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

 

 

Таблица 5

Состав и показатели токсичности продуктов горения

№ п/п	Загрязнитель	Удельная масса загрязнителя попавшего в атмосферу (mi, т/тгор)				ПДКСС, мг/м3	Класс опас-ности
		нефть	диз.топ.	бензин	древесина
1	Оксид углерода (СО)	8,40·10-2	7,06·10-3	3,11·10-1	1,35·10-1	1,00	4
2	Оксиды азота (NOх)	6,90·10-3	2,61·10-2	1,51·10-2	4,05·10-4	0,06	3
3	Оксиды серы (в пересчете на SO2)	2,78·10-2	4,71·10-3	1,20·10-3	1,00·10-6	0,05	3
4	Сероводород (H2S)	1,00·10-3	1,00·10-3	1,00·10-3	1,00·10-6	0,008	2
5	Сажа	1,70·10-1	1,29·10-2	1,47·10-3	1,10·10-2	0,05	3
6	Синильная кислота (HCN)	1,00·10-3	1,00·10-3	1,00·10-3	1,00·10-6	0,01	2
7	Формальдегид (HCHO)	1,00·10-3	1,18·10-3	5,33·10-4	1,00·10-6	0,003	2
8	Органические кислоты (в пересчете на CH3COOH)	1,50·10-2	3,65·10-3	5,33·10-4	1,00·10-6	0,04	1
9	Пятиокись ванадия	4,64·10-4	2,30·10-5	1,00·10-6	1,00·10-12	0,002	1
10	Бенз(а)пирен (C20H12)	7,60·10-8	6,90·10-8	6,10·10-8	1,00·10-12	1,00·10-6	1
		5,45	1,80	1,22	0,37

 

Анализ статистических данных пожаров разливов нефтей и нефтепродуктов на большой площади, свидетельствует о том, что тушение таких пожаров носит сложный характер и требует значительного сосредоточения сил и средств по его ликвидации.

Таким образом, продолжительное время, практически до полного выгорания нефти, происходит неконтролируемое горение и, следовательно, загрязнение окружающей природной среды продуктами сгорания.

Необходимо отметить, что для нефтей и темных нефтепродуктов, инфильтрация в грунт составляет не более 5-10% от общей массы вышедшего при аварии горючего.

На основании вышеизложенного, в расчете принимаем, что масса нефти, которая при аварии проникнет в почву, составит: Мп = 0,8·10000·903·0,1 = 722400 кг (722,4 т) (здесь: 0,8 - коэффициент заполнения резервуара; 10000 м3 - полезный объем резервуара; 903 кг/м3 - плотность нефти; 0,1 - коэффициент инфильтрации нефти в грунт), а масса сгоревшей нефти, при отсутствии действий по тушению пожара, составит: 6501600 кг (6501,6 т).

Тогда:

Уа= 10·1,44·2,16·5,45·6501,6 = 1102130 руб.

Уп= 10·1,2·786·722,4 = 6813677 руб.

У = Уа + Уп = 7915807руб.

Предложенная в работе защитная стена с отбойным козырьком позволяет удержать весь объем нефти при разрушении резервуара в пределах обвалования, и тем самым, предотвратить разлив нефти на большую площадь. По периметру защитного обвалования, с целью тушения возможного пожара разлива, предполагается оборудовать автоматическую систему пенного пожаротушения, способную в течение 10 минут (условно), с момента возникновения пожара, полностью его ликвидировать. Кроме этого, с целью предотвращения проникновения нефтепродукта в грунт, между резервуаром (резервуарами) и защитной стеной обустраивается непроницаемое покрытие из негорючих материалов (в настоящее время для этих целей используется бетонное покрытие).

На основании выше изложенного, в расчете принимаем, что масса сгоревшей нефти, вышедшей в результате аварии в каре обвалования, составит: G = Vm·Sп·t = 0,04·16900·600 = 405,6 т (здесь: Vm = 0,04 кг/(м2·с) -удельная массовая скорость выгорания нефти; Sп = 16900м2 - площадь пожара, равная площади обвалования, установленного вокруг группы из четырех РВС-10000 м3 на расстоянии 15 м от резервуара; t = 600 с - время ликвидации пожара в резервуаре АУПТ).

В этом случае, экономический ущерб от загрязнения окружающей природной среды при пожаре разлива нефти в каре обвалования составит:

 

У = Уа + Уп = 10·1,44·2,16·5,45·405,6 + 0 = 68734 руб.

