Прогнозирование и разработка мероприятий по предупреждению и ликвидации чрезвычайной ситуации на АГЗС №2 ООО «АКОЙЛ»

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ И ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ НА АГЗС № 2 ООО «АКОЙЛ»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к выпускной квалификационной работе

(обозначение документа)

Уфа 2008

Список принятых сокращений

АГЗС — автомобильная газозаправочная станция;

ФЗ — федеральный закон;

ЧС — чрезвычайная ситуация;

АСДНР — аварийно-спасательные и другие неотложные работы;

АЦ — автоцистерна;

ВКР — выпускная квалификационная работа;

ГВС — газовоздушная смесь;

ГРК — газораздаточный комплекс;

МТО — материально-техническое обеспечение;

НКПР — нижний концентрационный предел распространения;

НТД — научно-техническая документация;

О и ВФ — опасные и вредные факторы;

ОПО — опасный производственный объект;

ОПС — окружающая природная среда;

ОЭ — объект экономики;

ПСР — поисково-спасательные работы;

ПЛАС — план ликвидации аварийных ситуаций;

ПМП — первая медицинская помощь;

ПСР — поисково-спасательные работы;

СИЗ — средства индивидуальной защиты;

СУГ — сжиженный углеводородный газ.

РЕФЕРАТ

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ГАЗОЗАПРАВОЧНЫХ СТАНЦИЙ

1.1 Назначение и типы автомобильных газозаправочных станций

1.2 Транспортировка и хранение сжиженных углеводородных газов

1.3 Основные характеристики сжиженного углеводородного газа

1.4 Статистика чрезвычайных ситуаций на автомобильных газозаправочных станциях

1.5 Общие сведения об объекте исследования, структуре и характеристике его деятельности

1.6 Технологическое оборудование АГЗС № 2 ООО «АКОЙЛ»

1.7 Причины возникновения аварий на АГЗС

1.8 Оценка вероятности реализации аварийных ситуаций и сценариев их дальнейшего развития

2 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОРАЖАЮЩИХ ФАКТОРОВ ОСНОВНЫХ СЦЕНАРИЕВ РАЗВИТИЯ ЧС

2.1 Оценка пожаровзрывоопасности объекта

2.2 Расчет интенсивности теплового излучения и времени существования «огненного шара» при реализации наиболее опасного сценария

2.3 Расчет интенсивности теплового излучения пожара пролива при реализации наиболее вероятного сценария

2.4 Расчет массы сжиженных углеводородов поступивших в открытое пространство при реализации наиболее вероятного сценария

2.5 Расчет параметров волны давления при взрыве паров сжиженного газа от воздействия источника зажигания при реализации наиболее вероятного сценария

2.6 Расчет размеров зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения пламени при реализации сценария с наиболее вероятными последствиями

2.7 Экологический сценарий

2.8 Оценка индивидуального и социального риска

2.8.1 Оценка индивидуального риска

2.8.2 Оценка социального риска

2.9 Сценарий рассматриваемой чрезвычайной ситуации на автомобильной газозаправочной станции № 2 ООО «АКОЙЛ»

2.10 Определение объема завала образовавшегося в результате реализации сценария С2 на территории АГЗС № 2 ООО «АКОЙЛ»

2.11 Определение численности пострадавшего персонала в результате ЧС на АГЗС №" ООО «АКОЙЛ», вызванной взрывом газовоздушной смеси

3 ПЛАНИРОВАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПО ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ НА АВТОМОБИЛЬНОЙ ГАЗОЗАПРАВОЧНОЙ СТАНЦИИ № 2 ООО «АКОЙЛ», ВЫЗВАННОЙ ВЗРЫВОМ ГАЗОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ С ПОСЛЕДУЮЩИМ ПОЖАРОМ

3.1 Теоретические основы ликвидации чрезвычайных ситуаций на объектах хранения и выдачи сжиженного углеводородного газа

3.2 Особенности ликвидации чрезвычайной ситуации на АГЗС № 2 ООО «АКОЙЛ», вызванной взрывом газовоздушной смеси с последующим пожаром

3.3 Мероприятия, проводимые при ликвидации чрезвычайной ситуации, вызванной взрывом газовоздушной смеси с последующим пожаром на АГЗС № 2 ООО «АКОЙЛ»

3.4 Силы и средства РСЧС, привлекаемые для ликвидации чрезвычайной ситуации на АГЗС№ 2 ООО «АКОЙЛ», вызванной взрывом газовоздушной смеси с последующим пожаром

3.5 Определение времени прибытия сил и средств привлекаемых для ликвидации ЧС

3.6 Определение количества и состава сил и средств тушения пожара на автомобильной газозаправочной станции

3.7 Проведение разведки на территории АГЗС при возникновении чрезвычайной ситуации

3.8 Поиск пострадавших

3.9 Определение количества сил и средств для проведения работ по деблокированию пострадавших методом разбора завала сверху

3.10 Подбор комплекта спасательной техники для проведения работ по деблокированию пострадавших методом разбора завала сверху

3.10.1 Подбор автомобильного крана

3.10.2 Подбор экскаватора

3.10.3 Подбор бульдозера

3.11 Оказание первой медицинской помощи пострадавшим

3.11.1 Определение требуемого количества отрядов первой

медицинской помощи, численности врачей и среднего

медицинского персонала

3.12 Материальное обеспечение ликвидации чрезвычайной ситуации автомобильной газозаправочной станции, вызванной взрывом газовоздушной смеси с последующим пожаром

3.13 Материальное обеспечение участников ликвидации

чрезвычайной ситуации на автомобильной газозаправочной станции,

вызванной взрывом газовоздушной смеси с последующим пожаром

3.14 Расчет расхода топлива для спасательной техники

3.15 Расчет расхода смазочных материалов

4 ОРГАНИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ, НА АГЗС № 2 ООО «АКОЙЛ», ВЫЗВАННОЙ ВЗРЫВОМ ГАЗОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ С ПОСЛЕДУЮЩИМ ПОЖАРОМ

