Моделирование пожарной опасности технологического процесса Наро-Фоминской нефтебазы

Содержание:

 

 

Введение

 

Наро-Фоминский район  расположен на юго-западе Московской области. Это один из самых крупных районов Подмосковья с развитым сельским хозяйством и промышленностью.

Северо-восточная граница  проходит в 30 км от центра столицы и  в 12 км от МКАД, юго-западная – в 110 км и граничит с Калужской областью. С запада район граничит с Можайским районом, с севера – с Одинцовским и Рузским, на востоке – с Подольским, а в северо-восточном направлении – с Ленинским районом г. Москвы. Центр Наро-Фоминского района – город Наро-Фоминск, расположенный в 70 км к юго-западу от Москвы.

Население города 58,3 тысяч  человек. Через территорию города с  северо-востока на юго-запад проходит автомобильная дорога Федерального значения Москва-Киев, а параллельно  ей – железная дорога Москва-Киев.

Треть всей площади района занимают лесные массивы – 79369 км. Район изрезан густой сетью рек, таких как Протва, Нара, Пахра, Десна, относящихся к бассейну реки Ока. Наиболее крупная из них – Нара, протекающая в Наро-Фоминске длиной 150 км.

На юго-западе Наро-Фоминска расположена нефтебаза. Она является единственной в городе Наро-Фоминск  базой хранения и отпуска светлых  и темных нефтепродуктов. Если не считать  сеть автозаправочных станций «Лукойл», то можно смело сказать, что Наро-Фоминская  нефтебаза полностью обеспечивает потребности города Наро-Фоминска в светлых и темных нефтепродуктах. Поэтому вопрос противопожарной безопасности склада хранения нефтепродуктов можно с уверенностью считать одной и первоочередных задач.

Пожары нефти и нефтепродуктов на складах их хранения и особенно в резервуарах, как правило, являются сложными и крупными, и ликвидируются с большим трудом, наносят значительный ущерб.

Анализ научно-исследовательских  работ и материалов исследования пожаров дает основание, что многие наблюдаемые на практике процессы возникновения и развития пожаров нефтепродуктов в резервуарах уже могут быть объяснены и предсказаны на основании имеющихся представлений.

Сложившаяся система  научных знаний дает основу для научно-обоснованного  решения практических вопросов пожарной безопасности складов хранения нефтепродуктов.

В настоящей дипломной  работе на основании экспериментально-теоретических  исследований, изучения технологического процесса рассмотрены закономерности и определения пожарной безопасности склада хранения нефтепродуктов, выдвинуты и обоснованы пожарно-технические требования к ее эксплуатации.

 

1. Характеристика объекта противопожарной  защиты

 

Наро-Фоминская железнодорожная  распределительная нефтебаза введена  в эксплуатацию в 1949 году. Нефтебаза расположена на промышленной зоне юго-западного района г. Наро-Фоминска. Ближайшими соседями являются:

- СМП-181: 200 м от нефтебазы;

- Гортоп: 300 м от нефтебазы;

- магазин «Стройматериалы»: 200 м от нефтебазы;

- склады РПС: 250-300 м  от нефтебазы;

- хладокомбинат: 300 м от  нефтебазы;

- ж/д станция Нара: 1-1,5 км.

На нефтебазе производится прием, хранение и отпуск светлых  и темных нефтепродуктов. Площадь  территории нефтебазы составляет 7 гектар. Реконструкции нефтебазы не проводилось, но постоянно идет ее модернизация по мере накопления денежных средств.

Общая емкость нефтебазы 16,7 тыс. м³ , из них:

- для светлых нефтепродуктов (бензин, дизтопливо) 14,9 тыс. м³;

- для темных нефтепродуктов (автомасел и спецжидкостей) 1,8 тыс м³.

Основными объектами нефтебазы являются:

- резервуарные парки  светлых и темных нефтепродуктов;

- насосная станция  для слива светлых нефтепродуктов;

- насосная станция  для слива темных нефтепродуктов;

- железнодорожная эстакада  для слива светлых и темных  нефтепродуктов;

- автоматизированная станция налива светлых и темных нефтепродуктов;

- очистные сооружения;

- разливочная темных  нефтепродуктов;

- насосная станция  для слива отработанных нефтепродуктов;

- складское хозяйство;

- дизельная котельная;

- вспомогательные здания  и сооружения (лаборатория, операторные, административно-бытовой корпус, модуль «ОРСК», автомастерская).

