жидкости, м;

_ж - плотность ЛВЖ, кг м^-3. _ж = 742 кг м^-3;

W_исп - интенсивность испарения ЛВЖ, кг м^-2 с^-1. W_исп = 0,169 кг•с^-1•м^-2

Толщину слоя разлившейся жидкости определим по формуле:

_ж = 1 / f_з, (2.7)

где f_з - коэффициент разлива, f = 5.

_ж = 1 / f_з=1/5=0,2 м

Подставив полученные значения, получим:

Т=0,2Ч 742/0,169=878 с.

· Плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре определяют по формуле

(2.8)

где М - молярный масса, кгкмоль^-1, М =67 кгкмоль^-1;

V_о - объем, занимаемый одним киломолем при нормальных условиях. Принимают V_о = 22,4 м³ кмоль^-1;

t_р - расчетная температура, ^оС. Принимаем для бензина А-80 - 15 ^оС, предложенную в паспорте данного продукта.

_п=67/(22,4Ч(1+0,00367Ч15)= 2.84 кг м^-3

Подставим все найденные значения в (2.1) и (2.2):

R_нкпр=3,2Ч(878/3600)^1/2Ч(20,63/1,08)^0,8Ч(427926/(2,84Ч20,63))^0,33= 77.83 м

Z_нкпр=0,12Ч(878/3600)^1/2Ч(20,63/1,08)^0,8Ч(427926/(2,84Ч20,63))^0,33=2,93 м

Вывод. Граница зоны, ограниченной нижним концентрационным пределом распространения пламени, будет проходить:

по горизонтали на расстоянии 77,83 м от границы разлива;

по вертикали - на высоте 2,93 м от поверхности разлива.

2.2.2 Определение радиуса воздействия продуктов сгорания паровоздушных смесей в случае пожара-вспышки

В случае образования паровоздушной смеси в незагроможденном технологическим оборудованием пространстве и его зажигании относительно слабым источником (например, искрой) сгорание этой смеси происходит, как правило, с небольшими видимыми скоростями пламени. При этом амплитуды волны давления малы и могут не приниматься во внимание при оценке поражающего воздействия. В этом случае реализуется так называемый пожар-вспышка, при котором зона поражения высокотемпературными продуктами сгорания паровоздушной смеси практически совпадает с максимальным размером облака продуктов сгорания (т.е. поражаются в основном объекты, попадающие в это облако). Радиус воздействия высокотемпературных продуктов сгорания паровоздушного облака при пожаре-вспышке определяется формулой:

R_F=1,2·R_НКПР (2.9)

R_F=1,2Ч77,83=93,40 м. Воздействие продуктов сгорания паровоздушной смеси в случае пожара-вспышки следует считать наиболее характерным фактором при сгорании паровоздушной смеси.

2.2.3 Расчет параметров волны давления при сгорании паровоздушных смесей в открытом пространстве

В реальных условиях в пространстве, загроможденном технологическим оборудованием, происходит искривление фронта пламени. С увеличением поверхности фронта пламени скорость возрастает. При достижении скоростей распространения пламени, составляющих десятки и сотни метров в секунду, но не превышающих скорость распространения звука в данной среде (300 - 320 м·с^-1), дефлаграционное горение, которое генерируются ударные волны с максимальным давлением 20 - 100 кПа.

В определенных условиях дефлаграционное (взрывное) горение может перейти в детонационный процесс, при котором скорость распространения пламени превышает скорость распространения звука и достигает 1 - 5 км·с^-1. При возрастании этих параметров смеси до самовоспламенения горючего вещества возникает детонационная волна, являющаяся результатом сложения ударной волны и образующейся зоны сжатой, быстрореагирующей (самовоспламеняющейся) смеси.

Определение опасных параметров воздействия избыточного давления взрыва, развиваемого при сгорании паровоздушных смесей, регламентировано ГОСТ Р 12.3.047-2012 «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля».

Избыточное давление взрыва, развиваемого при сгорании паровоздушных смесей, рассчитываем по формулам:

(2.10)

где Р_о - атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

r - расстояние до геометрического центра сгорания паровоздушной смеси, м;

m_пр - приведенная масса пара, кг.

Приведенную массу пара, кг, вычисляют по формуле

m_пр = (Q_сг / Q_o) m Z, (2.11)

где Q_сг - удельная теплота сгорания пара, Дж·кг^-1, принимаем равным 44 МДж/кг;

Z - коэффициент участия горючих паров в горении, значение которого допускается принимать равным 0,1;

Q_o - константа, равная 4,52·10⁶ Дж·кг^-1;

m - масса паров ЛВЖ, испарившаяся с поверхности разлива, 427926 кг.

m_пр = (Q_сг / Q_o) m Z=0,1Ч427926Ч44Ч10⁶/4,52·10⁶=416565 кг.

