Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

На сегодняшний день в России насчитывается парк резервуаров для нефтепродуктов общей емкостью около 100 млн. тонн. Но в связи с экономическими преобразованиями в стране строительство резервуаров практически прекратилось. К тому же, из имеющихся на балансе предприятий нефтяной промышленности Российской Федерации резервуарных парков 80 % находится в состоянии, требующем ремонта и технологического обслуживания различного уровня. Постепенно возрастает процент резервуаров непригодных к эксплуатации. Ежегодно увеличивается количество резервуаров отработавших свой нормативный срок [1,2].

Несмотря на определенный прогресс, достигнутый в обеспечении пожарной безопасности, резервуары для нефти и нефтепродуктов остаются одними из наиболее опасных объектов. Это связано с целым рядом причин, которые до сих пор остаются нерешенными [3]. Впоследствии происходят пожары, наносящие огромный ущерб действующим предприятиям. Вот некоторые из них [20].

В мае 2001 года произошел крупный пожар на нефтяной компании «ЛУКОЙЛ» нефтеперерабатывающего завода «Петротел-ЛУКОЙЛ» возле города Плоешти (Румыния). Огонь охватил один из резервуаров с бензином, в непосредственной близости от очага возгорания находились еще пять стационарных емкостей с горючим, технологические установки, поселок работников предприятия. Пожар был ликвидирован спустя 10 часов после его начала. аварийный пожарный безопасность

В августе 2003 г. в г. Пуэртольяно (провинция Сьюдад- Реаль, Испания) на нефтеперерабатывающем заводе компании «Repsol YPF SA» произошел взрыв с последующим возгоранием емкостей с нефтепродуктами. Начавшийся пожар продолжался около трех суток.

В декабре 2005 года произошло три взрыва с последующим горением на нефтехранилище Bansfield, расположенном к северу от Лондона. Bansfield - 5-е по величине нефтехранилище Великобритании, в котором содержится до 5 % всех нефтепродуктов страны. Оно расположено в 40 км от Лондона и обеспечивает нефтепродуктами юго-восток Англии, в том числе аэропорт Хитроу. Более 60 часов продолжалась борьба с огнем в 20 основных резервуарах с топливом.

В марте 2009 года в Мозыре (Беларусь) на территории парка светлых нефтепродуктов ОАО «Мозырский нефтеперерабатываю щий завод» концерна «Белнефтехим» произошел пожар в стальном резервуаре объемом 10 тыс. куб. метров для хранения бензина. В резервуаре находилось 3 тыс. литров бензина марки АИ-92. Тушение продолжалось более суток.

В августе 2009 года в Ханты-Мансийском автономном округе на нефтебазе «Конда», принадлежащей предприятию ОАО «Сибнефтепровод», произошел крупный пожар: сгорели несколько резервуаров с нефтью площадью около 23 гектаров. В резервуарном парке станции находятся восемь резервуаров типа РВС- 20000. На момент возникновения пожара общий объем находящейся на базе нефти равнялся 160 тысячам кубических метров. Тушение продолжалось двое суток.

В октябре 2009 года на нефтеперерабатывающем заводе Caribbean Petroleum близ города Катано (Пуэрто-Рико) взорвались несколько емкостей для хранения нефти, что привело к беспрецедентному по силе пожару. Первоначальный взрыв уничтожил 11 резервуаров, возникший пожар быстро распространился на близлежащие резервуары с бензином, авиационным топливом и дизельным топливом. Из 40 резервуаров нефтеперерабатывающего завода 21 были полностью разрушены. Пожар продолжался несколько суток.

В сентябре 2010 года на территории ОАО «Ново-Уфимский нефтеперерабатывающий завод» в Уфе (один из крупнейших в России по мощности первичной переработки нефти) произошел взрыв и возник пожар. В феврале 2011 года на нефтеперерабатывающем заводе в городе Байджи в 200 км от Багдада прогремел взрыв, который привел к прекращению работы крупнейшего иракского НПЗ. Нефтеперерабатывающий завод города Байджи (примерно 180 км севернее Багдада) ежедневно производит 11 млн литров бензина, 7 млн литров бензола и 4,5 млн литров керосина. На заводе начался сильнейший пожар. Как мы видим на примерах пожаров в резервуарных парках существующие на сегодняшний день стационарные системы противопожарной защиты вертикальных стальных резервуаров не обеспечивают достаточной защиты, не говоря уже о быстром тушении пожаров.

Указанные обстоятельства, связанные с масштабами возможных последствий чрезвычайных ситуаций на объектах хранения нефти и нефтепродуктов, потенциальным ущербом требуют серьезного анализа состояния техногенной безопасности этих хранилищ, а также реализацию мер по повышению уровня пожаро-, взрывобезопасности.

Данное обстоятельство и диктует актуальность выбранной темы дипломного проектирования «Анализ пожарной опасности и разработка мер противопожарной защиты основных технологических участков Тихвинской нефтебазы ОАО «Леннефтепродукт»».

Основными задачами данного проекта являются:

анализ возможных техногенных опасностей на Тихвинской нефтебазе ОАО «Леннефтепродукт»;

изучение возможных сценариев аварийных ситуаций, которые могут возникнуть на объекте, и оценка их последствий, в том числе влияние на людей, оборудование, здания и сооружения;

анализ пожарной опасности технологического процесса;

разработка организационных и инженерно-технических мероприятий и решений, направленных на обеспечение пожарной безопасности технологического процесса и оборудования.



Глава 1. Общая характеристика объекта

1.1 Общие сведения об объекте

Тихвинская нефтебаза ОАО «Леннефтепродукт» расположена по адресу: Ленинградская область, г. Тихвин и находится по адресу: ул. Ново-Советская, 1А.

Ближайшая жилая застройка находится на расстоянии 100 м от границ нефтебазы в северном и южном направлении.

На нефтебазе осуществляются следующие операции с нефтепродуктами: прием, хранение и отпуск.

Режим работы персонала предприятия пятидневный, односменный с 8:00 до 17:00.

Охрана территории осуществляется круглосуточно, посменно вооруженной охраной.

