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

Если производственное помещение имеет значительную площадь и на ней сравнительно равномерно размещено большое количество аппаратов с огнеопасными жидкостями, то разделение всей производственной площади бортиками на противопожарные отсеки ограничивает разлив жидкости и размер возможной площади горения.

Принимаем помещение нефтенасосной, где перекачивается легковоспламеняющаяся жидкость - нефть, в целом за противопожарный отсек. Для того, чтобы разлившаяся в данном отсеке при аварии нефть (около 9,3 тонн) не попала через дверные проемы на прилегающую территорию, в дверных проемах здания магистральной нефтенасосной предусматриваем пандусы нормативной высотой 15см.

 

4.4 Защита от разлива нефти при мгновенном разрушении резервуара

 

Анализ аварий и пожаров на объектах добычи, транспорта, подготовки и переработки нефти показал, что наиболее опасная ситуация возникает при мгновенном разрушении вертикального стального резервуара (РВС). Образующийся мощный поток жидкости - гидродинамическая волна - разрушает нормативное обвалование и выходит за пределы территории объекта, что часто приводит к катастрофическим последствиям. Площадь разлива нефтей и нефтепродуктов достигает десятков и сотен гектар [17].

Применяемые в отечественной и мировой практике защитные сооружения в виде земляных обвалований или железобетонных стен рассчитываются только на гидростатическое давление вытекающего из поврежденного резервуара нефтепродукта. Такие преграды не удерживают поток жидкости, образующийся при внезапном полном разрушении резервуара, который движется по законам гидродинамики [11].

Таким образом, для повышения безопасности персонала предприятия и сооружений объектов, которые могут оказаться в зоне опасного воздействия гидродинамической волны и сопутствующих ей опасных факторов пожара, необходимо применять специальные инженерные защитные сооружения.

Одно из наиболее эффективных и экономически целесообразных защитных сооружений - защитная стена с отбойным козырьком, способная не только удержать волну прорыва и весь объем разлившейся жидкости при разрушении резервуара в заданных границах, но и свести к минимуму последствия гидродинамической аварии.

Параметрами, на основании которых производится проектирование ограждающей стены, являются ее высота и динамические нагрузки, возникающие при взаимодействии волны прорыва с ограждающей стеной.

Высоту ограждающей стены определяют по номограмме (рис. 3 [11]) на основании расчетной схемы, приведенной на рис. 7. При определении оптимальной высоты стены исходят из особенностей планировочных решений резервуарного парка и необходимости устройства подслойного тушения в пространстве между ограждающей стеной и резервуаром.

Для наиболее неблагоприятного случая гидродинамического истечения конструкция ограждающей стены должна быть рассчитана на нагрузку, равную 150 тоннам на погонный метр.

 

Рис. 7. Принципиальная схема защитной стенки с отбойным козырьком

 

Критерием эффективности защитного ограждения или системы преград является их способность воспринимать гидродинамические нагрузки волны прорыва (потока жидкости) и удерживать в заданных пределах весь объем вылившегося при разрушении РВС нефти или нефтепродукта. Одним из эффективных технических решений, способных предотвратить катастрофические последствия гидродинамической аварии на резервуаре, является защитная стена, имеющая отбойный козырек, который позволяет значительно уменьшить высоту ограждающей стены (рис. 7).

Выбор оптимальных параметров элементов ограждающей стены (угла наклона волноотражающего козырька к горизонту α, его ширины b, высоты защитной стены Нст), а также место ее установки относительно резервуара (резервуарного парка) производится с помощью следующей аппроксимационной зависимости:

 

,

 

где: а1 = f1(α), а2 = f2(b/Нр), а3 = f3(L/R) - переменные, зависящие от угла наклона отбойного козырька, его ширины и расстояния от преграды до стенки резервуара соответственно.

На рис. 8 показана принципиальная схема определения параметров защитной преграды.

 

Рис. 8. Принципиальная схема к определению параметров защитной стены

 

 

Результаты многовариантных расчетов на ПЭВМ позволили определять оптимальную высоту защитной преграды, угол наклона и ширину отбойного козырька, необходимых для 100 % удержания потока жидкости (гидродинамической волны) в заданных границах замкнутого контура обвалования.

