CC BY
178
Ключевые слова:
изотермические
хранилища СПГ,
аварийные утечки,
сценарии
развития аварий,
моделирование
последствий
аварий,
анализ риска,
минимизация
риска.
УДК [665.725::622.691.2]::004.413.4
О необходимости проведения анализа рисков при обосновании типа и конструктивных характеристик изотермических хранилищ для комплексов СПГ различного назначения
В.С. Сафонов
ООО «Газпром ВНИИГАЗ», Российская Федерация, 142717, Московская обл., Ленинский р-н, с.п. Развилковское, пос. Развилка, Проектируемый пр-д № 5537, вл. 15, стр. 1 E-mail: V_Safonov@vniigaz.gazprom.ru
Тезисы. Рассматриваются возможные сценарии возникновения и развития аварий на изотермических хранилищах сжиженного природного газа (СПГ) различных конструкций с одной или несколькими системами удержания СПГ (барьерами безопасности). Обращается внимание на отсутствие достоверных статистических данных по авариям на хранилищах СПГ и необходимость обоснования при анализе риска ожидаемых частот и масштабов утечек СПГ из внутренней емкости хранилища с использованием «деревьев отказов» и «деревьев событий».
Представлены основные положения алгоритма анализа риска аварийных разливов СПГ из хранилищ, на базе которого должны приниматься решения по выбору типов хранилищ и их размещению в составе комплексов СПГ и по отношению к внешней инфраструктуре.
Современная мировая практика предполагает применение на комплексах СПГ1, а именно: установках сжижения, экспортно-импортных терминалах, установках пик-шэйвинга2, изотермических хранилищ различных типов (наземных, в обваловании, заглубленных в грунт) и объемов, которые обычно классифицируются по характеристикам внутреннего резервуара, находящегося в постоянном (рабочем) контакте с СПГ (первичный барьер), и, кроме того, по наличию дополнительных возможностей удержания СПГ от протяженного растекания (вторичных барьеров) при каких-либо нарушениях герметичности первичного барьера безопасности.
Наибольшее распространение получили наземные хранилища с внутренним вертикальным цилиндрическим самонесущим стальным резервуаром. В соответствии с действующими международными стандартами хранилища этого типа могут быть разделены на три категории:
1) А1 (с одной системой удержания). Для удержания СПГ предназначен только внутренний резервуар из 9%-ной никелевой стали. Внешний резервуар изготовлен из обычной углеродистой стали (с пределами хладостойкости до -50 °С) и предназначен, по сути, для защиты теплоизоляции от внешних атмосферных воздействий. Внутренний резервуар может при этом выполняться как герметичным, т.е. с собственным купольным перекрытием, так и в виде открытого «стакана» (рассчитанного только на гидростатическую нагрузку) с подвесным (к куполу внешнего резервуара) перекрытием, на котором размещена теплоизоляция.
Для хранилищ категории А1 аварийная разгерметизация внутренней емкости будет приводить в конечном итоге к разгерметизации внешнего резервуара и выливанию СПГ на грунт (строительные покрытия). «Неограниченное» растекание СПГ предотвращается при этом специальным обвалованием, как правило, небольшой высоты (3-4 м), рассчитанным на удержание всего объема хранимого СПГ, что при масштабной утечке предполагает интенсивное кипение и испарение СПГ на относительно
1 СПГ - сжиженный природный газ.
2 Пик-шейвинг (англ. peak shaving) - покрытие пикового потребления газа.
большой поверхности грунта (большая «мощность» источника генерации паров) с возможностью переноса паров в приземном слое атмосферы (от «наземного» источника) на значительные расстояния;
2) А11 (с двумя системами удержания). Хранилище категории А11 конструктивно аналогично А1, однако вместо «низкого» обвалования для удержания утечек СПГ используется открытый резервуар (кольцевая самонесущая цилиндрическая стенка и днище), изготовленный, как правило, из преднапряженно-го железобетона с герметизирующей облицовкой внутренних стенок и днища тонколистовой 9%-ной никелевой сталью или алюминием. Кольцевая защитная стенка обычно монтируется на расстоянии 5-7 м от наружной поверхности хранилища. И базовое хранилище, и система удержания связаны конструктивно и располагаются в большинстве случаев на единой донной фундаментной плите. Пространство между стенками для защиты от атмосферных осадков (дождя, снега) часто закрывают специальным козырьком.
