Оценка опасности возникновения аварийной ситуации, связанной с возникновением пожара или взрыва на АЗС «ЛУКОЙЛ № 123»

 

Пожары на автозаправочных станциях протекают в сложных условиях с быстрым распространением огня на соседние аппараты и участки, и, зачастую, принимают характер катастрофы со значительным материальным ущербом. Наличие больших объемов легковоспламеняющихся и горючих жидкостей приводит к тому, что пожар может принять значительные размеры. Условиями распространения горения на установке являются: разливы по территории горючих и легковоспламеняющихся жидкостей; разветвленная сеть промышленной канализации при неэффективности гидравлических затворов в колодцах; отсутствие аварийных сливов из емкостных аппаратов, линий стравливания паровоздушных смесей из аппаратов; разветвленная сеть трубопроводов при отсутствии на них гидравлических затворов. При пожаре возможен взрыв, так как имеет место образование взрывоопасных концентраций в них. Испарение паров легковоспламеняющихся жидкостей будет создавать паровоздушную смесь, которая при ветреной погоде будет перемещаться к возможному очагу пожара.

Заправка автомобильного транспорта топливом производится через топливораздаточные колонки оператором с пульта управления операторной. Условия хранения – в подземных резервуарах при нормальном атмосферном давлении и температуре не более 15 °С. Условия эксплуатации АЗС в холодное время года при температуре в среднем -15,3 °С в теплое время года +18 °С, (максимально - 53 и +37°С). Количество подземных резервуаров: для бензина – 5 шт. вместимостью 25 м³; для дизтоплива – 1 шт. вместимостью 25 м³. Количество топливораздаточных колонок – 3 шт. Загорание нефтепродуктов всегда начинается со вспышки или взрыва паров с воздухом. Первоначальная вспышка паров переходит в воспламенение нефтепродуктов и создает условия для полного его сгорания. По сравнению с бензином дизельное топливо испаряется значительно медленнее. Тем не менее, взрыв смеси паров дизельного топлива с воздухом не уступает силе взрыва паровоздушной смеси бензина. Основные причины возникновения аварий на АЗС можно классифицировать по следующим признакам открытый огонь, искры, разряды статического электричества, грозовые разряды, самовоспламенение, самовозгорание, пирофорные отложения. Если рассматривать подробнее, то таблица градаций выглядит следующим образом:

1. Открытый огонь: зажженная спичка, лампа, брошенный окурок сигареты у хранилищ, проведение ремонтных работ с источником открытого огня у заправочной станции.

2. Искра: выполнение работ стальным инструментом, из выхлопных труб машин, эксплуатация неисправного электрооборудования, всякая другая искра независимо от природы её происхождения

3. Разряды статического электричества: нарушение системы защиты от статического электричества, плавающие на поверхности нефтепродуктов предметы могут накопить заряды статического электричества и, приблизившись к стенке резервуара, вызвать искровой разряд, который будет источником воспламенения смеси с воздухом, грозовые разряды при неисправности конструкций молниезащиты могут вызвать пожары и взрывы.

4. Природные катаклизмы. Наличие большого количества дизельного топлива и бензина в емкостном оборудовании создает опасность возникновения пожара в случае утечки топлива и наличия источника воспламенения. При утечке топлива в технологические колодцы создается опасность образования взрывоопасных концентраций топливно-воздушной смеси в технологических колодцах, что при наличии источника инициирования взрыва может обусловить взрыв топливно-воздушной смеси в технологических колодцах и создать условия для дальнейшего развития аварии в подземных хранилищах.

Одновременное появление в пространстве трех факторов – горючего вещества, окислителя и источника зажигания – может привести при определенных количественных соотношениях к возникновению и развитию пожара. Основной принцип пожарной профилактики состоит в устранении или хотя бы в разобщении по времени с остальными одного из указанных факторов.

На многих производствах горючая среда присутствует постоянно, и именно пожароопасный источник является тем единственным фактором, который может и должен быть устранен.

Рассмотрим вероятность возникновения источника зажигания при эксплуатации технологического оборудования на автозаправочной станции.

Тепловое проявление электрической энергии. Разряды атмосферного электричества.

Опасность прямого удара молнии заключается в контакте горючей среды с каналом молнии, температура в котором достигает 20000^оС. При времени действия около 100 мкс. От прямого удара воспламеняются все горючие смеси. Опасность вторичного воздействия молнии заключается в искровых разрядах, возникающих в результате индукционного и электромагнитного воздействия атмосферного электричества на производственное оборудование. Энергия искрового разряда превышает 250 МДж.и достаточна для воспламенения горючих веществ с минимальной энергией зажигания до 0,25 Дж. Занос высокого потенциала на установку происходит по металлическим коммуникациям, не только при их прямом поражении молнии, но и при расположении коммуникаций в непосредственной близости от молниеотвода.

