На основании анализа логических схем возникновения аварий из системы промежуточных событий, представлены характерные сценарии аварий. При проведении анализа развития аварий рассмотрены инициирующие события, определены возможные последствия аварий. Определены возможные условия реализации (например, время истечения, масса выброса), при которых оценивалось опасное для жизни (здоровья) людей, для оборудования и помещений воздействие поражающих факторов аварий.
Ключевые слова: аварии, сценарии, поражающие факторы, последствия.
Наиболее опасными по последствиям при работе площадки нефтеперегрузочного комплекса морского порта являются аварии, сопровождающиеся разливом [2] легковоспламеняющейся жидкости (ЛВЖ) и ее испарением при разгерметизации (разрушении) технологического оборудования, происходящие с воспламенением (взрывом) паровоздушной смеси (или топливно-воздушной смеси) и пожаром разлива ЛВЖ.
Под сценарием возможных аварий обычно подразумевается последовательность логически связанных между собой отдельных событий (истечение, выброс, испарение, рассеивание, дрейф паров, воспламенение, горение и взрыв, воздействие на людей и соседнее оборудование и т. п.), которые обуславливаются конкретным инициирующим событием (например, образованием свища (отверстия) в трубопроводе и т. д.) [5].
При образовании отверстия в емкости, стенке трубопровода жидкой фазы, а также при разрыве трубопровода, происходит истечение ЛВЖ в окружающую среду. Струя может быть ориентирована под различными углами к горизонту. При истечении термодинамически нестабильной жидкости происходит ее частичное фазовое превращение (вскипание), то есть образуется двухфазный поток. Мелкодисперсный аэрозоль сразу же испаряется. Частицы крупнодисперсного аэрозоля выпадают на подстилающую поверхность и также переходят в паровую фазу за счет подвода тепла от окружающей среды. Формируется холодное низко стелющееся облако тяжелых паров и аэрозоля, которое может дрейфовать в поле ветра, сохраняя при этом способность к воспламенению.
При полном разрушении емкости с ЛВЖ происходит практически мгновенный выброс всего ее содержимого в окружающую среду. Процессы мгновенного испарения и диспергирования перегретой жидкости способствуют быстрому формированию массивного холодного низко стелющегося облака тяжелых паров и аэрозоля, которое может дрейфовать в поле ветра на значительные расстояния, сохраняя при этом способность к воспламенению.
В зависимости от варианта аварийной ситуации [3], наличия источников воспламенения и времени задержки воспламенения авария может развиваться по следующим сценариям:
− сгорание облака (пожар-вспышка);
− сгорание с развитием избыточного давления (взрыв облака);
− рассеивание облака без горения.
В случае воспламенения облака после некоторой задержки (воспламенение после фазы рассеивания), фронт пламени распространяется через горючую часть облака (область с концентрацией паров выше нижнего концентрационного предела воспламенения (НКПВ)), создавая угрозу термического поражения людей (в основном ожог легких при вдыхании горячих продуктов сгорания), находящихся на открытой местности (сценарий сгорания облака, «пожар-вспышка»). Основными поражающими факторами при сгорании облака являются открытое пламя и тепловое излучение.
Наличие в пределах облака компактно расположенного оборудования может стать причиной ускорения фронта пламени и, как следствие, перехода горения во взрывной дефлаграционный режим с формированием в окружающем пространстве волны избыточного давления. С точки зрения возможных масштабов поражения людей и разрушения оборудования, данный сценарий является наихудшим сценарием аварии [4].
Основными поражающими факторами при сгорании облака с развитием избыточного давления являются открытое пламя и волна избыточного давления. Возможно горение вещества пролива, испаряющегося с поверхности жидкости (пожар пролива). Основными поражающими факторами пожара пролива являются открытое пламя и тепловое излучение.
В случае отсутствия источников воспламенения облако паров ЛВЖ рассеивается. Данный сценарий аварии, с точки зрения поражения людей опасности не представляет, так как ЛВЖ не является сильнодействующим ядовитым веществом (СДЯВ).