Вторичная система удержания СПГ для хранилищ категории А11 так же, как в случае А1, не исключает «неконтролируемого» поступления паров СПГ в атмосферу. При этом, однако, появляется реальная возможность существенно снизить интенсивность испарения СПГ как за счет прямого ограничения поверхности растекания (контакта с окружающей средой), так и за счет нанесения на внутреннюю поверхность вторичной системы удержания специальных теплоизоляционных материалов с высоким термическим сопротивлением;
3) А111 (закрытого типа с полной герметизацией). У хранилищ этой категории основной самонесущий внутренний резервуар для хранения СПГ с подвесным перекрытием окружен вторичным самонесущим резервуаром с купольным перекрытием, который в состоянии удержать СПГ в случае нарушения герметичности внутренней емкости. Внешний резервуар является частью общей конструкции и расположен на единой фундаментной плите с дополнительной теплозащитой. Он выполняется либо из хладостойкой стали, либо из преднапряженного железобетона со стальной внутренней облицовкой. При этом перекрытие внешней емкости спроектировано таким образом, чтобы выброс в атмосферу избыточных паров, образующихся при утечках СПГ
(в том числе стремительных) из внутренней емкости, выполнялся в контролируемом режиме через предохранительные клапаны.
Как показал анализ зарубежной информации, наилучшими экономическими показателями, технологичностью и минимальными сроками строительства обладают хранилища с одной системой удержания (таблица). Опыт успешной эксплуатации подобных хранилищ (около 70 % от общего числа) насчитывает уже 50 лет. При этом сколько-нибудь значимых инцидентов с нарушением герметичности и тем более аварий на данных хранилищах не зафиксировано. В то же время очевидно, что при прочих равных условиях подобные хранилища по сравнению с хранилищами других типов будут иметь повышенные показатели риска (включая показатели уязвимости) и их применение потребует больших площадей для размещения комплекса СПГ в целом (см. далее).
За рубежом при проектировании (строительстве) изотермических хранилищ СПГ применяются следующие стандарты безопасности:
1) в Европе это EN 1473(2007). Installation and equipment for liquefied natural gas - Design of onshore installations («Монтаж и оборудование объектов сжиженного природного газа. Проектирование наземных объектов»), который ссылается на стандарт EN 14620. Design and manufacture of site built, vertical, cylindrical flat bottomed steel tanks for the storage of refrigerated, liquefied gases with operating temperatures between 0°С and -165°C («Проектирование и изготовление монтируемых на площадке вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для хранения охлажденных, сжиженных газов с рабочими температурами от 0 до -165 °C»). Важно подчеркнуть, что EN 1473(2007) требует от заказчика идентификации, анализа и оценки рисков для людей и имущественного комплекса, причем как в пределах, так и за пределами территории предприятия;
2) в США:
• стандарт Министерства транспорта США US DOT Title 49. Pt. 193. Liquefied natural gas facilities: Federal Safety Standards («Объекты сжиженного природного газа: федеральные правила безопасности, разд. 49, ч. 193»), определяющий общие требования к безопасности;
• и NFPA 59А (2009). Standard for the production, storage, and handling of Liquefied
Сравнительный анализ показателей изотермических хранилищ СПГ
-----^^^^ Тип хранилища Показатели проектирования —------ А1 (базовый) АН (с железобетонной стенкой) АШ
стальной внешний резервуар железобетонный внешний резервуар
Безопасные расстояния до производственных и жилых объектов Максимальные Уменьшенные Значительно уменьшенные Минимальные
Необходимость обвалования (по Е№4620) Да Нет Нет Нет
Удельные капитальные вложения, $ США / м3 СПГ 400-700 - - 900-1500
Относительное увеличение капитальных затрат 1,0 1,25-1,75 1,75-2,0 -2,1
