Моделирование пожарной опасности технологического процесса Наро-Фоминской нефтебазы

 

3.5 Выводы по результатам экспертизы  объекта на соответствие действующим  нормативным документам

 

1. Необходимо отметить, что обеспечить пожарную безопасность рассматриваемой нефтебазы в соответствии с требованиями действующих норм и правил, полностью весьма затруднительно из-за многочисленных ошибок и противопожарных недочетов уже имеющихся на нефтебазе, в том числе:

- недочеты, связанные  с несовершенством ранее существовавшими  противопожарным нормам;

- недочеты, возникшие  из-за ошибок более ранних проектных решений;

- недочеты, допущенные  при осуществлении проектных  решений;

- недочеты, допущенные  в период эксплуатации (нефтебаза  с 1949 года);

- недочеты, связанные  с содержанием требований противопожарных  правил;

- недочеты, связанные  с нарушением требований противопожарных правил;

- нарушение противопожарного  режима.

2. Выполненная нормативная пожарно-техническая экспертиза показывает, что противопожарное состояние объектов, резервуарного парка, в основном, соответствует требованиям ПУЭ, СНиП 2.11.03-93, ППБ 01-93, ВППБ 01-01-94:

- хранение нефтепродуктов  осуществляется в типовых наземных  резервуарах, расположенных в  пяти группах (4 – светлых нефтепродуктов  и 1 - темных). Бензин хранится в  52-х резервуарах с понтонами,  что существенно уменьшает потери при больших и малых дыханиях и уменьшает загазованность резервуарного парка;

- насосная для перекачки нефтепродуктов выполнена открытой, чем созданы благоприятные условия для рассеивания паров в окружающую среду;

- продуктопроводы по  территории нефтебазы в основном проложены открыто, что позволяет осуществлять контроль за их состоянием;

- резервуарные парки  имеют обваловки;

- резервуары с бензином  без понтона, а из шесть,  оборудованы дыхательными и предохранительными  клапанами, а резервуары с понтонами – вентиляционным патрубком с огнепреградителем;

- электрооборудование  на нефтебазе выполнено согласно  ПЭУ;

- подача нефтепродуктов  в резервуары предусмотрена под  слой жидкости.

Вместе с тем имеются  следующие основные противопожарные  нарушения:

- расстояния до жилых зданий от объектов нефтебазы не соответствуют требованиям СНиП;

- не предусмотрены  мероприятия, исключающие образование  горючих концентраций бензина  в резервуарах со стационарной  крышей – сокращающие потери  от испарения (не предусмотрены  отражательные щитки, уловители паров и т.д.).

 

4. Оценка пожарной опасности Наро-Фоминской  нефтебазы для населения и  территории

 

Определение опасных  факторов пожара для населения и  территории основано на гипотетическом варианте реализации пожара, развивающегося по наиболее неблагоприятному варианту на предприятии нефтепродуктообеспечения.

В качестве наиболее неблагоприятного варианта рассматривают случай полного  разрушения резервуара, связанного с  образованием гидродинамической волны  нефтепродукта, которая либо промывает типовое обвалование, либо перехлестывает через него и разливается на большой площади.

При этом прорабатываются  следующие наиболее опасные варианты пожара для населения и территории, связанные с полным разрушением  резервуара наибольшей вместимости или резервуара меньшей вместимости, на наиболее близко расположенного к жилым массивам.

В данной работе рассмотрим полное разрушение резервуара с нефтепродуктом типа «бензин». При этом определим:

- зону разлива нефтепродукта,  т.е. последующую зону пожара;

- зону взрывоопасных  концентраций при испарении нефтепродукта  с зоны разлива (зону мгновенного  поражения людей от пожара-вспышки);

- зоны избыточного  давления при взрыве испарившихся  паров нефтепродукта;

- зоны опасных тепловых  нагрузок при горении нефтепродукта на площади разлива.