В состав нефтебазы входят следующие объекты, связанные с обращением нефтепродуктов:

резервуары хранения дизельного топлива и бензина (РВС 200 - 2 шт.; РВС 400 - 2 шт.; РВС 700 - 2 шт.; РВС 1000 - 3 шт.; РВС 2000 - 2 шт.; РВС 3000 - 1 шт.);

резервуары хранения масел (РГС-50 - 4 шт., РГС-75 - 4 шт., РГС-80 - 1 шт.);

железнодорожная эстакада слива нефтепродуктов длиной 57 м, оборудованная приборами УСН-175 (10 шт.) и стойками верхнего слива (5 шт.) для слива ж/д цистерн, в которой отсутствует или неисправен сливной люк (одновременная постановка на слив до 6-и железнодорожных цистерн (360 т нефтепродуктов));

автомобильная эстакада налива светлых нефтепродуктов;

насосная станция перекачки нефтепродуктов;

технологические трубопроводы.

Прием нефтепродуктов осуществляется железнодорожным транспортом, отпуск - автомобильным транспортом.

1.2 Возможные чрезвычайные ситуации техногенного характера. Сценарии возможных аварий

К наиболее опасным источникам различных аварий на производственных объектах Тихвинской нефтебазы ОАО «Леннефтепродукт» относятся:

резервуары хранения нефтепродуктов;

железнодорожные цистерны;

автомобильные цистерны;

технологические трубопроводы;

запорная арматура, фланцевые соединения.

Исходя из особенностей технологических процессов на предприятии, возможными причинами и факторами, способствующими возникновению и развитию аварий, могут быть:

1) Отказы (инциденты) оборудования:

физический износ, механические повреждения;

отказы приборов контрольно-измерительных приборов и аппаратуры;

коррозия металла внешних, внутренних стенок и днища резервуара, внутренняя коррозия металла, коррозия технологических трубопроводов;

2) Ошибочные действия персонала:

несоблюдение правил технической эксплуатации;

ошибки при проведении ремонтных, профилактических и других работ, связанных с неустойчивыми переходными режимами;

3) Внешнее воздействие природного и техногенного характера;

Противоправные действия людей, приводящие к умышленному созданию аварийной ситуации.

В результате аварии может произойти как розлив нефтепродукта, так и его возгорание (пожар).

На основе анализа причин возникновения и факторов, определяющих исходы аварий, учитывая особенности применяемых технологических процессов, свойства и распределение опасных веществ, на опасных производственных объектах выделены следующие типовые сценарии аварии.

Таблица 1. Типовые схемы развития сценариев аварий

№ сценария	Схема развития сценария
(C1) - пролив опасной жидкости на открытой площадке / в помещении	Разрушение оборудования выброс жидкости и ее растекание в пределах обвалования (помещения) загрязнение промышленной площадки (окружающей природной среды - далее ОПС) или помещения локализация пролива
(C2) - пожар разлития горючих жидкостей на открытой площадке.	Полная разгерметизация оборудования или трубопровода (катастрофическое разрушение) выброс пожароопасного вещества и его растекание воспламенение пролива при условии наличия источника инициирования пожар разлития термическое поражение оборудования и персонала
(C3) - пожар в замкнутом пространстве	Полная разгерметизация оборудования или трубопровода (катастрофическое разрушение) выброс пожароопасного вещества в помещении воспламенение пролива или газа при условии наличия источника инициирования пожар в замкнутом объеме термическое поражение оборудования и персонала
(C4) - образование и взрыв топливовоздушной смеси (далее - ТВС) в замкнутом пространстве (в оборудовании, в помещении)	А) Полная или частичная разгерметизация оборудования или трубопровода выброс газа или ГЖ образование взрывоопасной ТВС в помещении или оборудовании взрыв ТВС (дефлаграционное сгорание) при наличии источника инициирования поражение оборудования и персонала ударной волной Б) Нарушение герметичности оборудования образование взрывоопасной смеси внутри технологического оборудования воспламенение смеси при условии наличия источника инициирования дефлаграционное сгорание (взрыв) с последующим отрывом ослабленного элемента (крыша) или полным разрушением оборудования.
(C5) - образование и взрыв (дефлаграционное горение) ТВС в открытом пространстве на месте разгерметизации оборудования	Разгерметизация оборудования или трубопровода с взрывоопасным веществом выброс газа в открытое пространство образование взрывоопасной газовоздушной смеси (далее - ГВС) взрыв ГВС (дефлаграционное сгорание) при наличии источника инициирования поражение оборудования и персонала ударной волной
(C6) - открытый пожар внутри резервуара	Образование горючей смеси внутри резервуара воспламенение смеси при наличии источника зажигания для внутреннего пространства (удар молнии, разряд статического электричества, механический удар) срыв крыши воспламенение нефти термическое поражение оборудования и персонала
(C7) - пожар в резервуаре с выбросом горящей жидкости	Образование горючей смеси внутри резервуара воспламенение смеси при наличии источника зажигания для внутреннего пространства (удар молнии, разряд статического электричества, механический удар) срыв крыши воспламенение нефти формирование раскаленного слоя спуск раскаленного слоя в отстойную зону вскипание отстойной воды выброс горящего нефтепродукта за пределы резервуара термическое поражение персонала

Оценка опасных событий, произошедших на нефтехимических предприятиях, показывает, что на производствах наиболее распространенным видом аварий является разгерметизация технологического оборудования, в результате чего возможно образование парогазового облака с его дальнейшим воспламенением (взрывом) или разлив продуктов нефтепереработки с их последующим возгоранием, а также возможное токсическое заражение промышленной территории.

Значительная часть аварий на оборудовании нефтебаз вызвана образованием взрывоопасных смесей вследствие нарушения технологического режима и герметичности.

К нарушениям герметичности приводят резкие перепады температур в аппаратах или температурные перенапряжения, разрушение прокладок, разрывы технологических трубопроводов в результате коррозии, эрозии и усталость металла, некорректное расположение запорной арматуры и её отказы в работе, механические повреждения по вине производственного персонала и др.. Анализ возможных последствий опасных событий показал, что аварии на открытых площадках наиболее опасны вследствие разветвленности сети технологических коммуникаций, большой плотности насыщения территории и высокого содержания установок, чем в замкнутых производственных зданиях. А возникновение опасных событий чаще всего происходит во время нормальной работы технологических установок.