Относительное изменение эксплуатационных расходов 1,0 -1,0 -1,0 -1,0
Относительное увеличение срока строительства 1,0 Увеличение на 6-12 месяцев в холодном климате -1,0 Увеличение на 6-12 месяцев в холодном климате
Уязвимость для внешних экстремальных воздействий Взрывная волна В состоянии выдержать взрывную волну малой мощности Повышенная сопротивляемость стенки, но ограничена сопротивляемость купола Аналогично А1 В состоянии выдержать значительные ударные нагрузки, но при металлическом куполе аналогично АН
Кинетическое воздействие осколков Локальное непроникающее повреждение внешнего резервуара не окажет влияния на внутренний резервуар Аналогично А1 Аналогично А1 Аналогично А1
Термическое воздействие: • внешнее радиационное тепловое воздействие (пожар на смежном объекте); • горение СПГ с поверхности разлива в пределах защитного ограждения Расстояние между хранилищами и до смежных опасных объектов определяется по результатам анализа риска. При необходимости предусматривается водяное орошение поверхностей
Защитное ограждение рассчитывается с учетом прямого термического воздействия Внешняя стенка рассчитывается с учетом термического воздействия В соответствии с ЕШ473 сценарий не рассматривается
Natural Gas (LNG) («Стандарт на производство, хранение и транспортировку сжиженного природного газа (СПГ)»), который по всем вопросам, связанным с резервуарами СПГ, ссылается на Приложение Q стандарта API 620. (Это приложение покрывает вопросы проектирования, изготовления и строительства исключительно стальных резервуаров СПГ.)
Стандарт NFPA 59А (2009) не дает четких указаний в области безопасности, однако требует расчета предельных зон распространения облака паров СПГ в приземном слое атмосферы при возможных вариантах аварийного разлития СПГ из хранилища, а также расчета теплового излучения при пожаре по причине разлития СПГ из хранилища в пределах ограничивающих поверхностей (защитных ограждений). По результатам тепловых расчетов обосновываются предельные расстояния от источника опасности до общественных и производственных объектов или активные методы защиты (водяное орошение, водяные завесы, вспучивающиеся термопокрытия и т.п.).
Действующие стандарты США не содержат детальных правил проектирования резервуаров с максимальным уровнем защиты (закрытого типа с полной герметизацией), имеющих железобетонные конструкции внешних резервуаров. Предусматривается выпуск новых стандартов: API 625. Tank systems for refrigerated, liquefied gas storage («Виды и основные требования к резервуарам для хранения сжиженных газов») и ACI 376. Code requirements for design and construction of concrete structures for the containment of refrigerated liquefied gases («Требования к проектированию и строительству бетонных конструкций для хранения охлажденных сжиженных газов» за исключением требований к резервуарам мембранного типа).
Анализ специализированной отечественной нормативной базы в области проектирования, сооружения, эксплуатации, диагностики и ремонта изотермических хранилищ СПГ с учетом требований промышленной (пожарной) безопасности [1-6] показывает, что таковая либо требует актуализации, либо практически отсутствует. В то же время по нормированию основных нагрузок и воздействий, требованиям к неразрушающим методам контроля и ряду других параметров
отечественные нормативы3 либо близки к зарубежным, либо задают более жесткие требования. Необходимо также учитывать, что изотермические хранилища СПГ являются сложными техническими объектами, в состав которых входят подвесные шахты для насосов, системы предохранительных клапанов, системы контроля напряженно-деформируемого состояния, эксплуатационных технологических показателей (температуры, давления, уровня, компонентного состава, расхода и др.), воздействий со стороны окружающей среды (инфраструктуры) и т. п.
