Разработка противопожарных мероприятий на объектах нефтегазовой отрасли с учетом расчета пожарных рисков

Пожары при проведении ремонтных и огневых работ:

Примерно 35 % зарегистрированных пожаров происходит при подготовке и проведении ремонтных работ. В процессе ремонта появляются дополнительные технологические источники зажигания, связанные с проведением резательных, сварочных, огневых, взрывных и других работ, связанных с применением открытого пламени; наличие капель расплавленного металла или мощных беспламенных источников тепла, возникающих при работе механического инструмента.

А) на предварительно очищенных резервуарах;

Б) без предварительной очистки (подготовки) резервуаров. Все пожары этой группы формально являются следствием нарушения норм и правил, запрещающих проведение ремонтных работ на резервуарах без их предварительной подготовки.

Таким образом, анализ пожаров на предприятиях химической и нефтехимической промышленности показывает, что все они имеют существенную особенность: причина этих пожаров, как правило, целая совокупность обстоятельств, каждое из которых само по себе не могло инициировать крупный пожар, и только их сочетание приводит к серьезным последствиям.

Одна из пространственно ограниченных форм проявления пожара ЛВЖ и ГЖ - это пожар в резервуаре хранения, например, когда в результате либо внутреннего, либо внешнего взрыва резервуар остается без крышки. Следующий по пространственному ограничению случай - это пожар пролива в обвалование. В обеих ситуациях подразумеваются четко определенная граница и форма, последняя может быть круглой или прямоугольной.

В других ситуациях пожары пролива происходят после того, как жидкость выбрасывается на поверхность земли; форма и глубина разлития определяются особенностями места разлития. На заводах и в аэропортах, хотя они занимают большие территории, выброшенная жидкость вероятнее всего будет устремляться в водостоки, где она может гореть под землей. Дренажные канавы вдоль автомобильных дорог обычно несут воды в близлежащее русло. Поэтому при выбросе на дороге потоки горючей жидкости могут переносить огонь на сотни метров. Наконец, происходят выбросы жидкостей непосредственно на поверхность водостоков, рек, озер или моря, где возможности для распространения фактически неограниченны. Ниже подробно рассматриваются две из этих ситуации: пожар в обваловании и пожар на поверхности земли.

Пожары пролива в круглых или прямоугольных обвалованиях по своей форме приближаются к цилиндру. При отсутствии ветра это будет вертикальный цилиндр, но в обычных обстоятельствах (при ветре) цилиндр будет наклонным.

Статистика аварий, связанных с развитием пожара пролива

Данные об известных авариях на различных объектах, связанные с развитием пожара пролива приведены в таблице № 1.

Таблица 1 - Аварии, связанные с развитием пожара пролива

Дата	Вид аварии (неполадки)	Описание аварии и основные причины	Масштаб развития аварии, максимальные зоны действия поражающих факторов	Число пострадавших, ущерб
20.10. 1944 г. Нефтегазовый завод в Кливленде, США	Пожар	Произошла утечка СПГ.	Пожар уничтожил не только завод, но и 10 административных зданий и 80 частных домов.	Погибло 128 человек. Получило травмы около 200-400 человек
15.09.2001 г. Г Устькутск	Пожар	На котельной произошел пожар емкости с мазутом. Возникла угроза возгорания еще двух емкостей с мазутом	Было разрушено здание подачи мазута в котельную.	Пострадал 1 человек
09.03.2003 г. г. Кемерово	Пожар	Пожар на нефтебазе Кемеровского авиационного предприятия при переливе ДТ загорелись три емкости вместимостью 60т каждая. Вероятная причина пожара - разряд статического электричества.	Расположенные рядом с местом происшествия здания и сооружения не пострадали.	Пострадавших нет.
13.10.2005 г. Нефтебаза в Архангельской области	Пожар пролива	В результате ЧП произошел разлив нефти на территории 200 и 500 . Огонь был потушен при помощи пенной атаки. Цистерны, находящиеся вокруг, поливали холодной водой, чтобы огонь не мог перекинуться на них.	В результате аварии был нанесен большой вред экологии, так как в атмосферу выделялись канцерогены.	Погибло 2 человека
14.09.2006 г. Энемская нефтебаза	Пожар	Загорелись 10 цистерн с ГЖ. Причиной пожара стала неосторожность рабочих нефтебазы при переливании горючих материалов из одной емкости в другую.	Сгорели две цистерны.	Пострадавших нет.
13.07. 2006 г. Нефтебаза в Пермском крае, ООО «Эколайт»	Пожар	Из-за нарушения мер безопасности при перекачке нефтепродуктов в автоцистерну, произошло возгорание нефтепродукта с последующим распространением на находящиеся рядом емкости.	Данных нет	Пострадало 4 человека

Проанализировав пожары, произошедшие с 1970 по 1990 гг. на территории бывшего СССР.

Всего за исследуемый период зарегистрировано 238 пожаров на объектах добычи, транспорта, хранения и переработки нефти и нефтепродуктов. Статистика свидетельствует, что в системе Главтранснефти произошло пожаров: на насосных нефтепроводов - 10%, на нефтепромыслах - 14%, на НПЗ - 27,7%, а на распределительных нефтебазах зафиксирована наибольшая доля пожаров - 48,3%.

На наземных резервуарах произошло 93,3% пожаров и аварий из общего их числа. По виду хранимых продуктов эти пожары распределились следующим образом: 32,4% - на резервуарах с сырой нефтью; 53,8 % - на резервуарах с бензином; и 13,8% - на резервуарах с другими видами нефтепродуктов (мазут, керосин, дизельное топливо, масло и др.). Пожары происходили, в основном (222 случая), на действующих резервуарах типа РВС, из них в 194 случаях (81,5%) пожар возникал в резервуарах с бензином и сырой нефтью.

Установлено, что основными источниками зажигания, от которых возникали пожары, являются: огневые и ремонтные работы (23,5%), искры электроустановок (14,7%), проявления атмосферного электричества (9,2%), разряды статистического электричества (9,7%), большая часть всех пожаров на резервуарах (42,2%) произошла от самовозгорания пирофорных отложений, неосторожного обращения с огнем, поджогов и других источников зажигания. Доля пожаров от перечисленных источников зажигания, существенно различается по отраслям промышленности.

