33
- различные поломки на емкостях (дренажных вентилей, уровнемеров,
предохранительных клапанов отсекателей и т.п.);
- выполнение маневровых работ и продвижение цистерн по путям
эстакады во время сливоналивных операций или ремонтных работ.
На предприятии, существует риск техногенных аварий. Причины
возникновения аварий, связанные с появлением источника зажигания
достаточного для воспламенения паровоздушной смеси:
- электрическая искра (дуга) при коротком замыкании
электропроводки, разряд статического электричества при сливо-наливных
операциях, искрение электрооборудования, несоответст-вующего по
исполнению категории и группе горючей среды;
- открытое пламя и искры при газосварочных и других огневых
работах;
- несоблюдение режима курения;
- отсутствие или неисправность искрогасителей на двигателях
внутреннего сгорания;
- нагрев отдельных узлов и поверхностей технологического
оборудования выше допустимой температуры при перегрузке электросети и
оборудования;
- разряды атмосферного электричества при неисправности,
неправильном конструктивном исполнении или отказе защищающего
молниеотвода;
- тепловое самовозгорание при экзотермическом окислении или
разложении вещества; - несоблюдение правил пожарной безопасности по
совместному хранению веществ, материалов, отходов производства.
К человеческому фактору относятся: - неправильные действия, т.е.
ошибки персонала при выполнении различных операций, особенно при
сливе-наливе нефтепродукта и выполнении ремонтных работ, технической
неосторожности, усталости; - акты диверсий или терроризма, т.е.
злоумышленные действия.
34
К внешним воздействиям природного характера относятся: Ураганы,
лесные и степные пожары, землетрясения, наводнения, поднятие грунтовых
вод, пучение или просадка грунтов, молнии и т.д.
Определим значения энергетических показателей взрывоопасности
технологического блока.
1. Физико-химическая характеристика и фракционный состав нефти
Таблица 3
Индивидуального и коллективного риска
Показатель свойств
Значение параметра
о
Плотность, кг /м
836,8
Молекулярная масса
193
Вязкость, v
20
, сСт
5,14
Температура застывания, °С
-28
Температура вспышки в закрытом тигле,
°С
-60
Коксуемость, %
3,2
Содержание, % масс :
Парафина
1,3
Сера
0,58
Ванадий
0,0005
Газовая часть (С1 - С4), % масс.
1,88
Углеводороды (С1 - С5), % масс.
3,84
Светлых (до 350 °С)
61,09
в том числе:
Бензина (НК - 180 °С)
26,25
Дизельных фракций (180 - 350 °С)
32,96
Мазут (остаток >350 °С)
38,91
Принятые обозначения:
E - общий энергетический потенциал взрывоопасности (полная энергия
сгорания ПГФ, поступившей в окружающую среду при АРБ, плюс энергия
адиабатического расширения ПГФ, находящейся в блоке);
Е
п
- полная энергия, выделяемая при сгорании не испарившейся при
АРБ массы ЖФ;
35
Е
г
- энергия сгорания при АРБ ПГФ, непосредственно имеющейся в
блоке и поступающей в него от смежных аппаратов и трубопроводов;
Е - энергия сгорания ПГФ, образующейся при АРБ из ЖФ, имеющейся
в блоке и поступающей в него от смежных аппаратов и трубопроводов;
A, A - энергия сжатой ПГФ, содержащейся непосредственно в блоке и
поступающей от смежных блоков, рассматриваемая как работа ее
адиабатического расширения при АРБ;
V, V" - соответственно геометрические объемы ПГФ и ЖФ в системе,
блоке;
V
0