Как отмечено ранее, современные зарубежные стандарты безопасности базируются на анализе риска. Ввиду особой важности методического обоснования процедуры анализа риска для изотермических хранилищ СПГ далее рассматриваются ее основные аспекты.
Исходными факторами возникновения потенциальной опасности для имущественного комплекса и людей (персонала, населения) являются аварийная разгерметизация внутренней емкости изотермического хранилища и выливание СПГ в межстенное пространство или на грунт (в пределах защитного ограждения) с появлением источника неконтролируемого парообразования различной мощности (за исключением конструкций с полной герметизацией). Указанное событие не предопределено и может реализовываться только в результате сложных сочетаний неучтенных (или учтенных не в полной мере) в проекте случайных факторов различного характера: природно-климатических, конструктивно-технологических, инфраструктурных, криминогенных и др.
Вследствие фактического отсутствия репрезентативной статистической базы единственным по существу научно обоснованным подходом к моделированию подобных событий является хорошо зарекомендовавшая
3 См. ВНТП 51-1-88. Ведомственные нормы на проектирование установок по производству и хранению сжиженного природного газа, изотермических хранилищ и газозаправочных станций / Мингазпром СССР; СП 14.13330.2011. Строительство в сейсмических районах / актуализ. ред. СНиП 11-7-81*; Минрегион России. - М.: ЦПП, 2011; СП 16.13330.2011. Стальные конструкции / актуализ. ред. СНиП 11-23-81*; Минрегион России. -М.: ЦПП, 2011; СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия / актуализ. ред. СНиП 2.01.07-85*; Минрегион России. - М.: ЦПП, 2011; СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений / Госстрой СССР. - М., 1995.
себя в международной практике процедура построения «деревьев отказов» и «деревьев событий» с максимальным учетом специфики проявления конкретных негативных факторов и предусмотренных барьеров защиты. При этом очевидно, что даже для однотипных хранилищ последствия реализации аварийных сценариев могут существенно отличаться в силу особенностей инфраструктуры и природно-климатических факторов, различий в барьерах защиты и др. В то же время в руководящих отечественных документах такого различия не делается. В своде правил4 МЧС РФ представлены единые (на все случаи жизни) противопожарные разрывы от хранилищ СПГ до производственных объектов, жилых и общественных зданий, транспортных коммуникаций. «Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах» МЧС РФ в редакции от 14 декабря 2010 г. рассматривает ожидаемые частоты разгерметизации только для «резервуаров для хранения ЛВЖ и горючих жидкостей при давлении, близком к атмосферному». В разработанном Ростехнадзором руководстве по безопасности5 представлены общие рекомендации по единым частотам разгерметизации резервуаров (без каких-либо дополнительных пояснений) и изотермических хранилищ (т. е. без учета конструктивно-технологической специфики криогенных резервуаров). Какого-либо обоснования представленных цифр в указанных работах не приводится.
НПО «Изотермик» с использованием процедуры построения «деревьев отказов» в приложении к изотермическим хранилищам жидкого аммиака получены следующие показатели «вероятности отказа с выбросом жидкого аммиака за срок эксплуатации хранилища» (более 30 лет): ~3,510-5 для А1, ~0,210-6 для А11 [5]. Особо подчеркнем, что изотермические хранилища сжиженного аммиака (-33 °С) эксплуатируются с установками повторного сжижения отбираемых компрессором паров и именно неисправности этих установок стали основной причиной аварий на хранилищах за счет превышения предельного давления в паровом
пространстве. Отпарной газ из изотермических хранилищ СПГ сбрасывается в газовую сеть. Возможное превышение рабочего давления в паровом пространстве за счет явления «рол-ловер» применительно к изотермическим хранилищам СПГ-установок типа «пик-шейвинг» и экспортных терминалов не имеет физических предпосылок6. Поэтому данные по частотам аварий, представленные для хранилищ сжиженного аммиака, следует рассматривать как заведомо завышенные для хранилищ СПГ.
