44
систем имеют различия со сценариями в случае разрушения трубопроводов,
емкостей только в аспекте объемов утечек.
События, составляющие сценарий развития аварий, заключаются в:
разливе (утечке) из цистерны ГСМ; формирование зоны разлива (последующая
зона пожара); формирование зоны взрывоопасных концентраций с дальнейшим
взрывом ТВС (зона мгновенного поражения от пожара вспышки);
формирование зоны избыточного давления в силу действия воздушной ударной
волны; формирование зоны опасных тепловых нагрузок в случае горения на
участке разлива.
Поражающими факторами являются: воздушная ударная волна, тепловое
излучение огневых шаров и горящих разлитий.
В целях выявления зон влияния основных поражающих факторов
(тепловое излучение горящих разлитий и воздушной ударной волны) были
использованы следующие нормативные документы «Методика оценки
последствий аварий на пожаро-взрывоопасных объектах» («Сборник методик
по прогнозированию возможных аварий, катастроф, стихийных бедствий в
ЧС», книга 2, МЧС России, 1994), «Методика оценки последствий аварийных
взрывов топливно-воздушных смесей» (РД 03-409-01),
Зоны влияния основных поражающих факторов в случае возникновения
аварий с емкостями ГСМ определены для таких условий как:
- тип вещества - ГСМ (бензин, ДТ);
- емкость подземная с ГСМ, ДТ - 25 м
3
;
- автомобильная цистерна (топливозаправщик) - 8 м
3
;
- разлив топлива - 300 л;
- нефтебаза, в единичной емкости - 5000 м
3
;
- разлитие на подстилающую поверхность (асфальт) - свободное;
- толщина слоя разлития – 0,05 м;
- территория – слабо-загроможденная;
- происходит разрушение емкости с уровнем заполнения - 85 %;
- температура воздуха - +200
0
С;
45
- почвы - +150
0
С;
- скорость приземного ветра - 0,25-1 м/сек;
- класс пожара - В1;
- при горении - ГСМ выгорает полностью.
Согласно данным статистики, составили информацию о количестве
пожаров на производственных объектах по обращению нефтепродуктов (см.
табл. 10).
Таблица 10
Количество пожаров на нефтяных предприятиях за 2013-2017
гг.
Вид объекта пожара
Количество пожаров, ед.
201
3
2014
2015
2016
2017
Наружная, буровая установка
предприятия
30
30
19
22
20
Нефте-, газопровод
16
10
9
11
9
Склад горючих жидкостей в таре,
газов
8
7
22
23
25
На рис. 6 представлена диаграмма количества пожаров на нефтяных
предприятиях за 5 лет.
Рис. 6. Количество пожаров за последние 5 лет
Далее подготовили хронологию аварий на российских НПЗ, приведших к
человеческим жертвам. Всего подобных ЧП с 2012 года было семь (включая
аварию 5 октября 2017 года), в результате взрывов и пожаров погибли 23
человека.
46
2011 год:
18 июня 2011 года под городом Новосибирск, взорвалась цистерна с
мазутом, на нефтеперерабатывающем заводе ООО «ВПК-Ойл».
Авария произошла при запуске нового технологического оборудования.
Впоследствии взрыва цистерны мазутом разбрызгало площадь, которая имела
радиус 30 м. Начавшийся пожар, пожарникам удалось потушить через 2,5 часа.
В результате аварии погиб начальник производства.
7 августа 2011 года, в Хабаровске на нефтеперерабатывающем заводе,
произошла авария. Впоследствии пожара горело топливо и установка насосной
станции.
Общая площадь пожара составляло 50 м
2
.
Пожар удалось локализовать силами пожарников части, что расположена
была на территории завода.
В силу развития происшествия выявлено 5 пострадавших: 2 оператора и 2
спасателя, всех пострадавших экстренно направили в больницу. Через
некоторое время один из пострадавших скончался: сотрудника, получившего
95% ожогов тела, экстренно доставили самолетом в специализированную
клинику в пригороде Токио в Японии, и все же спасти пострадавшего не
удалось, он скончался в время операции.
2012 год:
4 октября 2012 года на Саратовском нефтеперерабатывающем заводе (на
тот момент входил в состав ОАО "ТНК-BP") при выполнении плановых работ
загорелась установка для висбрекинга (требуется для получения топлива из
гудрона). Пять сотрудников завода получили ожоги, один из них скончался на
следующий день в больнице. Причиной пожара была проектная недоработка, не
герметичность перекрытия одного из узлов в установке.
2013 год:
21 августа 2013 года, в Иркутской области близ города Ангарск
зафиксирован случай развития пожара в резервуаре, в котором осуществлялось
хранение трех тысяч кубометров сырой нефти.
47
Последствия пожара на совокупной площади в 2,1 тыс. м. кв. были
ликвидированы только на следующие сутки. По итогам происшествия выявлено
7 пострадавших, рабочие пострадали в силу отравления продуктами горения.
2014 год:
21 мая 2014 года на Комсомольском нефтеперерабатывающем заводе
(Хабаровский край, предприятие входит в состав "Роснефти") в товарно-
сырьевом цехе произошел пожар на насосной установке. Погиб сварщик.