За исследованный период средняя частота возникновения пожаров и загораний в год составляет: на распределительных нефтебазах - 5,75; в резервуарных парках НПЗ - 3,3; на промыслах - 1,65; на нефтепроводах - 1,2. Средняя частота пожаров по всем объектам и отраслям нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности составили 12 пожаров в год.

Места возникновения пожаров.

1. Распределительные нефтебазы 48,3% 2. Нефтеперерабатывающие заводы 27,7% 3. Нефтепромыслы 14% 4. Насосные станции нефтепроводов 10%.

Основные источники зажигания.

1. Пожары от самовозгорания пирофорных отложений, поджогов, неосторожного обращения с огнём. 42,2%

2. Огневые и ремонтные работы. 23,5%

3. Искры электроустановок. 14,7%

4. Разряды статического электричества. 9,7% 5. Проявления атмосферного электричества. 9,2%.

Важную информацию для разработки мер пожарной безопасности дают сведения о непосредственном источнике зажигания взрывоопасной паровоздушной смеси. Однако примерно для 5% пожаров непосредственный источник зажигания не установлен, но из этого количества причиной 4 пожаров были повреждения оборудования, нарушения технологического режима, повышенная загазованность территории резервуарного парка. В этих случаях, естественно, источник зажигания является вторичным и второстепенным фактором, а защита должна быть направлена на поддержание исправности оборудования и нормальное ведение технологического процесса.

Из установленных непосредственных источников зажигания наиболее распространенный, огневые работы - 23% (почти каждый третий пожар). Неосторожное обращение с огнем, допущенное при ремонте резервуаров, электрические и механические искры или горячие выхлопы глушителя автомобиля при очистке резервуара через нижний люк стали причиной (11,8%) пожаров.

В целом при очистке и ремонте резервуаров произошло 29 пожаров, что составляет 37,6% общего числа. Необходимо отметить, что 14 пожаров на резервуарах (18%) возникли от самовозгорания пирофорных отложений, причем 64 % пожаров, происшедших по этой причине, отмечено на объектах добычи нефти и 36% - в резервуарных парках на нефтеперерабатывающих заводах. Примечательно, что 65 % пожаров, происходит в весенне-летний период и основными источниками зажигания (не считая огневые и ремонтные работы) являются разряды атмосферного электричества (22,2%), а также огневые технологические установки (16,5%).

Здесь надо отметить, что в первом случае (разряды атмосферного электричества) загорались резервуары только на насосных станциях нефтепродуктов, что говорит о ненадежности существующей молниезащиты и необходимости ее усовершенствования на данных объектах. Огневые технологические установки, как источник зажигания, проявлялись только на нефтепромысловых объектах.

В качестве характерного примера связанного с технологическим процессом хранения нефти и нефтепродуктов, может служить описание пожара, произошедшего 22 августа этого года на резервуарном парке ЛПДС «Конда» Урайского УМН ОАО «Сибнефтепровод» которая расположена на территории Кондинского района Ханты-Мансийского автономного округа Тюменской области.

3. Общая характеристика объекта

3.1 Краткое описание объекта защиты

Производственная мощность нефтеперерабатывающего завода составит 2,5 млн. тонн нефти в год. Нефтеперерабатывающий завод будет ориентирован на максимальный выпуск дизельного топлива, соответствующего требованиям Европейского стандарта.

Готовой продукцией будут являться:

· бензин стабильный;

· дизельное топливо гидроочищенное;

· атмосферный и вакуумный газойль;

· топливный и сжиженный газ;

· кокс нефтяной;

· сера товарная.

В физико-географическом отношении территория Сибири с определенными климатическими характеристиками (влажный климат и несколько пониженные температуры) предопределяет его почвенный покров. Преобладающими типами почв являются серые лесные и дерново-подзолистые. По механическому составу почвы в основном глинистые, суглинистые и супесчаные. Поверхность изучаемого участка характеризуется полого-увалистым рельефом, осложненным сетью неглубоких логов и лощин, а также долинами рек и речек. Типичным для рельефа района является наличие многочисленных плоских западин небольшого размера, разбросанных по водоразделам и их склонам и занятых березово-осиновыми колками. Абсолютные значения отметок поверхности исследуемой площадки изменяются от 227,47 до 236,56 м, перепад высот составляет около 9,0 м.

В соответствии с санитарной классификацией по СанПиН 2.2.1/2.1.1.1031-01 п. 4.1.1 объект является предприятием 1 класса с нормативным размером санитарно-защитной зоны не менее 1000 м.

Территория предприятия по всему периметру ограждается основным ограждением из железобетонных плит с жестким защемлением в фундаменте ограды. Для усиления основного ограждения предусмотрено дополнительное ограждение, состоящее из верхнего и нижнего. Верхнее дополнительное ограждение представляет собой инженерное средство защиты типа «Спираль АКЛ». Для защиты от подкопа под основным заграждением предусмотрено нижнее дополнительное ограждение, выполненное в виде заглубленных в грунт на 60 см железобетонных блоков. Ограждение выполняется в виде прямолинейных участков с минимальным количеством изгибов и поворотов, ограничивающих наблюдение и затрудняющих применение технических средств охраны. Для обнаружения следов посторонних лиц при попытке проникновения через охраняемый периметр предусмотрено наличие с внутренней стороны ограждения контрольно-следовой полосы, которая представляет собой полосу разрыхленного и выровненного грунта шириной 3 м. Также вдоль забора размещаются средства охранной сигнализации, охранное освещение и охранное телевидение. Въезд на территорию и выезд с неё осуществляется через 5 охраняемых контрольно-пропускных пунктов.

Система управления промышленной безопасностью на предприятии реализована в форме производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности.

Пожарное депо запроектировано на четыре выезда. Для размещения персонала пожарного депо предусматривается двухэтажное кирпичное здание с чердачной скатной кровлей. Здание сблокировано с помещением для пожарной техники. Данное помещение рассчитано на шесть машин, две из которых - резервные. Для технического обслуживания машин предусмотрены две смотровые ямы и слесарная мастерская.