При несоблюдении безопасных расстояний между молниеотводами энергия возможных искровых разрядов достигает значений 100 Дж и более, то есть, достаточна для воспламенения практически всех горючих веществ.

Реальную опасность представляет «контактная» электризация людей работающих с движущимися электрическими материалами. При соприкосновении человека с заземленным предметом возникают искры с энергией от 2,5 до 7,5 МДж. Разряды статического электричества могут образоваться при перемещении жидкостей и газов. Искровые разряды статического электричества могут воспламенить паро- и газовоздушные смеси. Накапливанию высоких потенциалов статического электричества и формированию высоких потенциалов статического электричества способствует неэффективность или неисправность заземляющих устройств, образование электроизоляционного слоя отложений на заземленных поверхностях, нарушение режимов работы аппаратов (увеличение скорости движения жидкостей, загрязненность движения жидкостей). При коротком замыкании проводников электрического тока или замыкании на землю образуются электрические дуги, искры и выделяется большое количество тепла. Короткое замыкание может вызвать воспламенение изоляции, расплавление проводников или деталей электрических машин с разбрызгиванием частичек расплавленного металла.

Открытые источники огня.

Пожары, вызванные открытым огнем довольно частое явление. Это объясняется не только тем, что открытый огонь широко используется для производственных целей, при аварийных и ремонтных работах и поэтому нередко создаются условия для случайного контакта пламени с горючей средой, но и тем, что температура пламени, а также количество выделяющегося при этом тепла достаточно для воспламенения почти всех горючих веществ.

Значительную пожарную опасность представляют собой огневые ремонтные и монтажные работы. Пожарная опасность обусловлена не только открытым пламенем, но и наличием раскаленного и расплавленного металла. При газовой сварке температура пламени дуги при использовании угольных электродов составляет 3200-3900⁰С, стальных электродов 2400-2600⁰С. При попадании на горючие материалы искры воспламеняют их.

Тепловое проявление химической реакции.

По условиям технологии, находящиеся в резервуарах и насосах, жидкости нагреты до температуры превышающей температуру их самовоспламенения. Появление не плотностей в аппаратах и трубопроводах и соприкосновение с воздухом выходящего наружу продукта, нагретого выше температуры самовоспламенения, сопровождается его загоранием.

Определенную опасность в возникновении загораний и пожаров являются случаи самовозгорания отложений сернистых соединений железа. Окисление сернистых соединений железа начинается с подсыхания поверхности и соприкосновения ее с кислородом воздуха, при этом температура постепенно повышается, появляется голубой дымок, а затем и пламя. В результате этого отложения разогреваются иногда до температуры 600-700⁰С.

Перечень возможных аварий:

ü пролив нефтепродуктов в поддон в результате разгерметизации бензовоза, фланцевых соединений штуцеров выдачи нефтепродуктов из бензовоза, трубопроводов, запорной арматуры;

ü пожар пролива (воспламенение);

ü воспламенение паров нефтепродуктов внутри бензовоза, взрыв;

ü образование паровоздушного облака, воспламенение, взрыв.

Оценка опасности поражающих факторов

К поражающим факторам при авариях на АЗС относятся:

ü избыточное давление на фронте падающей ударной волны при взрывах;

ü интенсивность теплового излучения пожара пролива и огненных шаров;

ü воздействие токсичных продуктов горения.

Степень травмирования (степень воздействия теплового излучения или ударной волны) зависит от расстояния, на котором происходит воздействие поражающего фактора на объект и определяется в зависимости от критических величин интенсивности теплового излучения и значения избыточного давления ударной волны.

Опасными факторами пожара, воздействующими на людей, также являются токсичные продукты горения нефтепродуктов, их распространение на определенное расстояние от очага пожара. Прогнозирование глубины зоны заражения продуктами горения нефтепродуктов осуществляется с применением методики «Прогнозирование последствий разлива (выброса) опасных химических веществ» при авариях на промышленных объектах и транспорте.

Для исследуемой АЗС определим основные факторы возникновения пожарной опасности и выделим возможные причины аварийных ситуаций, а полученные результаты сведем в таблицу 6.