4.1 Правовые основы организации управления при ликвидации чрезвычайной ситуации на автомобильной газозаправочной станции

4.2 Организация системы связи и оповещения в случае возникновения аварийной ситуации на территории автомобильной газозаправочной станции

4.3 Структура управления ликвидации чрезвычайной ситуации при аварии на автомобильной газозаправочной станции

4.4 Решение руководителя ликвидации чрезвычайной ситуации на территории автомобильной газозаправочной станции

5 ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ НА АВТОМОБИЛЬНОЙ ГАЗОЗАПРАВОЧНОЙ СТАНЦИИ № 2 ООО «АКОЙЛ», ВЫЗВАННОЙ ВЗРЫВОМ ГАЗОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ С ПОСЛЕДУЮЩИМ ПОЖАРОМ

5.1 Особенности обеспечения безопасности при ликвидации чрезвычайной ситуации на автомобильной газозаправочной станции

5.2 Обеспечение работоспособности спасателя

5.3 Идентификация негативных факторов в зоне чрезвычайной ситуации на АГЗС № 2 ООО «АКОЙЛ», сложившейся при взрыве газовоздушной смеси с последующим пожаром

5.4 Разработка рекомендаций по обеспечению безопасности при ведении работ на АГЗС № 2 ООО «АКОЙЛ»

5.4.1 Разработка комплекса средств индивидуальной защиты

5.4.2 Расчет параметров безопасности при проведении работ по эвакуации поврежденного оборудования

5.4.3 Обеспечение безопасности труда руководителя ликвидации ЧС

6 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ ПРЕДЛОЖЕНИЙ ПО СНИЖЕНИЮ РИСКОВ И ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ ЧС

6.1 Превентивные мероприятия, проводимые на АГЗС № 2 ООО «АКОЙЛ»

6.2 Предложения по внедрению мер, направленных на снижение риска аварий автомобильной газозаправочной станции

6.3 Применение измерительной системы «Струна» на автомобильной газозаправочной станции

6.3.1 Назначение и состав измерительной системы «Струна»

6.3.2 Функции измерительной системы «Струна»

6.3.4 Устройство и описание измерительной системы «Струна»

6.4 Применение современных автоматических газоанализаторов

6.4.1 Принцип действия газоанализаторов

6.4.2 Термохимические газоанализаторы

6.4.3 Газоанализатор универсальный «Сигма-03» на взрывоопасные газы

7 РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОГО УЩЕРБА ОТ ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ, ПРОИЗОШЕДШЕЙ НА АВТОМОБИЛЬНОЙ ГАЗОЗАПРАВОЧНОЙ СТАНЦИИ

7.1 Затраты на ликвидацию последствий чрезвычайной ситуации, произошедшей на автомобильной газозаправочной станции

7.1.1 Расчет затрат на горюче-смазочные материалы

7.1.2 Расчет амортизационных отчислений

7.1.3 Расчет затрат на оплату труда спасателей, медиков и других участников ликвидации чрезвычайной ситуации

7.1.4 Расчет затрат на оказание первой медицинской помощи, амбулаторное и стационарное лечение пострадавшего в ЧС персонала

7.2 Оценка социально-эколого-экономических последствий чрезвычайной ситуации на автомобильной газозаправочной станции

7.2.1 Определение величины экономического ущерба

7.2.2 Определение величины экологического ущерба

7.2.3 Определение величины социального ущерба

7.3 Расчет эффективности мероприятий по предотвращению и ликвидации чрезвычайной ситуации на автомобильной газозаправочной станции

Выводы

Приложения

РЕФЕРАТ

ЧРЕЗВЫЧАЙНАЯ СИТУАЦИЯ, АВТОМОБИЛЬНАЯ ГАЗОЗАПРАВОЧНАЯ СТАНЦИЯ, СЖИЖЕННЫЙ УГЛЕВОДОРОДНЫЙ ГАЗ, ВЗРЫВ, АВАРИЙНО — СПАСАТЕЛЬНЫЕ И ДРУГИЕ НЕОТЛОЖНЫЕ РАБОТЫ, ТЕХНОЛОГИЯ, УПРАВЛЕНИЕ, БЕЗОПАСНОСТЬ СПАСАТЕЛЬНЫХ РАБОТ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

Объект исследования — Автомобильная газозаправочная станция № 2 ООО «АКОЙЛ».

Цель работы — прогнозирование, предупреждение и ликвидация ЧС, вызванной взрывом газовоздушной смеси с последующим пожаром на АГЗС № 2 ООО «АКОЙЛ».

Проведена оценка вероятности возникновения ЧС и определены сценарии развития ЧС.

Осуществлено прогнозирование параметров основных поражающих факторов в соответствии с выбранными сценариями развития ЧС.

Спланированы и разработаны мероприятия по ликвидации ЧС.

Разработаны мероприятия по управлению силами и средствами, привлекаемыми для ликвидации ЧС.

Разработаны мероприятия по обеспечению безопасности проведения аварийно-спасательных и других неотложных работ.

Разработаны технические решения, направленные на снижение вероятности возникновения ЧС и предотвращения их дальнейшего развития.

Произведена экономическая оценка последствий чрезвычайной ситуации и оценка эффективности внедрения технических решений.

Пояснительная записка: ____стр., табл. ___, рис. ___, библиограф. ___.

В последние годы XX века газовое оборудование на автомобилях было редкостью, а потому и само понятие автомобильные газозаправочные станции было достаточно редким. На сегодняшний день тенденции таковы, что каждый год строятся новые автомобильные газозаправочные станции (АГЗС). Причиной массового перехода на альтернативные виды топлива просты и понятны. Они не только экологически более чистые, но при этом они являются более дешевыми.