Причиной возгорания было несоблюдение техники безопасности при
проведении работ на насосе.
15 июня 2014 года в Красноярском крае на Ачинском НПЗ при
проведении пусковых работ на газофракционной установке произошла утечка
углеводорода, которая привела к взрыву и пожару. Погибли восемь человек,
пострадали семь. Была разрушена отдельно стоящая ректификационная
колонна, повреждены конструкции соседних зданий. Причиной аварии
руководство "Роснефти" (владелец Ачинского НПЗ) назвало ошибку
подрядчика, который в ходе ремонта не проконтролировал плотность
соединений трубопровода.
2015 год:
10 апреля 2015 года в Ангарске (Иркутская область) при проведении
сварки на трубопроводе на территории НПЗ Ангарской нефтехимической
компании (принадлежит "Роснефти") в время сварочных работ произошел
взрыв. Один рабочий погиб, еще один пострадал.
2016 год:
16 июля 2016 года на нефтеперерабатывающем заводе "Башнефть-
Уфанефтехим" в Уфе произошел взрыв с последующим возгоранием установки
гидрокрекинга на площади 200 кв. м. В результате ЧП погибли шесть человек,
двое были госпитализированы. Причиной взрыва стала разгерметизация
аппарата воздушного охлаждения.
2017 год:
48
25 мая 2017 года на территории Киришского НПЗ ("КИНЕФ", входит в
состав "Сургутнефтегаза") в городе Кириши Ленинградской области при
проведении газосварочных работ произошел хлопок газа, в результате которого
два человека погибли, еще двое пострадали.
5 октября 2017 года в результате пожара и взрыва на одном из
резервуаров нефтеперерабатывающего завода "Лукойл-
Нижегороднефтеоргсинтез" (город Кстово, Нижегородская область) погибли
четыре человека. Все данные запишем в виде табл. 11.
Таблица 11
Статистика аварий на объектах нефтепромышленной отрасли
со смертельным исходом
Годы
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
Количество аварий со
смертельным исходом
2
1
1
3
1
1
2
Количество пожаров
на ПМТ
-
-
-
1
-
-
-
Число погибших, чел.
2
1
-
9
1
6
6
Пострадавших, чел.
4
5
7
7
1
2
2
На рис. 7 представлена динамика аварий в анализируемой отрасли.
Рис. 7. Динамика аварий на НПЗ России 2011-2017 гг.
49
В результате анализа было выявлено, что в результате аварий на НПЗ в
России, погибло 25 человек в период с 2011 по 2017 гг. Так же пострадали 28
человек.
Данная статистика подтверждает, что на объектах нефтепромышленности
много аварий возникает из-за человеческого фактора, износа технологического
оборудования и не эффективности рабочих процессов (рабочий состав
нарушает технику безопасности на промышленном объекте).
2.4. Расчеты промышленного риска
Сначала проведем анализ известных аварий на рассматриваемом объекте
и аналогичных объектах.
Согласно данным статистики, составили информацию о количестве
пожаров на производственных объектах по обращению нефтепродуктов (см.
табл. 12).
Таблица 12
Количество пожаров на нефтяных предприятиях за 2013-2017
гг.
Вид объекта пожара
Количество пожаров, ед.
201
3
2014
2015
2016
2017
Наружная, буровая установка
предприятия
30
30
19
22
20
Нефте-, газопровод
16
10
9
11
9
Склад горючих жидкостей в таре,
газов
8
7
22
23
25
Источник: Электронная энциклопедия пожарного дела [Электронный
ресурс]: http://wiki-fire.org/ (дата обращения: 18.09.2018)
В 2017 году произошло 54 пожара на нефтяных предприятиях. По виду
хранимых продуктов пожары можно распределить следующим образом:
- наружная, буровая установка предприятия – 20;
- нефте-, газопровод – 9;
- склад горючих жидкостей в таре, газов – 25.
50
Доказано, что в качестве основных источников зажигания, в результате
использования которых возникали пожары, выступают:
- проведение огневых и ремонтных работ (23,5%);
- возникновение искр от электроустановок (14,7%);
- проявление атмосферного электричества (9,2%);
- формирование разрядов статистического электричества (9,7%)
- основная масса всех случаев возникновения пожаров на резервуарах
(45,9%) возникла в силу самовозгорания пирофорных отложений, или при
неосторожном обращении с огнем, поджогов и иных источников возгорания.
Согласно данным статистики всего аварий со смертельным исходом с
2012 года было семь (включая аварию 5 октября 2017 года), в результате
взрывов и пожаров погибли 23 человека.
На анализируемом объекте аварий за последние 5 лет не произошло.
Далее проведем анализ условий возникновения и развития аварий.
Внутри аппаратов горючие концентрации могут образовываться при
утечке паров или жидкостей через сальники насосов, при «больших» и «малых»
дыханиях резервуаров, а также при повреждениях.
Пожарная опасность насосных станций характеризуется в значительной
степени свойствами жидкостей, перекачиваемых насосами.