3.2 Противопожарное водоснабжение

Расчетные расходы воды и раствора пенообразователя на тушение и охлаждение объектов нефтеперерабатывающего завода определяются в соответствии со СНиП 2.11.03-93 и ВУПП-88. На площадке предусматривается единая система автоматической противопожарной защиты.

Необходимый напор в сетях водопровода для охлаждения резервуаров, оборудования на установке, в сетях раствора пенообразователя для тушения резервуаров и в насосных 0,6-1,0 МПа.

Схема водоснабжения и пенотушения

На площадке объекта проектируются кольцевые сети противопожарного водопровода ш 500 с подключением от проектируемой насосной станции пожаротушения тит.36/001. Все резервуары оборудованы стационарной системой автоматического охлаждения. Для охлаждения ж.д. эстакад налива устанавливаются лафетные установки - мониторы «КОВRA» с дистанционным пуском по обе стороны эстакады с таким расчетом, чтобы обеспечить орошение каждой точки конструкции эстакад и железнодорожных цистерн по всей длине двумя компактными струями.

Подача раствора пенообразователя к пеногенераторам, пенокамерам осуществляется от соответствующих баков-дозаторов МХС со смесителями по сухотрубным растворопроводам.

3.3 Пожарная сигнализация и установки пожаротушения

Перечень видов сигнализации, предусматриваемых в данном разделе проекта:

- автоматическая пожарная сигнализация;

- ручная электрическая пожарная сигнализация.

Система пожарной сигнализации состоит из контроллеров системы автоматического пожаротушения КСАП-02, предназначенного для работы в составе систем обнаружения и тушения пожаров и в общем случае обеспечивает выполнение следующих функций:

- прием электрических сигналов от ручных, пассивных, активных пожарных извещателей, термопреобразователей сопротивления взрывозащищенных типа ТСМ 012 с отображением на панели оператора номера шлейфа по которому произошло срабатывание пожарных извещателей;

- контроль срабатывания средств пожаротушения;

- возможность программирования тактики формирования извещения о пожаре.

Пост аварийной сигнализации взрывозащищенный типа ПАСВ, предназначен для подачи световых и звуковых предупреждающих сигналов. Размещение постов на территории объекта, непосредственно на наружных стенах зданий сооружений, на ограждениях, на опорах эстакад. Монтаж ПАСВ производится на высоте не менее 2.5 м от уровня земли.

Система пожарной сигнализации относиться к I категории системы электроснабжения. Основное питание пожарной сигнализации выполняется от сети переменного напряжения 220 В. Резервное питание пожарной сигнализации выполняется от источников бесперебойного питания со встроенными аккумуляторными батареями (типа РИП, ИБП), которые при отключении основного питания от сети 220 В автоматически переключаются на питание от аккумуляторов без скачка напряжения в момент переключения. В нормальном режиме питания от сети 220 В аккумуляторы автоматически заряжаются до заданной емкости. Работоспособность системы пожарной сигнализации от источников бесперебойного питания в дежурном режиме - в течение 24 часов и в режиме "Тревога"- не менее трех часов.

На территории предприятия ручные пожарные извещатели во взрывозащищенном исполнении устанавливаются на железобетонных приставках на высоте 1,5 м от уровня земли на расстоянии не более 100 м друг от друга. Освещенность в местах установки ручных пожарных извещателей должна быть не менее 50 лк.

3.4 Электрооборудование

Основными потребителями электроэнергии являются асинхронные двигатели насосов, вентиляторов, задвижек, электрообогрев трубопроводов, резервуаров, полов насосных, электроосвещение зданий и сооружений.

По степени обеспечения надежности электроснабжения электроприемники относятся к I категории, частично ко II категории.

Требуемая надежность электроснабжения обеспечивается секционированием шин 10 и 0,4 кВ устройством АВР распределительного устройства 10 кВ, трансформаторных подстанций, щитов.

Гарантированное питание систем контроля, автоматического пожаротушения, эвакуационного оповещения, управления и ПАЗ при отключении внешнего электроснабжения обеспечивается от дизельной электростанции и источников бесперебойного питания, выделяясь таким образом в особую группу электроприемников I категории электроснабжения.

Проект силового электрооборудования выполнен в соответствии с классификацией зданий и сооружений по пожаровзрывоопасности.

Питание силовых электроприемников напряжением 0,4кВ осуществляется от распределительных щитов. Все щиты модульной конструкции с выдвижными блоками фирмы «Электронмаш», выполнены на оборудовании фирмы АВВ.

Проектом предусматривается:

- управление электродвигателями насосов, задвижек, вентиляторов автоматическое, дистанционное из операторной и местное;

- отключение вентсистем при пожаре от средств пожарной сигнализации;

- централизованное управление наружным освещением из операторной.

Кабели прокладываются:

- преимущественно по конструкциям кабельных и совмещенных эстакад;

- одиночные кабели незначительной протяженности - в траншеях на глубине 0,7 м от планировочной отметки земли.

Прокладка кабелей на эстакадах выполняется с соблюдением требований ПУЭ:

- на высоте 2,5 м от планировочной отметки земли;

- на высоте 5 м от полотна автодороги и в местах возможных проездов автотранспорта;

- на расстоянии 0,5 м от трубопроводов на эстакаде.

При прокладке кабелей на эстакадах на участках пересечений с трубопроводами плюс до 1,5 м в обе стороны от внешних габаритов эстакады с трубопроводами с ЛВЖ кабели прокладываются в стальных коробах с толщиной стенки не менее 1,5 мм.

Прокладка кабелей в траншее выполняется на глубине 0,7 м от планированной отметки по подсыпке снизу и засыпкой сверху слоем из мелкой земли. При пересечении автодорог, подземных коммуникаций кабели проложить в асбестоцементных трубах.

При прокладке кабелей на высоте до 2,5 м (подъемы, спуски) кабели на высоту до 2 м защищаются от механических повреждений:

- одиночные - стальными трубами;

- группы кабелей -кожухом из стального листа толщиной 1,5 мм.

Электрическая система обогрева предназначена для поддержания заданной температуры на трубопроводах, резервуарах и полах насосных.

В системе обогрева в качестве тепловыделяющих элементов применены саморегулируемые греющие кабели фирмы «Chromalox ETIREX». Расчеты тепловых режимов и выбор греющих кабелей также выполнены фирмой «Chromalox ETIREX».