Важно также учитывать, что применяемая для изготовления внутренних резервуаров хранилищ СПГ сталь ОН9 в силу физико-химических характеристик относится к криогенным материалам, в которых небольшой скрытый дефект (условно - не обнаруженный в ходе приемо-сдаточных испытаний) не может стать причиной возникновения самопроизвольно «лавинно» развивающейся трещины. Из-за практического отсутствия коррозионных процессов при криогенных температурах речь может идти, по существу, лишь о принципиальной возможности концентрации усталостных напряжений в отдельных узлах или элементах конструкции уже в процессе ее эксплуатации. Обратим также внимание на то, что современные знания в области конструктивной надежности и методы диагностики (неразрушающе-го контроля) позволяют с высокой степенью достоверности прогнозировать развитие выявленных в ходе контроля некритичных скрытых дефектов в зависимости от условий эксплуатации, в том числе при циклических нагружениях.
Согласно американским исследованиям [7, 8] для образцов стали ОН9 при характерных толщинах листа 12-15 мм критические размеры трещины (при которых становится возможным ее дальнейший самопроизвольный рост, например, под действием циклических нагрузок) составляют (при испытаниях в жидком азоте, т.е. при -196 °С) 250-300 м. Очевидно, что трещины подобных размеров не могут возникнуть одномоментно, а будут развиваться длительное время из микродефектов под действием циклических нагрузок в процессе эксплуатации. При современных высокоэффективных штатных средствах диагностики
4 СП.240.1311500.2015. Хранилища сжиженного природного газа. Требования пожарной безопасности / МЧС РФ.
5 РБ. Методические основы по проведению анализа
опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах / утв. Ростехнадзором 13.05.2015.
6 Сафонов В.С. Физические особенности
и способы предотвращения стратификации СПГ в изотермических резервуарах / В. С. Сафонов // Транспорт и подземное хранение газа. -М.: ВНИИЭГазпром, 1989. - Вып. 7. - 50 с.
герметичности изотермических хранилищ СПГ7 неконтролируемое развитие подобных дефектов практически исключено.
Подчеркнем, что в нормативном документе БМ 1473(2007) (см. ранее) сценарий самопроизвольного лавинообразного разрушения внутреннего резервуара из стали с 9%-ным содержанием N1 (первичный барьер безопасности) рассматривается как нереалистичный и дальнейшему анализу не подлежит. При этом допускается, в принципе, образование некритичных трещин.
Как уже отмечалось, за 50 лет эксплуатации нескольких сотен изотермических хранилищ СПГ типа А1 не зафиксировано ни случаев их самопроизвольных разрушений, ни случаев крупных утечек. Тем не менее для получения верхних оценок примем, например, что на хранилище СПГ объемом 60 тыс. м3 при высоте залива жидкости 20 м в узле сопряжения стенки и днища «мгновенно» образовалась ромбовидная трещина длиной 100 мм. В зависимости от ширины раскрытия трещины (максимально 5-10 мм) интенсивность однофазной утечки СПГ (максимальный расход без учета эффекта «запирания») составит 5-10 кг/с. Примем также, что СПГ сразу же попадает на грунт и испаряется полностью. Приведенные далее расчеты дисперсии холодных («тяжелых») паров СПГ в приземном слое атмосферы с использованием программного комплекса БМУ РИяб! 6.4 (одной из получивших мировое признание коммерческих программ для расчета дисперсии тяжелых газов) показали, что для наиболее типовых метеоусловий (класс устойчивости атмосферы «Б» по Паскуиллу, скорость ветра < 5м/с) граница потенциальной газовой опасности (концентрация метана в воздухе > 5 %) не превышает по ветру 60-70 м, а для максимально неблагоприятных условий (соответственно «Б», 2 м/с), которые реализуются, как правило, лишь в 2-5 % случаев в разрезе года, - от 150 до 160 м. Таким образом, даже при гипотетически заведомо неблагоприятном сочетании группы факторов опасности граница зоны загазованности вокруг хранилищ
7 См. заявки Японии (№ 60-38599, Б17С 13/02, 1985 г.; № 59-42199, Б17С 13/12, 1984 г.; № 62-42199, Б17С 13/02, 1987 г.; № 59-42200, Б17С 13/02, 1984 г.); авторские свидетельства Франции (№ 2533014, Б17С 3/00, В63В25/12.59/00,1983 г., № 8122771, Б17С 13/02, О 01М3/20, 1981 г.); Патент ЕР 0 102 865 В1, Б17С 13/12, О 01 М3/38, 1987 г.; Патент ФРГ ББ 21 01 717С3, Б17С 13/02, 1980 г.
