CC BY
27
dr inz. Wiktor LASOTA
Komendant Zakladowej Strazy Pozarnej Odcinka Wschodniego. Przedsiçbiorstwo Eksploatacji Ruroci^gów Naftowych „Przyjazn" S.A.
POZARY W PRZEMYSLE NAFTOWYM - PRZEBIEG ZDARZEN, PRZYCZYNY POWSTAWANIA
Summary
A literature review has been conducted to gather information related to the extinguishment of actual tank fires and relevant large-scale fire extinguishing tests. In total, 480 tank fire incidents have been identified worldwide since the 1950s and the information collected has been compiled into a database. A list of the incidents with some data is provided in this article. Out of the 480 fire incidents, only about 30 fires have provided relevant information for model validation.
Streszczenie
Przegl^d literatury zostal przeprowadzony po to, aby zebrac informacje odnosz^ce siç do gaszenia obecnych pozarow zbiornikow i zaproponowania testow pozarowych przeprowadzonych na duz^ skalç. W sumie, 480 zdarzen pozarowych zbiornikow bylo zidentyfikowanych na calym swiecie od lat piçcdziesi^tych, a zebrane informacje ulozono w bazç danych. Lista tych pozarow wraz z niektorymi danymi jest przedstawiona w tym artykule. Poza tymi 480 pozarami, tylko okolo 30 pozarow dostarczylo istotnych informacji.
Ropa naftowa jest ciecz^ niejednorodn^, mieszanin^ w?glowodorów w sklad, której wchodz^. parafiny, cykloparafiny, olefiny i w?glowodory aromatyczne. Pozostalosc do okolo 20% stanowi^. zwi^zki organiczne zawieraj^ce tlen, azot lub siark?, a takze sole nieorganiczne i woda.
Istnieje tez inna definicja ropy naftowej, definicja bardziej polityczna. Cz?sto mówi si?, ze ropa naftowa jest krwioobiegiem wspólczesnych gospodarek. Odkrycie ropy naftowej dalo podwaliny wielkiemu przemyslowi, który mial powazny wplyw na histori? XIX i XX wieku. Ropa naftowa nazywana tez cz?sto „czarnym zlotem" wniosla do naszej cywilizacji to, co najlepsze i to, co najgorsze. Od lat 60-tych XX wieku jest najwazniejszym surowcem energetycznym okreslanym cz?sto mianem strategicznego i zwi^zany z ni^. jest rozwój
cywilizacyjny, szybki wzrost gospodarczy i technologiczny, ale takze swiatowe kryzysy energetyczne, recesje gospodarcze i wojny. Jakie jest pochodzenie ropy naftowej?
Znane s^. dwie glówne teorie tlumacz^ce pochodzenie ropy naftowej. Zdaniem zdecydowanej wi?kszosci geologów ropa naftowa powstala jako produkt rozkladu mikroorganizmów, glonów i wymarlych zwierz^t wodnych, które zyly na Ziemi w dawnych okresach geologicznych, miliony lat temu (najcz?sciej w trzeciorz?dzie). Teori? t? sformulowali uczeni niemieccy: Engler i Hoefer oraz w roku 1877 polski uczony Bronislaw Radziszewski.
Zupelnie inn^. teori? sformulowal w XIX wieku rosyjski chemik Dymitrij Mendelejew, twórca ukladu okresowego pierwiastków. Mendelejew uwazal, ze ropa naftowa powstala w reakcjach chemicznych w?glików metali, wchodz^cych w sklad j^dra Ziemi z wod^.. Reakcje te prowadzily zdaniem Mendelejewa do powstania w?glowodorów. Zgodnie z drug^. teori^ niektórzy uczeni uwazaj^, ze ropa naftowa jest surowcem odnawialnym.
Wspólczesnie powszechnie przyj?ta jest teoria Englera, Hoefera i Radziszewskiego, wywodz^ca pochodzenie ropy naftowej z dawnych morskich organizmów zywych.
Historia ropy naftowej si?ga czasów starozytnych, kiedy to w róznych regionach Bliskiego Wschodu zwrócono uwag? na g?st3. ciecz s^cz^c^ si? ze szczelin skalnych. Ponad dwa tysi^ce lat temu przy pomocy bambusowych wiertel i bambusowych rur wydobywali j^. Chinczycy. Jeszcze wczesniej, bo 3 tysi^ce lat temu ropa naftowa znana byla Sumerom, Babilonczykom i Egipcjanom. Potem jako paliwo do lamp, ogrzewania i materialu uszczelniaj^cego dna lodzi uzywali jej Rzymianie. Znane bylo takze stosowanie jej jako lekarstwo dla ludzi i zwierz^t.
