Пожарная безопасность резервуарного парка цеха подготовки и перекачки нефти НГДУ «Лянторнефть»

2. Воздуховоды систем вентиляции;

3. Поверхность разлившейся нефти при повреждении резервуаров, трубопроводов, по которым перекачивается нефть и т.п.;

4. Паровоздушные облака взрывоопасных концентраций, образующиеся при больших и малых дыханиях резервуаров;

5. Трубопроводы систем промышленной канализации;

6. Дыхательные и предохранительные клапаны и патрубки резервуаров при неисправности или отсутствии огнепреградителей.

Условиями способствующими распространению пожара, могут быть:

1. Наличие большого количества жидкостей в резервуарах и концентрация этих емкостей на небольших площадях;

2. Сравнительно небольшие противопожарные разрывы между резервуарами, что увеличивает действие лучистой энергии пламени, конвективных потоков искр при пожаре одного из резервуаров;

3. Взрывы резервуаров;

4. Отсутствие автоматических установок пожаротушения;

5. Полное разрушение резервуаров;

6. Выбросы нефти из горящего резервуара;

7. Отсутствие или неисправность обвалования резервуаров, предотвращающего разлив горящей жидкости по территории парка;

8. Размещение резервуаров без учета рельефа местности, что может привести при аварии к розливу нефти в направлении смежных объектов и населенных пунктов.

Для предотвращения распространения пожара резервуары с нефтью (РВС-10000) разделены на группы. Первая группа резервуаров по периметру имеет замкнутое обвалование из негорючих материалов (бетонные плиты). Обвалование рассчитано на гидростатическое давление разлившейся нефти. Во второй группе резервуары также имеют обвалование в виде стенок. Высота оградительных стен соответствует требованиям п. 3.6 СНиП 2.11.03-93. Объем между ограждающими стенами резервуаров не менее емкости одного резервуара.

С целью предотвращения выхода нефти при повреждении трубопроводов предусмотрено устройство на них скоростных клапанов-прерывателей потока нефти, срабатывающих при разрыве трубопровода.

Для предотвращения выхода разлившейся нефти из помещений насосной в дверных проемах выполнены пороги. Кроме того, целесообразно предусмотреть устройство аварийного слива нефти из помещений насосной в подземный резервуар, расположенный за пределами помещения насосной.

Для предотвращения распространения пожара по системе промышленной канализации необходимо наличие в ней гидравлических затворов.

Перед дыхательными клапанами резервуаров, сообщающих паровоздушное пространство над поверхностью нефти в резервуаре с окружающей средой, предусмотрена установка кассетных огнепреградителей.

Для обеспечения пожарной безопасности на ЦППН предусмотрены следующие мероприятия:

- для предотвращения выделения взрывоопасных паров и газов в атмосферу и производственные помещения предусмотрена герметизированная система подготовки и транспорта нефти, газа и воды;

- помещения со взрыво и пожароопасными производствами изолируются от помещений, в которых этих выделений нет;

- с целью предотвращения разлива нефти, резервуары с нефтью, пластовыми и сточными водами имеют обвалования и ограждения, а площадки наружных технологических установок имеют бордюрное ограждение;

- насосные установки применяются с герметичными сальниковыми уплотнениями;

- трубопроводы свариваются;

- для проезда механизированных средств пожаротушения на территории ЦППН обеспечен кольцевой проезд вокруг УПН и резервуарного парка;

- для въезда в обвалования резервуаров в местах, разрешенных руководством, по согласованию с органами Госпожнадзора РФ оборудованы переезды через обвалования;

- площадки внутри обвалования резервуаров спланированы и утрамбованы;

- коммуникации трубопроводов в резервуарном парке позволяют в случае аварии резервуара производить перекачку нефти из одного РВС в другой;

- установлены гидравлические затворы на выпускных линиях от каждого резервуара;

- применена дыхательная арматура на резервуарах;

- применена закрытая сеть производственной канализации (она выполнена из несгораемых материалов и предусматривает защиту труб и сооружений от коррозии);

- смотровые колодцы канализации постоянно закрыты крышками и засыпаны песком слоем не менее 10 см;

- канализационные колодцы и другие подземные сооружения, расположенные на территории ЦППН, проверяются на загазованность не реже 3-х раз в год газоанализатором, результаты заносятся в журнал;

- на линиях промканализации до нефтеловушки и после нее установлены гидравлические затворы;

- на площадке резервуарного парка предусмотрен кольцевой противопожарный водовод, на котором установлены пожарные гидранты через каждые 100м;

- по периметру предусмотрено размещение пожарных водоемов;

- для тушения пожаров в нефтяных резервуарах, предусмотрена система стационарного автоматического пожаротушения (в качестве огнегасящего средства в стационарных установках применяется пена средней кратности);

- для получения пенообразующего раствора применяется пенообразователь ПО-6К;

- в качестве пенообразующих устройств приняты пеногенераторы средней кратности ГПСС-2000 установленные на резервуарах для нефти.