Таблица 6 – Факторы и возможные причины аварийных ситуаций

Наименование технологического блока	Факторы, способствующие возникновению и развитию аварийных ситуаций	Возможные причины аварийных ситуаций
Автоцистерна	1.Процесс слива нефтепродуктов. 2.Нахождение большого объема нефтепродуктов в цистерне.	1.Отказ заборного устройства. 2.Ошибки персонала при сливе могут привести к проливу нефтепродуктов. 3.Разгерметизация цистерны вследствие механических повреждений, внешних воздействий, физического износа или коррозии. 4.Диверсионные действия или террористические акты. 5.Стихийные бедствия.
Трубопроводы транспортирования нефтепродуктов	1.Транспортирование по трубопроводам 2.Эксплуатация оборудования, подверженного физическому износу.	1.В результате механических повреждений, коррозии, разрыва трубопровода и др. может произойти, вылив нефтепродуктов. 2.Внешние воздействия природного и техногенного характера, а также террористические акты и диверсии могут привести к частичному или полному разрушению трубопроводов.
Резервуары хранения нефтепродуктов	1.Наличие большого объема нефтепродуктов в резервуарах. 2.Процессы слива-налива. 3.Транспортирование по трубопроводам. 4.Эксплуатация оборудования подверженного физическому износу.	1.В результате коррозии или старения резервуаров и трубопроводов может произойти разгерметизация резервуаров и вылив нефтепродуктов. 2.При отключении электроэнергии возможно затруднение контроля уровня заполнения и локализации разливов. 3.Ошибки персонала при эксплуатации. 4.Внешние воздействия природного и техногенного характера, а также террористические акты и диверсии могут привести к частичному или полному разрушению резервуаров.
Топливораздаточные колонки (ТРК)	1.Процессы налива нефтепродуктов (заправка автотранспорта) 2.Транспортирование нефтепродуктов по трубопроводам. 3.Эксплуатация оборудования, подверженного физическому износу.	1.Ошибки персонала при эксплуатации. 2.В результате механических повреждений, коррозии, разрыва трубопровода и др. может произойти вылив нефтепродуктов. 3. Внешние воздействия природного и техногенного характера, а также террористические акты и диверсии могут привести к частичному или полному разрушению оборудования.

Разрушение трубопровода.

В результате гильотинного разрушения трубопровода, на территории АЗС может произойти разлив нефтепродукта:

V=0,79×D²×L, где

V-объем вытекшей жидкости, м³;

D-диаметр сливного рукава, м;

L-длина сливного рукава, м.

V=0,79×0,1²×8=0,06 м³

При свободном растекании диаметр разлития может быть определен из соотношения:

d= , где

d-диаметр разлива, м;

V-объем вытекшей жидкости, м³.

Площадь разлива может составить S=1,2 м²

 

Разрушение насосной установки (ТРК).

В результате выхода из строя насосного агрегата может произойти разлив нефтепродукта в насосной.

Расчетное время отключения насоса 300 сек. (при ручном отключении).

Расчет возможного объема разлившихся нефтепродуктов производится по формуле:

V = T×q, где

V-объем разлившегося нефтепродукта;

T-время отключения электродвигателя насоса, мин.;

q-производительность насоса, л/мин.

V = 5×40 = 200 л = 0.2 м³, где

Т= 300 сек = 0,08 ч = 5 мин.

q= 40 л/мин (согласно данных, предоставленных на АЗС).

d= = =2,25

Площадь разлива на ровной поверхности рассчитывается по формуле:

Площадь разлива составит 3,9 м²

 

Авария транспортного средства с разрушением топливного бака.

Возможный максимальный объем разлившихся нефтепродуктов принимается в размере 100% объема топливного бака транспортного средства. Возьмем средний объем топливного бака легкового автомобиля – 50л, то есть

V=0,05 м³

При свободном разливе диаметр разлития может быть определен из соотношения:

d=

d=

Площадь разлива составит S = 1 м². Разлив нефтепродуктов не выйдет за пределы заправочного островка.

Разрушение автоцистерны с нефтепродуктами.

Так как в исследовании по результатам экспертизы найдено неверное техническое решение для площадки АЦ, то разрушение автоцистерны является наиболее опасным фактором.

Расчёт массы пролившейся жидкости будет находиться в соответствии с тем, что:

ü вся жидкость, находящаяся в бензовозе поступает в окружающее пространство;

ü жидкость растекается по поверхности, не имеющей ограничений (отбортовки);

ü приемные патрубки аварийного резервуара в закрытом положении.

Необходимо определить массу пролившейся жидкости. Формула расчёта массы жидкости:

, где

V_бенз- объём бензовоза;

ρ_б - плотность бензина, ρ_б= 737 кг/м³

Находим массу:

кг.

Зная, что 1 л. = 0,001 м³., переводим объём в литры:

л

Находим поверхность разлива F. В соответствии с НПБ 105-03[6] п.38г поверхность разлива принимается исходя из расчета, что 1 л. смесей и растворов разливается на площади 0,15 м²:

F= 30000·0.15= 4500 м²

 

При повреждении автоцистерны масса жидкости, которая разольётся на горизонтальную поверхность будет равна 22110 кг, а площадь разлива будет составлять 4500 м².

Исходя из расчетов, наиболее опасным фактором возникновения аварийной ситуации является разрушение АЦ. Учитывая генеральный план АЗС, можно сделать вывод, что в зоне поражения может оказаться не только обслуживающий персонал АЗС, но и граждане находящиеся и проживающие в непосредственной близости. Для предотвращения подобных ситуаций целесообразно переоборудовать площадку для АЦ, как показано на рисунке 7 – оснастить площадку отводящими трубопроводами и выполнить отбортовку согласно п. 35 НПБ 111-98*.