Автомобильные газозаправочные станции общего пользования обычно располагаются в местах наибольшего скопления автомобилей: у автостоянок, в местах пересечения дорог, на автомагистралях, на главных улицах населенных пунктов. В технологическом процессе АГЗС обращается опасное вещество, в связи, с чем возможно возникновение техногенной аварии.

Аварии на АГЗС могут привести к взрыву и пожару. При различных обстоятельствах авария может перерасти в чрезвычайную ситуацию (ЧС) с поражением персонала, транспортных коммуникаций, транспортных средств, находящихся на АГЗС, а так же населения, проживающего вблизи.

Целью выпускной квалификационной работы является обеспечение безопасности, прогнозирование, предупреждение и ликвидация ЧС, вызванной взрывом газовоздушной смеси с последующим пожаром на АГЗС № 2 ООО «АКОЙЛ».

Задачами выпускной квалификационной работы являются:

— проанализировать характеристики объекта исследования;

— оценить вероятности возникновения ЧС и определить сценарии развития ЧС;

— спрогнозировать параметры основных поражающих факторов в соответствии с выбранными сценариями развития ЧС;

— спланировать и разработать мероприятия по ликвидации ЧС;

— разработать мероприятия по управлению силами и средствами, привлекаемыми для ликвидации ЧС;

— разработать мероприятия по обеспечению безопасности проведения аварийно-спасательных и других неотложных работ;

— разработать технические решения, направленные на снижение вероятности возникновения ЧС и предотвращения дальнейшего развития ЧС;

— произвести экономическую оценку последствий чрезвычайной ситуации и оценку эффективности внедрения технических решений.

Выполнение поставленных задач основывается на следующих документах:

— Конституция Российской Федерации и Конституция Республики Башкортостан;

— ФЗ от 21 декабря 1994 г. № 68 «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» и др.

Основными аспектами ликвидации последствий ЧС, которые необходимо учитывать при разработке выпускной квалификационной работы, являются:

Экономический — значительный экономический ущерб в денежном и натуральном выражении, уничтожение производственных зданий и сооружений, оборудования, что приводит к нарушению функционирования объекта экономики; необходимость минимизировать затраты на ликвидацию чрезвычайной ситуации при привлечении сил и средств РСЧС.

Этический — недостаточными темпами решается проблема организации защиты населения и территорий от последствий ЧС; не всегда своевременно и качественно осуществляется прогнозирование и оценка обстановки.

Социально-политический — опасность пожаров и взрывов на АГЗС для персонала проявляется в угрозе непосредственного воздействия на людей, их имущество. При возникновении пожара или взрыва персонал и население временно лишаются иллюзии обеспечения собственной безопасности, что может привести к паническому состоянию, а так же к недоверию органам власти и управления объектом.

Вопросы устойчивого развития — размещение подобных объектов экономики на территориях в близости от мест массового скопления людей приводит к созданию потенциально опасной ситуации.

Аспект безопасности жизнедеятельности — заключается в повышении степени защищенности персонала объекта, а также обеспечение безопасных условий работ формирований РСЧС при ликвидации ЧС.

Экологический аспект — основной формой воздействия пожаров является химическое загрязнение продуктами горения и токсичными горючими материалами, что неблагоприятно влияет на окружающую природную среду.

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ГАЗОЗАПРАВОЧНЫХ СТАНЦИЙ

Рост численности автотранспортных средств на газовом оборудовании обуславливает тенденцию к увеличению АГЗС. На АГЗС в технологическом процессе обращается опасное вещество — сжиженный углеводородный газ, в связи с этим велика вероятность возникновения аварийных ситуаций. При определенных условиях и обстоятельствах авария может перерасти в ЧС.

Целью разработки данного раздела является определение возможных сценариев развития ЧС: наиболее опасного, вероятного и с максимально негативным воздействием на окружающую среду.

Исходными данными для проектирования раздела являются:

— сведения, характеризующие объект экономики и его структуру в качестве опасного объекта;

— план ликвидации аварийных ситуаций;

— паспорт безопасности;

— наличие опасных веществ на территории АГЗС;

— количество работающего персонала.

1.1 Назначение и типы автомобильных газозаправочных станций

АГЗС предназначены для приема и хранения сжиженного углеводородного газа, а также заправки газобаллонного оборудования автомобиля сжиженным углеводородным газом.

Принципиальная технологическая схема АГЗС представлена на рисунке 1.1.

1- резервуар для топлива; 2 — резервуар аварийный; 3 — ГРК;

4 — площадка для установки сливных приборов; 5 — дыхательный

клапан; 6 — огневой предохранитель; 7 — линия наполнения;

8 — линия выдачи; 9 — линия рециркуляции

Рисунок 1.1 — Принципиальная технологическая схема АГЗС

Далее рассмотрим, каким образом производится транспортировка и хранение сжиженных углеводородных газов (СУГ).

1.2 Транспортировка и хранение сжиженных углеводородных газов

Транспортировка сжиженного углеводородного газа осуществляется железнодорожным, автомобильным и водным транспортом. Бесперебойное снабжение потребителей газом достигается при использовании наиболее эффективных типов автомобилей с учетом плотности расположения потребителей, неравномерности газопотребления, характеристики дорог и других факторов.

Транспортировка пропан-бутановой фракции осуществляется железнодорожными цистернами на газонаполнительные станции и седельными тягачами с полуприцеп-цистернами на автомобильные газозаправочные станции.