Железнодорожными вагонами-цистернами нефтепродукты подаются со станции  Нара по железнодорожной ветке с  тупиковым ответвлением к нефтебазе  на комбинированную эстакаду, оборудованную устройствами верхнего и нижнего слива. Железнодорожная эстакада выполнена из сварных металлоконструкций и приподнята над окружающей территорией на 2-3 метра.

Нефтепродукты из коллекторов  по наземным трубопроводам диаметром 150-200 мм, железнодорожной эстакады откачиваются насосами, установленными в открытой насосной станции и подаются в резервуарный парк.

Резервуарный парк светлый  нефтепродуктов (далее - СНП) расположен на площадке, находящейся на самой  высокой отметке. Площадка занимаемая резервуарным парком СНП – 13825 м².

В этом парке установлены  резервуары типа:

РВС – 200: 4 шт.

РВС – 700: 3 шт.

РВС – 1000: 2 шт.

РВС – 2000: 2шт.

РВС – 3000: 2 шт.

Один резервуар РВС  – 1000 и один РВС – 2000 оборудованы  понтонами. Каждый резервуар РВС – 3000, РВС – 2000, РВС – 1000, РВС – 700, РВС – 200 (без понтонов) оборудован одним дыхательным клапаном типа НДКМ или ДК, одним предохранительным клапаном типа ПКС, одним измерителем уровня, световыми люками и другим оборудованием.

Перед дыхательными и предохранительными клапанами установлены огнепреградители типа ОП. Каждый резервуар с понтоном оборудован одним вентиляционным патрубком и огнепреградителем.

В резервуарах хранятся следующие светлые нефтепродукты:

- бензин А-76: РВС –  3000 №10, РВС – 2000 №21, РВС – 1000 №26;

  бензин АИ-92: РВС  – 2000 №22, РВС – 700 №24;

  бензин АИ-95: РВС  – 7000 №23, РВС – 200 №32, 31, 30;

- дизельное топливо:

  летнее: РВС – 3000 №11, РВС – 1000 №25;

  зимнее: РВС – 700 №28, РВС – 200 №29.

Уровень взлива нефтепродуктов в резервуарах около 9 м. Резервуарный парк светлых нефтепродуктов имеет земляное обвалование по его периметру, а так же внутри его образует четыре каре СНП:

1 каре  РВС – 3000 №10

             РВС – 3000 №11

2 каре  РВС – 700 №23

             РВС – 1000 №22

             РВС – 2000 №21

3 каре  РВС – 700 №24

            РВС – 1000 №25

            РВС – 1000 №26

4 каре  РВС – 200 №  32, 31, 30, 29

            РВС – 700 №28

Предусмотрен выпуск дождевых вод из обвалования через  канализационный колодец по трубопроводу диаметром 200 км, оборудованному гидрозатвором.

Хранение различных  масел (М-8, М-10, М-6, ТЭП-15 и др.) осуществляется в 12 остальных резервуарах масляной группы (РВС – 100, РВС – 200, РВС  – 700 и в горизонтальных резервуарах), находящихся в резервуарном парке темных нефтепродуктов площадью 4675 м². Резервуары для хранения масел оборудованы вентиляционными патрубками. Площадка имеет земляное обвалование. Из резервуаров нефтепродукты забираются (откачиваются) насосами автоматизированной станции налива светлых нефтепродуктов и подаются соответственно в автоцистерны, в бочки и масляные баки.

Автоматизированная станция  налива светлых нефтепродуктов АСН  – 5Н (автомобильная эстакада) оборудована 10 отпускными устройствами (стояками) диаметром 80 мм.

Под налив подаются автоцистерны 1,8; 2; 4; 8; 10; 12; 16 м³, оборудованные горловинами различных диаметров. Наливные устройства оборудованы датчиками предельного уровня разлива.

Наливная эстакада масел (открытая расфасовочная) оборудована  тремя стояками. Предотвращение потерь и утечек на нефтебазе достигается за счет:

1. Поддержание технической исправности и герметичности резервуаров;
2. Оснащение резервуаров соответствующим оборудованием (дыхательные и предохранительные клапаны и т.д.) и содержание в исправном состоянии задвижек, хлопушек, пробоотборников, уровнемеров, люков, пеногенераторов, огнепреградителей, молниеприемников и т.д.;
3. Наличие ограничителей уровня для предотвращения перелива нефтепродуктов из резервуаров;
4. Систематический контроль герметичности клапанов, сальников, фланцевых соединений, диафрагм, пеногенераторов и тому подобного оборудования.

 

 

Рис. 3 Схема технологического процесса.

1. Железнодорожная эстакада.
2. Резервуарный парк.
3. Автомобильная эстакада.