- объем ПГФ, приведенный к нормальным условиям (Т
0
= 293 к, Р
0
= 0,1 МПа);
P, P
0
- соответственно регламентированное абсолютное и атмосферное
(0,1 МПа) давления в блоке;
'
i
- удельный объем ПГФ (в реальных условиях);
G'
1
, G"
1
- масса ПГФ и ЖФ, имеющихся непосредственно в блоке и
поступивших в него при АРБ от смежных объектов;
G
2
" - масса ЖФ, испарившейся за счет энергии перегрева и
поступившей в окружающую среду при АРБ;
q' , q'' - удельная теплота сгорания соответственно ПГФ и ЖФ;
q
Pi
- суммарный тепловой эффект химической реакции;
T - абсолютная температура среды: ПГФ или ЖФ;
T
0
, T
1
- абсолютная нормальная и регламентированная температуры
ПГФили ЖФ блока, K ( T 293 0 K);
t, 0 t - регламентированная и нормальная температуры ПГФ и ЖФ
блока ( 0 t 20 °C);
T
K
' , t"
K
- температура кипения горючей жидкости (K или °C);
w'
i
, w"
i
- скорость истечения ПГФ и ЖФ в рассматриваемый блок из
смежных блоков;
36
S
i
- площадь сечения, через которое возможно истечение ПГФ или ЖФ
при АРБ;
П
Pi
- скорость теплопритока к ГЖ за счет суммарного теплового
эффекта экзотермической реакции;
П
Тi
- скорость теплопритока к ЖФ от внешних теплоносителей;
K - коэффициент теплопередачи от теплоносителя к горючей жидкости;
F - площадь поверхности теплообмена;
t - разность температур теплоносителей в процессе теплопередачи
(через стенку);
r - удельная теплота парообразования горючей жидкости;
c" - удельная теплоемкость жидкой фазы;
1
,
2
- безразмерные коэффициенты, учитывающие давление (P) и
показатель адиабаты (k) ПГФ блока;
- безразмерный коэффициент, учитывающий гидродинамику потока;
,
i
- плотность ПГФ или ЖФ при нормальных условиях (P = 0,1 МПа
и 0 t = 20 °C) в среднем по блоку и по i-м потокам, поступающим в него при
АРБ;
i
- время с момента АРБ до полного срабатывания отключающей
аварийный блок арматуры;
Pi
- время с момента АРБ до полного прекращения экзотермических
процессов;
Ti
- время с момента АРБ до полного прекращения подачи
теплоносителя к аварийному блоку (прекращение теплообменного процесса);
K
- разность температур ЖФ при регламентированном режиме и ее
кипении при атмосферном давлении;
G"
4
- масса ЖФ, испарившейся за счет теплопритока от твердой
поверхности (пола, поддона, обвалования и т.п.);
G"
5
- масса ЖФ, испарившейся за счет теплопередачи от окружающего
воздуха к пролитой жидкости (по зеркалу испарения);
37
G"
- суммарная масса ЖФ, испарившейся за счет теплопритока из
окружающей среды;
F
ж
- площадь поверхности зеркала жидкости;
F
п
- площадь контакта жидкости с твердой поверхностью розлива
(площадь теплообмена между пролитой жидкостью и твердой
поверхностью);
- коэффициент тепловой активности поверхности (поддона);
- коэффициент теплопроводности материала твердой поверхности
(пола, поддона, земли и т.п.);
с
Т
- удельная теплоемкость материала твердой поверхности;
Т
- плотность материала твердой поверхности;
m
и
- интенсивность испарения;
M - молекулярная масса;
R - газовая постоянная ПГФ;
- безразмерный коэффициент;
P
н
- давление насыщенного пара при расчетной температуре;
и
- время контакта жидкости с поверхностью пролива, принимаемое в
расчет.
Произведем расчет относительных энергетических потенциалов
блоков.
Расчетная авария – разгерметизация резервуара РВС-700 с нефтью.