Все перевозки производятся по специальному техническому регламенту с целью обеспечения безопасности перевозок опасных грузов и по согласованным с Государственной противопожарной службой МЧС и ГИБДД маршрутам передвижения автотранспорта, перевозящего опасные грузы. Все перевозки и эксплуатация цистерн осуществляются обученным и аттестованным персоналом с четким соблюдением периодичности наружных, внутренних осмотров и гидравлических испытаний.

Сжиженные углеводородные газы хранят в стальных резервуарах (рисунок 1.2) под давлением упругости паров и в подземных газохранилищах — горных выработках и соляных пластах.

а — цилиндрический наземный; б — цилиндрический подземный; 1 — резервуар; 2 — площадка для обслуживания; 3 — опоры.

Рисунок 1.2 — Стальные резервуары

В стальных цилиндрических резервуарах под давлением упругости паров, сжиженные газы хранят на распределительных базах при объемах хранилища до 2000 м³. При объемах хранилища 2000…10 000 м³ используют изотермические резервуары с промежуточным хладоносителем, а для хранения большего объема газа сооружают резервуары в соляных пластах и горных выработках.

Стальные резервуары получили широкое применение в газовых установках у потребителей, в хранилищах на распределительных базах различного назначения и на транспортных средствах (автомобильные и железнодорожные цистерны).

Стальные резервуары объемом до 200 м³ имеют цилиндрическую форму, а объемом свыше 200 м³ — шаровую. Металлические (стальные) резервуары для сжиженных газов изготовляют четырех типов:

— цилиндрические передвижные объемом 600, 1000 и 1600 л для наземной установки;

— цилиндрические стационарные объемом 2,5, 5,0 и 10 м³ для подземной установки;

— цилиндрические стационарные объемом 25, 50, 100, 160 и 200 м³ для наземной и подземной установки;

— шаровые объемом 300, 600, 900, 2000 и 4000 м³ для наземной установки.

Резервуары объемом 2,5, 5 и 10 м³ рассчитаны резервуары на рабочее давление 10 кгс/см² с учетом того, что их можно устанавливать под землей (на глубине 0,6…0,7 м до верхней образующей резервуара).

В комплект резервуаров обычно входят — горловина, на которой на специальном фланце крепится арматурная головка, и защитный кожух с двухстворчатой дверкой (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 — Стационарный резервуар для сжиженных газов

Стационарный резервуар (рисунок 1.3) представляет собой цилиндрический сосуд 3 с эллиптическими днищами 11, изготовленный путем сварки из стали.

Для установки резервуара предусмотрены специальные опоры 2, выполненные из углов и пластин. Между опорами, несколько ближе к правой из них, вварен зачистной карман 4 — труба диаметром 325 мм и длиною 150 мм, заглушенная днищем 5. Сверху резервуара, правее вертикальной его оси, вварена горловина 8, изготовленная из трубы, высота которой 875 мм, диаметр 478 мм, толщина стенки 9 мм. Вырез под горловину укреплен кольцами жесткости 6, 7. На конце верхней, наружной части горловины приварен фланец 9 арматурной головки, предназначенной для крепления арматуры. С левой стороны резервуара вварен патрубок 10 паровой фазы, а снизу патрубок 1 жидкой фазы.

Размеры резервуаров приведены в таблице 1.1 и на рисунке 1.3.

Таблица 1.1 — Размеры стационарных резервуаров

Для оценки опасности СУГ, необходимо рассмотреть его основные характеристики.

1.3 Основные характеристики сжиженного углеводородного газа

Сжиженный углеводородный газ пропан-бутановая фракция — универсальный синтетический газ, получаемый из попутного нефтяного газа или при переработке нефти. В России перерабатывается в сырье для нефтехимии и в сжиженный пропан-бутан не более 40% попутного газа, еще 40% без всякой переработки сжигается на ГРЭС, а оставшиеся 20% сжигаются на месторождениях в открытых факелах. Официально подобным образом нефтяными компаниями уничтожается 4 млрд. м³ в год попутного газа, а не официально — до 10 млрд. м³ в год.

В нормальных условиях пропан-бутановая фракция находится в газообразном состоянии. При небольшом повышении давления он переходит в жидкое состояние. Тогда его можно перевозить и хранить. При снижении давления или повышении температуры СУГ начинает испаряться. Давление насыщенных паров зависит только от температуры окружающей среды и не зависит от количества жидкой фазы. Из одного литра СУГ получается около 0,25 м³ газовой фазы. Зимой давление сжиженного газа снижается, и производительность подачи газовой фазы падает. Резервуары требуется заглублять в грунт, в котором происходит естественное нагревание.

Смесь сжиженного газа состоит из пропана и бутана. Пропан испаряется при температуре минус 35 °C, а бутан при температуре 0,5°С. При высоких температурах давление его паров доходит до предельного значения, допустимого для стенок сосуда (1,6 МПа). При повышении температуры, жидкость в резервуаре расширяется и, поскольку она несжимаема, может разгерметизировать сосуд. Поэтому пропан разбавляют более дешевым и не интенсивно испаряющимся бутаном. В зависимости от сезона количество пропана в смеси различно: летом примерно 50…60%, а зимой 60…70% соответственно. Чем больше пропана в емкости, тем больше давление насыщенных паров. Для того чтобы резервуар не подвергся разгерметизации при повышении температуры, его заполнение ограничивается 85% геометрического объема. Такие свойства пропан-бутановых смесей делают его более приемлемым для использования в зонах непостоянных температур.

СУГ легче воды в два раза, поэтому, водный конденсат постепенно скапливается на дне сосуда, откуда его необходимо откачивать (из малых емкостей примерно раз в год, обычно это осуществляется при заправке). В газообразном состоянии смесь тяжелее воздуха в 1,5…2 раза. Следовательно, при утечках газы стекают в нижние точки.