Dynamiczny rozwój przemyslu naftowego nalezy wi^zac z odkryciem procesu destylacji.
W 1823 roku w Rosji bracia Dubinin, po raz pierwszy przeprowadzili udany proces destylacji ropy naftowej. Podgrzewaj^c j^, rozdzielili na skladniki zróznicowane pod wzgl?dem lotnosci. Uzyskali w ten sposób olej przydatny w eksploatacji maszyn oraz asfalt, który szybko stal si? poszukiwanym materialem chociazby do pokrycia dachów.
W roku 1852, nasz rodak Ignacy Lukasiewicz, po raz pierwszy wyodr?bnil z ropy naftowej wlasciw^. frakcj? naftowa pozbawion^ ci?zkich w?glowodorów oraz lekkich benzyn. Otrzymana nafta wykorzystana zostala jako paliwo do nowego rodzaju lampy
naftowej. W roku 1855 Amerykanin Siliman skonstruowal znacznie doskonalsz^ lampç, która bardzo szybko stala siç podstawowym zródlem swiatla w calej Ameryce.
W koncu XIX wieku pojawily siç pierwsze samochody napçdzone paliwem produkowanym z ropy naftowej. Pocz^tkowo byla to bardzo egzotyczna nisza w strukturze konsumpcji ropy naftowej.
Amerykanska branza samochodowa siçga roku 1893, kiedy to bracia Duryea zaoferowali w Stanach Zjednoczonych pierwszy samochód, wyposazony w jednocylindrowy silnik. W tamtych czasach glównym srodkiem transportu w Ameryce byly konie i powozy. Krótko po debiucie samochodu w Stanach Zjednoczonych pojawilo siç setki rzemieslników wytwarzaj^cych w calym kraju samochody na zamówienie.
Ówczesny samochód byl luksusow^. nowink^.. Auta te byly zawodne i drogie, kosztowaly okolo 1500 dolarów, czyli dwukrotnosc rocznych dochodów przeciçtnej rodziny. Byly wyj^tkowo niepopularne. Dzialacze „anty samochodowi" blokowali drogi, otaczali zaparkowane samochody drutem kolczastym i organizowali bojkoty przedsi^biorców i polityków poruszaj ^cych siç samochodami. Publiczna niechçc do samochodów byla tak wielka, ze nawet przyszly prezydent Woodrow Wilson odniósl siç do problemu, mówi^c: „Nic nie doprowadzilo do rozpowszechnienia socjalistycznych uczuc bardziej niz samochód -przejaw arogancji bogatych". Pismo Literary Digest sugerowalo: „Zwykly bezkonny powóz jest dzis luksusem dla bogatych; pomimo, ze w przyszlosci jego cena prawdopodobnie spadnie, nigdy zapewne nie wejdzie do tak powszechnego uzytku jak rower".
Nastçpnym milowym krokiem w rozwoju przemyslu naftowego bylo wprowadzenie na rynek w 1908 roku przez Henrego Forda slynnego modelu T (pierwszy seryjnie produkowany samochód). Nazwal go samochodem „wyj^tkowo wspanialym, skonstruowanym z najlepszych materialów". Samochód byl wprawdzie oferowany tylko w jednym kolorze (czarnym) i w jednym modelu, ale za to cechowal siç niezawodnosci^, trwalosci^. i latwosci^. naprawy. Ponadto byl wyceniony tak, ze wiçkszosc Amerykanów bylo na niego stac. W roku 1908 model T kosztowal 850 dolarów, byla to polowa ceny innych samochodów. W 1909 cena spadla do 609 dolarów, a w roku 1924 do 290 dolarów. Dla porównania cena powozu konnego wynosila wówczas okolo 400 dolarów. Wtedy to po raz pierwszy w historii zapotrzebowanie na benzynç bylo wiçksze niz na naftç.