Е=Е'
1
+Е'
2
+ E"
1
+ E"
2
+E"
3
+E"
4
E'
1
=0, E''
2
=0, E''
1
=0, E''
2
=0, E''
3
=0
Определяем E"
4
Объем пролитой нефти
Масса пролитой нефти 700 х0,84=588т
Площадь пролива согласно методике «Рекомендации по обеспечению
пожарной безопасности объектов нефтепродуктообеспечения,
расположенных на селитебной территории (рекомендации разработаны
38
специалистами Московского института пожарной безопасности МВД России
и Госгортехнадзором России, утверждены и введенные в действие приказом
Минтопэнерго России от 23.02.97 г. №66)» для уклона менее будет равна
площади обвалования резервуаров - 860м
2
.
Интенсивность испарения:
m
и
=10
-6
х2,4 х 40 х 193
-2
= 1,33 х 10-3
Масса ЖФ, испарившейся за счет теплопритока от твердой
поверхности (пола, поддона, обвалования и т.п.), так как температура
кипения нефти составляет выше 200°C, G4” будет с отрицательным знаком,
берем значение G4”=0кг.
Масса ЖФ, испарившейся за счет теплопередачи от окружающего
воздуха к пролитой жидкости (по зеркалу испарения) за 1 ч
G5” = 0,00133 х 860 х3600= 4117,68кг
Суммарная масса ЖФ, испарившейся за счет теплопритока из
окружающей среды
G∑ = 0+ 4117,68= 4117,68кг
Энергия сгорания ПГФ, образующейся из пролитой на твердую
поверхность (пол, поддон, грунт и т.п.) ЖФ за счет тепло- и массообмена с
окружающей средой (с подстилающей поверхностью и воздухом)
E4”= 4117,68 х 41000= 168824880кДж Полная энергия, выделяемая при
сгорании не испарившейся при АРБ массы ЖФ
Е=0+0+0+0+ 168824880= 168824880кДж
Приведенная масса m= 168824880/46000 = 3670,1кг
Относительный энергетический потенциал: Qв = 168824880
-3
/16,534 =
33,43
Определение риск аварий на территории объекта
Таблица 4
Частоты реализации инициирующих пожароопасные
ситуации событий для некоторых типов оборудования объектов
39
Наименование
оборудования
Инициирующее
аварию событие
Диаметр отверстия
истечения, мм
Частота
разгерметиза
ции, год
-1
Резервуары для
хранения ЛВЖ и
Разгерметизация с
последующим
25
8,810
-5
100
1,210
-5
Горючих жидкостей
(далее - ГЖ) при
давлении, близком
к атмосферному
Истечением
жидкости в
обвалование
Полное разрушение
5,010
6
Примечание: здесь и далее под полным разрушением подразумевается
утечка с диаметром истечения, соответствующим максимальному диаметру
подводящего или отводящего трубопровода, или разрушения резервуара,
емкости, сосуда или аппарата.
При определении частоты разгерметизации фильтров и кожухотрубных
теплообменников указанное оборудование допускается рассматривать как
аппараты под давлением.
Аппараты воздушного охлаждения допускается рассматривать как
участки технологических трубопроводов, длина которых соответствует
суммарной длине труб в пучках теплообменника.
Частота реализации сценариев, связанных с образованием огненного
шара на емкостном оборудовании со сжиженными газами и ЛВЖ вследствие
внешнего воздействия очага пожара определяется на основе процедуры
построения логических деревьев событий, приведенной в приложении № 2 к
настоящей Методике.
При отсутствии необходимых данных допускается принимать частоту
внешнего воздействия, приводящего к реализации огненного шара, равной
2,510
-5
год
-1
на один аппарат (резервуар).
Произведем исследование частоты утечек из технологических
трубопроводов.
