CC BY
2
испарением и последующим сжиганием. Результаты экономической оценки применения пеностекла БОАМОЬАБ® в сравнении с изоляцией из ППУ представлены в таблице.
Таблица
Показатель БОАМОЬАБ® ППУ
Потеря продукта в результате перехода аммиака в газообразное 0 2,4
состояние, тонн в сутки
Потребляемая энергия 75 600
компрессорами, кВт/ч
Стоимость эксплуатации (24 часа), руб. (75кВт/ч*3руб * 24час) =5 400 (2,4 тонн*12 500 руб.) + (600кВт/ч * 3руб. * 24час) =73 200
Стоимость эксплуатации (1 год), 5 400 руб. *365 дней 73 200 руб.*365 дней
руб., в ценах 2014 г. = 1 971 000 = 26 718 000
Необходимо отметить, что срок выполнения работ по изоляции изотермического резервуара хранения аммиака объемом 30 тыс. тонн (от слива до залива продукта) с применением изделий из пеностекла БОАМОЬАБ® составляет всего 60 дней, а с применнием двухкомпонентного ППУ 180 дней. Упущенная выгода от простоя резервуара в сутки ориентировочно составляет 2 000 000 руб.
Только на стадии выполнения работ по замене тепловой изоляции предприятие могло недополучить 240,0 млн. руб. (120 дней * 2 млн. руб. = 240,0 млн. руб.).
Четвертухин Н.В.
Ларионов М.В.
Чернобров А. Р.
Журавлев М.Д.
Широнин Е.В.
ООО «НПК Изотермик» КОНСТРУКЦИОННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ
РЕЗЕРВУАРОВ СЖИЖЕННЫХ ГАЗОВ В настоящее время в наиболее ответственных случаях (вблизи городской застройки, вблизи пожаро- и взрывоопасных объектов и т.п.) в отечественную практику входит применение двустенных ИР с двумя силовыми стальными корпусами, обеспечивающих "полное сдерживание" хранимого продукта при его аварийном проливе из внутреннего резервуара. В рамках такой конструкции проектируются две ее разновидности: 1) и наружный, и внутренний резервуары имеют герметичную стационарную купольную крышу; 2) внутренний резервуар имеет подвесную паропроницаемую крышу, крепящуюся к крыше наружного резервуара.
Исторически сложилось, что в отечественном резервуаростроении наиболее надежным считается ИР с двумя силовыми корпусами и двумя герметичными стационарными купольными крышами.
В наиболее ответственных случаях для уменьшения последствий возможной аварии вокруг ИР возводится кольцевая защитная железобетонная стена. Высота стены рассчитывается так, чтобы она могла вместить полный объем хранимого в ИР продукта.
Рассмотрим вопрос о влиянии железобетонной защитной стенки на степень тяжести последствий аварии. Расчеты зон токсического поражения при аварии ИР и проливе жидкого аммиака проведены по «Методике расчета концентраций аммиака в воздухе и распространения газового облака при авариях на складах жидкого аммиака».
В соответствии с ТОКСИ 2.2 рассматривались худшие климатические условия, а именно, авария происходит летом, ночью при слабом ветре 1 м/с, в условиях инверсии. Для примера взят ИР вместимостью 30000 т.
Рассматриваются 2 сценария аварии:
1) ИР ничем не огорожен, полное разрушение ИР, 30000 т аммиака свободно разливаются по площади предприятия;
2) ИР огорожен защитной ж/б стеной высотой 17 м. Высота стены позволяет вместить весь объем жидкого аммиака при проливе.
При свободном проливе жидкого аммиака по территории предприятия зона смертельного поражения людей - область, вытянутая по направлению ветра на 8,72 км, шириной 600 м, площадью 4,1 км2 .
При испарении аммиака с высоты ограждающей стены Hw =17 м площадь зоны смертельного поражения людей сокращается по сравнению со свободным проливом в 250 раз - до 0,016 км2: это область, начинающаяся на расстоянии 700 м от ИР и заканчивающаяся на расстоянии 1400 м от ИР, шириной 36 м.
Таким образом, при аварии ИР с проливом жидкого аммиака внутри ограждающей ж/б стены зона распространения токсичного облака и поражения людей резко снижается за счет двух факторов: 1) испарение аммиака происходит со значительно меньшей площади; 2) испарение аммиака происходит не с уровня земли, а с уровня ж/б стены.
Расчеты показывают, что второй фактор имеет решающее значение. В этом случае за счет того, что газ аммиак легче воздуха, до уровня земли смесь аммиака с воздухом опускается не сразу около места пролива, а на значительном удалении от него по направлению ветра и со значительно сниженной концентрацией МН3. На (рис. 1, 2) показан профиль облака с указанием линий токсодозы: 1) при свободном проливе амииака по территории предприятия и 2) для ИР, защищенного стеной высотой 17 м.
Рис.1
ЬЦ 50
40 — —
—^
0-15Й-1
30
N
?0 /
10 / \
/
/ —w
1_1_
3 4 9 6 7 8
Профиль токсичного облака. Изолиния смертельной токсодозы LDso^lSO
мгмин/л
Рис.2
Вжом, н Высота к/6 (ясны 17 и
t 11
\0-М)
Чр-тьо
т V
\ \
\р.«0 _
х: г П 1 _ \
О 11)45111 м
Профиль токсичного облака. Изолинии токсодозы (мг х мин/л).