Применение в системе обогрева саморегулирующихся нагревательных секций имеет следующие преимущества

- секции автоматически регулируют тепловыделение в ответ на изменение температуры обогреваемых единиц (уменьшают тепловыделение при повышении температуры), что позволяет снизить количество потребляемой электроэнергии

- секции могут иметь любую длину нагревательной ленты без ущерба для их технических характеристик, точно в соответствии с длиной обогреваемого объекта без каких-либо конструктивных сложностей

- характеристики саморегулирования повышают безопасность и надежность системы. Секции не перегреваются и не перегорают даже при пересечении соседних ниток друг с другом.

Электрообогрев с использованием электрических нагревательных лент легко устанавливается и обеспечивает равномерность обогрева конструкций.

Система управления обогревом обеспечивает высокую точность уровня поддерживаемой температуры и обеспечивает экономию электроэнергии за счет автоматического регулирования мощности в зависимости от температуры обогреваемого объекта.

Теплоизоляция защищена от намокания кожухом и сохраняет свойства на весь период эксплуатации системы обогрева.

Электрическая система обогрева спроектирована состоящей из независимых по управлению подсистем.

Приборы управления обогревом уставливаются в шкафах управления, размещаемых в сухом отапливаемом помещении вне взрывоопасной зоны.

В системе предусмотрены меры основной и дополнительной защиты от поражения электрическим током при прямом и косвенном прикосновениях и защита от токов короткого замыкания (система TN-С-S и УЗО с уставкой максимального тока утечки 30 мА)

Греющие кабели подключаются по схеме:

- рабочие жилы - фаза - нуль (N);

- металлическая оплетка - защитный проводник (РЕ).

Прокладка кабелей до распределительных коробок выполняется по кабельным конструкциям. Все электрооборудование применено в исполнении, соответствующему классу и группе взрывоопасной зоны.

Заземление. Молниезащита

В качестве защитных мер обеспечения электробезопасности в проекте принята система защитного заземления ТN-С- S, автоматическое отключение питания, уравнивание потенциалов. Заземлению подлежат нейтрали трансформаторов, все металлические нетоковедущие корпуса электрооборудования, кабельные конструкции, трубы электропроводки, броня кабелей, корпуса насосов, электродвигателей и технологического оборудования. Системой уравнивания потенциалов предусматривается соединение между собой проводящих частей:

- металлических труб коммуникаций входящих в здание (сооружение);

- металлических частей каркаса здания;

- заземляющих проводников установки;

- нулевого защитного проводника питающей линии.

В соответствии с РД 34.21.122-87 предусматривается защита от прямых ударов молнии, ее вторичных проявлений и защита от статического электричества зданий и сооружений содержащих пожаро и взрывоопасные зоны. Защита от прямых ударов молнии выполняется молниеприемниками, установленными на прожекторных мачтах, отдельностоящими молниеприемниками, наложением на кровлю зданий молниеприемной сетки с последующим присоединением ее к заземляющему устройству, присоединением каркасов навесов к заземляющему устройству.

Защита от вторичных проявлений молнии, заноса высокого потенциала и от статического электричества выполняется путем присоединения корпусов технологического оборудования не менее, чем в двух местах, всех коммуникаций на вводе в здание (сооружение) к заземляющему устройству.

Заземляющие устройства выполняются из вертикальных стальных уголков 63х63х6 мм, L=3 м, заглубленных в грунт на 0,6 м до верха и соединенными стальной полосой 5х40 мм, проложенной в траншее на глубине 0,7 м. Сопротивление растеканию тока заземляющего устройства КТП не должно превышать 4 Ом.

4. Анализ пожарной опасности

4.1 Определение взрывопожарной опасности веществ и материалов, обращающихся на объектах

Нефтеперерабатывающий завод по обращающимся в его производственном процессе опасным продуктам, являющимся легковоспламеняющимися и горючими жидкостями и газами, относится к взрывопожароопасным объектам.

Основными опасными веществами являются нефть, бензин, пропан-бутановая фракция, дизельное топливо, фракции газойля, в т.ч. атмосферный газойль, легкий вакуумный газойль, тяжелый вакуумный газойль, мазут, гудрон, а также сероводород.

Основными источниками опасности, способствующими возникновению и развитию аварий, являются:

1. Наличие на объекте легковоспламеняющихся и горючих жидкостей и газов (нефть, бензин, пропан-бутановая фракция, дизельное топливо, газойль, мазут, гудрон, сероводород), создающих возможность одновременной утечки большого количества опасного вещества при аварийной разгерметизации системы.

2. Коррозионная агрессивность нефтепродуктов и сероводорода.

3. Наличие высокого давления и температур в аппаратах и трубопроводах.

4. Наличие открытого огня в печах.

5. Возможность возникновения пожара или взрыва при разгерметизации фланцевых соединений трубопроводов и аппаратов, торцовых уплотнений на насосах.

6. Возможность скопления паров углеводородов и отравления персонала сероводородом, парами нефтепродуктов в случае их аварийной утечки из аппаратов, трубопроводов и запорной арматуры, при дренировании аппаратов, при работе внутри аппаратов.

7. Стихийное природное или техногенные воздействия на объект

Возможными причинами аварий могут быть:

1. Прекращение подачи энергоресурсов (электроэнергии пара, воды, воздуха КИП, выход из строя промканализации).

2. Отказы оборудования, трубопроводов, арматуры, разъемных соединений из-за коррозии, эрозии, перегрева, дефектов изготовления. Нарушение герметичности трубных змеевиков печи, переполнение аппаратов.

3. Физический износ, механические повреждения трубопроводов, оборудования, коммуникаций.

4. Отказ приборов контроля и автоматики (КИПиА) - датчиков давления и температуры, измерителей уровня, уровневых выключателей и др.

5. Причины, связанные с гидродинамическими, теплообменными и тепломассообменными процессами.

6. Механическое воздействие на составные объекты декларируемого объекта.

7. Ошибки персонала при ведении технологического процесса производства, в том числе нечеткий контроль за технологическим режимом и неудовлетворительный контроль за состоянием трубопроводов и др.