СПГ типа А1 объемом 60 тыс. м3 не превышает 150 м, что позволяет, в принципе, избежать дальнейшего развития аварии только за счет пассивного увеличения расстояния до производственных или социальных объектов.
Подчеркнем, что возникновение на некоторой территории потенциальной газовой опасности совсем не означает автоматического возникновения каких-либо дополнительных видов ущерба. При аварийном разливе СПГ на грунт будут происходить его интенсивное кипение и парообразование под действием внешнего теплопритока с последующим распространением холодных («тяжелых») паров в приземном слое атмосферы. При этом каждый вариант развития во времени и пространстве конкретного сценария аварийного разлива СПГ будет определяться сочетанием по крайней мере четырех параметров: интенсивности генерации паров («функция источника»), сезона (времени года), скорости ветра и класса стабильности атмосферы (коррелирующего со скоростью ветра и сезоном). Общее количество ^ подлежащих анализу вариантов зависит от сочетания выбранного числа значений интенсивности парообразования Оу (V = 1, .., Ь) на интервале (бмин, бмакс), числа скоростей ветра с учетом штиля Пц (п = 1, .., №) на интервале (О, имакс), числа анализируемых сезонов Н (у = 1, .., п; обычно 2 < у < 4) и числа анализируемых классов устойчивости атмосферы Кх (х = 1, .., М) (как правило, шесть по Паскуиллу), т.е. ^ = Ь№Н^М. Влияние направления ветра (соответствующих условных вероятностей, или частот повторяемости, Р в разрезе года конкретных географических направлений ветра) на итоговую вероятность попадания некоторой точки пространства в зону потенциальной газовой опасности целесообразно учитывать отдельно.
При этом имеющийся полный набор частот Р должен удовлетворять условию:
ееер,. у=1-
Л=1 Х=1 ]=!
(1)
Расчеты должны проводиться при этом раздельно для каждой из выделенных временных градаций (в разрезе года) в виду существенного влияния «сезонных особенностей» как на «функцию источника» (например, зависимость интенсивности выброса из сосуда и испарения сжиженного газа от текущей температуры, а также от физического состояния - мерзлое или талое - и проницаемости влажного грунта),
так и на характер атмосферного переноса (сезонные изменения корреляций между скоростями ветра и частотами классов устойчивости атмосферы; влияние сезонности на изменение скорости ветра по высоте, состояние шероховатости земной поверхности и т.п.). Далее влияние метеорологической и технологической составляющих анализируется отдельно.