Так, для РВС-10000 м3, наиболее оптимальные параметры защитной стены с отбойным козырьком на расстоянии 15 м от резервуара составят:

- высота рабочей части преграды: 3,34 м;

- длина вылета отбойного козырька: 0,9 м;

- угол наклона козырька: 45°.

На рис. 9 показан общий вид защитной стены.

 

Рис. 9. Общий вид защитной стены с отбойным козырьком

1 - защитная стена, 2 - волноотражающий козырек, 3 - площадка отражения потока, 4 - основание преграды, 5 - защитный зуб для гашения волны прорыва

 

 

4.5 Расчет экономического ущерба от загрязнения окружающей природной среды при пожаре разлива нефти

 

Одним из основных источников экологической опасности в настоящее время являются техногенные аварии и катастрофы [26].

Крупнейшие аварии и пожары в нефтяной отрасли, произошедшие за последние десятилетия в России и за рубежом, наряду с гибелью людей, большим материальным ущербом, причиняли значительный ущерб окружающей природной среде, экологическим системам ряда регионов и территорий. Необходимо отметить, что ежегодно в мире, только на объектах нефтепродуктообеспечения, происходит более 60 аварий, каждая из которых сопровождается человеческими жертвами и наносит значительный ущерб.

Повышенный риск возникновения техногенных аварий и катастроф на объектах подготовки, транспортировки и переработки нефти, в первую очередь, связан с увеличением сложности и количества технологических систем, повышением энергетической мощности, концентрацией установок на единицу площади.

Во многих случаях техногенные аварии сопровождаются крупномасштабными пожарами с разливом нефтей и нефтепродуктов при разрушении технологического оборудования, с возникновением “огненных штормов”, сильным тепловым излучением, взрывами, выбросами токсических веществ, образованием паровых и газовых облаков и т.п.

Все эти опасные факторы техногенного характера обладают поражающими факторами, проявляющимися в первую очередь в процессе их воздействия на окружающую среду.

В целях защиты окружающей среды на объектах добычи, подготовки, переработки нефти должны проводиться мероприятия по сокращению выбросов загрязняющих веществ в водоемы, воздух и почву.

С целью предотвращения загрязнения водоемов сточными водами на производственных объектах необходимо осуществлять внедрение оборотного водоснабжения и повторного использования сточных вод.

Для обеспечения строгого контроля за расходом воды, следует устанавливать водомерные устройства и приборы независимо от количества потребляемой и сбрасываемой воды.

Основными компонентами загрязнения воздушной среды выбросами резервуарных парков являются углеводороды, оксид углерода, оксиды серы, азота, взвешенные вещества.

Поэтому в процессе эксплуатации производственных объектов особое внимание необходимо обращать на техническое состояние оборудования, которое может явиться источником загрязнения атмосферы.

В целях снижения загрязнения атмосферы выбросами вредных веществ необходимо осуществлять мероприятия по сокращению потерь нефти и нефтепродуктов, к основным из которых относятся:

- оснащение резервуаров понтонами;

- герметизация резервуаров, дыхательной арматуры;

- своевременный профилактический ремонт трубопроводов и запорной арматуры;

- окраска наружной поверхности резервуаров отражающей краской;

- одновременная окраска внутренней и внешней поверхности резервуара;

- перекачка на магистральных нефте- и продуктопроводах “из насоса в насос”;

- слив нефти и нефтепродукта в железнодорожные цистерны под уровнем;

- нижний налив цистерн и автоматизация процесса.

Должен осуществляться постоянный надзор за герметичностью технологического оборудования, сальниковых устройств, фланцевых и резьбовых соединений, съемных деталей, люков и т.д.

Во избежание потерь нефти и нефтепродуктов при переливах следует применять пневматические и другие предохранительные устройства, автоматически прекращающие подачу продукта по достижении заданного уровня или разгерметизации коммуникаций, или устраивать переливные трубы, соединенные с вышеупомянутыми резервуарами.