Сам по себе сжиженный газ не горит и не детонирует. Однако смесь газовой фазы с воздухом в пределах 1,8…10% загорается, при наличии источника тепла с температурой около 500 °C и более (в пламени спички есть участки с температурой более 1000°С). При определенных соотношениях объема, давления и температуры это горение может сопровождаться взрывом.

Вытекающая газовая фаза, смешавшись с воздухом, может лишь загореться небольшим факелом, причем пламя внутрь потока газа не распространяется и к взрыву емкости не приводит. Чтобы на 100% исключить утечки жидкости, в установках предусматривают специальные меры безопасности. Подробная характеристика пропана и бутана представлена в приложении А.

СУГ попадая на кожу человека, вызывают обморожение. По характеру действия обморожения напоминает ожог. СУГ токсичны, по степени воздействия на организм относятся к 4-му классу опасности. Пары СУГ могут скапливаться в низких и непроветриваемых местах, так как плотность СУГ больше плотности воздуха. Человек, находящийся в атмосфере с небольшим содержанием паров сжиженного газа в воздухе, испытывает кислородное голодание, а при значительной концентрации может погибнуть от удушья. Углеводородные газы действуют на организм наркотически. Признаки наркотического действия — недомогание и головокружение, затем состояние опьянения, сопровождающееся беспричинной веселостью, потерей сознания.

Таким образом, сжиженные углеводородные газы, широко применяемые в промышленности, в автотранспорте, в быту, являются взрывоопасными и пожароопасными веществами, способными при разгерметизации технологического оборудования и емкостей по хранению, образовывать взрывоопасные топливовоздушные смеси. Отрицательная температура кипения, характерная для СУГ, способствует мгновенному переходу из жидкого состояния в газообразное при истечении газов в окружающее пространство.

1.4 Статистика чрезвычайных ситуаций на автомобильных газозаправочных станциях

Аварии при значительном, на данный момент, количестве автомобильных газозаправочных станций должны происходить часто, однако, они случаются довольно редко. Так, по данным МЧС, за последние 10 лет произошло около 100 ЧС на АГЗС. Наибольшую опасность представляют АГЗС эксплуатируемые мелкими организациями и частными предпринимателями. Крупные компании включают в свои бизнес-планы мероприятия по устранению недостатков приводящим к авариям, а производственный контроль мелких предприятий имеет формальный характер. У их собственников нет финансовых возможностей для приведения своих объектов в соответствие с требованиями безопасности.

Технологическое оборудование объектов хранения и потребления горючих газов отличается повышенной пожарной опасностью, так как находится под постоянным давлением. При нагреве стенки резервуара со сжиженными углеводородными газами до температур, превышающих критические значения для стали, из которой изготовлен резервуар, возможен взрыв последнего. Взрыв сосуда высокого давления, содержащего горючий газ, сопровождается образованием огненного шара, который, как известно, обладает очень высокой поражающей способностью.

Среди аварий на АГЗС следует отметить инцидент, связанный с выходом всего содержимого резервуара при разгерметизации запорной арматуры в Дмитровском районе Московской области, инциденты с пожарами и взрывами, повлекшие травмирование и гибель людей в городах Омск, Барнаул, Камышин, Бузулук и др.

За рубежом примером аварии на АГЗС с последствиями, близкими к катастрофическим, может служить инцидент в Южной Корее в 2001 г. Пожар на АГЗС привел к двум последовательным взрывам наземного резервуара хранения СУГ и автоцистерны СУГ с образованием «огненных шаров», распространению пожара на все окружающие АГЗС здания и сооружения в радиусе до 100 м, в результате чего выгорел целый квартал города. При этом в результате пожара и взрывов пострадало большое количество людей. Результаты анализа этого пожара докладывались на V Международном симпозиуме по пожарной науке и технологии (3…6 декабря 2001 г. Ньюкасел, Австралия).

Объектом исследования является АГЗС № 2 ООО «АКОЙЛ». Выбор объекта обусловлен месторасположением АГЗС. Она расположена рядом с опасными производственными объектам, жилой зоной и транспортной магистралью (приложение Б).

1.5 Общие сведения об объекте исследования, структуре и характеристике его деятельности

ООО «АКОЙЛ» филиал в г. Уфа расположен по адресу: ул. Цюрупы, 151/1. Автомобильная газозаправочная станция № 2 расположена в городе Уфа по улице Уфимское Шоссе.

Местность холмистая (абсолютная высота 100…300 м, максимальная высота — 476 м), пересеченная долинами рек. Долины крупных рек Белой и Уфы широкие (3…10 км), ассиметричные. Правые склоны преимущественно возвышенные, левые — пологие. Грунты глинистые, щебеночно-суглинистые и щебеночно-супесчаные. Грунтовые воды залегают на глубине 2…8 м. Санитарно-защитная зона — 100 м².

Автомобильная газозаправочная станция является потенциально опасным объектом. Назначение автомобильной газозаправочной станции — прием, хранение, сбыт, реализация СУГ, заправка газобаллонного оборудования автомобиля.

Схема АГЗС № 2 с расположенными на ней оборудованием и зданиями представлена в приложении Б.

Данные о размещении близлежащих предприятий, чрезвычайные ситуации на которых могут оказать поражающее воздействие на персонал АГЗС № 2, представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Данные о размещении ближайших предприятий

Данные о размещении близлежащих жилых строений, которые могут оказаться в зоне действия поражающих факторов, приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 — Данные о размещении близлежащих жилых строений

На территории автомобильной газозаправочной станции находятся: здание операторной, резервуарный парк (две подземные емкости для хранения сжиженного углеводородного газа, одна из которых аварийная), две заправочные колонки (см. приложение Б). Опасное вещество — сжиженный углеводородный газ.

Общая численность персонала автомобильной газозаправочной станции составляет 10 человек, наибольшая работающая смена — 4 человека, режим работы круглосуточный — 2-х сменный.

