68Анализ и оценка пожарной опасности объекта хранения нефтепродуктов
Вагапова Аделина Маратовна
магистрант, Уфимский университет науки и технологий, [email protected]
Аксенов Сергей Геннадьевич
д-р экон. наук, профессор, Уфимский университет науки и технологий
Синагатуллин Фанус Канзелханович
преподаватель, Уфимский университет науки и технологий
В данной статье рассмотрена пожарная опасность объектов хранения нефтепродуктов. Объекты хранения нефтепродуктов относятся к объектам повышенной пожарной опасности. Актуальной проблемой хранения нефтепродуктов является увеличение аварий и катастроф, которые приводят к значительным социальным и материальным ущербам. Анализ аварий на данных объектах показал, что в России произошло немалое количество аварий. Наибольший процент аварий происходит на резервуарных парках нефтебаз. Основными причинами аварий являлись: свищи и трещины сварных соединений в стенках резервуаров и трубопроводов, неплотность запорной аппаратуры, негерметичность разъемных соединений, износ оборудования. Пожары происходят, в основном, на действующих вертикальных стальных резервуарах с хранением бензина. Для резервуарного парка хранения бензина производен анализ пожарного риска, в качестве расчётных величин определен индивидуальный и потенциальный риск. В качестве расчетных величин определен пожарный риск территории резервуарного парка. Анализ полученных результатов показал, что индивидуальный риск в результате воздействия опасных факторов аварий на территории резервуарного парка не превышает нормативное значение индивидуального пожарного риска для производственных объектов, что говорит об обеспеченности пожарной безопасности рассматриваемого объекта. Ключевые слова: авария, резервуарный парк, нефтепродукты, бензин, пожар, взрыв, огненный шар, эффект домино, пожарный риск, индивидуальный и потенциальный риск.
В настоящее время происходит увеличение объектов хранения нефтепродуктов (в том числе резервуарных парков хранения нефти и нефтепродуктов) в связи со значительным потреблением нефтепродуктов в повседневной жизни. Объекты хранения нефтепродуктов относятся к объектам повышенной пожарной опасности, так как на данных объектах обращаются, хранятся и используются пожаро-взры-воопасные вещества (бензин, нефть, дизельное топливо и прочие вещества). Одной из актуальной проблем резервуарных парков является увеличение аварий и катастроф, которые вызваны пожарами и взрывами. Пожары и взрывы приводят к значительным социальным и материальным ущербам [1, 2].
Для оценки аварийности на объектах хранения нефтепродуктов был произведен анализ аварий на основе литературных данных, сводок Ростех-надзора, а также докладов «О состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера».
На рисунке 1 представлено распределение количества аварий на резервуарных парках за период 2017-2021 г. [3, 4].
37 39 37
26 1 1
Пожар Разрушение Выброс горючих Повреждение Взрыв
сооружении веществ технических
устройств
Рисунок 1 - Распределение аварий на резервуарных парках за последние 5 лет
Анализ показал, что за период исследования в РФ произошло немалое количество случаев аварийных ситуаций с пожарами и взрывами на объектах хранения нефтепродуктов, которые привели к человеческим жертвам, а также к крупному материальному и экологическим ущербам.
Распределение пожаров по месту возникновения за последние 5 лет приведены на рисунке 2 [3-6].
В качестве объекта исследования был выбран резервуарный парк хранения бензина, состоящий из 6 вертикальных резервуаров объемом 2000 м3 каждый, расположение резервуаров приведено на рисунке 4.
■ резервуарные парки нефтебаз
■ резервуарные парки нефтеперерабатывающих 'заводов
резервуары для хранения нефтепродуктов, расположенные на территории прог^ыштенных предприятий
■ трубопроводы, расположенные на территории нефтебаз
■ автоцистерны для перевозки нефтепродуктов железнодорожные цистерны для перевозки нефтепродуктов
■ елнво-налнвные эстакады
■ склады ГСМ
■ автозаправочные станции
Рисунок 2 - Распределение пожаров по месту возникновения
Из рисунка 2 видно, что наибольший процент аварий происходит на резервуарных парках нефтебаз.
На наземных резервуарах с хранением нефтепродуктов происходит 94 % пожаров и аварий из общего их числа. По характеру хранимых нефтепродуктов эти пожары распределяются следующим образом: 54 % - на резервуарах с бензином; 32 % - на резервуарах с сырой нефтью; 14 % - на резервуарах с другими видами нефтепродуктов (мазут, керосин, дизельное топливо, масло и др.). Пожары происходят, в основном, на действующих резервуарах типа РВС (резервуар вертикальный стальной) [3, 4, 7].