Pierwsze wiçksze wydobycia ropy naftowej mialy miejsce w Ameryce w Pensylwanii, sk^d dostarczano j^. do przerobu i do odbiorców w drewnianych beczkach montowanych na wozach konnych. Beczki te mialy pojemnosc 158,987 l (okolo 159 litrów), st^d pochodzi
nazwa „barylka". W latach 1863-1865 zbudowano pierwszy, drewniany ropoci^g z Pensylwanii do Nowego Jorku, i od tego czasu transport ropy naftowej ruroci^gami jest najtanszym, najbardziej efektywnym i najbezpieczniejszym sposobem jej dostarczania od zrôdel do odbiorcôw.
Dalszy rozwôj technologii transportu i magazynowania ropy naftowej jest scisle i nierozl^cznie zwi^zany z konstrukcjami metalowymi.
W celu zapewnienia ci^glosci dostaw ropy naftowej do rafinerii jak rôwniez w celu zgromadzenia zapasôw strategicznych tego surowca na trasie ruroci^gu budowane s^. bazy paliw. Jedn^. z najwazniejszych czçsci takiej bazy paliw jest park zbiornikôw, jest to rôwniez czçsc bazy paliw najbardziej niebezpieczna pozarowo ze wzglçdu na olbrzymie ilosci wystçpuj ^cych tam cieczy palnych. Parki zbiornikowe budowane s^. rôwniez w rafineriach do magazynowania ropy naftowej i wyprodukowanych paliw plynnych, w bazach dystrybutorôw paliw oraz w nabrzezach portôw morskich, gdzie paliwa s^. dostarczane drog^. morsk^ tankowcami.
Pozary zbiornikôw z rop^ naftow^ lub produktami naftowymi, a szczegôlnie ich najbardziej niekorzystny wariant, gdy pali siç ciecz na calej powierzchni zbiornika z cal^. odpowiedzialnosci^ mozna okreslic jako kataklizm w skali lokalnej Ryc 1. Z opisu pozarôw zbiornikôw z produktami naftowymi, ktôre mialy miejsce w Polsce i na swiecie wiadomo, ze s^. to zdarzenia powoduj^ce ogromne straty materialne i ofiary w ludziach. W pozarze rafinerii nafty w Czechowicach-Dziedzicach, w czerwcu 1971 roku, zginçly 33 osoby a wskutek odniesionych ran zmarly jeszcze 4 osoby. Ogôlne straty pozarowe wyniosly wtedy 65 000 000 zl. Bylo to jedno z najtragiczniejszych zdarzen w historii polskiego przemyslu naftowego. W pozarach zbiornikôw z produktami naftowymi w USA w ostatnich 45 latach zginçlo 68 osôb.
Ryc 1. Pozar zbiornika. Paliwo pali sie na calej powierzchni zbiornika.
Aby przyblizyc skale zagrozenia chcialbym przedstawic podsumowanie 479 pozarow zbiornikow magazynowych produktow naftowych na swiecie od 1951 do 2003 roku1. Informacje na temat pozarow pochodz^. z USA, Europy i kilku innych krajow anglojezycznych. Jesli wszystkie pozary, np. uszczelnienia dachu plywaj^cego bylyby odnotowane ich ilosc wzroslaby znacz^co. Ponadto brano tu pod uwage pozar w parku zbiornikowy, niezaleznie od tego czy palil sie jeden czy kilka zbiornikow. W skrajnych przypadkach pozarem objetych bylo 30 - 40 zbiornikow.
Tabela 1.
Ilosc odnotowanych pozarow zbiornikow na dekadg od lat 1950
Dekada 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Ilosc pozarow 13 28 80 135 161 622
1 Henry Petersson, Anders Lonnermark „Tank Fire Testing and Research Institute.
2 Ostatni analizowany pozar powstal 28.09.2003.
- Review of fire incidents 1951-2003" SP Swedish National
Zestawienie pokazuje, ze dla lat 90-tych i podobnie od 2000 - 2003 roku, srednia ilosc pozarów na rok na swiecie wynosila 15 - 20. Byly to pozary wystarczaj^co duze, aby media zwrócily na nie uwag?.
Zaistniale pozary podzielone zostaly na 7 kategorii:
1. Bardzo interesuj^cy przypadek, pozar calej powierzchni, szczególowe dane na temat powierzchni, intensywnosci podawania piany gasniczej, czasu gaszenia i opis uzytego w akcji sprz?tu.