Из анализа технологических процессов, свойств обращаемых в техпроцессах опасных веществ и обзора аварий на аналогичных производствах переработки нефти и нефтепродуктов можно сделать вывод, что первопричинами для создания аварийных ситуаций с опасными жидкостями и газами на декларируемом объекте в основном являются: разгерметизация оборудования (резервуаров хранения, аппаратов, цистерн или трубопроводов). Из анализа причин видно, что аварии могут произойти в любом рабочем блоке по причинам технического плана, природного свойства или ошибок персонала.

Таблица 2 - Данные по общим количествам и распределении опасных веществ по наиболее опасным блокам предприятия

Технологический блок, оборудование	Наименование опасного вещества	Количество опасного вещества (т)
		в аппаратах	в трубопроводах	в наибольшей единице оборудования
Оборудование и трубопроводы установки	нефть	377,664	37,766	415,43
	бензин	59,877	5,988	65,865
	пропан-бутановая фракция	6,167	0,617	6,784
	дизельное топливо	39,346	3,935	43,281
	газойль	27,735	2,774	30,509
	мазут	53,198	5,320	58,518
	гудрон	18,421	1,842	20,263
	сероводород	0,038	0,004	0,042
Оборудование и трубопроводы товарно-сырьевого парка	нефть	76359	7635,9	83994,9
	бензин	21067,036	2106,704	23173,74
	дизельное топливо	55954,168	5595,417	61549,585
	газойль	46195	4619,5	50814,5
	мазут	5861	586,1	6447,1
Оборудование и трубопроводы наливных железнодорожных эстакад	бензин	1349,76	12,654	1362,414
	дизельное топливо	3739,2	14,76	3753,96
	газойль	3040,38	13,566	3053,946
	мазут	3160,08	13,78	3173,86
Оборудование и трубопроводы автоналива	бензин	23,587
	дизельное топливо	68,88
Всего опасного вещества на объекте	нефть	84410,33
	бензин	24625,606
	пропан-бутановая фракция	6,784
	дизельное топливо	65415,706
	газойль	53898,955
	мазут	9679,478
	гудрон	20,263
	сероводород	0,042
	ВСЕГО	238057,164

Таблица 3 - Степень опасности и характер воздействия опасных веществ

Наименование опасного вещества	Степень опасности и характер воздействия на организм человека и окружающую природную среду
Нефть	Выделяющиеся газы обладают удушающими и наркотическими свойствами. В лёгких случаях отравления появляется кашель, насморк, жжение и боль в глазах. Первые признаки отравления человека: возбуждение, оглушение, сужение зрачков, замедление пульса до 40-50 ударов в минуту, рвота, слюнотечение, позже - сон в течение нескольких часов, на другой день - замедление пульса, легкое повышение температуры. Возможны пневмония и потеря памяти после очень тяжелых отравлений с длительным наркозом. При больших концентрациях наблюдается посинение губ, головная боль, сердцебиение, рвота, тошнота, судороги. При разливе нефти происходит загрязнение грунтов, а также загрязнение атмосферного воздуха выбросами газа и паров. При взрыве и горении в воздух поступают продукты сгорания, сажа. На участках, загрязненных нефтью в сильной степени в первые дни после загрязнения происходит гибель растений, гибель комплекса почвенных беспозвоночных, перестройка сообщества почвенных микроорганизмов.
Бензин	Бензиновые фракции по степени воздействия на организм человека относится к числу токсичных веществ 4-го класса опасности. Пары бензина оказывают наркотическое действие на организм человека. При вдыхании паров бензина - головная боль, головокружение, сердцебиение, слабость, психическое возбуждение, сухость во рту, тошнота, дрожание мышц, клонические судороги, болезненность нервных стволов при надавливании, позже - потеря сознания. В тяжелых случаях - судороги очень сильные, зрачки расширены, могут не реагировать на свет, понижение температуры тела, затем озноб, лихорадка. При попадании бензина внутрь - боли в груди, мучительный кашель, часто с кровянистой мокротой, головная боль, покраснение лица, позывы к рвоте, отрыжка бензином, иногда судороги, бессознательное состояние, далее быстрое развитие аспирационной пневмонии. При разливе бензина происходит загрязнение грунтов, а также загрязнение атмосферного воздуха выбросами газа и паров. При взрыве и горении в воздух поступают продукты сгорания, сажа. На участках, загрязненных бензином в сильной степени, в первые дни после загрязнения происходит гибель растений, гибель комплекса почвенных беспозвоночных, перестройка сообщества почвенных микроорганизмов.
Пропан-бутановая фракция	Сжиженные пропан-бутан по степени воздействия на организм человека относятся к веществам 4-го класса опасности. Сжиженные газы, попадая на тело человека, вызывают обморожение, напоминающее ожог. Человек, находящийся в атмосфере с небольшим содержанием паров сжиженного газа в воздухе, испытывает кислородное голодание, а при значительной концентрации в воздухе - удушье. Пропан и бутан действуют на организм наркотически. Признаками их действия являются: недомогание, головокружение, затем наступает состояние опьянения, сопровождаемое беспричинной веселостью с последующей потерей сознания. Пары сжиженных углеводородных газов быстро накапливаются в организме при вдыхании и столь же быстро выводятся через легкие. В организме человека не аккумулируются. При взрыве и горении в воздух поступают продукты сгорания, действие которых схоже с действием продуктов сгорания бензина.
Дизельное топливо	Дизельное топливо по степени воздействия на организм человека относятся к веществам 4-го класса опасности. Действие сходно с бензином, сильнее раздражает слизистые оболочки и кожу. При разливе происходит загрязнение грунтов, а также загрязнение атмосферного воздуха выбросами газа и паров. При взрыве и горении в воздух поступают продукты сгорания, сажа. На участках, загрязненных дизельным топливом в сильной степени, в первые дни после загрязнения происходит гибель растений, гибель комплекса почвенных беспозвоночных, перестройка сообщества почвенных микроорганизмов.
Газойль	При попадании на тело человека горячий газойль вызывает термические ожоги. При разливе происходит загрязнение грунтов, а также загрязнение атмосферного воздуха выбросами газа и паров. При взрыве и горении в воздух поступают продукты сгорания, сажа. На участках, загрязненных газойлем в сильной степени, в первые дни после загрязнения происходит гибель растений, гибель комплекса почвенных беспозвоночных, перестройка сообщества почвенных микроорганизмов.
Мазут	Мазут является малоопасным продуктом и по степени воздействия на организм человека относится к 4-му классу опасности. Мазут не обладает способностью к кумуляции, прониканию через неповрежденные кожные покровы, не вызывает повышенной чувствительности организма. При попадании на тело человека горячий газойль вызывает термические ожоги. При разливе происходит загрязнение грунтов, а также загрязнение атмосферного воздуха выбросами газа и паров. При взрыве и горении в воздух поступают продукты сгорания, сажа. На участках, загрязненных мазутом в сильной степени, в первые дни после загрязнения происходит гибель растений, гибель комплекса почвенных беспозвоночных, перестройка сообщества почвенных микроорганизмов.