Причинами утечек из технологического оборудования нефтебаз чаще всего являлись: свищи и трещины сварных соединений в стенках резервуаров и трубопроводов, возникающие в результате коррозии; неплотность запорной аппаратуры (особенно сливных магистралей); негерметичность разъемных соединений; износ рабочих органов вентилей и задвижек технологической обвязки, уплотнений насосов, валов привода магистральных задвижек [8].
Причинами же аварийных выбросов нефтепродуктов обычно являются повреждения резервуаров и другого технологического оборудования при эксплуатации, создание сверхдопустимых избыточных давлений или вакуума внутри резервуаров, увеличение напряжений в металлоизделиях из-за неравномерной осадки или усиления вибрации корпуса резервуара, коррозия металла в результате хранения нефтепродуктов с повышенным содержанием серы и других агрессивных сред, отстойной воды [8].
В связи с тем, что наибольшее количество пожаров возникает на резервуарах хранения бензина цель исследования являлся анализ пожарной опасности резервуарного парка хранения бензина.
Рисунок 4 - Схема расположения резервуаров [9]
Анализ пожарного риска производился согласно методике [10].
В качестве расчетных величин пожарного риска определялся индивидуальный и потенциальный риск территории резервуарного парка.
Анализ условий развития аварийных ситуаций производился на основе анализа «дерева событий» [10-12].
В таблице 1 приведены исходные данные для расчета пожарного риска.
Таблица 1 Исходные данные
Параметр Величина
Объем 2000 м3
Степень заполнения 90 %
Плотность бензина [13] 760 кг/м3
Площадь обвалования 5456 м2
Низшая рабочая теплота сго- 44000 кДж/кг
рания [13]
Молярная масса бензина [13] 95,3 кг/кмоль
Расчетная температура 22 □
Масса жидкости, поступившей в окружающую среду, определялась по формуле (П3.23) методики [10].
Распределение опасного вещества представлено в таблице 2.
Таблица 2
Наименование объекта Объем жидкости, поступившей в окружающую среду, м3 Масса опасного вещества, т Площадь пролития, м2
Резервуар с бензином 1800 1368 5456*
Примечание: * Площадь пролития равна площади обвалования.
Расчет вероятности возникновения аварий выполнен с использованием методики [10] и анализа «дерева событий», который используется для анализа условий развития аварийных ситуаций [11, 12].
На рисунке 5 представлено «Дерево событий».
О *
О X
о 3
5 *
и
с т ■и о
5 Т
Ф
а т
о
Т
а
8)
о сч
0 сч
ю
01
Разгерметизация резервуара с бензином
Горение (выгорание) пролива без последний для близлежащих объектов
0,5 Воспламенение
0,3 Пожар пролива
Огненный шар
Hi
Взрыв
0,005 Эффект «домино»
Без эффекта
«домино»
Рисунок 5 - Дерево событий при разгерметизации резервуара с бензином
В таблице 3 представлены вероятности реализации наиболее опасных сценариев.
Таблица 3
Результаты вероятности реализации аварий при разгерметизации резервуара
Наименование сценария Вероятность
Пожар-пролива 3,610-8
Огненный шар с «эффектом 3,010-11
домино»
Огненный шар без «эффекта 2,710-10
домино»
Взрыв 1,8-10"8
Частота разгерметизации принята согласно [10] резервуара 310-7
Параметр Величина
^нкпр, м 522,79 657,15*
^нкпр, м 17,43 21,90*
Примечание: * расчетные значения при «эффекте домино».
соседних здании и поражения производственного персонала, находящихся вблизи от места аварии.
Для обеспечения пожарной безопасности и предотвращения возникновения аварий на исследуемом объекте, необходимо поддерживать в готовности силы и средства к их локализации и ликвидации, своевременно обучать персонала способам защиты и действиям в чрезвычайных ситуациях, поддерживать в постоянной готовности к применению технических средств по локализации и ликвидации последствий аварий, а также обеспечивать нормальное функционирование систем предупредительной сигнализации, оповещения о пожаре, пожаротушении, систем предохранительных блокировок, систем оповещения о чрезвычайных ситуациях.
Таблица 5
В таблице 4 представлены зоны, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР).
Таблица 4 Зоны НКПР
Условная вероятность поражения человека при реализации рассматриваемых сценариев определялась на расстояние 30 м от резервуара.
Интенсивность теплового излучения при пожар проливе и «огненном шаре» определялась согласно формуле (П3.52) методики [10].
Расчет максимального избыточного давления определялся по формулам (П3.42, П3.43) методики [10].
В таблице 5 представлены результаты поражающих факторов при рассматриваемых сценариях и вероятности поражения человека.
