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 (таб.1.2) [5].

Таблица 1.2 — Типовые схемы развития сценариев аварий.

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 (QТ1, м3) составит:

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

Та — нормативное время остановки прокачки (60 с).

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

где R — внутренний радиус поврежденного участка трубопровода, м;

L — длина трубопровода с учетом профиля трубопровода, м.

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

где QТ1 — объем нефтепродуктов, вылившийся до остановки прокачки (м3);

QСТ — объем нефтепродуктов, вылившийся после остановки прокачки (м3).

Расчет объема нефтепродуктов, вылившегося после остановки прокачки (QСТ), 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.

Результаты расчета прогнозируемых объемов и площадей разливов нефтепродуктов на объектах Тихвинской нефтебазы ОАО «Леннефтепродукт», представлены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 — Прогнозируемые объемы и площади разливов нефтепродуктов на объектах Тихвинской нефтебазы ОАО «Леннефтепродукт».

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.

Результаты оценки зон поражения тепловым излучением при возникновении пожаров разлива нефтепродуктов на территории предприятия представлены в таблице 1.4.

Таблица 1.4 — Результаты расчета вероятных зон поражения тепловым излучением при пожарах разлива нефтепродуктов.

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.