1.6 Технологическое оборудование АГЗС № 2 ООО «АКОЙЛ»

Резервуарный парк газозаправочной станции включает в себя две емкости для хранения сжиженного углеводородного газа. Емкости резервуарного парка и технологические трубопроводы автомобильной заправочной станции смонтированы подземно. Подземные емкости установлены с обеспечением толщины засыпки грунтом не менее 0,5 м. Общая вместимость резервуаров для СУГ — 20 м³, а единичная — 10 м³ (приложение Б).

Сжиженный углеводородный газ на АГЗС доставляется автоцистерной АППЦТ-36, смонтированной на базе полуприцепа и седельного тягача МАЗ-6422.

Площадка слива автоцистерн с двух сторон оборудована отбортовкой высотой 150 мм. Поверхность площадки выполнена из асфальтового покрытия. Трубопроводы подачи топлива от резервуаров к заправочным островкам смонтированы подземно.

Перечень основного технологического оборудования, в котором обращается опасное вещество — сжиженный углеводородный газ, приведен в таблице 1.4.

Таблица 1.4 — Перечень основного технологического оборудования

Блок схема АГЗС № 2 с указанием опасных блоков представлена в приложении Б. На территории АГЗС с целью противопожарной защиты предусмотрены:

— пожарный щит — 2 шт.;

— огнетушители ОП-5 — 2 шт.;

— огнетушители ОП-50- 3 шт.;

— огнетушители ОУ-5 — 2 шт.;

— ящик с песком 1 м³ — 1 шт.;

— 2 пожарных гидранта в радиусе 100 м Р=10 кгс, Ш=125.

1.7 Причины возникновения аварий на АГЗС

Результаты анализа причин возникновения аварийных ситуаций на АГЗС графически интерпретированы на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 — Причины возникновения аварий на АГЗС

Виновниками аварий на АГЗС, как правило, являются водители автотранспортных средств и обслуживающий персонал. Как видно из диаграммы самая распространенная причина — неисправность электооборудования АГЗС (32%), значительна доля и нарушения правил проведения ремонтных работ и техники безопасности (18%).

1.8 Оценка вероятности реализации аварийных ситуаций и сценариев их дальнейшего развития

Для оценки частоты возникновения аварийных ситуаций, сопровождающихся разрушением (разгерметизацией) оборудования со сжиженным углеводородным газом, применяют вероятностный подход.

За время эксплуатации АГЗС № 2 не было допущено ни одной аварии, ни одного смертельного случая, поэтому оценка риска аварий проводится по обобщенным среднестатистическим данным. При этом применены следующие критерии:

Критерии отказов по тяжести последствий:

— катастрофический — может привести к смерти более 5 человек и существенному ущербу производства;

— критический — может привести к смерти 1…5 человек и существенному ущербу производству;

— некритический — не угрожает жизни людей, не приводит к ущербу производству;

— с пренебрежимо малыми последствиями — отказ, не относящийся по своим последствиям ни к одной из первых трех категорий.

Категории отказов (степень риска), определяемые путем сочетания частоты отказов и тяжести последствий:

А - повышенный риск, обязателен количественный анализ риска или требуются особые меры обеспечения безопасности;

В — значительный риск, желателен количественный анализ риска или требуется принятие определенных мер безопасности;

С — умеренный риск, рекомендуется проведение качественного анализа опасностей или принятие некоторых мер безопасности;

D — минимальный (приемлемый) риск, анализ и принятие специальных мер безопасности не требуется.

Количественная оценка частоты возможных аварий, отказов оборудования рассчитана исходя из обобщенных среднестатистических данных частот отказов (разгерметизации, разрушения) оборудования (таблица 1.5) и соответствующих им приближенных выбросов опасных веществ.

Таблица 1.5 — Обобщенные статистические данные по оценке частот отказов оборудования

Вероятность приведенных аварийных ситуаций при эксплуатации АГЗС оценивалась при условии независимости разгерметизации одной единицы оборудования. Исходя из этого частота полного (частичного) разрушения в год составляет:

— цистерны автомобильной — 1· 10^-5 год ^-1;

— одного резервуара — 1· 10^-5 год ^-1;

— двух насосов — 1· 10^-2 год ^-1;

— трубопровода — 1,4· 10^-4 год ^-1;

— раздаточных шлангов на КЗСГ — 1,5· 10^-2 год ^-1;

— сливных рукавов автоцистерны — 2· 10^-2 год ^-1.

Результаты оценки вероятности аварийных ситуаций приведены в таблице 1.6.

Таблица 1.6 — результаты оценки вероятности аварийных ситуаций

Согласно проведенной оценке риска возможные аварии и отказы оборудования при эксплуатации автомобильной газозаправочной станции могут создать степень риска категории, А (повышенный риск) при полном разрушении автомобильной цистерны.

В результате разлива жидких углеводородов, нагретых до температуры кипения или близкой к ней, происходит испарение углеводородов с поверхности разлития и образование парогазового облака. Углеводородное парогазовое облако, которое может содержать большой объем углеводородов, способно загореться или взорваться при наличии источника зажигания.

Краткое описание возможных сценариев возникновения и динамики развития аварийных ситуаций приведено в приложении В, таблица В1.

Таким образом, наиболее опасной чрезвычайной ситуацией является полная разгерметизация автомобильной цистерны, при которой в ЧС участвует около 16 тонн опасного вещества и взрыв ГВС в результате этого. Наиболее вероятной — выход из строя насосов автомобильной газозаправочной станции с последующим взрывом, а ЧС с максимально негативным воздействием на окружающую среду — разгерметизация автоцистерны с образованием огненного шара и сгоранием лесного массива, расположенного около АГЗС.