На земле ежегодно происходит 5-6 миллионов пожаров, в дымовых газах которых содержатся токсичные продукты горения и разложения различных веществ. Пожары в резервуарных парках, с точки зрения экологической опасности, занимают одно из первых мест. Процесс горения и тушения пожаров сопровождается не только потреблением воздуха, выбросом в атмосферу дымовых газов, но и выделением в атмосферу огромного количества тепла, расходом большого количества воды, попаданием в почву и водоемы нефтей и нефтепродуктов и огнетушащих веществ. Наибольшее загрязнение почвы, водного и воздушного бассейнов происходит при разливе нефтей и нефтепродуктов в случае разрушения технологического оборудования.

Предлагаемое в настоящей работе техническое решение, а именно обустройство резервуарного парка, защитной стеной с отбойным козырьком, наряду с предотвращением разлива нефтепродукта при полном разрушении вертикального стального резервуара, способствует и уменьшению экологического последствия техногенной аварии.

Формула расчета экономического ущерба от загрязнения окружающей природной среды при пожарах и авариях имеет вид [25]:

 

У = Уа + Ув + Уп,

 

где: Уа - экономический ущерб от загрязнения воздуха, руб.;

Ув - экономический ущерб от загрязнения водоемов, руб.;

Уп - экономический ущерб от загрязнения почвы, руб.

Учитывая отсутствие, в непосредственной близости от ЦППН водных объектов, ущерб от загрязнения водоемов в расчете не учитываем.

Тогда:

 

У = Уа + Уп,

 

где

10 - коэффициент, учитывающий аварийный характер выброса;

- коэффициент, учитывающий экономическую значимость и экологическое состояние региона, где случилась авария или пожар (для Западно-Сибирского региона (Тюменская область) Kэа = 1,2 табл. 6 [25]; так как, пожар разлива произошел на крупном промышленном предприятии, увеличиваем указанный коэффициент на 20 %, тогда Kэа = 1,2·1,2 = 1,44);

- удельный экономический ущерб (руб/усл.т) от загрязнения атмосферного воздуха с учетом коэффициента индексации цен (согласно табл. 4 на 2006 г. Ууда = 2,16 руб/усл.т.)

А = - показатель относительной опасности вещества (здесь ПДКСС - среднесуточная предельно допустимая концентрация вещества, табл. 8.2);

mi - удельная масса загрязнителя, попавшего в атмосферу, т/тгор (табл. 5);

G - масса сгоревшего вещества, тгор (G = Vm·Sп·t - здесь: Vm - массовая скорость выгорания нефтепродукта, кг/(м2·с); Sп - площадь пожара, м2; t - время ликвидации горения, с);

 

,

 

где 10 - коэффициент, учитывающий аварийный характер выброса;

- коэффициент, учитывающий экологическую значимость и экологическое состояние региона, где случилась авария или пожар (для Западно-Сибирского региона (Тюменская область) Кэп = 1,2 (табл. 6 [25]);

- удельный экономический ущерб (руб./усл. т) от загрязнения почвы, с учетом класса опасности отходов (согласно табл. 4. для нефтепродуктов II класса опасности на 2006 г. = 786 руб./т);

qi - масса загрязнителя, попавшего в почву, т.

Расчет экономического ущерба производим для наиболее неблагоприятной аварийной ситуации, связанной с полным разрушением вертикального стального резервуара типа РВС-10000 и выходом хранимой нефти на прилегающую территорию ЦППН. При этом, площадь пожара разлива составляет 56298 м2.

 

Таблица 4

Удельный экономический ущерб от загрязнения окружающей среды с учетом коэффициентов индексации цен

Компонент природной среды		Годы
		1995	1997	1998	2000	2002	2004	2006
		Удельный экономический ущерб, неденоминированные руб./усл. т
Атмосферный воздух		280	693	0,792	1,32	1,55	1,83	2,16
Водоемы		37697,5	93135	106,44	177,4	208,45	245,97	290,33
Почва		Удельные затраты на размещение отходов (удельный ущерб), руб./т
Класс опасности отходов	I	238000	588000	672	1120	1316	1553	1833
	II	102000	252000	288	480	564	666	786
	III	68000	168000	192	320	376	444	524
	IV	34000	84000	96	160	188	222	262
К индексации		17	42	48	-	94	-	-