На предприятии применяются следующие основные вещества и материалы: бензин Аи 80, Аи 92, Аи 95, дизельное топливо, масло марки М10Г2, гидравлическое масло ВМГ3.

При прогнозе учитываем, что в окружающую среду аварийно поступают нефтепродукты при следующих условиях [6]:

стационарные объекты хранения нефти и нефтепродуктов - 100 % объема максимальной емкости одного объекта хранения;

железнодорожный состав - 50 % общего объема цистерн в железнодорожном составе;

автомобильная цистерна - 100 % объема.

На размеры площади разлива и направление движения пятна нефтепродукта влияют:

время года в момент разлива;

объем разлитого нефтепродукта;

наличие защитных сооружений от распространения разлива;

рельеф, подстилающая поверхность и грунты в месте разлива;

уровень обводненности местности, где произошел разлив;

наличие растительности;

метеорологические условия;

время локализации разлива нефтепродукта;

физико-химические свойства нефтепродукта.

Растекание нефтепродуктов будет происходить в сторону естественного уклона местности, попадая в ямы, канавы дорог, дренажные каналы.

В случае растекания нефтепродуктов по открытой местности площадь разлива определяется исходя из предположения, что в любой момент времени пролившаяся жидкость имеет форму плоской круглой лужи постоянной толщины.

Площадь разлива на открытой местности (незащищенный рельеф) при свободном растекании, определяется по формулам [6, 7]:

где S - площадь, м²;

D - диаметр пятна разлива (м), определяемый по формуле:

V - объем разлившегося нефтепродукта, м³.

где _н - плотность нефтепродукта, т/м³;

М - количество вылившегося нефтепродукта, т.

Кроме того, учитываются объемы разливов нефтепродуктов при авариях, связанных с разгерметизацией технологических трубопроводов на территории Тихвинской нефтебазы ОАО «Леннефтепродукт».

Объем нефтепродуктов при разгерметизации технологических трубопроводов рассчитывается, исходя из следующих допущений.

Объем нефтепродуктов, вылившейся до остановки прокачки (Q_Т1, м³) составит:



где Q₀ - расход нефтепродуктов в исправном трубопроводе при работающем насосе, м³/с;

Т_а - нормативное время остановки прокачки (60 с).

Объем нефтепродуктов, вылившийся после остановки прокачки (Q_СТ, м³) рассчитывается по формуле:

где R - внутренний радиус поврежденного участка трубопровода, м;

L - длина трубопровода с учетом профиля трубопровода, м.

Суммарный объем нефтепродуктов (Q_СУМ, м³), поступивший в окружающую среду при порыве трубопроводов составит:

где Q_Т1 - объем нефтепродуктов, вылившийся до остановки прокачки (м³);

Q_СТ - объем нефтепродуктов, вылившийся после остановки прокачки (м³).

Расчет объема нефтепродуктов, вылившегося после остановки прокачки (Q_СТ), производится с учетом профиля трубопровода и особенностей его прокладки.

По периметру резервуарных парков хранения светлых нефтепродуктов предусмотрены замкнутые обвалования. Свободные от застройки объемы обвалованных территорий соответствуют как минимум 100 % объема резервуаров максимальной вместимости в резервуарных парках. На основании вышеизложенного, сделан вывод о том, что при разгерметизации резервуаров хранения, разливы нефтепродуктов не будут распространяться за пределы обвалований резервуарных парков. Площади разлива в этом случае будут соответствовать площадям обвалований резервуарных парков.

Размер зоны поражения открытым пламенем определяется размером зоны, где возможно его появление. В пределах зоны открытого пламени люди получают смертельное поражение. Размеры зоны поражения открытым пламенем ограничиваются геометрическими размерами разлива нефтепродукта в сумме с размером вытянутым по ветру пламенем.

Под зоной поражения тепловым излучением принимается зона вдоль границы пожара глубиной, равной расстоянию, на котором будет наблюдаться тепловой поток с заданной величиной. Размеры зон поражения тепловым излучением с поверхности пламени определялись по следующим уровням излучения [6]:

10,5 кВт/м² - расстояния, на которых человек испытывает непереносимую боль через 3-5 с, а также может получить ожоги 1-й степени через 6-8 с, ожоги 2-й степени через 12-16 с;

7 кВт/м² - расстояния, на которых человек испытывает непереносимую боль через 20-30 с, а также может получить ожоги 1-й степени через 15-20 с, ожоги 2-й степени через 30-40 с;

1,4 кВт/м² - расстояния, безопасные для человека без спецодежды.

Расчеты вероятных зон поражения тепловым излучением при пожарах разлива нефтепродуктов проводятся по методике, изложенной в ГОСТ 12.3.047-98 «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля» [6] с использованием таблиц Excel для автоматизации результатов расчета.

Таким образом, в результате анализа общей характеристики объекта установлено следующее:

в резервуарном парке сконцентрировано значительное количество легковоспламеняющихся и горючих жидкостей (бензин, масла, дизельное топливо), которые способны привести к возникновению пожаров, взрывов, загрязнению окружающей среды;

выделено семь типовых сценариев возникновения и развития аварийных ситуаций на нефтебазе, а также их вероятностные характеристики;

проанализированы вероятные зоны поражения тепловым излучением при пожарах, связанных с разгерметизацией емкостного оборудования и разливом нефтепродуктов. При этом наиболее вероятным сценарием будет разгерметизация автомобильной цистерны, перевозящей бензин, частота реализации которого составляет 1,110^-3;

наиболее опасный сценарий, связанный с разрушением резервуара наибольшей емкости на объекте, имеет наименьшую частоту реализации и составляет 5,010^-7.