Рассмотрено дерево событий для случая истечения сжиженного углеводородного газа на автомобильной газозаправочной станции (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5 — Дерево событий возникновения аварийных ситуаций на автомобильной газозаправочной станции Вероятность возникновения инициирующего события — разрушение (разгерметизация) оборудования и выброс СУГ, принята равной 1 (рисунок 1.5). Вероятность остальных событий взята на основе «Плана ликвидации аварийных ситуаций на АГЗС».

Рассчитаны вероятности возникновения конечных событий развития чрезвычайной ситуации:

Значение вероятности возникновения сценария чрезвычайной ситуации при истечении СУГ согласно дереву сценариев (рисунок 1.5) с образованием огненного шара равно:

Р_о.ш. = 0,630.

Вероятность возникновения пожара пролива:

Рп.п. = 0,015.

Вероятность возникновения взрыва парогазового облака:

Р_в.п.о. = 0,259.

Вероятность рассеивания парогазового облака:

Р_р.п.о. = 0,010.

Так же необходимо рассмотреть дерево отказов для нежелательного события — истечение СУГ на автомобильной газозаправочной станции, которое представлено на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 — Дерево отказов для нежелательного события — истечение сжиженного углеводородного газа на автомобильной газозаправочной станции Обозначения событий на рисунке 1.6 приведены в таблице 1.7.

Таблица 1.7 — Вероятности возникновения событий, представленных на дереве отказов

Рассмотрены основные свойства опасного вещества (СУГ), характеристика и типы автомобильных газозаправочных станций, а так же исследуемый объект экономики — АГЗС № 2 ООО «АКОЙЛ».

Проанализированы сценарии развития событий на территории автомобильной газозаправочной станции:

Наиболее опасный — полная разгерметизация автоцистерны с образованием «огненного шара» (сценарий С1);

Наиболее вероятный — срыв сливных рукавов автоцистерны и взрыв образовавшегося газовоздушного облака (сценарий С2);

С максимально негативным воздействием на окружающую среду — рассеивание при разгерметизации автоцистерны всего объема ГВС в атмосфере (сценарий С3).

Определено количество персонала объекта и наличие опасных объектов экономики в радиусе действия возможных поражающих факторов.

Для определения масштабов прогнозируемой ЧС, оценки устойчивости зданий, сооружений и технологического оборудования рассмотрены параметры поражающих факторов, возникающих при развитии ЧС в результате реализации возможных сценариев развития ЧС на территории АГЗС № 2 ООО «АКОЙЛ».

2 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ параметров поражающих факторов ОСНОВНЫХ СЦЕНАРИЕВ РАЗВИТИЯ чс

Возникновение и развитие техногенных аварий на АГЗС приводят в ряде случаев к возникновению чрезвычайных ситуаций, которые могут протекать по разным сценариям. Сценарии характеризуются различными поражающими факторами, которые действуют на персонал объекта экономики, население, территорию и оборудование, а также на транспортную магистраль, вызывая негативные последствия.

Целью разработки раздела является прогнозирование последствий для наиболее опасного, вероятного и негативно воздействующего на окружающую среду сценариев развития ЧС (приложение В, рисунок В1).

2.1 Оценка пожаровзрывоопасности объекта

Оценка пожаровзрывоопасности объекта позволит определить, параметры воздействия поражающих факторов и спрогнозировать последствия для основных сценариев развития ЧС.

При оценке пожароопасности необходимо рассчитать:

— интенсивность теплового излучения при пожарах пролива СУГ;

— избыточное давление, развиваемое при сгорании СУГ;

— размер зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения пламени (НКПР) газов и паров;

— индивидуальный и социальный риск.

2.2 Расчет интенсивности теплового излучения и времени существования «огненного шара» при реализации наиболее опасного сценария

Произведен расчет интенсивности теплового излучения «огненного шара» в случае реализации сценария С₁.

Расчет интенсивности теплового излучения «огненного шара» q, кВт/м² проведен по формуле:

q = E_f F_q, кВт/м², (2.1)

где E_f — средне поверхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/м², принимается согласно данных таблицы 2.1.

Таблица 2.1 — Среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени в зависимости от диаметра очага и удельная массовая скорость выгорания для сжиженных углеводородных газов

F_q — угловой коэффициент облученности;

— коэффициент пропускания атмосферы.

F_q рассчитан по формуле:

(2.2)

где Н— высота центра «огненного шара», м;

D_s — эффективный диаметр «огненного шара», м;

r — расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром «огненного шара», м.

Эффективный диаметр «огненного шара» Ds рассчитан по формуле:

D_s =5,33 m ^0,327, м (2.3)

где m — масса горючего вещества, кг, в автоцистерне содержится 16 524 кг.

Высота центра «огненного шара» рассчитана по формуле:

H=D_s/2, м. (2.4)

Таким образом, согласно (2.1)-(2.4) определены значения углового коэффициента облученности:

Ds =5,3 316 524^0,327= 127,65 м,

H= 127,65/2= 63,82 м,

.

Время существования «огненного шара» t_s, с, рассчитано по формуле:

t_s = 0,92 m ^0,303, с (2.5)

t_s=0,92•16 524^0,303=17,45 с.

Коэффициент пропускания атмосферы ф рассчитан по формуле:

= ехр [-7,010^-4(-D_s/2)], (2.6)

=ехр [-7,0 10^-4 (- 127,65/2)]= 0,99 531.

Подставив полученные значения в (2.1) рассчитана интенсивность теплового излучения «огненного шара»:

q = 71,50,235 040,99531=16,72 кВт/м².

Доза теплового излучения Q, Дж/м², рассчитана по формуле:

Q = q•t_s, Дж/м², (2.7)

где q — интенсивность теплового излучения «огненного шара», Вт/м²;

t_s — время существования «огненного шара», с.