Примем для примера, что одна (конкретная) из возможных зон потенциальной опасности (с характерной граничной концентрацией С * < СНКПВ, где НКПВ - нижний концентрационный предел воспламенения паров СПГ с воздухом), в пределах которой существует ненулевая вероятность возникновения какого-либо ущерба, имеет вид ^ (затемнена на рис. 1а). Это событие является сложным (принцип «ЕСЛИ, ТО»), и его вероятность определяется через произведение условных вероятностей формирующих его независимых событий (интенсивности парообразования, скорости ветра, класса устойчивости атмосферы, времени года). Зоны ^ будут менять свое географическое направление, т.е. находиться в пределах определенного сектора (румба), строго по тому же вероятностному закону, что и соответствующая градация скорости ветра. Для дальнейшего анализа на базе имеющейся региональной метеорологической информации по частотам повторяемости каждой
градации скорости ветра Рп необходимо построить функцию плотности распределения случайной величины 0 < ф < 2п направлений данной скорости ветра в виде гистограммы с числом столбцов, равным числу румбов Ы, шириной столбца 2п/Ы и высотой РпЫ/2л так,
что площадь всей гистограммы (см. рис. 1б) равна £ % р'
Любая точка с полярными координатами М(р, ф) (см. рис. 1а) на территории вокруг условно точечного источника опасности будет иметь ненулевую вероятность «захвата» (ущерба), только если окажется на дуге АВ зоны т. е. при изменении случайного направления ветра в пределах сектора [ф - Дф(р); ф + Дф(р)] (при Дф > Да точка М «выпадает» из зоны «захвата»). Тогда:
ф+Дф
Рм) = I ^Ф,
ф- Дф
при Р<Рмакс (ил, Кг, Оу).
(2)
Этот интеграл на рис. 1б показан в виде заштрихованной части гистограммы.
Представленный подход [9, 10] позволяет определить вероятность достижения облаком паров СПГ (как фактором потенциальной опасности) любой точки территории вокруг источника опасности с учетом всех влияющих факторов и их комбинаций и далее построить
Источник генерации паров
10-4 10-5 10-6 в Частота достижения точек в разрезе года (линии равной вероятности)
а
ф-Да ф. ф + Да
Рис. 1. К построению поля потенциального ущерба: рМ, фМ - полярные координаты точки М
соответствующие замкнутые линии равных вероятностей (см. рис. 1а) для всего спектра сценариев возможных аварийных разливов СПГ из хранилища, т.е. построить поля потенциального риска:
Я(р, ф) - Я(х,у) =
= Е\
Ц = 1
п Л
ЕЕ Р,
у=1 У=1
( М Ш
ЕЕ (Ри, Рк)
Vx=1 л=1
(3)
В этом выражении соответствующие суммы в квадратных скобках характеризуют долевое влияние на геометрические параметры зоны негативного воздействия различных комбинаций метеопараметров и сезонных факторов для каждого из принятых к рассмотрению вариантов поступления в атмосферу паров СПГ (ин-тенсивностей, общих объемов и т.д.), а сумма вероятностей (частот) возникновения исходных негативных событий (по возможным классам аварий для данного технологического объекта ) коррелируется с соответствующими функциями Р(О„)ц.
Поскольку пары углеводородов не обладают выраженным токсическим эффектом, основным фактором потенциального ущерба для людей и технологического оборудования является возможность воспламенения облака от внешних источников и его сгорания с различной скоростью, сопровождающихся термическим воздействием продуктов сгорания (в основном в пределах самого облака вследствие относительно слабого внешнего излучения) и барическим воздействием образующейся при горении воздушной волны сжатия.
Поле потенциального риска, отражающее технологическую специфику объекта и региональную специфику атмосферного переноса, следует рассматривать как максимальный (гипотетический) потенциал опасности, поскольку этот потенциал не зависит от существования и распределения по территории источников зажигания (ИЗ) облака и реципиентов воздействия, а также не учитывает возможности реального (адекватного) поведения человека при возникновении аварии, наличия «барьеров защиты» и т. п.
В свете отмеченных положений возникает задача обоснования вероятностной области «взаимодействия» точки М с ИЗ (рис. 2, 3). Поскольку в общем случае облако в процессе движения изменяет свою конфигурацию, целесообразно для определения вероятностной
области взаимодействия рассматривать его максимальные (физически реализуемые) размеры. Тогда зона потенциального ущерба на данном этапе будет представлять собой прямоугольник с характерными максимальными значениями длины и ширины. Для точки М максимально возможная область взаимодействия с ИЗ по углам ±Дф будет формироваться удвоен -ной шириной такой эквивалентной зоны 4*.