 

 

4. Разработка технических решений обеспечивающих пожарную безопасность технологического процесса резервуарного парка

 

Из приведенного анализа пожарной опасности технологического процесса предприятия видно, что данный процесс имеет повышенную пожарную опасность. Это объясняется наличием большого количества нефти и нефтяных паров. Большая пожарная опасность резервуарного парка обуславливается возможностью образования взрывоопасных концентраций паров нефти вследствии больших дыханий резервуаров и испарения вытекающей нефти при переливах резервуаров, утечек через сальники магистральных насосов и т.п.

При выходе нефти, нагретой выше температуры вспышки равной 
-16°С÷-18°С, в результате повреждения резервуаров, насосов или трубопроводов может происходить образование горючих концентраций паров с воздухом. При этом в насосной могут образовываться не только местные, но и во всем объеме помещения взрывоопасные концентрации. На территории резервуарного парка может образовываться газовое облако взрывоопасной концентрации.

Из анализа пожарной опасности следует, что технологический процесс резервуарного парка не в полной мере соответствует требованиям пожарной безопасности, в связи с чем для его противопожарной защиты предлагаются следующие технические решения:

4.1. Определить расчетом категорию помещения нефтенасосной по взрывопожарной и пожарной опасности.

4.2. Провести проверочный расчет гасящего диаметра отверстий кассетного огнепреградителя, установленного на дыхательной линии технологического РВС-10000.

4.3. Провести обоснование и расчет системы аварийного слива нефти из помещения нефтенасосной.

4.4. Провести расчет защиты от разлива нефти при мгновенном разрушении резервуара.

4.5. Расчитать экономический ущерб от загрязнения окружающей природной среды при пожаре разлива нефти.

4.6. Дать технико-экономическое обоснование вариантов защитных ограждений для резервуарного парка ЦППН.

 

4.1 Расчетное определение категории помещения насосной резервуарного парка по взрывопожарной и пожарной опасности

 

Нефтенасосная парка представляет собой одно помещение - насосный зал (см. рис. 4) с разделительной перегородкой, размерами 54х12х8 м. В насосном зале установлено шесть нефтенасосов НМ-3500-210, производительностью q = 3500м3/ч = 0,97 м3/с, Н = 210 м (напор), рабочее давление не более 5,6 МПа, максимальное аварийное давление - 6,0 МПа.

Нефтенасосы в технологическом процессе перекачивают нефть с температурой вспышки -18°С, молекулярной массой, М= 196 у.е., (плотностью) ρж = 830 кг/м3. За рабочую температуру нефти принимаем t = 20°С. Нефть поступает в насос по всасывающему трубопроводу длиной lвс = 12 м и отводится по нагнетательному трубопроводу lнаг = 15 м, диаметром обоих d = 500 мм = 0,5 м (длина трубопроводов - это расстояние от насоса до задвижек, установленных на наружной площадке вдоль тыльной стороны здания насосной). На всасывающем трубопроводе установлены автоматические задвижки, продолжительность отключения которых τз = 3 сек., так как обеспечено резервирование элементов системы автоматики. Давление насыщенных паров нефти, Ps = 25,8 кПа (определено ранее).

Температура воздуха внутри здания нефтенасосной, tв = 20°С, помещение оборудовано приточной, вытяжной и аварийной вентиляцией, кратностью К = 10 и газоанализаторами.

а) За аварийную ситуацию примем разрушение напорного трубопровода насоса. В результате аварии в помещение нефтенасосной поступит нефть за счет работы насоса и находящаяся в трубопроводах [13]:

 

mж = m1 + m2 = (qτз + Vтр)·ρж, кг (3.1)

 

где: m1 и m2 - масса нефти, вышедшей из трубопроводов соответственно до и после их отключения, кг;

ρж = 830 кг/м3 - плотности нефти;

q = 1.94 м3/с - производительность нефтенасоса НМ-3500-210;

τз = 3 с - время остановки насоса (автоматически);

Vтр - объем трубопроводов, определяем по формуле:

 

, м3 (3.2)

 

где: dвсас и dнагн заданы по условию, отсюда:

м3

Подставляем Vтр и другие известные величины в ( 3.1), получаем mж:

mж = (1,94·3 + 5,3)·830 = 9229 кг,

т.е. в помещение насосной в результате аварии выйдет и разольется по полу 9229 кг нефти.