Асфиксия вследствие недостатка кислорода весьма маловероятна, так как за счет конденсации атмосферной влаги, местонахождение облака легко определяется визуально. По аналогичной причине не представляет опасности и шлейф продуктов сгорания углеводородов.
Существует 3 уровня аварии:
уровень «А» — развитие аварии в пределах одного технологического блока; разгерметизация оборудования своевременно замечена оператором, аварийное оборудование отсечено от соседнего и освобождено от содержимого по трубопроводам. Пары ЛВЖ, выделившиеся при разгерметизации аварийного оборудования, рассеиваются по направлению ветра [1].
уровень «Б» — выход аварии за пределы одного блока и развитие ее в пределах предприятия: в результате разгерметизации или внезапного разрушения оборудования при возникновении источника зажигания происходит воспламенение паро-аэрозольного облака (взрыв, пожар-вспышка, «огненный шар»), воспламенение разлива ЛВЖ.
уровень «В» — выход аварии за пределы территории предприятия, возможность поражения населения: пожар или взрыв на оборудовании может привести к эскалации аварии и вовлечению в нее находящегося в пределах радиусов зон действия поражающих факторов другого оборудования [1] близлежащих предприятий.
В блоках возможен переход аварийных ситуаций с уровня А на последующий уровень Б. Схема возможных сценариев возникновения и развития аварийных ситуаций показана на рис. 1.
Рис. 1. Схема возможных сценариев возникновения и развития аварийных ситуаций
Для минимизации и исключения аварий существует система противоаварийной защиты площадки комплекса, которая должна обеспечивать оперативное обнаружение предпосылок аварийной ситуации:
− аварийного верхнего уровня в резервуарах и цистернах (защита от переполнения);
− повышение температуры и давления подачи нефтепродуктов выше критического;
− создание аварийных взрывоопасных и токсичных концентраций паров нефтепродуктов в воздухе на открытых площадках слива (налива) и хранения нефтепродуктов, на пункте налива и в насосах;
− возникновение пожара на пункте слива нефтепродуктов, в резервуарах, на пункте налива нефтепродуктов;
Система противоаварийной защиты должна также обеспечивать оповещение персонала об аварийной ситуации на объекте, создавать необходимые условия для быстрой локализации и ликвидации аварийной ситуации на ранней стадии её развития.
Таким образом, уровень возникновения и развития аварии на площадке нефтеперегрузочного комплекса зависит от степени разрушения емкостей с ЛВЖ и объема истечения в окружающую среду, наличия источников воспламенения, времени задержки воспламенения, а также влияния скорости и направления ветра.
Литература:
- Олейник П. В., Сивков Ю. В. Причины и факторы возникновения пожара на установке предварительного сброса воды протозановского месторождения. Геология и нефтегазоносность Западно-Сибирского мегабассейна (опыт, инновации): материалы Национальной научно-технической конференции / отв. ред. Я. А. Пронозин. — Тюмень: ТИУ, 2019–251 с.
- Михайлова И. И., Галишев М. А. Риски разливов нефти в нефтеналивных портах и способы их предупреждения. Школа молодых учёных и специалистов МЧС России. Материалы юбилейного Х форума. Санкт-Петербург, 15 октября 2020 года.
- Найдёнова Е. О. Оценка риска нефтяных разливов в порту Новороссийск. Тезисы докладов краевой научно-практической конференции «Высшее образование — техносферной безопасности Краснодарского края». Издательство: Кубанский государственный университет (Краснодар), 22 ноября 2017 года.
- Отраслевое руководство по анализу и управлению риском, связанным с техногенным воздействием на человека и окружающую среду при сооружении и эксплуатации объектов нефтедобычи, транспорта, хранения и переработки углеводородного сырья с целью повышения их надежности и безопасности. РАО «ГАЗПРОМ». Москва, 1996 г.
- Бызов А. П. Методический аппарат оценки техногенного риска при взрывах и пожарах на объектах топливно-энергетического комплекса: диссертация кандидата технических наук: 05.26.02 / Бызов Антон Прокопьевич [Место защиты: С.-Петерб. гос. политехн. ун-т].- Санкт-Петербург, 2011.- 178 с.