Задаемся расстояниями от геометрического центра на основе таблицы 2.7 и рисунка 2.6. до ближайших объектов к очагу возгорания. Проведем расчет. Все результаты сведены в таблицу 2.3.1

ДP = Р_о (0,8 m_пр ^0,33/r + 3 m_пр^0,68/r ² + 5 m_пр/r ³) = 101 [0,8 (416565)^0,33/10 + 3 (416565)^0,66/10² + 5 (416565)/10³] = 2154 кПа.

Аналогично и для всех остальных случаев.

Таблица 2.7 - Расстояния от геометрического центра взрыва до ближайших объектов и избыточное давление

№	Наименование	ДP, КПа	Удаленность (м)
1	Резервуар №3	2154	8
2	Резервуар №4	973	17,14
3	сливная железнодорожная эстакада	470	30
4	насосная для налива цистерн	257	50

Зоны разрушения определяли по избыточному давлению P , кПа. По СП 12.13130.2009:

При P ? 100кПа - зона подвергается полному разрушению, удаленность - до 70 м от источника (см. рис 2.6),

При P до 70кПа - зона подвергается сильному разрушению, удаленность - от 70 до 80 м.

При P до 28 кПа - зона подвергается среднему разрушению, удаленность - от 80 до 90 м.

При до 14 кПа - слабому разрушению. Удаленность - от 90м.

Полученные зоны разрушения будут принадлежать первому классу, т.е. приведет к полному разрушению резервуаров №3, №4, промышленных стальных несущих конструкций; деформации трубопроводных эстакад и частичное разрушение насосной станции по разливу.

На рисунке:

- зона слабых повреждений

- зона средних повреждений

- зона сильных разрушений

- зона полных разрушений

Масштаб: 1/50 м

Рисунок 2.6 - Зоны распространения ударной волны при взрыве резервуара



2.3 Рекомендации по повышению уровня пожарной безопасности на Динской нефтебазе

В самых общих чертах, назначение систем обнаружения и предупреждения для нефтегазовой отрасли можно сформулировать следующим образом: своевременно выявить и предупредить о возможных событиях, которые не являются составной частью производственного процесса, и могут нести угрозы жизни, собственности и производству. Аппаратура и инструменты производственного цикла созданы и функционируют для обеспечения этого цикла, и как правило, не выдают информацию, которая выходит за рамки установленных для них границ. Противопожарные системы предупреждения и оповещения, не входящие в производственный процесс, служат инструментом предупреждения возникновения опасных ситуаций. Эти системы имеют возможность индикации различных отклонений от нормальных процессов производства, которые стандартная аппаратура не может обнаружить.

Для нефтебазы Динской с уже имеющимся оборудованиям по ликвидации пожароопасных ЧС и своевременной проверке навыков работников, а так же работоспособности систем, могут быть предложены следующие оборудования и рекомендации по предупреждению ЧС:

1. Оборудование резервуара дополнительной защитой «Стакан в стакане»

В настоящее время наиболее перспективным методом для усиления пожарной безопасности старых резервуаров является защита типа «Стакан в стакане». Она предназначена для уменьшения экологического загрязнения и вероятности возникновения пожара при полном разрушении резервуара. При этом следует оборудовать резервуары с кольцевой защитной стенкой типа «Стакан в стакане» (рис.2.7).

Рисунок 2.7 - Резервуар с кольцевой защитной стенкой типа «Стакан в стакане»

Наличие кольцевой защитной стенки вокруг основного вертикального цилиндрического резервуара позволяет избежать утечек нефтепродукта при разгерметизации такого резервуара. Аварийно вытекший бензин окажется не на территории склада (в обваловании), а в кольцевом зазоре, что значительно снизит площадь его испарения и позволит избежать значительных экологических и материальных затрат - нефтепродукт не окажется загрязненным и может быть перекачан в другую емкость.

2. Оснащение дополнительными мобильными установками Пурга и NATISK.

Установкой ПУРГА (рис.2.8) предназначена для получения воздушно-механической пены средней кратности с повышенной дальностью подачи. Используется для тушения пожаров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, твердых горючих материалов, а также для создания светотеплозащитных экранов.

Рисунок 2.8 - Установка ПУРГА-150 (слева) и NATISK (справа)

Данная установка позволяет эффектно тушить пожары, при этом потребляет намного меньше пенообразователя. Мобильность позволяет тушить любой из резервуаров.

Отличие от аналогичных установок:

- Повышенная скорость тушения пожаров ЛВЖ и ГЖ;

- увеличенная дальность подачи пены (40-50 метров);

- повышенная скорость растекания пены по поверхности;

- повышенная мобильность процесса доставки пены в зону горения.

Мобильная установка NATISK-300М BL на объектах газонефтехимической отрасли применяется для тушения пожаров, однако на нефтебазе ее можно использовать и для охлаждения соседних резервуаров в случае повреждения основной системы охлаждения.

Данная система многократно увеличивает эффективность тушения за счет использования компрессионной пены. NATISK-300М BL не может потушить развившийся пожар, но может предотвратить его развитие. Что входит в задачи добровольной пожарной охраны: сдерживать пожар до приезда пожарных.

Преимущества применения установки NATISK-300М BL:

- Локализация крупного пожара до приезда пожарных формирований, возможность самостоятельно ликвидировать пожар.