Q = 16,7210³•17,45=2,9110⁵ Дж/м².

Результаты расчетов в зависимости от расстояния до центра «огненного шара» представлены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 — Зависимость интенсивности теплового излучения и дозы теплового излучения от расстояния в зависимости от сценария С₁

График зависимости интенсивности теплового излучения «огненного шара» от расстояния до места пролива и степени травмирования населения представлены в приложении Г.

Произведен расчет интенсивности теплового излучения при реализации наиболее вероятного сценария С₂.

2.3 Расчет интенсивности теплового излучения пожара пролива

при реализации наиболее вероятного сценария

При реализации сценария С₂, СУГ растекается по площадке слива автоцистерны, площадь которой составляет 50 м² (длина 10 м, ширина 5 м) и имеет отбортовку высотой 20 см, остальная масса вылившегося СУГ локализуется в аварийном резервуаре.

Интенсивность теплового излучения q, кВт/м², рассчитана по формуле:

q = E_f F_q , (2.8)

где E_f — среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/м² (таблица 2.1);

F_q — угловой коэффициент облученности;

— коэффициент пропускания атмосферы.

Рассчитан эффективный диаметр пролива d, м, по формуле:

(2.9)

где S — площадь пролива, м².

E_f — принимается, согласно данных таблицы 2.2.

Рассчитана высота пламени Н, м:

(2.10)

где т — удельная массовая скорость выгорания топлива, кг/(м с);

_в — плотность окружающего воздуха, кг/м³;

g— ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с².

Определен угловой коэффициент облученности F_q по формуле:

(2.11)

где, (2.12)

где, А = (h² + + 1) / 2S₁ (2.13)

S_l = 2r/d, (2.14)

где r— расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта,

h = 2H/d, (2.15)

(2.16)

где B = (1+S₁²)/(2S₁), (2.17)

Определен коэффициент пропускания атмосферы по формуле:

= exp[ -7,0 10 ^-4 (r — 0,5 d)], (2.18)

Определен эффективный диаметр пролива d по формуле (2.2):

м.

Найдена высота пламени по формуле (2.10), принимая:

т = 0,1 кг/(м² с), g = 9,81 м/с² и _в = 1,2 кг/м³,

м.

Найден угловой коэффициент облученности F_q по формулам (2.11) — (2.17), принимая r = 30 м:

h = 2 19,36/7,9 = 4,9; S₁ =2 30 / 7,9= 7,5;

А = (4,9² + 7,5² + 1) / (2 7,5) = 10,834;

B = (1 + 7,5²) / (2 7,5) =3,81;

0,7 038;

0,11 951;

.

Определен коэффициент пропускания атмосферы по формуле (2.18)

= exp [ - 7,0 10 ^-4 (30 — 0,5 7,9)] = 0,394 425.

Найдена интенсивность теплового излучения q по формуле (2.8), ринимая Е_f = 71,5 кВт/м² (см .таблицу 2.2)

Q = 71,5 0,25 354 0,394 425 = 0,71 кВт/м².

В таблице 2.3 представлены значения интенсивности теплового излучения на различном расстоянии от центра пролива для сценария С₂.

Таблица 2.3 — Зависимость интенсивности теплового излучения пожара разлития СУГ от расстояния до центра пролива для сценария С₂

Графики зависимости интенсивности теплового излучения от расстояния до центра пролива и сравнительная характеристика интенсивности теплового излучения от пожара пролива в зависимости от расстояния для сценария С₂ приведены в приложении Г.

Для определения параметров взрыва газовоздушной смеси необходимо определить массу СУГ, поступивших в окружающее пространство в случае реализации сценария С₂.

2.4 Расчет массы сжиженных углеводородов поступивших в открытое пространство при реализации наиболее вероятного сценария

Произведен расчет массы газа, испарившейся с поверхности пролива, образовавшегося в результате разрыва сливного рукава.

Для СУГ определена удельная масса испарившегося газа m_СУГ из пролива, кг/м² по формуле [10]:

(2.19)

где М — молярная масса СУГ, равная 50,1 кг/моль;

L_ИСП — мольная теплота испарения СУГ при начальной температуре СУГ Т_Ж, равная для пропан-бутана 18 250 Дж/моль;

Т₀ — начальная температура материала, на поверхность которого разливается СУГ, для данной местности принимаем равной 307 К;

Т_Ж — начальная температура СУГ, равная 278 К;

— коэффициент теплопроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, для асфальта равен 0,72 Вт/(мК);

— коэффициент температуропроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, м²/с;

С_ТВ — теплоемкость материала, на поверхность которого разливается СУГ, для асфальта принимается равной 1,012 Дж/(кгК);

— плотность материала, на поверхность которого разливается СУГ, для асфальта принимается равной 1100 кг/м³;

м²/с;

t — текущее время, принимается равным 3600 с;

— число Рейнольдса (U — скорость воздушного потока, равная 5 м/с,

— характерный размер пролива СУГ);

_в — кинематическая вязкость воздуха, принимаемая равной 1,6410^-5 м²/с;

— коэффициент теплопроводности воздуха, 2,7410^-2 Вт/(мК).

Определена масса испарившегося газа с поверхности пролития СУГ:

= 1300,56 кг

Испарившаяся масса СУГ распространяется в воздушной среде и, смешиваясь с кислородом воздуха, что может привести к взрыву газо-воздушной смеси.

2.5 Расчет параметров волны давления при взрыве паров сжиженного газа от воздействия источника зажигания при реализации наиболее вероятного сценария

В случае реализации сценария С₂ в соответствии с пунктом 2.4 в атмосферу поступает 1300,56 кг СУГ.

Величина избыточного давления p, кПа, развиваемого при сгорании паров СУГ, рассчитана по формуле [10]:

(2.20)

где р₀ — атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);