 

Вывод: экономический ущерб от загрязнения окружающей природной среды при пожаре разлива нефти, образующегося при полном разрушении РВС-10000 м3 и нормативным обвалованием, равен 7915807 руб.

Предлагаемые в дипломном проекте инженерно-технические решения для резервуарного парка (защитная стена с отбойным козырьком и непроницаемое бетонное покрытие) позволяют существенно снизить (в 115 раз) экономический ущерб от загрязнения окружающей природной среды при возможном пожаре разлива нефтепродукта, в случае полного разрушения резервуара.

 

4.6 Технико-экономическое обоснование вариантов защитных ограждений для резервуарного парка ЦППН

 

Критерием экономической эффективности может служить интегральный экономический эффект, учитывающий материальные потери от пожаров, капитальные вложения и текущие затраты на те или иные мероприятия СОПБ [27]. Если экономический эффект (Э) от использования СОПБ является положительным, то принятое решение является эффективным (при данной норме дисконта) и может рассматриваться вопрос о его принятии. Если же будет получено отрицательное значение (Э), то инвестор понесет убытки, то есть проект не эффективен.

Наиболее эффективный вариант соответствует условию, когда 
Э → max.

Интегральный экономический эффект для постоянной нормы дисконта (0,1) определяют по выражению:

 

Э = ,

 

где t - год осуществления затрат на СОПБ; ΔУ - сокращение годовых потерь (ущерба) при планируемом варианте относительно базового, руб/год; ΔС - увеличение (сокращение) эксплуатационных расходов (планируемого варианта относительно базового) в t-м году, руб/год; HD - норма дисконта (принимаем 0,1); К1, К2 - капитальные вложения на осуществление мероприятий СОПБ в базовом и планируемом вариантах, руб.; Т - горизонт расчета (продолжительность расчетного периода; он равен номеру шага расчета, на котором производится окончание расчета).

В качестве расчетного периода (Т) принимается либо срок службы, либо иной, более короткий обоснованный период.

Эксплуатационные расходы на содержание СОПБ включают в себя амортизационные отчисления, расходы на зарплату обслуживающего персонала, на электрическую и тепловую энергию, огнетушащие вещества и т.п.

При определении ущерба от пожаров в резервуарных парках необходимо учитывать показатель надежности СОПБ или их элементов.

В качестве основного показателя надежности целесообразно принимать вероятность выполнения поставленной задачи (тушение пожара). Поэтому ожидаемый ущерб (У) от пожара при его тушении установками пожаротушения (АУПТ) можно определить по следующему выражению:

 

,

 

где - ущерб от пожара при выполнении поставленной задачи АУПТ (при тушении), руб.; - ущерб от пожара при невыполнении поставленной задачи АУПТ, руб.; - вероятность выполнения поставленной задачи АУПТ.

Как правило, при невыполнении поставленной задачи АУПТ, что имеет место в нашем случае, при условии монтажа традиционных (отечественных) стационарных установок пожаротушения, следует ожидать, что успех тушения будет определяться передвижными силами и средствами, так как за последнее десятилетие не зафиксирован не один случай успешного тушения пожара этими установками в резервуарах,. Но и в этом случае пожар может быть потушен только с определенной вероятностью. Тогда для оценки ожидаемого ущерба при тушении пожара передвижными силами и средствами (ПСС) будет использоваться следующее выражение:

 

 

где - ущерб от пожара при тушении его ПСС (при выполнении поставленной задачи), руб.; - ущерб от пожара при неуспешном тушении пожара ПСС (при невыполнении поставленной задачи), руб.

При рассмотрении общей системы тушения (АУПТ - ПСС) выражение для расчета ожидаемого ущерба (УО) будет иметь вид:

 

 

Заметим, что выше изложенные модели оценки ущерба не рассматривают вариант тушения первичными средствами пожаротушения, так как при пожаре в резервуаре он является не разумным.

Исходя из экономического содержания ущерба от пожаров, его можно рассматривать как следующие составляющие:

- потери стоимостной части национального богатства (прямой ущерб);

- потери в результате отвлечения ресурсов на компенсацию последствий пожара (потеря эффективности отвлеченных ресурсов на восстановление объекта);

- потери от простоя объекта;

- потери от травматизма;

- экологические потери (потери от загрязнения окружающей среды).

Под потерями стоимости части национального богатства понимается их уничтожение или повреждение в результате воздействия опасных факторов пожара, а также в результате действий, направленных на спасение людей и материальных ценностей. Здесь необходимо отдельно рассматривать потери от уничтожения и повреждения основных фондов (резервуаров, оборудования) и потери от уничтожения оборотных средств (бензин, нефти).