Глава 2. Исследование и оценка инженерно-строительных особенностей объекта

2.1 Генеральный план

На территории Тихвинской нефтебазы ОАО «Леннефтепродукт» расположены следующие здания и сооружения:

административный корпус;

электрокотельная;

гараж;

насосная;

склад масел;

железнодорожная эстакада слива нефтепродуктов;

автомобильная эстакада налива нефтепродуктов;

резервуары:

№ 9 горизонтальный стальной, 50 м³;

№ 25 горизонтальный стальной, 50 м³;

№ 28 горизонтальный стальной, 50 м³;

№ 30 горизонтальный стальной, 50 м³;

№ 18 горизонтальный стальной, 75 м³;

№ 19 горизонтальный стальной, 75 м³;

№ 20 горизонтальный стальной, 75 м³;

№ 29 горизонтальный стальной, 75 м³;

№ 10 горизонтальный стальной, 80 м³;

№ 7 вертикальный стальной, 200 м³;

№ 21 вертикальный стальной, 200 м³;

№ 22 вертикальный стальной, 400 м³;

№ 23 вертикальный стальной, 400 м³;

№ 26 вертикальный стальной, 700 м³;

№ 27 вертикальный стальной, 700 м³;

№ 8 вертикальный стальной, 1000 м³;

№ 24 вертикальный стальной, 1000 м³;

№ 39 вертикальный стальной, 1000 м³;

№ 31 вертикальный стальной, 2000 м³;

№ 32 вертикальный стальной, 2000 м³;

№ 33 вертикальный стальной, 3000 м³.

Минимальные расстояния между зданиями и сооружениями на территории предприятий по хранению и переработке нефти и нефтепродуктов определяются согласно требованиям СП 110.13330.2011 Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы [8], а также СП 4.13130.2013 Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям [9].

2.2 Характеристика зданий на объекте

Административное здание.

Здание двухэтажное, размерами в плане 19 Ч 12 м. Несущие стены и внутренние перегородки выполнены из белого силикатного кирпича. Перекрытие - железобетонные плиты. Степень огнестойкости здания II. Класс строительных конструкций по пожарной опасности К0. Кровля здания двускатная, шиферная по деревянной обрешетке. Имеется чердачное помещение, деревянные конструкции которого обработаны огнезащитным составом, о чем свидетельствуют соответствующие акты. Вход в чердачное помещение закрыт на замок, возле которого вывешена табличка о месте хранения ключа. На первом и втором этажах здания на видных местах, вблизи от входов в помещения вывешены огнетушители типа ОП-5 порошкового типа, которым своевременно проведено техническое обслуживание в организации, имеющей лицензию на данный вид деятельности. Двери, отделяющие лестничные клетки от поэтажных коридоров, имеют уплотнения в притворах, а также автоматические доводчики, что в случае возникновения пожара будет препятствовать распространению дыма по путям эвакуации. Все помещения административного корпуса оборудованы системой автоматической пожарной сигнализации и системой оповещения и управления эвакуацией при. В качестве устройства для формирования сигнала о пожаре применены тепловые и дымовые пожарные извещатели, сигнал от которых выведен на приемно - контрольный прибор типа «Сигнал - 20», размещенный в помещении с круглосуточным пребыванием людей, к которому подключен выносной звуковой оповещатель - «Бия-С» 12В. Питание прибора осуществляется от резервируемого источника питания «Лигард-РИП-12», который имеет встроенный источник резервного питания в виде аккумуляторной батареи на питание, от которого он переходит автоматически при пропадании сетевого напряжения 220В. Приёмно-контрольный прибор выдаёт сигнал тревоги при:

пожаре на охраняемом объекте;

несанкционированном проникновении на охраняемый объект.

На приборе находится 20 индикаторов состояния шлейфов охранной и пожарной сигнализации и внутренняя встроенная маломощная сирена.

Осуществление связи с подразделениями пожарной охраны осуществляется с помощью телефонной сети (АТС), а также мобильной связи.

Здание котельной

Здание одноэтажное, размерами в плане 15Ч8 м. Несущие стены и внутренние перегородки выполнены из белого силикатного кирпича. Перекрытие - железобетонные плиты. Степень огнестойкости здания II. Класс строительных конструкций по пожарной опасности К0 - не пожароопасные. Кровля здания двускатная, шиферная по деревянной обрешетке. Имеется чердачное помещение, деревянные конструкции которого обработаны огнезащитным составом, о чем свидетельствуют соответствующие акты. Вход в чердачное помещение закрыт на замок, возле которого вывешена табличка о месте хранения ключа. В качестве первичных средств пожаротушения использованы огнетушители типа ОП-5 порошкового типа. Все помещения котельной оборудованы системой автоматической пожарной сигнализации и системой оповещения и управления эвакуацией при пожаре. Сигнал о пожаре выведен в помещение с круглосуточным пребыванием людей (помещение охраны, расположенное в административном корпусе). Кроме этого основное помещение котельной защищено от пожара модулями порошкового пожаротушения типа «Буран 8СВ) потолочного типа.

Мощность электрокотельной составляет 750 кВт на 3 электродных котла. Напряжение в сети 380 В. В качестве теплоносителя используется вода.

Гараж

Здание гаража одноэтажное, размерами в плане 22Ч12 м. Несущие стены и внутренние перегородки выполнены из белого силикатного кирпича. Перекрытие - железобетонные плиты. Степень огнестойкости здания II. Класс строительных конструкций по пожарной опасности К0 - не пожароопасные. Кровля здания выполнена из рубероида. Чердачное и подвальное помещения отсутствуют. Все помещения гаража оборудованы системой автоматической пожарной сигнализации, а также системой оповещения и управления эвакуацией при пожаре. Сигнал о пожаре выведен в помещение с круглосуточным пребыванием людей (помещение охраны, расположенное в административном корпусе). Также основное помещение гаража для хранения автомобилей защищено модулями порошкового пожаротушения Тунгус-6. Для экстренной эвакуации автомобилей из гаража имеется жесткая сцепка (из расчета 1 сцепка на 10 машин).

Насосная

Здание насосной одноэтажное, размерами в плане 18Ч66Ч14,8 м. Несущие стены и внутренние перегородки выполнены из белого силикатного кирпича. Перекрытие - железобетонные плиты. Степень огнестойкости здания II. Класс строительных конструкций по пожарной опасности К0 - не пожароопасные. Кровля здания выполнена из рубероида. Чердачное и подвальное помещения отсутствуют. Все помещения гаража оборудованы системой автоматической пожарной сигнализации, а также системой оповещения и управления эвакуацией при пожаре. Сигнал о пожаре выведен в помещение с круглосуточным пребыванием людей (помещение охраны, расположенное в административном корпусе). В качестве средств пожаротушения применены модули порошкового пожаротушения Тунгус-6. Для контроля за состоянием воздушной среды, в помещениях насосной установлены автоматические газоанализаторы довзрывоопасных концентраций ГГ, паров ЛВЖ и ГЖ типа «Сигма». При превышении в воздушной среде взрывоопасных концентраций, автоматически включается предупредительная сигнализация (световая и звуковая) с одновременным включением аварийной системы вентиляции. Сигнал от устройства также выведен в помещение охраны.