- Защита соседних сооружений от распространения пламени.

- Относительно недорогой расходный материал.

- Простота в управлении.

Возможности данной системы:

- Способна тушить до 500 кв.м.

- Мобильность применения (возможность перемещать установку к любому из резервуаров).

- Нет необходимости в специальных разрешений на эксплуатацию, может использоваться добровольной пожарной дружиной.

- Дальность подачи огнетушащего вещества - до 30 метров, что обеспечивает безопасность сотрудника, проводящего тушение.

Для тушения используется компрессионная пена - огнетушащее вещество, получаемое в установке, путем принудительного вспенивания сжатым воздухом раствора, состоящего из воды и небольшого количества пенообразователя. На вид пена представляет собой плотную однородную структуру белого цвета, состоящую из мелких пузырьков одинакового размера.

Подача сжатого воздуха осуществляется воздушным компрессором или из заранее заправленных баллонов.

Главные преимущества компрессионной пены установки NATISK:

- Быстрый сбив пламени и снижение температуры. Сокращение времени тушения пожара в 5-7 раз.

- Снижение расхода воды в 5-15 раз за счет сокращения времени работы ствола.

- Толщина пенного покрытия - 1-2 сантиметра.

- Пена способна прилипать к поверхностям:

- вертикальные - до 2 часов,

- горизонтальные - до 5 часов.

Быстрое охлаждение обусловлено многократной интенсификацией процессов теплообмена между горящей поверхностью и водой, содержащейся в стенках воздушного пузыря, за счет значительного увеличения площади полезного контакта.

Преимущество данной установки заключается еще и в отсутствие необходимости дополнительно обучать персонал для работы на ней.

Предложенный комплекс технических решений и мер позволит обеспечить достаточную надежность и эффективность безопасной эксплуатации нефтебазы с необходимой степенью защиты окружающей природной среды при условии полного выполнения своих должностных обязанностей и соблюдения норм и правил эксплуатации обслуживающим персоналом.



Заключение

В данной курсовой работе в качестве исследуемого объекта была выбрана нефтебаза Динская. В ходе работы были сформулированы краткие общие сведения об объекте, о технологическом процессе нефтехранения. Были установлены основные причины возникновения ЧС на нефтебазе: так, например, различного рода гидравлические удары, вибрация, превышения давления, а также образование взры₅воопасных топливовоздушных смес₅ей при опоро₅жнении резервуаров за сч₅ет подс₅оса во₅здуха ч₅ерез дыхательные клапаны может вызвать возгорание, приводящие к последующему взрыву резервуаров и проливу нефтепродуктов.

Дан анализ сценариев развития пожаров. Для расчетов был выбран наихудший вариант развития - взрыв резервуара в открытом пространстве, при котором близстоящие резервуары, стальные несущие конструкций подвергнуться полному разрушению; трубопроводы эстакад - деформации, частично разрушится насосная станция по разливу. Граница зоны, ограниченной нижним концентрационным пределом распространения пламени, будет проходить: по горизонтали на расстоянии 77,83 м от границы разлива; по вертикали - на высоте 2,93 м от поверхности разлива.

Рассчитано, что в случае пожара-вспышки, при котором зона поражения высокотемпературными продуктами сгорания паровоздушной смеси практически совпадает с максимальным размером облака продуктов сгорания, радиус воздействия высокотемпературных продуктов сгорания паровоздушного облака при пожаре-вспышке составит 93,40 м. Полученные зоны разрушения будут принадлежать первому классу, т.е. приведет к полному разрушению близ стоящих резервуаров, промышленных стальных несущих конструкций; деформации трубопроводных эстакад и частичное разрушение насосной станции по разливу

Разработаны рекомендации по уменьшению ущерба, включающие:

-оснащении резервуара дополнительной защитой типа «Стакан в стакане»;

-оборудование дополнительными мобильными установками Пурга и NATISK.



Список использованных источников

1. Кузнецов Н.А. Анализ отказов и аварий стальных резервуарных конструкций. М.ЦНИИПСК, 1994 г, - 34с.

2. Кукин П.П. Лапин В.Л. и др. Безопасность технологических процессов и производств. - М.: Транспорт, 1999г. - 200 с.

3. Михайлов Л. и др. Безопасность жизнедеятельности, 2010 г., - 464с.

4. Сальков О.А. Комментарий к Федеральному закону от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности" (постатейный). - "Деловой двор", 2009 г.

5. Смирнов А.Т.и др. Безопасность жизнедеятельности М.: Дрофа, 2009г. - 375 с.

6. Спицнадель В.Н. Основы системного анализа: Учеб. пособие. - СПб.: «Изд. дом «Бизнесс-пресса», 2000 г. - 326 с.

7. Причины и последствия техногенных пожаров: http://protivpozhara.ru/obschee/bytovye/texnogennye

8. Охрана труда, Информационный ресурс: http://ohrana-bgd.ru/bgdproiz/bgdproiz1_27.html

Размещено на Allbest.ru

...