1. Расчет площади аварийного разлива нефтепродукта

 

Расчет будет производиться  для резервуара № 10 РВС – 3000, т.к. он является наибольшим по объему (3000 м³) и он заполнен бензином А-76, который наиболее опасен по своим свойствам.

Резервуар № 10 находится  на ровной площадке, и очевидней  всего зону разлива рассматривать  в виде круга. Радиус зоны разлива  характеризует максимальное расстояние от центра резервуара.

Рассчитываем площадь  зоны разлива при полном разрушении резервуара.

F_3p = f₃E_pV_p

F_3p = 5*0.9*3000 = 13500 м²

F_3p - площадь зоны разлива, м²

f₃ – коэффициент разлива, м^-1

f₃ = 5 при расположении в низине или на  ровной поверхности с уклоном до 15.

E_p – степень заполнения резервуара

V_p – номинальная вместимость резервуара, м³

Находим радиус зоны разлива:

R_3p  =

R_3p - радиус зоны разлива

R_3p  =

≈ 66 м

С учетом произведенных  расчетов составим карту прогнозируемой зоны разлива, показанную в чертеже.

В зону разлива попадают следующие объекты – резервуары № 11, №23, № 22, №21, №7, №8, №9.

Данные резервуары могут  пострадать в случае мгновенного  воспламенения зоны разлива, если в  результате взрыва земляное обвалование  будет разрушено.

Учитывая неровный рельеф нефтебазы, разлившийся нефтепродукт может достичь насосной слива СНП и электрощитовой, склад металла, склад фасованных НП. Возможно тепловое поражение обслуживающего персонала.

 

2. Расчет зоны взрывоопасных концентраций при испарении бензина с поверхности разлива

 

Зону взрывоопасных концентраций при испарении нефтепродукта с поверхности разлива определяют для наиболее неблагоприятного варианта. Подвижность воздуха принимается равной нулю, а температура нефтепродукта окружающей среды для июля месяца (28^оС).

Данное определение  зоны взрывоопасных концентраций выполнено на основании проведенных исследований в России по изучению закономерностей распределения концентрации взрывоопасных газов и паров на открытых территориях в Главной Геофизической обсерватории. Расчетная формула, заимствованная из работы В.Н. Эльтермана «Охрана воздушной среды на химических и нехимических предприятиях» (М. Химия. 1985 г.) имеет вид:

Х_звк =

Х_звк – расстояние от источника испарения, м.

А – const = 0,17

 - интенсивность испарения, кг · с^-1

- продолжительность испарения,  с (принимаем 3600 с)

  - нижний концентрационный предел распространения пламени для нефтепродуктов, равный 0,04 кг · м^-3.

= 10^-6

Mn – молекулярная масса паров нефтепродукта

Ps – давление насыщенных паров нефтепродукта, кПа,

Fзр – поверхность разлива (испарения) нефтепродукта, м².

Ps =

= температура нефтепродукта, ^оС.

= температура нефтепродукта,  ^оС.

Ps =

= = 13,5 кПа

 

 = 10^-6 · · 13,5 · 13500 = 1,7968 ≈ 1,8 кг/с

Х_звк =

= 135,80439 ≈ 166 м

По результатам определения составим и нанесем на чертеж зоны загазованности.

В случае мгновенного  воспламенения зоны загазованности возможны поражения работающего  персонала нефтебазы и населения  прилегающей территории, а также  в зоне загазованности окажутся следующие объекты:

- весь резервуарный  парк нефтебазы;

- очистные сооружения  нефтебазы;

- авто- и железнодорожная  эстакады;

- котельная нефтебазы;

- насосная слива отработанных  нефтепродуктов;

- склад МТС;

- склад металла;

- насосная СНП;

- насосная выдачи масел;

- манифельд СНП;

- насосная ТНП;

- склад фасованных  НП;

- автомастерская;

- модуль «ОРСК»;

- Московская ж/д Киевского  направления;

- жилые постройки вне  территории базы;

- операторная.