 

2.2 Пожаровзрывоопасные свойства нефтепродуктов, обращающихся в нефтебазе

 

Пожарная опасность  объектов нефтебазы характеризуется  пожароопасными свойствами веществ  и материалов, обращающихся в технологическом  процессе, их количеством, возможностью образования горючих концентраций в резервуарах, автоцистернах, железнодорожных вагонах-цистернах и на территории нефтебазы, возможностью появления источников зажигания и путями распространения пожара.

Основными веществами, обращающимися  на нефтебазе, являются: бензины А-76, АИ-93, АИ-95, дизельные топлива «летние» и «зимние», масла марок М-8, М-6, ТЭП-15 и дизельное.

Бензины А-76, АИ-93, АИ-95, ПВЖ плотностью 798 кг/м³, молекулярная масса 97,2, температура вспышки – 27°С, самовоспламенения - 370°С, концентрационные пределы распространения пламени 0,96 - 4,96 % об., температурные пределы распространения пламени – 27-3°С, минимальная энергия зажигания 0,2 – 0,5 мДж. Бензины при горении прогреваются в глубину, образуя все возрастающий гомотермический слой, скорость нарастания прогретого слоя 0,7 м/ч, температура прогретого слоя 80-100°, температура пламени 1200°С.

Дизельные топлива «Л»  и «З», ГЖ и ЛВЖ, молекулярная масса 172,3 и 203,6 соответственно, плотность 824 и 804 кг/м³, температура вспышки 65°С и 48°С, самовоспламенения 210°С и 225°С, температурные пределы распространения пламени 58~108°С и 43~92°С. Нижний концентрационный предел распространения пламени 0,52 и 0,61 % об.

Масла М-8, М-10, М-6, ТЭП-15, соляровые, ГЖ: температура вспышки более 100°С.

Как видно из приведенных  свойств веществ, обращающихся на нефтебазе, наиболее опасными из них являются бензины, имеющие температуры вспышки и воспламенения ниже 0°С, способные образовывать паровоздушные взрывоопасные смеси даже при отрицательных температурах наружного воздуха.

1.2 Основные причины пожаров в резервуарном парке

 

Пожар в резервуарном парке начинается, как правило, со взрыва смеси паров жидкости с  воздухом, находящейся  газовом пространстве между крышей и поверхностью жидкости в резервуаре. В результате взрыва происходит полное или частичное разрушение крыши резервуара и загорается жидкость на всей свободной поверхности. Значительно реже взрыв паровоздушной смеси сопровождается разрушением стенок резервуара с изливом его содержимого наружу.

Если концентрация смеси  паров горючей жидкости с воздухом в резервуаре будет выше верхнего концентрационного предела воспламенения, то пожар, чаще всего, начинается с воспламенения и факельного горения струи, выходящей через дыхательную арматуру, открытые люки или через неплотности в крыше и верхней части корпуса резервуара.

Примерную опасность  концентрации паровоздушной смеси  в резервуаре и последствия, которые  могут иметь место при ее воспламенении, можно установить сравнивая температуру  жидкости (t_ж) хранимой в резервуаре, с величиной ее температурных пределов воспламенения. Так концентрация паровоздушной смеси в резервуаре будет взрывоопасной если:

t_нпрп - Δt_н < t_ж < t_впрп + Δ t_в

где: t_нпрп – температура нижнего предела распространения пламени, °С.

t_впрп – температура верхнего предела распространения пламени, °С.

Δt – коэффициент безопасности, выраженной в виде температурной поправки.

Коэффициент безопасности Δt может быть определен расчетом или взят условно в пределах 10-15°С (что будет соответствовать коэффициенту запаса равному 2). Температурные пределы распространения пламени берут из справочных пособий [ ] или определяют расчетом.

t_нпрп = К_н · t_нк – l_н

t_впрп  = К_в · t_нк – l_в

где: t_нк – температура начала кипения нефти и нефтепродуктов, °С.

       коэффициенты K и l для всех сортов нефтепродуктов принимают равными:

К_н = 0,82 : l_н = 86

К_в = 0,7   : l_в = 42

Необходимо конечно  иметь в виду, что температурные пределы распространения пламени, применяемые для оценки опасности паровоздушной смеси в газовом пространстве резервуаров, характеризуют опасность сравнительно равномерной концентрации насыщенных паров нефтепродуктов. Резкое изменение температуры, неравномерный обогрев стенок, а так же проведение различных технологических операций, даже при постоянной температуре окружающей среды и продукта, приведет к изменению концентрации паров в резервуаре.