Склад масел

Здание склада масел одноэтажное, размерами в плане 42Ч17 м. Несущие стены и внутренние перегородки выполнены из белого силикатного кирпича. Перекрытие - железобетонные плиты. Степень огнестойкости здания II. Класс строительных конструкций по пожарной опасности К0 - не пожароопасные. Кровля здания выполнена из рубероида. Чердачное и подвальное помещения отсутствуют. Все помещения склада оборудованы системой автоматической пожарной сигнализации, а также системой оповещения и управления эвакуацией при пожаре. Сигнал о пожаре выведен в помещение с круглосуточным пребыванием людей (помещение охраны, расположенное в административном корпусе). В качестве средств пожаротушения применены модули порошкового пожаротушения Тунгус-6. Для контроля за состоянием воздушной среды, в помещениях насосной установлены автоматические газоанализаторы довзрывоопасных концентраций ГГ, паров ЛВЖ и ГЖ типа «Сигма». При превышении в воздушной среде взрывоопасных концентраций, автоматически включается предупредительная сигнализация (световая и звуковая) с одновременным включением аварийной системы вентиляции. Сигнал от устройства выведен в помещение охраны. Имеется вытяжная обще обменная вентиляционная система. Вентилятор радиальный взрывозащищенный из сплава алюминия. Воздуховод из тонколистовой оцинкованной стали. Запуск технологических насосов заблокирован с автоматическим включением системы вентиляции.

2.3 Коммунальные сети

Электрические линии (220 - 380В) на территории предприятия выполнены скрыто в подземных лотках. По всему периметру занимаемой территории имеется наружное освещение, выполненное от электрических светильников типа EV 4050 взрывозащитного исполнения для различных типов ламп.

Здание гаража, насосной, административного корпуса, котельной имеют местное водяное отопление, производимое от электрокотельной, расположенной на территории предприятия. В помещениях установлены радиаторы отопления ребристые, чугунные. Прокладка отопительной теплоцентрали осуществлена наружным способом в лотках, утепленных мин. ватой и обшитых тонколистовым металлом.

Здания и сооружения Тихвинской нефтебазы имеют молниезащиту в соответствии с категориями устройств и типом зоны защиты. Требования к молниезащитным устройствам, категории устройств молниезащиты, зоны защиты молниеотводов устанавливаются [10].

Группы вертикальных и горизонтальных резервуаров для нефтепродуктов относятся ко II категории устройства молниезащиты и зоне защиты Б. Данные резервуары защищены от прямых ударов молнией молниеотводами, установленными отдельно, имея импульсное сопротивление каждого заземлителя не более 10 Ом.

Водоснабжение на предприятии организовано из двух артезианских скважин двумя насосами, производительностью 22 м³/ч и создаваемым напором 76 м каждый. Для целей пожаротушения предусмотрена насосная станция пожаротушения и два пожарных водоема по 200 м³ каждый. Для наружного пожаротушения предусмотрено 4 пожарных гидранта, имеются на объектах предприятия также пожарные краны для внутреннего пожаротушения.

Технологические трубопроводы предназначены для получения, перекачки и выдачи товарных нефтепродуктов. Их общая длина составляет 3189 метров, при этом:

диаметром 100 мм - 70 м;

диаметром 150 мм - 691 м;

диаметром 200 мм - 12 м.

Таким образом, исследование и оценка инженерно-строительных особенностей объекта, показывает, что основные требования пожарной безопасности для строительной части выполнены, и исследуемый объект соответствует техническим нормативным правовым актам в области обеспечения пожарной безопасности. Дополнительных мероприятий по повышению уровня пожарной защиты не предусматриваем.



Глава 3. Анализ пожарной опасности технологического процесса

3.1 Схема технологического процесса

Как уже было отмечено, резервуарный парк нефтебазы состоит из групп хранения светлых нефтепродуктов и моторных масел. Всего в эксплуатации 9 резервуаров, общим объемом 9400 м³.

Резервуарный парк состоит из группы хранения светлых нефтепродуктов:

РВС 3000 м³ - 1шт;

РВС 2000 м³ - 1шт;

РВС 1000 м³ - 2шт;

РВС 700 м³ - 2шт;

РВС 400 м³ - 2шт;

РВС 200 м³ - 1шт;

Поступление товарных нефтепродуктов в резервуары осуществляется от насосной станции до коллектора управления задвижками трубопроводом диаметром 100 ? 150 мм, от коллектора управления задвижками до РВС, трубопроводом диаметром 100 ? 150 мм. На крышах резервуаров установлены дыхательные клапаны НДКМ и предохранительные клапаны КПГ.

В непосредственной близости от парка находятся три заклубленных пожарных водоема емкостью 2 шт. по 300 м³, и 1 шт. - 50 м³.

Группа моторных масел:

РГС 80 м³ - 1шт;

РГС 73 м³ - 1шт;

РГС 70 м³ - 4шт;

РГС 50 м³ - 3шт.

Заполнение всех резервуаров производится из ж/д цистерн через насосную станцию. Резервуарный парк оснащен системой технологических трубопроводов, отсекающими задвижками, необходимой арматурой и оснасткой. Обвалование группы РВС для хранения светлых нефтепродуктов вмещает в себя емкость разлива при одновременном разрушении двух резервуаров.

Железнодорожная эстакада слива - налива нефтепродуктов предназначена для опорожнения и заправки ж/д цистерн нефтепродуктами.

Эстакада расположена непосредственно на тупике, на расстоянии 115 метров от стационарной насосной станции перекачки нефтепродуктов и включает в себя железнодорожную эстакаду слива - налива на три стояка общей длиной 72 метра и высотой 5 метров, а также 8 сливо - наливных устройств УСН - 175. Для перекачки бензинов и дизельного топлива используются насосы нефтяные центробежные типа СРК-СМК 150х400 и один поршневой ЭНП-100. Условиями эксплуатации эстакады предусмотрено одновременное опорожнение пяти ж/д цистерн. Эстакада двусторонняя. Управление операцией слива производится непосредственной из операторной, расположенной в здании насосной.