4.3 Расчет зоны избыточного давления  при взрыве взрывоопасных концентраций

Зону избыточного давления при взрыве паров нефтепродукта, которые испарились с поверхности  разлива, определяют для наиболее неблагоприятного варианта. Подвижность воздуха принимается  равной нулю, а температура нефтепродукта – среднемесячной температуре окружающей среды для июля месяца. В качестве критерия опасности избыточного давления  для зданий и сооружений принято нормативное значение избыточного давления, равное 5кПа.

Расстояние до границы  зоны опасного избыточного давления определяют от центра зоны разлива.

Для проведения многовариантных  расчетов радиуса зон взрывных нагрузок при сгорании паровоздушных облаков  используем выражение, заимствованное из «Общих правил взрывобезопасности для взрывоопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств».

R_i = K_i

при m_n < 5000 кг

 

(0,45 m_n )^1/3 при m_n ≥ 5000 кг

R_i - радиус класса опасной зоны с заданным избыточным давлением на границе зоны, м.

K_i – коэффициент взаимосвязи величины избыточного давления с радиусом опасной зоны.

m_n – масса паров, испарившихся с поверхности разлива нефтепродукта, кг.

Массу испарившихся паров  определяем:

m_n = Y_n ·τ

τ – продолжительность испарения, с

τ – 3600 с

Y_n = 1,8 кг/с

m_n = 1,8 · 3600 = 6468, 4936 кг

Степень разрушения зданий и сооружений определяет величина воздействия  избыточного давления взрыва Δ Р  в таблице № 6.

При K_i = 3,8

R_i = 3,8 (0,45 · 6468, 4936)^1/3 = 54,3 м ≈ 54 м

При K_i = 5,6

R_i = 5,6 (0,45 · 6468, 4936)^1/3 = 79,96 м ≈ 80 м

При K_i = 9,6

R_i = 9,6 (0,45 · 6468, 4936)^1/3 = 137,1 м ≈ 137 м

При K_i = 28

R_i = 28 (0,45 · 6468, 4936)^1/3 = 399,8 м ≈ 400 м

При K_i = 56

R_i = 56 (0,45 · 6468, 4936)^1/3 = 799,6 м ≈ 800 м

       при  Δ Р = 5кПа    K_i = 49,8

       при K_i = 49,8

R_i = 49,8 (0,45 · 6468, 4936)^1/3 = 711,1 м ≈ 711 м

 

Таблица № 6 Классификация  опасных зон разрушений

Класс Зоны	Коэффициент, Ki	Δ P, кПа	Степень разрушения зданий и сооружений
1	3,8	≥ 100	Полное разрушение
2	5,6	53	Сильное повреждение – 50% полного  разрушения
3	9,6	28	Среднее повреждение – разрушение зданий без обрушений. Разрушаются резервуары нефтехранилищ
4	28	12	Умеренные разрушения, повреждения внутренних перегородок, рам, дверей
5	56	3	Малые повреждения – разбито  не более 10% остекления

 

 

 

 

 

По результатам расчетов на ситуационный план нанесены зоны избыточного давления. В результате взрыва паровоздушного облака возможно:

1. Полное разрушение резервуаров:

№ 10, 11, 23, 22, 21 – светлых  НП

№ 7,8 – темных НП

2. Сильные повреждения резервуарного парка ЛВЖ и парка темных нефтепродуктов;
3. Разрушение всего резервуарного парка нефтебазы;
4. Умеренное разрушение – жилой застройки за пределами нефтебазы, около 96 % всей территории нефтебазы, площадку налива автомашин, склад металла, склад фасованных НП, столярного цеха, механической мастерской, разливочной масел, насосной слива СНП, электрощитовой, часть магистральной ж/д.
5. В зоне избыточного давления свыше 5кПа окажутся: часть (около 10%) СНП – 181, склады «Наркомвода», райпотребсоюз, хладокомбинат (10%), гортоп (25%), жилая застройка.
6. Малые повреждения (разбито до 10 % остекления) могут быть на территории СНП – 181, хладокомбината, территории райпотребсоюза, гортопа, индустриальной застройки.