Критерий поражения - LD50 = 150 мг.мин/л (LD - Lethal Dose) -токсодоза, вызывающая смертельный исход у 50% пораженных людей, не защищенных средствами индивидуальной защиты; PD50 =15 мг.мин/л -(Primary Dose) - пороговая токсодоза, вызывающая первые признаки отравления у 50% пораженных.
Оценка коллективного риска показывает, что при ограждении данного ИР ж/б стеной высотой 17 м вероятное количество смертельно пораженных при аварии с полным проливом жидкого аммиака снижается с 142 чел до 5 чел., т.е. в 28 раз.
При увеличении высоты ограждающей ж/б стены зона возможного смертельного поражения LD50 поднимается над землей, так что люди оказываются вне этой зоны. Например, для Hw = 22 м нижняя граница смертельной токсодозы LD50 при времени экспозиции 30 минут проходит на
высоте 9 м над землей (рис. 3).
Рис.3
Высолю, и Высота ж/б теш 22 н
|
/О» чР-ЭО чЯ-Ч -
Д0=150
\
\
\ \
\ \
И \
О 1 2 Э * 5 6 7 |ки
Профиль токсичного облака. Изолинии токсодозы О (мг х мин/л).
Таким образом, за счет оптимального выбора высоты ограждающей стены можно значительно снизить риск токсического поражения людей.
Наружный резервуар в процессе эксплуатации не испытывает гидростатических нагрузок от продукта, следовательно физических причин для образования и роста трещин в сварных соединениях наружного резервуара нет в принципе. Поэтому сценарий хрупкого разрушения внутреннего резервуара и одновременно с этим аварийное повышения давления, приводящее к разрушения наружного резервуара с проливом жидкого аммиака во внешнюю среду считаем невероятным и не рассматриваем. Вероятность такого события не превышает 2,8 х 10-12 год-1.
Ввиду невероятности полного разрушения ИР с подвесной внутренней крышей не требуется сооружение защитной ж/б стены вокруг ИР. При любом повреждении внутреннего резервуара наружный резервуар полностью сдержит содержимое от пролива во внешнюю среду.
При аварийной разгерметизации наружного корпуса, вызванной частичным разрушением наружной крыши (или даже ее полным сносом) при росте внутреннего давления газообразного аммиака, испарение происходит с уровня верха наружной оболочки, которая в этом случае выполняет функцию защитной стенки. При этом резко сокращается риск поражения людей.
Для иллюстрации этого утверждения приведем результаты расчета зон токсического поражения при аварии ИР и проливе жидкого аммиака по методике ТОКСИ 2.2. Для примера взят ИР вместимостью 10000 т.
Рассматриваются 2 сценария аварии:
1) ИР ничем не огорожен, полное разрушение ИР, 10000 т аммиака свободно разливаются по площади предприятия;
2) в результате повышения внутреннего давления произошла разгерметизация наружного резервуара - полный отрыв крыши от стенки, испарение аммиака происходит с уровня 25 м - высоты наружной стенки.
На рис. 4 показан профиль токсичного облака - границы различных значений токсодозы для времени экспозиции 30 минут при испарении аммиака с уровня земли. На рис. 5 то же, но при испарении с уровня 25 м.
Рис.4
Рис.5
///яи/ж!ь тот uuHit.ii ошака Пичинии токсодо/м I) ( и.' х мин/. 1)
Из расчета следует, что при полном разрушении ИР и испарении
аммиака с уровня земли зона смертельного поражения представляет собой овал длиной 2780 м шириной 180 м площадью 0,4 км2.
*) Комментарии к рис. 5. Условное время, в течение которого, как мы предполагаем, будут приняты меры по откачке жидкого аммиака или прекращению испарения - 24 часа. Данный параметр не влияет на предельную концентрацию аммиака в воздухе и границы токсодозы, т.к. через 2 - 2,5 часа после начала аварии при сохранении атмосферных условий устанавливается стационарный режим испарения аммиака и распространения его в воздухе.
При испарении аммиака с высоты наружной стенки граница смертельной токсодозы LD50 = 150 мг.мин/л проходит на значительной высоте над землей (при времени экспозиции 30 мин - на высоте около 18 м). Люди, находящиеся на земле, оказываются вне опасной зоны и не только за 30 минут, но и за существенно большее время не могут получить смертельную токсодозу.
На рис. 5 и 6 показаны границы смертельной токсодозы LD50 = 150 мг.мин/л при времени нахождения людей в данной точке пространства в течение 0,5 часа, 2, 4 и 6 часов. Видно, что смертельную токсодозу можно получить не менее чем за 5 - 6 часов нахождения без средств индивидуальной защиты на территории предприятия на расстоянии от 1250 м до 2200 м от места аварии по направлению ветра.
Рис.6
Высота, н Высота цробня испарения аммиака 2S н
- 1
: = 15 0
t=C! за 1 Г
=2 ча еа t=4 1ч Ив час XX
кг—'
*и 54
W Ч)
0 0.5 1 15 2 2.5 3 км
Границы смертельного поражения при времени экспозиции 0.5 час. 2. 4. 6 часов. Изолинии токсодозы О (мг х мин/л)
Таким образом, наиболее безопасная конструкция изотермического резервуара (ИР) сжиженного аммиака - двойной силовой корпус с открытым внутренним "стаканом".
Четвертухин Н.В. Ларионов М.В. Чернобров А. Р.