Определим ущерб по основным фондам (резервуару).

При уничтожении основных фондов (резервуара) ущерб (УОФ) определяем из выражения:

 

 

где Сп - первоначальная стоимость резервуара, руб.; НА - норма амортизационных отчислений на полное восстановление (реновацию), %/год; Т - период времени от начала эксплуатации до возникновения пожара, год; Сост - остаточная стоимость резервуара после его уничтожения, определяемая как стоимость остатков (металлолома), руб.

По состоянию на 2006 год стоимость резервуара РВС-10000 м3 со стационарной крышей с учетом монтажных работ, стоимости оборудования (арматуры), накладных расходов, плановых накоплений (сметной прибыли строительно-монтажных организаций) и проектных работ составляет порядка 30 млн. руб. Норма амортизационных отчислений для металлических резервуаров составляет 2,8-5 %/год.

Стоимость остатков, годных для дальнейшего использования (металлолома), составит примерно 125 тыс. руб. А это означает, что срок службы РВС-10000 должен быть от 20 до 35 лет. Согласно статистическим данным частота возникновения пожара на РВС-10000 со стационарной крышей λ = 1,09·10-4 1/год. Следовательно, если пожар возникнет в начальный период эксплуатации резервуара, то ущерб при его уничтожении будет определяться величиной: 30·106 - 0,125·106 = 29,875·106 руб. А если пожар возникнет в конце срока его службы, то потери будут минимальными (близки к нулю, смотри рис. 10). При этом предполагается, что поток пожаров является стационарным.

 

Рис. 10 График зависимости ущерба резервуара от его срока службы

 

При такой неопределенности, возникающей из-за очень больших интервалов между пожарами (обратная величина частоты пожаров), принято принимать величину износа основных фондов до периода математического ожидания пожара, соответствующего половине срока службы, то есть величина ущерба по резервуару принимается равной:

= 15 млн. руб.

Определим ущерб по оборотным средствам (нефти)

При аварийном разрушении РВС-10000 м3 уничтожается все содержимое резервуара (нефть).

В этом случае, с учетом 80 % степени заполнения резервуара, ущерб определяется из выражения:

 

,

 

где ρ - плотность нефти, равная 0,903 т/м3;

Ц - цена нефтепродукта, ориентировочно 5 тыс. руб./т.

Расчетное значение ущерба составит:

Уос = 10000·0,8·0,903·5 = 36120 тыс. руб.

Общий ущерб от разрушения одного резервуара объемом 10000 м3, с учетом ущерба нанесенного природной среде (см. раздел 4.5 настоящей работы) составит:

Уоб = 15000000 + 36120000 + 7915800 = 59035800 руб.

Статистикой установлено, что частота мгновенного разрушения резервуара составляет 1·10-5 1/год в расчете на один резервуар. Хотя эта величина и незначительна, но по масштабам последствий такие случаи являются катастрофическими. Средняя площадь разлива для рассматриваемого случая составляет 56298 м2. Это означает, что при наступлении такого случая на территории ЦППН в огне окажутся 3 соседних РВС-10000 м3, 2 - РВС-5000 м3, насосная, сепараторы концевой ступени сепарации, газосепараторы, блоки реагентного хозяйства, насосная пенного тушения, емкости с пенообразователем РГС-100 м3 № 1 и № 2, пожарные резервуары РВС-700 м3 № 1 и № 2.

Следовательно, при средней степени износа резервуаров и доле их заполнения нефтью на 80% имеем следующие ожидаемые значения ущерба от разрушения резервуара (без внедрения защитной стенки):

- по резервуарам:

а) резервуары нефтяные со стационарной крышей РВС-10000 м3 и РВС-5000 м3 : (15,0 + 36,12)·3 + (15,0 + 36,12)·2/2 = 200 млн. руб;

б) резервуары пожарные РВС-700 м3: 1,75·2 + 0,25·2 = 4 млн. руб;

- по зданию нефтяной насосной (ориентировочно): 5 млн. руб;

- по зданию пожарной насосной (ориентировочно): 6 млн. руб;

- по сепараторам - 6 шт. (ориентировочно): 6·3 = 18 млн. руб.

- другие сооружения, попавшие в зону пожара (ориентировочно): 5 млн. руб.

Таким образом, общие ожидаемые значения ущерба без внедрения защитной стены с отбойным козырьком составят около 300 млн. руб.