4.2 Выявление наиболее пожароопасных объектов

Насосные по перекачке нефти.

Насосные для перекачки нефти имеют повышенную пожарную опасность, так как из работающих насосов возможны утечки при нарушении герметичности уплотнений, при повреждении выкидной линии насоса или разрушении его деталей; при этом большое количество горючих веществ выходит наружу и образует газоопасную концентрацию. Имеются также условия для появления источников зажигания и для быстрого распространения пожара. Значительная пожарная опасность возникает в периоды остановки на ремонт. Причинами повреждений насосов и их обвязки являются гидравлические удары и вибрация.

Теплота трения подшипников и сальников насосов и двигателей, высокая температура перекачиваемой жидкости (выше Тсв), искры при разрядах статического электричества, неисправности вентиляторов или электрооборудования могут служить источниками зажигания в насосной.

Распространение пожара обычно происходит по поверхности разлившихся горючих жидкостей, по образовавшемуся паро-, газовоздушному облаку через дверные, оконные и технологические проемы, по воздуховодам вентиляции, продуктопроводам, освобожденным от продукта (до их продувки), трубопроводам промышленной канализации и т.д.

Меры профилактики.

Подготовку насоса к ремонту с использованием огневых работ производят в следующей последовательности:

останавливают насос;

закрывают задвижки на приемной и напорной линиях;

избыточное давление в полости насоса снижают до атмосферного;

освобождают насос от горючей жидкости;

отключают насос от действующих линий заглушками;

промывают и пропаривают насос;

вскрывают насос.

Эффективен централизованный ремонт насосного оборудования, при котором неисправные насосы заменяют новыми, заранее отремонтированными в специальных цехах. Во время работы насоса не допускается утечка жидкости через сальник. Набивка и подтягивание сальников, их крепление, а также другие виды ремонта у работающих насосов не выполняются. При использовании сальниковых насосов применяют насосы с торцевыми уплотнителями.

Резко не увеличивают и не уменьшают число оборотов центробежных насосов во избежание гидравлических ударов в линиях. Нагнетательные трубопроводы центробежных насосов защищают пружинными предохранительными клапанами, предусматривают блокировку, предотвращающую запуск насосов при закрытых задвижках. Возникновение вибрации насосов предотвращают их правильным выбором, тщательной регулировкой и устройством надежного фундамента.

В помещениях насосных осуществляют постоянный контроль за состоянием воздушной среды с помощью стационарных газоанализаторов, сблокированных с аварийной системой вентиляции и включенных в автоматические системы управления. Все приемные и напорные трубопроводы насосов имеют дополнительные запорные устройства, размещаемые снаружи насосной на расстоянии не более 50 м и не менее 3 м (от стены с проемами) или непосредственно у глухой стены здания.

Подшипники насосов своевременно смазывают; систематически контролируют температуру подшипников и сальников, не допуская их перегрева. Насосы и их обвязку заземляют. Вентиляторы подбирают искробезопасного исполнения.

Склады нефти и нефтепродуктов, резервуарные парки.

Пожарная опасность хранения нефти и нефтепродуктов определяется возможностью образования горючей концентрации внутри и снаружи емкостной аппаратуры. Опасность образования горючей среды внутри аппаратов, в том числе и мелкой тары при неподвижном уровне жидкости, можно характеризовать температурными условиями хранения. Для аппаратов наземного хранения, которые летом могут подвергаться длительному тепловому воздействию солнечной радиации, концентрация насыщения будет определяться ни температурой хранимой жидкости, а температурой поверхностного слоя (она может отличаться от Траб. жидкости на 10-15 градусов по Цельсию). Так, если жидкость хранят в аппарате с неподвижным уровнем при температуре, близкой к температуре окружающего воздуха, то:

емкости с бензином опасны зимой;

емкости с керосином опасны летом в солнечную погоду;

емкости с дизельным топливом безопасны в любое время года.

Опасность образования горючей среды вне резервуаров появляется главным образом в периоды «больших дыханий», когда проводятся операции наполнения. Периоды «малых дыханий» кратковременны. Они сведены до минимума применением на резервуарах со стационарной крышей дыхательных клапанов различной конструкции. Поэтому при малых «дыханиях» мощность выброса паров для образования горючей среды в окружающей атмосфере, как правило, недостаточна.

Опасность образования горючей паровоздушной среды у дыхательной арматуры при «выдохе» определяется состоянием среды в газовом пространстве. Так, если концентрация паров в газовом пространстве резервуара менее нижнего предела взрываемости (НПВ), то образования горючей среды у дыхательной арматуры не возникает даже в безветренную погоду.

Предупреждение образования горючей концентрации внутри резервуаров на практике обеспечивается ликвидацией паровоздушного пространства и использованием газоуравнительной обвязки.

Применение резервуаров с плавающей крышей и понтоном, а также с газоуравнительной обвязкой, кроме снижения опасности образования горючей концентрации внутри аппаратов, обеспечивает уменьшение выхода паров хранимых жидкостей наружу. Это предупреждает опасность загазования территории резервуарных парков даже в безветренную погоду.