Запуск в работу насосных агрегатов осуществляется в ручном режиме только после запуска приточно-вытяжной вентиляции. В помещении насосной установлены кнопки аварийного отключения насосных агрегатов.

В случае разгерметизации ж/д цистерны и последующего разлива нефтепродукта, по трассе продуктопровода имеется аварийная дренажная емкость объемом 63 м³.

Продукты поступают на железнодорожную сливную эстакаду 1 в железнодорожных цистернах 2, сливаются из них с помощью приборов для нижнего 3 или верхнего 3 слива в коллектор 4, откуда откачиваются насосом 5 и направляются на хранение в резервуары 7 или на автомобильную эстакаду 9, оборудованную приборами для верхнего налива автомобильных цистерн 8. Коллектор оборудован дыхательной линией (вантузом), установленной в его торце и защищенной кассетным огнепреградителем.

Эстакада для налива автоцистерн предназначена для налива светлых нефтепродуктов в автоцистерны. Способ налива - сверху. Условиями эксплуатации предусмотрен налив одновременно шести автоцистерн. Для налива используются центробежные насосы типа АСВН-80А. Площадка, на которой расположена эстакада для налива автоцистерн размером 30 Ч 20 м, имеет твердое покрытие и обеспечивает беспрепятственный сток разлитого нефтепродукта в специальный сборник (ловушку) объемом 60 м³, а дождевых стоков - в канализацию. Наливные устройства имеют номера, соответствующие технологической схеме, а также наименование сорта нефтепродукта, проходящего через это устройство. На площадках установлены знаки дорожного движения и пожарной безопасности. Скорость движения не должна превышать 5 км/час. Автоцистерны, предназначенные для перевозки легковоспламеняющихся нефтепродуктов, должны быть оборудованы заземляющими устройствами для присоединения к контуру заземления наливной эстакады, то есть включение насосов для перекачки нефтепродуктов невозможно без заземления автоцистерн. На территории наливной эстакады в качестве первичных средств пожаротушения применены 2 порошковых передвижных огнетушителя по 100 л каждый. Кроме этого автоцистерны должны быть снабжены двумя огнетушителями, кошмой, песочницей с сухим песком и лопатой и иметь информационные таблицы системы информации об опасности (СИО).

Отпуск светлых нефтепродуктов в автоцистерны производится из РВС (резервуар вертикальный, стальной) через автомобильную наливную эстакаду по следующей схеме. Автоцистерна, заехав на площадку наливной эстакады, становится под необходимый стояк налива (бензин А-80, Аи-92, Аи-95, дизельное топливо).

Заглушив двигатель, автоцистерна цепляется к контуру заземления эстакады (в случае если не будет произведено заземление, сработает клапан - отсекатель, перекрывающий подачу нефтепродукта). Затем Оператор открывает необходимые задвижки (вручную) и нефтепродукт самотеком поступает в автоцистерну. Управление и контроль за наливом нефтепродукта осуществляет оператор. На случай пролива, разлива нефтепродукта, площадка эстакады по периметру имеет бортик высотой 0,2 м, а также углубленную емкость «ловушку» для сбора разлившихся нефтепродуктов. Во всей операции по наливу автоцистерны нефтепродуктом участвуют 2 человека.

3.2 Анализ пожарной опасности применяемых веществ и материалов

Во всех технологических блоках объекта обращаются опасные вещества - дизельное топливо бензин [11,12] и моторные масла [13].

В различный период в резервуарах могут находится различные типы нефтепродуктов в зависимости от времени года и государственного заказа.

Масла представляют собой нефтяные масла селективной очистки с присадками, улучшающими эксплуатационные свойства. Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, в пределах 190 ? 207^оC. Температура самовоспламенения 340^оC. Температурные пределы воспламенения: верхний 193 ? 225^оC, нижний 154 ? 187^оC.

Наиболее часто в технологическом процессе обращается бензин Аи-80.

Бензин Аи-80, легковоспламеняющаяся бесцветная жидкость, представляющая собой смесь легких углеводородов. Бензин при горении прогреваются в глубину. Скорость нарастания прогретого слоя 0,7 м/ч; температура прогретого слоя 80-100^оС; температура пламени 1200^оС. Химическая формула С_6,99Н_19,1; молекулярная масса 97,2; константы уравнения Антуана: А=4,19500, В=682,876, С=222,066; плотность примерно равно 715 кг/м³; теплота сгорания 44239,0 кДж/кг; температура вспышки -35 ^оС; температура самовоспламенения 375^оС; температурные пределы распространения пламени: нижний -35^оС, верхний +17^оС; концентрационные пределы распространения пламени: нижний 1,08 % (об.), верхний 5,16 % (об.); нормальная скорость распространения пламени 0,45 м/с [11,12].



3.3 Оценка возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования

В качестве типового технологического оборудования примем резервуар РВС-3000 с бензином АИ-80, коллектор и центробежный насос для перекачки бензина.

Определение возможности образования горючей среды внутри резервуара РВС-3000 с бензином Аи-80 и коллекторе

Внутри оборудования горючая среда может образоваться только при наличии в оборудовании свободного от жидкости объема (газового пространства), который сообщается с атмосферой и в той или иной степени насыщается парами жидкости. В нашем случае такое возможно.

При снижении уровня продукта или температуры окружающей среды в аппараты через дыхательные устройства поступает воздух, что приводит к разбавлению «богатой» смеси и образованию взрывоопасных концентраций.

При анализе возможности образования пожаровзрывоопасных концентраций в оборудовании с жидкостью необходимо различать оборудование с подвижным и не подвижным уровнями жидкости.

В нашем случае в оборудовании подвижный уровень жидкости.

Для оборудования с подвижным уровнем жидкости наличие пожаровзрывоопасной паровоздушной смеси в оборудовании определяется по следующей зависимости: где - температура вспышки бензина Аи-80, ^оС.