Анализ полученных результатов показывает, что индивидуальный риск в результате воздействия опасных факторов аварий на территории резерву-арного парка не превышает нормативное значение индивидуального пожарного риска для производственных объектов [14]. Следовательно, можно сделать вывод о том, что пожарная безопасность исследуемого объекта считается обеспеченной.
При реализации рассматриваемых аварий существует вероятность повреждений и разрушения
Параметр Величина
Пожар пролива
Интенсивность теплового излучения, кВт/м2 27,82
Пробит функция 12,63
Условная вероятность поражения человека 1
Вероятность присутствия человека в ради- 0,05
усе 30 м от резервуара
Вероятность согласно «дереву событий» 3,610-8
Потенциальный риск, год-1 3,610-8
Индивидуальный риск, год-1 1,8-10"9
«Огненный шар» с эффектом «домино»
Интенсивность теплового излучения, кВт/м2 4,71
Пробит функция 3,77
Условная вероятность поражения человека 0,11
Вероятность присутствия человека в ради- 0,05
усе 30 м от резервуара
Вероятность согласно «дереву событий» 3,010-11
Потенциальный риск, год-1 3,310-12
Индивидуальный риск, год-1 1,65-10"13
«Огненный шар» без эффекта «домино»
Интенсивность теплового излучения, кВт/м2 4,98
Пробит функция 3,43
Условная вероятность поражения человека 0,09
Вероятность присутствия человека в ради- 0,05
усе 30 м от резервуара
Вероятность согласно «дереву событий» 2,710-10
Потенциальный риск, год-1 2,43-10"11
Индивидуальный риск, год-1 1,22-10"12
Взрыв
Избыточное давление, кПа 57,76
Пробит функция 7,61
Условная вероятность поражения человека 0,99
Вероятность присутствия человека в ради- 0,05
усе 30 м от резервуара
Вероятность согласно «дереву событий» 1,8-10"8
Потенциальный риск, год-1 1,78-10"8
Индивидуальный риск, год-1 8,91 •10-10
Общий потенциальный риск, год-1 5,3810-8
Общий индивидуальный риск, год-1 2,69-10"9
Нормативное значение индивидуального М0"6
риска для производственных объектов, год-1 [14]
Литература
1. Гималетдинова А.Р., Аксенов С.Г. Анализ пожарной безопасности в резервуарах для хранения углеводородов // Наука в XXI веке: инновационный потенциал развития. - Уфа, 2022. С.37-41.
2. Аксенов С. Г., Салихов Р. М., Саитава К.А. Анализ пожаров на объектах нефтяной промышленно-
сти на примере Республики Башкортостан // Международный журнал гуманитарных наук. - Новосибирск. 2022. №11-2. С.78-82.
3. Государственный доклад «О состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного в 2020 году». М.: МЧС России. ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2021. 264 с.
4. Статистика аварий [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.gosnadzor.ru/public/annual_reports/ Дата обращения 15.01.2023.
5. Дупляков Г.С., Горбунов А.С., Елфимова М.В., Надейкин И.В. Анализ и обобщение статистических данных по опасным техногенным явлениям на объектах нефтяной промышленности РФ //Сибирский пожарно-спасательный вестник. 2019. №3. С7-12.
6. Аксенов С.Г., Вильданов И.А. К вопросу обеспечения пожарной безопасности на нефтяных объектах в Российской Федерации // Современные материалы, техника и технология. - Курск, 2022. С.55-88.
7. Анализ аварий в нефтегазовой отрасли [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://minenergo.gov.ru/. Дата обращения 19.01.2023.
8. Самигуллин Г.Х., Кадочникова Е.Н., Тепляков Д.Э. Проблемы обеспечения пожарной безопасности на резервуарах и резервуарных парках// Пожарная безопасность: современные вызовы, проблемы и пути решения. 2020. С.12-15.
9. План резервуаров [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://best.ascon.ru/gallery/19121/ Дата обращения 19.01.2023.
10. Приказ МЧС России от 10.07.2009 №404 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах» (с изменениями на 14 декабря 2010 года) // Информационно-правовое обеспечение «Гарант». URL: https://base.garant.ru/196118/ (дата обращения: 19.01.2023).
11. ГОСТ 54142-2010 «Руководство по применению организационных мер безопасности и оценки рисков. Методология построения универсального дерева событий». М.: Стандартинформ, 2012. 39 с.
12. ГОСТ Р МЭК 62502-2014 «Менеджмент риска. Анализ дерева событий». М.: Стандартинформ, 2015. 35 с.
13. Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. Пожаро-взрывоопасность веществ и материалов и средства тушения. Справочник: в 2-х ч.. М.: «Пожнаука», 2004. Ч.1. 713 с.
14. Федеральный закон от 22.07.2008 № ФЗ-123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (с изменениями на 14 июля 2022 года) // Информационно-правовое обеспечение «Гарант». URL: https://base.garant.ru/12161584/ (дата обращения: 19.01.2023).
Analysis and assessment of fire hazard of petroleum products storage facility
Vagapova A.M., Aksenov S.G., Sinagatullin F.K.
Ufa University of Science and Technology
This article discusses the fire hazard of petroleum products storage facilities. Oil products storage facilities are classified as objects of increased fire danger. An urgent problem of storing petroleum products is an increase in accidents and catastrophes that lead to significant social and material damage. The analysis of accidents at these facilities showed that a considerable number of accidents occurred in Russia. The largest percentage of accidents occurs at tank farms. The main causes of accidents were: fistulas and cracks of welded joints in the walls of tanks and pipelines, leakiness of shut-off equipment, leakiness of detachable joints, wear of equipment. Fires occur mainly on operating vertical steel tanks with gasoline storage. For a gasoline storage tank farm, a fire risk analysis was performed, individual and potential risk were determined as calculated values. The fire risk of the territory of the tank farm is determined as the calculated values. The analysis of the results showed that the individual risk as a result of exposure to hazardous factors of accidents on the territory of the tank farm does not exceed the normative value of the individual fire risk for production facilities, which indicates the fire safety of the object in question. Keywords: accident, tank farm, petroleum products, gasoline, fire, explosion,
fireball, domino effect, fire risk, individual and potential risk. References
1. Gimaletdinova A.R., Aksenov S.G. Analysis of fire safety in hydrocarbon
storage tanks // Science in the XXI century: the innovative potential of development. - Ufa, 2022. C.37-41.
2. Aksenov S. G., Salikhov R.M., Saitava K.A. Analysis of fires at oil industry
facilities by the example of the Republic of Bashkortostan // International Journal of the Humanities. - Novosibirsk. 2022. №11-2. C.78-82.
3. State report "On the state of protection of the population and territories of the
Russian Federation from natural and man-made emergencies in 2020". Moscow: Ministry of Emergency Situations of Russia. FGBU VNI GOSCHS (FC), 2021. 264 c.
4. Statistics of accidents [Electronic resource]. Access mode: https://www.gosnadzor.ru/public/annual_reports/ Date of reference 15.01.2023.
5. Dulyakov G.S., Gorbunov A.S., Elfimova M.V., Nadeikin I.V. Analysis and
generalization of statistical data on dangerous man-made phenomena at the facilities of the oil industry in Russia // Siberian Fire and Rescue Bulletin. 2019. №3. C7-12.
6. Aksenov S.G., Vildanov I.A. To the issue of fire safety at oil facilities in the
Russian Federation // Modern materials, equipment and technology. -Kursk, 2022. C.55-88.
7. Analysis of accidents in oil and gas industry [Electronic resource]. Access
mode: https://minenergo.gov.ru/. Date of reference 19.01.2023.
8. Samigullin G.H., Kadochnikova E.N., Teplyakov D.E. Problems of ensuring
fire safety in tanks and tank farms // Fire safety: contemporary challenges, problems and solutions. 2020. C.12-15.
9. Tank plan [Electronic resource]. Access mode: https://best.ascon.ru/gallery/19121/ Date of reference 19.01.2023.
10. Order of the Ministry of Emergency Situations of Russia of 10.07.2009 № 404 "On approval of the methodology for determining the calculated values of fire risk at production facilities" (as amended on December 14, 2010) // Information and legal support "Garant". URL: https://base.garant.ru/196118/ (date of reference: 19.01.2023).
11. GOST 54142-2010 "Guidance on the application of organizational security measures and risk assessment. Methodology of constructing a universal event tree". Moscow: Standartinform, 2012. 39 c.
12. GOST R IEC 62502-2014 "Risk management. Event tree analysis". Moscow: Standartinform, 2015. 35 c.
13. Korolchenko A.Ya., Korolchenko D.A. Fire and explosion hazard of substances and materials and extinguishing agents. Handbook: in 2 parts. Moscow: Pojnauka, 2004. P.1. 713 p.
14. Federal Law of 22.07.2008 № FZ-123 "Technical Regulations on requirements of fire safety" (as amended on July 14, 2022) // Information and Legal Software "Guarant". URL: https://base.garant.ru/12161584/ (date of reference: 19.01.2023).
О *
о
X
о
s
s *
8)
с т ■и о s т о а г
о т
09 8)