Наиболее характерной причиной повреждения резервуаров со стационарной крышей может быть образование повышенного давления или вакуума при нарушении режима работы дыхательных устройств главным образом зимой вследствие примерзания тарелок дыхательных клапанов или оледенения кассет огнепреградителя. Снижение пропускной способности дыхательных клапанов при интенсивном наполнении может вызвать резкое увеличение давления и, как следствие, - полное разрушение резервуара. Чаще все же происходят локальные повреждения резервуаров, например, подрыв крыши в стыке ее со стенками (при росте давления) или смятие верхних поясов резервуара выше уровня жидкости (при вакууме).

Для предотвращения этой опасности используют не примерзающие дыхательные клапаны, которые обеспечивают не примерзаемость тарелок. Однако опасность оледенения огнепреградителя остается. Она вызывается конденсацией паров воды, содержащихся в вытесняемой при «выдохе» из резервуара паровоздушной смеси. Конденсат интенсивнее всего образуется при контакте с наиболее охлажденными металлическими элементами поверхности дыхательной арматуры и, в частности, с кассетой огнепреградителя, которая оказывается вытесненной с помощью дыхательных патрубков сравнительно далеко от объема резервуара.

Образующийся при отрицательных температурах наружного воздуха водяной конденсат постепенно намерзает, вызывая уменьшение проходного сечения огнепреградителя. Поэтому в этих условиях нужна такая дыхательная арматура резервуаров, в которой предупреждалась бы возможность охлаждения огнепреградителей до отрицательных температур. Это может быть достигнуто их утеплением, специальным обогревом, размещением в объеме резервуара с положительной температурой хранимого продукта и т.п.

Основными источниками зажигания при хранении нефти и нефтепродуктов является теплота:

прямых ударов молнии;

разрядов статического электричества;

искр механического происхождения;

самовозгорания пирофорных отложений;

искр пусковой, регулирующей аппаратуры, электроприводов задвижек и другого электрооборудования.

Более 80% пожаров от молний со взрывом в газовом пространстве резервуаров с нефтью происходит в июне-июле на нефтебазах нефтеперерабатывающих заводов и резервуарных парках нефтепроводных управлений.

Подземные резервуары типа ЖБР (класс зоны по ПУЭ В-1г) от прямых ударов молнии защищены отдельно стоящими молниеотводами. В зону их защиты включают пространство, ограниченное параллелепипедом высотой 5м над дыхательными клапанами с основанием, отстоящим от стенок крайнего резервуара на 40 м. Профилактику разрядов статического электричества обеспечивают главным образом надежным заземлением резервуаров, других емкостей и соединенных с ними трубопроводов.

Поплавки дистанционных измерителей уровня фиксируют с помощью вертикально натянутых металлических струн так, чтобы исключить их горизонтальное перемещение. Выполняя роль направляющих, струны исключают сближение поплавка со стенкой резервуара и тем самым предупреждают опасность искрового разряда. Для исключения концентрации зарядов статического электричества поплавки выполняют округлой формы без углов и заостренных кромок.

Наполнение резервуаров является наиболее опасной операцией, при которой в результате интенсивного перемешивания поступающего в резервуар нефтепродукта потенциал образующихся зарядов статического электричества может достигать максимального значения. Поэтому наполняют резервуары под слой жидкости с применением устройств, обеспечивающих односторонне-направленное горизонтальное вращение нефтепродукта (для снижения турбулентности), ограничивают скорость закачки, для смешивания нефтепродуктов используют резервуары с плавающей крышей или понтоном. Если применяют устройства для ручного замера уровня и отбора проб жидкости, то их изготавливают из токопроводящих материалов и заземляют.

Чтобы исключить опасность разряда между зеркалом жидкости и опускающимся заземленным измерителем уровня или пробоотборником, измерение уровня и отбор проб осуществляют через определенное время после закачки, когда произойдет естественное рассеивание (релаксация) накопившихся в жидкости зарядов. Например, если удельное электрическое сопротивление поступающей в резервуар жидкости более 10 Омхм, то названные выше ручные операции проводят не менее, чем через 20 минут после закачки при неподвижном уровне жидкости в резервуаре.

Для уменьшения электризации жидкости при ее движении по наполнительному трубопроводу используют релаксационные емкости, представляющие собой расширенные участки трубопроводов, внутри которых для увеличения электропроводимости движущейся массы жидкости в продольном направлении установлены заземленные металлические пластины и натянутые струны.

Для предупреждения механических искр, образующихся при выполнении ручных операций, например, при погрузке и разгрузке жидкостей в таре, ремонте оборудования, замере уровня и отборе проб нефтепродукта из резервуара и т.п., используется искробезопасный инструмент и приспособления.

Однако более эффективным средством борьбы с механическими искрами является исключение самих ручных операций, в том числе при замере уровня и отборе проб, путем использования дистанционных устройств для замера уровня и полуавтоматических сниженных пробоотборников. Самовозгорание сернистых соединений железа чаще всего происходит в резервуарах и других емкостных аппаратах, где обращаются высокосернистые нефти. Температура при самонагревании в окисляющемся слое отложений может подняться до 600-700 градусов Цельсия, что достаточно не только для воспламенения горючей концентрации паров нефтепродукта в смеси с воздухом, но и для ее образования при бедной концентрации, например, в опорожненном резервуаре.

Для снижения опасности образования пирофорных отложений осуществляется:

предварительная очистка нефти от серы и сернистых соединений перед подачей ее на склад или перед ее переработкой на пунктах подготовки нефти;

снижение температуры хранимого нефтепродукта или предупреждение его нагрева от теплоты солнечной радиации (окраска резервуаров в светлые тона, использование подземного метода хранения нефти и нефтепродуктов и т.п.);

антикоррозионное покрытие внутренней поверхности емкостных аппаратов;

использование неметаллических емкостей, например, железобетонных резервуаров.

Для предупреждения самовозгорания пирофорных отложений необходимо:

уменьшение или полное исключение поступления в газовое пространство резервуара воздуха;

соблюдение сроков вывода емкостных аппаратов на простой и уменьшение длительности их простоя;

систематическая очистка резервуаров от отложений;

дезактивация отложений путем медленного их окисления.