При выполнении условия по рабочей температуре проверяем выполнение второго условия:

где - воспроизводимость метода определения показателя пожарной опасности при доверительной вероятности 95%.

Согласно п. 4.10.4.3 [14] воспроизводимость метода экспериментального определения концентрационных пределов распространения пламени по газо- и паровоздушным смесям при доверительной вероятности 95 % не должна превышать 0,3 % об. на нижнем пределе и 0,6 % об. на верхнем пределе.

Расчетная температура летом: , где - максимальная температура воздуха [15];

Расчетная температура зимой: где - минимальная температура воздуха [15].

Имеем в технологическом оборудовании бензин Аи-80, тогда:

Полагаем, что концентрация паров бензина Аи-80 в аппарате близка к насыщенной, т.е.

Концентрация насыщенного пара при рабочей температуре жидкости определяется по формуле [16]:

где - давление насыщенного пара жидкости при рабочей температуре, Па.

Величину рассчитаем по уравнению Антуана:



где ,, - постоянные Антуана для бензина Аи-80;

- расчетная температура.

Определим давление насыщенного пара при расчетных температурах:

Соответственно концентрация насыщенного пара (рабочая концентрация) при рабочих температурах составляет:

Следовательно, при принятом условии пожаровзрывоопасные концентрации образуются при минимальных температурах, т.к. и не образуются при положительных . Обратное решение уравнения Антуана показывает, что образование концентраций, соответствующих верхнему концентрационному пределу распространения пламени, возможно уже при температуре

Определение возможности образования горючей среды внутри центробежного насоса для перекачки бензина

При нормальных условиях работы внутри насоса образование горючей среды не происходит, так как поступающее сырье не содержит кислород воздуха, а также отсутствует свободное пространство.



3.4 Оценка возможности образования горючей среды в производственных помещениях и на открытых технологических площадках при выходе веществ наружу из оборудования

Выход горючих веществ наружу без повреждения их конструкции

Выход горючих веществ без повреждения конструкций аппаратов возможен при дыханиях в резервуаре РВС-3000 с бензином Аи-80 и коллекторе через дыхательную линию.

Выполним оценку количества вышедших пожаро-, взрывоопасных веществ. Изменение технологических параметров возможно при изменении температуры внутри резервуара с бензином Аи-80 и коллекторе для весеннего периода, когда перепады температур достигают 15⁰С .

Количество горючих паров, выходящих из сообщающегося с атмосферой («дышащего») аппарата при «малом дыхании», определяем по формуле [16, 17]:

для резервуара с бензином Аи-80:

для коллектора с парами бензина Аи-80:

где - внутренний объем оборудования, заполненный паром, м³;

- количество выходящих из аппарата паров при изменении температуры среды в газовом пространстве, кг/цикл.

- концентрация насыщенных паров жидкости соответственно при температурах об. доли;

об. доли - средняя концентрация насыщенного пара в аппарате;

- универсальная газовая постоянная.

- рабочее давление в аппарате, Па.

Внутренний объем оборудования, заполненный паром, определим по формуле [18]:

для резервуара с бензином Аи-80:

где ? степень заполнения оборудования (согласно паспорта на резервуар).

для коллектора:

где ? диаметр коллектора, м;

- длина коллектора, м.

Концентрация насыщенного пара при рабочей температуре жидкости определяется по формуле:



? давление насыщенного пара жидкости при рабочей температуре, Па.

Величину рассчитаем по формуле (3.4).

Определим давление насыщенного пара при температурах и :

Соответственно концентрация насыщенного пара при рабочих температурах [18]:

Средняя концентрация насыщенного пара:

Определяем объем взрывоопасной смеси определим из соотношения (изменением величины молярного объема при изменении температуры пренебрегаем) [16-18]:

Объем взрывоопасной смеси можно определить по формуле:



где - коэффициент запаса надежности, обычно принимаемый равным 2 для однородной парогазовоздушной смеси без источника зажигания в ней и принимаемый равным 4 - при возможности появления источника зажигания в ней (по условию не задано, поэтому принимаем, что источника зажигания в смеси нет).

Объем взрывоопасной смеси составит [16-18]:

для резервуара с бензином Аи-80:

- без источника зажигания;

- с источником зажигания.

для коллектора с парами бензина Аи-80:

- без источника зажигания;

- с источником зажигания.

Диаметр зоны взрывоопасных концентраций определяем по формуле:

Для резервуара с бензином Аи-80:

диаметр взрывоопасной зоны для случая без источника зажигания:

.

диаметр взрывоопасной зоны для случая с источником зажигания:

.

Для коллектора с парами бензина Аи-80:

диаметр взрывоопасной зоны для случая без источника зажигания:

.

диаметр взрывоопасной зоны для случая с источником зажигания:

.

Как видно из оценочного расчета, количество вышедших веществ при малом «дыхании» образовывает значительные взрывоопасные зоны.

Т.о., при нормальном режиме функционирования выход веществ наружу возможен при изменении параметров работы технологического оборудования. В виду наличия дыханий возможен выход наружу горючих веществ с образованием зон загазованности.

Выход пожаро-, взрывоопасных веществ из резервуара с бензином Аи-80 возможен и при больших дыханиях.

Количество горючих паров, выходящих из сообщающегося с атмосферой аппарата при «большом дыхании», определяем по формуле:

где ? количество выходящих паров из заполненного жидкостью аппарата, кг/цикл;

? объем жидкости, поступающей в аппарат, м³;

? атмосферное давление, Па;

? рабочая температура жидкости, К (принимаем при -5⁰С);

? концентрация паров жидкости в аппарате, об. доли;

М ? молекулярная масса жидкости, кг/кмоль;

R=8314,31 Дж/(кмольЧК) ? универсальная газовая постоянная.

Объем взрывоопасной смеси составит:

- без источника зажигания;

- с источником зажигания.

Диаметр взрывоопасной зоны для случая без источника зажигания:

.

Диаметр взрывоопасной зоны для случая с источником зажигания:

.

При эксплуатации насоса могут происходить небольшие утечки горючих веществ через прокладки, швы, разъемные соединения, уплотнения валов и т.п.