Таблица 5
40
Частоты утечек из технологических трубопроводов
Р
Трубопро
вода, мм
Малая
(диаметр
отверстия 12,5
мм)
Средняя
(диаметр
отверстия 25
мм)
Значительная
(диаметр
отверстия 50
мм)
Большая
(диаметр
отверстия
100 мм)
Разрыв
50
5,7 10
-6
2,4 10
-6
-
-
1,4 10
-6
100
2,8 10
-6
1,2 10
-6
4,7 10
-7
-
2,4 10
-7
150
1,9 10
-6
7,9 10
-7
3,1 10
-7
1,3 10
-7
2,5 10
-8
250
1,1 10
-6
4,7 10
-7
1,9 10
-7
7,8 10
-8
1,5 10
-8
600
4,7 10
-7
2,0 10
-7
7,9 10
-8
3,4 10
-8
6,4 10
-9
900
3,1 10
-7
1,3 10
-7
5,2 10
-8
2,2 10
-8
4,2 10
-9
1200
2,4 10
-7
9,8 10
-8
3,910
-8
1,7 10
-8
3,2 10
-9
Определение количества опасных веществ, учавствующих в аварии
Количество поступивших в окружающее пространство горючих веществ,
которые могут образовать взрывоопасные газопаровоздушные смеси или
проливы горючих сжиженных газов, легковоспламеняющихся и горючих
жидкостей на подстилающей поверхности, определяется, исходя из
следующих предпосылок:
а) происходит расчетная авария одного из резервуаров (аппаратов) или
трубопровода;
б) все содержимое резервуара (аппарата, трубопровода) или часть
продукта (при соответствующем обосновании) поступает в окружающее
пространство. При этом в случае наличия на объекте нескольких аппаратов
(резервуаров) расчет следует проводить для каждого резервуара (аппарата);
в) при разгерметизации резервуара (аппарата) происходит
одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих резервуар по
прямому и обратному потоку в течение времени, необходимого для
отключения трубопроводов. Расчетное время отключения трубопроводов
определяется в каждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки, и
41
должно быть минимальным с учетом паспортных данных на запорные
устройства и их надежности, характера технологического процесса и вида
расчетной аварии.
При отсутствии данных допускается расчетное время отключения
технологических трубопроводов принимать равным:
времени срабатывания системы автоматики отключения
трубопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность
отказа системы автоматики не превышает 0,000001 в год или обеспечено
резервирование ее элементов;
120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает
0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее элементов;
300 с при ручном отключении;
г) в качестве расчетной температуры при пожароопасной ситуации с
наземно расположенным оборудованием допускается принимать
максимально возможную температуру воздуха в соответствующей
климатической зоне, а при пожароопасной ситуации с подземно
расположенным оборудованием - температуру грунта, условно равную
максимальной среднемесячной температуре окружающего воздуха в
наиболее теплое время года;
е) длительность испарения жидкости с поверхности пролива
принимается равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с. Для
проливов жидкости до 20 кг время испарения допускается принимать равным
900 с. Допускается использование показателей пожаровзрывоопасности для
смесей веществ и материалов по наиболее опасному компоненту.
Масса жидкости, поступившей в окружающее пространство при
разгерметизации резервуара, определяется по формуле:
m
a
L
V
R
, (1)
42
где m
a
- масса жидкости, кг;
ρ
L
- плотность жидкости, кг/м3 ;
V
R
- объем жидкости в резервуаре, м3 .
Масса жидкости, поступившей самотеком при полном разрушении
наземного или надземного трубопровода, выходящего из резервуара,
определяется по формулам:
(2)
где
(3)
где
(4)
где G
L
- начальный расход жидкости, истекающей из резервуара через
разгерметизированный трубопровод, кг/с;
µ - коэффициент истечения;
- расчетное время отключения трубопроводов, связанных с местом
разгерметизации, с;
d
P
- диаметр трубопроводов, м (в случае различных диаметров
трубопроводов, связанных с местом разгерметизации, объем выходящей
жидкости рассчитывается для каждого трубопровода в отдельности);
L
i
- длина i-го участка трубопровода от запорного устройства до места
разгерметизации, м;
n - число участков трубопроводов, связанных с местом
разгерметизации;
∆Р
R
- напор столба жидкости в резервуаре, Па;
h
L
- высота столба жидкости (от верхнего уровня жидкости в
резервуаре до уровня места разгерметизации), м;
g - ускорение свободного падения, м/с
2
(g = 9,81).