2. Interesuj^cy przypadek, pozar calej powierzchni, cz?sciowo dost?pne dane. Dodatkowe dane bylyby pomocne.
3. Prawdopodobnie interesuj^cy przypadek, pozar calej powierzchni, znaczny brak informacji.
4. Pozar uszczelnienia.
5. Kilka zbiorników ogarni?tych pozarem i zniszczonych. Niemozliwa ocena akcji gasniczej.
6. Bardzo ograniczone informacje lub brak zainteresowania z innych powodów.
7. Pokryto pian^ powierzchni? paliwa, zbiornik nie ulegl zapaleniu.
Tabela 2.
Zestawienie pozarów wg kategorii
Kategoria 1 2 3 4 5 6 7
Ilosc pozarów 17 14 23 79 80 252 14
Zestawienie to moze zmieniac si? w przyszlosci, jezeli dost?pne b?d^ dodatkowe informacje.
Z powyzszego zestawienia wynika, ze w wi?kszosci sposród zidentyfikowanych pozarów dost?pne informacje s^. bardzo krótkie i lakoniczne, niedost?pne s^. szczególowe informacje dotycz^ce akcji gasniczych (kategoria 6). Prawdopodobnie pokazna cz?sc pozarów byla bardzo powazna, pozar obejmowal kilka zbiorników, a rezultatem bylo calkowite wypalenie magazynowanej masy paliwa (kategoria 5). Pozary uszczelnianie dachu plywaj^cego wydaj^. si? byc gaszone bez wi?kszych problemów, zarówno r?cznie jak i przez instalacje gasnicze, jest bardzo prawdopodobne, ze te wypadki nie byly odnotowane w mediach. Dlatego niemozliwe jest podanie prawdziwej ilosci pozarów uszczelnienia (kategoria 4). Tylko w okolo 30 przypadkach dost?pne s^. pelne lub prawie pelne informacje na temat pozaru i akcji gasniczej.
Ryc.2. Konstrukcja dachu plywaj^cego
Ryc.3. Uszczelnienie dachu plywaj^cego
Ze statystyki wynika, ze sposród 479 zidentyfikowanych pozarów przyczyn^. zapalenia bylo wyladowanie atmosferyczne w okolo 150 przypadkach. W okolo 190 pozarach niedostçpne s^. dane dotycz^ce przyczyny pozaru. Ponadto zarejestrowane pozary powstawaly m.in. podczas prac remontowych, spawalniczych od elektrycznosci statycznej w wyniku dzialan wojennych i terrorystycznych.
Niektóre z pozarów byly bardzo zlozone, obejmowaly kilka zbiorników, podejmowano kilka nieskutecznych prób gaszenia instalacjami gasniczymi i sprzçtem ruchomym strazy pozarnych, a akcje gasnicze trwaly kilka dni Ryc. 4,5,6. Pomimo ogromnego wysilku wlozonego przez uczestników akcji gasniczych, tak naprawdç pozaru nie udalo siç ugasic. Przyczyny niepowodzen akcji gasniczych byl brak odpowiedniego sprzçtu i tym samym zbyt mala intensywnosc podawania piany gasniczej, brak koncentratu srodka pianotwórczego, problemy z logistyk^. i czasami zle warunki atmosferyczne. Zazwyczaj praktycznym doswiadczeniem z takich pozarów jest to, ze wymagane intensywnosci podawania piany gasniczej i wody do chlodzenia plaszczy zbiorników jak i czas trwania akcji gasniczej s^. wielokrotnie wiçksze niz podawane w przepisach.
Ryc. 4. Pozar w bazie zbiornikowej
л
Ryc.5. Pozar w bazie zbiornikowej
Ryc. 6. Skutki pozaru w bazie zbiornikowej
W zestawieniu wyst?puje tez kilka przypadków gdzie pozary zbiorników s^. z sukcesem gaszone przy uzyciu ruchomego sprz?tu strazy pozarnych. Ogromne znaczenie dla powodzenia akcji gasniczej ma dobre zaplanowanie taktyki i logistyki przed rozpocz?ciem natarcia pianowego na pal^cy si? zbiornik. W kazdym przypadku konieczne tez bylo uzycie pomp i dzialek pianowych o duzej wydajnosci oraz wysokiej jakosci srodka pianotwórczego. Zmniejszenie intensywnosci palenia osi^gano zwykle po okolo 10 - 30 minutach, ale czas do calkowitego ugaszenia jest trudny do okreslenia. Wi?kszosc przepisów i rekomendacji zaleca zgromadzenie zapasu srodka pianotwórczego na nie mniej niz 1 godzin? nieprzerwanego podawania z odpowiedni^. intensywnosci^, ale moze to byc zbyt optymistyczne zalecenie w wielu sytuacjach. Jesli podawanie piany zostanie przerwane, pozar szybko znów si? rozprzestrzeni i wszystkie dotychczasowe osi^gni?cia zostan^. zaprzepaszczone. Pozar w Norco Rafineria Orion Luizjana USA z dn.07.06.2001 zbiornika o srednicy 82,4 m (270 stóp) jest najwi?kszym dotychczas skutecznie ugaszonym pozarem zbiornika. W zbiorniku
3
znajdowalo siç 47700 m 89,7 oktanowej benzyny. Intensywnosc podawania piany wynosila 8,55 l/m /min., a czas gaszenia wynosil 65 min. Nalezy zdac sobie sprawç, ze walka z takim rozmiarem pozaru wywoluje niewiarygodnie duzy stres we wszystkich uczestnikach akcji.