Это объясняется тем, что даже при самой тщательной обработке прилегающих друг к другу поверхностей нельзя создать абсолютную непроницаемость. При соприкосновении двух поверхностей из-за наличия незначительных выпуклостей образуется большое количество капиллярных каналов, по которым происходит истечение газов и жидкостей.

Однако фактическая концентрация горючих веществ нижнего концентрационного предела распространения пламени не достигает.

Выход горючих веществ без повреждения конструкций возможен через сальниковые уплотнения насоса.

Согласно приложению 1 к РД-39-142-00, расчетная величина утечки для сальниковых уплотнений насосов составляет 38,89 мг/с (0,14 кг/ч).

Таким образом, количество вышедших веществ через торцевые уплотнения насоса при нормальных условиях незначительно.

Выход горючих веществ наружу при повреждении технологического оборудования

Аварии в резервуарных парках инициируются [17]:

факторами опасности объективного характера (воздействие природных процессов;

наличие скрытых дефектов в материале оборудования; отказы оборудования, автоматики и т.д.);

факторами опасности субъективного характера (ошибки при проектировании и изготовлении оборудования; нарушения при выполнении строительно-монтажных работ; действия людей, приводящие к созданию аварийной ситуации, и т.д.).

Перечисленные факторы приводят к чрезмерным механическим, температурным и химическим воздействиям на материал оборудования.

Механические воздействия на материал оборудования возникают [19]:

вследствие нарушения материального баланса (при переполнении резервуаров;

при увеличении гидравлического сопротивления трубопроводов из-за образования пробок, отложений, не полностью открытых задвижек;

при снижении пропускной способности дыхательных клапанов;

при объемном расширении бензина в герметично отключенных участках трубопроводов из-за повышения температуры окружающей среды и др.);

вследствие воздействия нагрузок динамического характера (при несоблюдении скорости заполнения резервуара);

при несоблюдении скорости нарастания давления в оборудовании при пуске в работу;

при взрыве горючей среды в оборудовании; при гидравлическом ударе, знакопеременных нагрузках, вибрации, механических ударах и др.).

Температурные воздействия на материал оборудования возникают при чрезмерно низкой температуре окружающей среды.

Химические (коррозионные) воздействия на материал оборудования отсутствуют в связи с отсутствием агрессивной окружающей среды, агрессивных примесей в бензине и появлением блуждающих токов.

Предотвращение опасных воздействий на материал оборудования, способных привести к разгерметизации резервуара и трубопроводов, обеспечивается следующими основными способами и техническими решениями [20]:

ограничением давления нагнетания, создаваемого насосом;

ограничением производительности насоса;

контролем и регулированием уровня бензина в резервуаре с автоблокировкой привода насоса при достижении верхнего предельного уровня;

устройством сигнализатора верхнего предельного уровня;

установкой предохранительных клапанов;

предотвращением герметичного отключения участка трубопровода, полностью заполненного бензином и не имеющего защиты от опасного повышения давления;

защитой от нагрева продукта солнечной радиацией окраской резервуара в светлые тона;

применением материалов, обладающих высоким коэффициентом ударной вязкости при опасности воздействия на оборудование низких температур окружающей среды;

снижением механической нагрузки на оборудование при опасности воздействия на него низких температур окружающей среды;

соблюдением регламентного режима нарастания (снижения) давления;

предотвращением возникновения гидроудара и устройством систем защиты при опасности его возникновения;

надежным креплением резервуара;

устройством температурных компенсаторов на трубопроводах;

использованием установок протекторной и катодной защиты;

применением антикоррозионных защитных покрытий.

Количество бензина, поступающего в открытое пространство при разгерметизации оборудования в резервуарном парке, определяется видом аварийной ситуации. Как уже отмечалось, возможна локальная разгерметизация приемного патрубка резервуара (аварийная ситуация 1) или квазимгновенное разрушение резервуара (аварийная ситуация 2).

Для насоса возможны воздействия механического характера, а именно кавитация, эрозия и вибрация. Во избежание этого необходимо предусматривать:

выбор насоса производить согласно требуемым характеристикам (расход, высота всасывания, температурный режим работы);

производить очистку насоса;

качественный монтаж насоса.

Для всех насосов недопустима работа «всухую» (без заполнения полости насоса жидкостью).

Работа «всухую» приводит к перегреву и разрушению уплотнений. В сальниковом уплотнении истирается набивка, а затем повреждается защитная втулка. У ряда насосов разрушаются подшипники скольжения, которые в нормальных условиях смазываются и охлаждаются перекачиваемой жидкостью.

Для защиты от работы «всухую» необходима установка датчика сухого хода или датчика давления на входе, установка защиты по току (от работы с током, меньшим номинального).

В ряде случаев при вероятности работы «всухую» возможно использование центробежных насосов с двойными уплотнениями (с подводом затворной жидкости).

Для динамических насосов недопустимым режимом является также выход за пределы рабочей зоны (подача меньше Q_min или больше Q_max),т.к. при этом возрастает вероятность возникновения кавитации. Работа с подачей, большей максимальной, приводит также к перегрузке электродвигателя.

Среди неисправностей системы электропитания выделяют отклонения параметров сети от номинальных и неисправности, связанные с соединительными проводами.

Повышенное давление может возникнуть в результате появления отложений или пробок в коммуникациях технологического оборудования. Рассмотрим нагнетательную линию центробежного насоса для перекачки бензина.

Приращение давления в аппарате при наличии в нем отложений или пробок определяется по формуле [21]:

где л - коэффициент трения при движении продукта по трубе;

- диаметр трубы;

- плотность вещества;

- скорость потока;

- длина трубопровода.

Скорость потока бензина по напорному патрубку определим, исходя из расхода и диаметра нагнетательной линии, по формуле:

где - расход жидкости по нагнетательному трубопроводу, м³/с;

- диаметр нагнетательного трубопровода, м;

- скорость потока.

Определяем число Рейнольдса при движении бензина через напорный трубопровод:



Так как коэффициент трения находим по формуле Шифринсона:

Воздействию гидравлических ударов чаще всего подвержены трубопроводы и насосы. Гидравлические удары могут возникнуть в результате быстрого закрывания или открывания вентилей на трубопроводах, при больших пульсациях подаваемой насосами жидкости, при резком изменении давлении на каком-либо из участков трубопровода.

...