Искры электрооборудования также нередко могут стать источником зажигания, так как технологические процессы насыщены электроустановками различного назначения: задвижками с электроприводом, уровнемерами и другими устройствами с дистанционным управлением. Электрооборудование располагают в помещении операторной, в блок-боксах, камерах переключения, в приямках, куда могут поступать и накапливаться горючие пары жидкостей в количестве, достаточном для образования горючих концентраций. Для предотвращения этой опасности применяют взрывозащищенное электрооборудование, блок-боксы, камеры переключения, операторные с электрооборудованием нормального исполнения обеспечивают гарантированным подпором чистого воздуха или выносят за пределы взрывоопасной зоны.

Характерными путями распространения пожара могут быть:

дыхательная арматура (патрубки);

трубопроводы газоуравнительной обвязки резервуаров;

разлившиеся нефтепродукты;

горючие паровоздушные смеси, образующиеся при загазованности территории.

Опасность распространения пожара через дыхательные патрубки внутрь резервуара и по трубопроводам газоуравнительной обвязки существует только для емкостей с ЛВЖ, а при пожаре опасность может появиться и в резервуарах с ГЖ. Поэтому дыхательные патрубки резервуаров защищаются от распространения пламени огнепреградителями с насадком, выполненным в виде кассеты со спирально свернутыми совместно гофрированной и плоской лентами. Такие огнепреградители могут быть совмещены с дыхательными клапанами. Для надежной защиты трубопроводов ГУС от избыточного давления в узле огнепреградителя устанавливают разрывные мембраны.

Растекание нефти и нефтепродуктов может происходить по разным причинам. Даже небольшие утечки через не плотности во фланцевых соединениях, через сальники задвижек и т.п., если они систематические, могут привести к постепенному пропитыванию поверхности грунта или твердого покрытия в помещениях или на территории парка. Эта опасность исключается:

своевременным устранением мест утечек;

оборудованием приемо-раздаточных патрубков хлопушками, препятствующими самопроизвольному истечению нефтепродуктов из резервуаров.

Переливы в результате переполнения резервуаров предупреждают контролем за уровнем жидкости в период их наполнения. Для этой цели резервуары с избыточным давлением в газовом пространстве выше 200 мм вод. ст. оборудуют стационарными устройствами для дистанционного измерения уровня, которые дополняются блокировкой, обеспечивающей автоматическое отключение наполнительных насосов при достижении в резервуаре предельного уровня жидкости.

Предупреждение аварийного растекания уровня жидкости обеспечивается выбором площадки для резервуарного парка с учетом рельефа местности (их размещают на более низких отметках земли), а также устройством вокруг отдельно стоящих резервуаров или группы резервуаров обвалования с отводом разлившейся жидкости в систему канализации. Обвалование может быть выполнено в виде сплошного земляного вала или стены, рассчитанными на гидростатическое давление вылившейся жидкости. Оно должно вмещать объем наибольшего резервуара, находящегося в данном обваловании. Однако такое обвалование на рассчитано на удержание нефтепродукта при динамическом воздействии волны, образующейся в результате полного повреждения резервуара. Поэтому при большом объеме резервуаров за первым обвалованием на некотором расстоянии устанавливают второе обвалование или предусматривают сбор разлитого нефтепродукта с помощью отводных канав в земляные амбары. Роль второго обвалования могут выполнять дороги с повышенным профилем проезжей части.

5. Описание программных комплексов для моделирования динамики ОФП

5.1 Описание математической модели для расчета динамики пожара

Основой для полевых моделей пожаров являются уравнения, выражающие законы сохранения массы, импульса, энергии и масс компонентов в рассматриваемом малом контрольном объеме. Данные уравнения приведены согласно работе [11].

Уравнение сохранения массы

Уравнение сохранения импульса

Для ньютоновских жидкостей, подчиняющихся закону Стокса, тензор вязких напряжений определяется выражением

Уравнение энергии



где - статическая энтальпия смеси;

Нk - теплота образования k-го компонента; - теплоемкость смеси при постоянном давлении; - радиационный поток энергии в направлении xj.

Уравнение сохранения химического компонента k

Для замыкания системы уравнений (3.1)-(3.5) используется уравнение состояния идеального газа. Для смеси газов оно имеет следующий вид

где Rо - универсальная газовая постоянная; Mk - молярная масса k-гo компонента.

Данные уравнения описывают локальный мгновенный баланс. Их вполне достаточно для полного описания ламинарных потоков. К сожалению, при пожарах, так же, как и в большинстве других систем, связанных с горением, скорость и параметры состояния в конкретной точке совершают значительные флуктуации и решение данных уравнений в настоящее время требует огромных затрат машинного времени. Поэтому обычно данные уравнения приводят к осредненным свойствам, то есть разделяют каждую переменную на среднюю по времени и пульсационную составляющую. Например, для скорости.



где .

После разложения всех переменных аналогично уравнению (3.7) и их подстановки в уравнения сохранения получаем систему уравнений, осредненных по времени. При этом, например, уравнение сохранения массы принимает следующий вид

Это уравнение очень похоже на исходное уравнение (3.1). Отличие состоит в появившемся дополнительном члене , который представляет собой турбулентный перенос массы из-за флуктуации плотности и скорости.

Аналогичные подстановки в другие уравнения сохранения приводят к появлению новых членов, содержащих пульсационные составляющие переменных. Даже если можно пренебречь флуктуациями плотности, например, вдали от источника пожара, где горение отсутствует и турбулентный перенос массы незначителен, в уравнении сохранения импульса остаются члены вида , представляющие собой дополнительные потоки, вызванные турбулентными флуктуациями. Эти члены известны как напряжения Рейнольдса и обусловлены в большей степени случайным движением, чем молекулярной активностью. По величине они обычно значительно превосходят касательные напряжения, связанные с молекулярной вязкостью. В уравнениях сохранения энергии и масс компонентов присутствуют члены вида и , которые описывают турбулентный перенос энтальпии и масс компонентов.

Если пренебречь флуктуациями плотности, то осредненные по Рейнольдсу (по времени) уравнения сохранения можно записать в следующем виде

Однако такое осреднение имеет ряд недостатков при описании потоков с переменной плотностью, характерных для пожаров. Более приемлемое описание может быть получено при использовании осреднения, взвешенного по плотности (осреднение по Фавру). При этом все переменные, кроме плотности и давления, для которых используется обычное осреднение, представляются в виде