Наибольшую опасность представляют насосы, осуществляющие
перекачку бензинов, так как температурные пределы воспламенения этих
продуктов сравнимы с температурой окружающего воздуха в различные
периоды [34, c. 125].
Определим расчетное количество горючих паров, выходящих в
атмосферу при большом дыхании резервуара РВСТ-5000 по формуле:
31,8314
)(
21
M
T
P
VVG
s
p
p
б
кг/цикл (1)
где V
1
-V
2
- обьем подаваемой в резервуар жидкости, при степени его
заполнения её = 0,9:
м
3
51
где V
р
-
раб
- геометрический объем резервуара РВС - 5000;
Р
р
- рабочее давление в РВС, Р
р
= Р
бар
= 1 · 10
5
Паб;
Три - температура среды в резервуаре, принимаем ее Три = 273+20 =
293К;
φ
s
- объемная доля насыщенных паров при t
р
, определяем под формуле:
где P
s
- давление насыщенногоп пара нефти приз t
р
= 293К;
Р
раб
- рабочее давлениеж системы, уд нас Р
раб
= Р
бар
= 1 · 10
5
Паб
Р
s
определяем под уравнению Антуана:
,10332,133
ар
Сt
B
A
s
P
Па (2)
где коэффициенты (константы) Антуана, принимаем их равными: А_=
5,07020, в = 682,876, Сад = 222,066
,2580010332,133
066.22220
876.682
0702.5
s
P
Па
Тогда: φ
s
= 25800 / 100000 = 0.258 объем.
Длина М = 90 кг/кмоль - молекулярная масса нефти, принимаем по
наиболее летучим фракциям.
Подставляя полученные значения в исходную формулу (1) находим
количество выделившихся в атмосферу горючих паров нефти при заполнении
РВС- 5000:
4286
31.8314
90
258.0
293
101
4500
5
б
G
кг/ цикл
Полученное количество горючих паров нефти может образовать газовое
облако взрывоопасной концентрации вблизи PBC-5000, объем которого можно
определить по формуле:
,
(3)
где G
б
= 4286 кгд/ цикл – количество горючих паров выходящих из РВС-
5000 за один цикл;
52
φ
нппр
- нижний концентрационный предел распространения пламени в
кг/м
3
, определяем под формуле 4:
????
????
, кг/м
3
(4)
где М = 90 кг/кмоль – молекулярная масса;
V
t
, м
3
/кмоль - молярный объем паров нефти при рабочих условиях
определяем под формуле:
,
0
0
0
общ
p
t
P
P
T
T
VV
кг/м
3
(5)
V
0
= 22,41 м
3
/кмоль - молярныйк объем паровик нефти;
Три = 293 Ка - рабочая температура нефтий в резервуаре;
Т
0
= 273 Ка - температура приз нормальных физических условиях;
Р
0
= Ррабв. = 1 · 10
5
Паб, поэтому Р
0
/Р
раб
. = 1
Отсюдаб:
м
3
/кмоль;
Тогда:
кг/м
3
В итоге объем взрывоопасной зоны около РВС-5000 будет равен:
м
3
Таким образом, при безветренной погоде или небольших скоростях ветра
на территории резервуарного парка около РВС-5000 в период закачки его
нефтью может образоваться газовое облако большого объема – 142866 м
3
, а при
наличии источника возгорания может возникнуть быстро развивающийся
пожар.
Определимый объем взрывопожароопасной зоны горючих паров вблизи
сальникового уплотнения насоса при выходе их из нормально работающего
нефтенасоса:
, м
3
(6)
где Q - количество паров нефти, выделяющееся в помещении насосной за
определенный период работы, кг/ч;
53
Кбв - коэффициент безопасности, примемн К
б
= 2;
нппр
= 0.03 кг/м
3
- нижний концентрационный предел распространения
пламени нефти.
Количество паров нефти, которое выделится в помещении нефтенасосной
через сальники насоса, Q = 1,0 кг/ч
Учитывая, чтоб нефтенасосная оборудована торцевым уплотнением вала,
принимаем величину потерь через сальники в размере 40% , т.е.
кг/ч
Во итоге объем горючей среды - зоны вблизи торцевых уплотнений
рабочих насосов с горючей концентрацией паров нефти в помещении
нефтенасосной будет равен:
м
3
Таким образом, в помещении насосной в течение одного часа около
каждого работающего нефтенасоса может образоваться местная
взрывопожароопасная зона паров нефти объемом 27 м
3
при условии
неработающей вентиляции. Поэтому помещение насосной оборудовано
системой принудительной приточно-вытяжной вентиляцией, в том числе из
аварийной.
В таких аппаратах, как резервуары, возможность создания
взрывоопасных концентраций зависит от многих факторов, таких как:
- пожароопасные свойства веществ;
- температура окружающей среды и хранимого продукта;
- проведение технологических операций.
Для резервуаров характерными причинами повреждений могут быть:
- образование повышенных давлений;
- динамические воздействия;
- коррозия и эрозия стенок аппарата;
- смятие корпуса резервуара от воздействия атмосферного давления при
создании вакуума во время его опорожнения.