Wnioski.
1. W ostatnich 50 latach odnotowano 479 zdarzen pozarowych w przemysle naftowym, a ich liczba cingle rosnie.
2. Pelne informacje dotycz^ce analizowanych pozarów (srednica zbiornika, intensywnosc podawania piany gasniczej i czas gaszenia) dostçpne s^. tylko w okolo 30 przypadkach.
3. Praktyczne doswiadczenie w gaszeniu pozarów zbiorników ograniczone jest jedynie do zbiorników o srednicy okolo 40 - 50 m i mniej. Najwiçkszy zbiornik, który byl gaszony mial srednicç 82,4 m (270 stóp).
4. Wszystkie pozary gaszone byly sprzçtem ruchomym strazy pozarnych i instalacjami gasniczymi pianowymi podaj^cymi pianç do zbiornika od góry. W kilku przypadkach równolegle uzywano instalacji gasniczych pianowych dzialaj^cych na zasadzie wtrysku podpowierzchniowego, podaj^cego pianç u podstawy zbiornika.
5. Nie odnotowano ani jednego przypadku pozaru calopowierzchniowego zbiornika, który bylby skutecznie ugaszony instalacji gasnicz^. pianow^ podaj^c^ pianç od góry zbiornika.
6. Praktyczne doswiadczenie z tych pozarów wskazuje, ze skuteczne gaszenie zapewnia sprzçt ruchomy strazy pozarnych o duzych wydajnosciach, dobry jakosciowo srodek pianotwórczy oraz bardzo dobra organizacja akcji gasniczej (taktyka i logistyka).
7. Cingle trwa dyskusja na temat intensywnosci podawania piany gasniczej przy gaszeniu zbiorników o duzej srednicy 100 m i wiçcej. Nie ma na ten temat praktycznych doswiadczen. Przeprowadzono tylko kilka testów gasniczych na srednich zbiornikach. Najwiçkszym z nich byl test Aruba przeprowadzony w 1967 roku na zbiorniku o srednicy 34,8 m (115 stóp). Zastosowano w nim jednopunktowy wtrysk podpowierzchniowy. Test ten byl podstawy do tego, ze NFPA 11 rekomenduje stosowanie instalacji gasniczych pianowych dzialaj^cych na zasadzie wtrysku podpowierzchiowego podaj^cego pianç u podstawy zbiornika.
Nie ma jednak zadnych praktycznych wskazówek jak wyniki tego testu odniesc do duzych zbiorników.
8. Wdaje si? zasadne przeprowadzenie testów pozarowych na zbiornikach o duzej srednicy 100 m lub wi?cej. Testy pozarowe duzej skali s^. bardzo drogie i powoduj^. lokalne zanieczyszczenie srodowiska, daj^. jednak potwierdzon^ informacj?, ze zastosowane rozwi^zanie przeciwpozarowe s^. skuteczne. Przedmiotowy projekt dawalby olbrzymie ekonomiczne i srodowiskowe oszcz?dnosci uzyskiwane przy szybkim i skutecznym gaszeniu pozarów duzych zbiorników. Projekt taki powinien byc przeprowadzony w skali mi?dzynarodowej przy udziale firm naftowych, producentów srodków pianotwórczych, producentów instalacji gasniczych, firm ubezpieczeniowych i autorytetów z krajów bior^cych w nim udzial.
Literatura
1. Henry Persson, Anders Lönnermark. Tank Fires. Review of fire incidents 1951— 2003. SP Swedish National Testing and Research Institute.