б) Исходя из того, что один литр нефти (ЛВЖ) разливается на 1 м2 - площади пола помещения [13], определяем максимально возможную площадь разлива испарения нефти, поступившей в помещение нефтенасоеной по формуле:

 

, м2 (3.3)

 

где: fр - 1000 · 1/m - переводной коэффициент, т.к. в 1 м3 = 1000 л. или удельная площадь разлива жидкости формула (1.3) [3];

Отсюда: Fи = 1000 · 9229/ 830 = 11120 м2

в) Площадь испарения нефти в нефтенасосной принимаем равной площади пола помещения согласно формулы (3.13) [3]:

 

Fн' = Fпом = 54 · 12 = 648 м2 (3.4)

 

г) Определяем интенсивность испарения нефти по формуле 3.12 
[3]:

 

Рис. 4. Магистральная нефтенасосная НПС (план здания насосного зала)

1, 2, 3, 4, 5, 6 - магистральные насосные агрегаты (насос-НМ-10000-210, двигатель - СТДП - 8000-2-У4);

 

, кг/(м2·с) (3.5)

 

где: η - коэффициент, зависящий от температуры и скорости движения воздуха, принимаем скорость воздушного потока 0.1 м/с, тогда для заданной температуры воздуха в помещении насосной tв=20°C, η = 2.4 [13];

М = 196 - молярная масса нефти;

Ps = 25,8 кПа - давление насыщенных паров нефти.

Отсюда: кг/(м2·с)

д) Находим время полного испарения нефти τn, разлившейся на полу насосной в результате аварии, по формуле 3.11 [3]:

 

, с (3.6)

 

где - все величины известны, определены выше,

Тогда: , с

τn = 16427 > 3600с, поэтому для дальнейших расчетов согласно требования п. 3.2. [13] принимаем длительность испарения нефти - τn =3600 с.

е) Определяем массу паров нефти, образующихся и поступающих в помещение насосной при испарении о поверхности разлива (площадь пола) по формуле 12 [13]:

 

m = W · Fи · τn, кг (3.7)

m = 8,67 · 10-4 · 646 · 3600 = 2022 кг

 

ж) Находим массу паров нефти о учетом работы аварийной вентиляции, обеспеченной резервными вентиляторами, автоматическим пуском при превышении ПДВК и электропитанием по первой категории надежности (ПУЭ) по формуле с учетом рекомендаций 3.7 [13]

 

, кг (3.8)

 

где: Ав = 10 ½ - кратность аварийной вентиляции (принимаем);

Отсюда: кг

з) Определяем массу паров нефти, участвующих в образовании реальных зон взрывоопасных концентраций по формуле [13]:

 

m" = m' · Z, кг (3.9)

 

где: Z = 0.3 - коэффициент участия горючего вещества во взрыве

Тогда: m" = 183.9 · 0.3 = 55.2 кг

и) Находим свободный объем помещения нефтенасосной по п. 3.4 [13]:

 

Vсв = 0.8 · Vпом, м3 (3.10)

 

где: Vпом, м3 - геометрический объем помещения нефтенасосной

Vпом = 54 · 12 · 8 = 5184 м3

Отсюда: Vсв = 0.8 · 5184 = 4147 м3

к) Определяем плотность паров нефти по формуле (2) [13]

 

, кг/м3 (3.11)

 

где: М = 96 - молярная масса легких фракций паров нефти;

V0 = 22.431 м3 - молярный объем паров при нормальных условиях [15];

tр = 20°С - расчетная температура, принята по указаниям пункта 3.5 [13]:

Отсюда: , кг/м3

л) Находим стехиометрическую концентрацию паров нефти (по пропану С3Н8) - φст по формуле (3) [13]:

 

% (об) (3.12)

 

где: - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения, nc = 3; nн = 8; nх = 0; n0 = 0 - число атомов углерода, водорода, галоидов, кислорода в молекуле горючего, 
Отсюда: β = 3 + (8 - 0) / 4 - 0/2 = 5