Определим вероятность возникновения ущерба для некоторого реципиента, находящегося в точке М(рМ; фМ). Реализация этого сложного события является в общем случае итогом трех независимых событий: 1) попадания точки М в зону «захвата» углеводородного облака 4*; 2) попадания одновременно с точкой М в «активную часть» зоны (между верхним и нижним концентрационными пределами воспламенения) по крайней мере одного ИЗ из принадлежащих области взаимодействия; 3) «срабатывания» ИЗ (факта наличия отличной от нуля вероятности зажигания).
В качестве примера будем рассматривать взаимодействие точки М с двумя источниками зажигания ИЗ! (р^ ф^ и ИЗ2 (р2; ф2). Вероятность «захвата» каждой из этих точек зоной потенциального ущерба будет определяться шириной зоны (Ц, Кх, О,).
Согласно рис. 2 соответствующие вероятности:
ф+ДФ
Р, +ДР,
рм =| Рт, = |
ф- Дф
р2 +др2
Р,- др,
риз2 = | ^Ф-
р2 -др2
Пусть, для примера выполняются условия: Р2 < фм < Рь Р1 < Р2; Р1 + ДР1 > Р2 + ДР2; фМ + Дф > Р2 + ДР2; Р1 + ДР1 > фм + Дф. Тогда (угловая) вероятность одновременного попадания всех трех точек (М, ИЗ! и ИЗ2) в зону потенциального ущерба (и К Gv) будет равна: р2 +др2
Рм;ИЗ,;И32 = | 5Ф- (4)
Р,- др,
Сектор совместного влияния ИЗ1 и ИЗ2 на точку М показан на рис. 3 двойной штриховкой. Очевидно, что с каждым ИЗ в отдельности точка М будет иметь свои вероятности взаимодействия, пропорциональные соответствующим центральным углам, образованным пересечением лучей угла 2Дф с лучами углов 2ДР2 или 2Д0!.
Сектор совместного влияния И31 и И32 на точкуМ
В
б
Рис. 2. К расчету вероятности взаимодействия точки М с источниками зажигания
Рис. 3. К расчету вероятности одновременного попадания точки М и источников зажигания ИЗ5 и ИЗ2 в зону потенциального ущерба
Необходимым дополнительным условием возникновения ущерба является срабатывание какого-либо из источников зажигания с априорными вероятностями Р* (реализация принципа «ИЛИ»). В приложении к случаю, представленному на рис. 2, 3, если считать, кроме того, что в точке М координатно совмещены и субъект воздействия, и дополнительный источник зажигания ИЗ3(рм; фм), получим сумму всех возможных комбинаций вероятностей зажигания отдельных ИЗ.
РИЗ,;И32;И33 РИЗ, РИ32 X1 РИ33 ) ^
+ри*з2а- ри*з,)(1- р;3)+ +РИ*з3(1- Ри*з2)(1- Ри*з,) +
+Риз, Риз2 (1 — Риз3 ) + Риз, Риз3 (1 — Риз2 ) +
+Р* Р* (1-Р* ) + Р* Р* Р* (5)
т' из2 из3 V* 1 из2 1 из/ из2 из3 • (•>}
При этом вероятность возникновения ущерба (величина риска) в заданной точке М (за счет газовой опасности) определяется для рассмотренной комбинации как
р2 +др2 = / ^Ф,
я
X
■ = р
ИЗ,;И32;ИЗ, = М
V р,- ДР2
(6)
где \ - ожидаемая частота возникновения источника генерации паров заданной мощности (динамики).
В результате вариантного числового анализа [11] установлено, что для типовых сценариев аварий на объектах сжиженных газов (наземные источники «тяжелого» пара убывающей мощности) различные сочетания
параметров Ц, Кх и Оу влияют на изменение протяженности (линейного размера) облаков в значительно большей степени, чем на значение в общем случае переменной по длине ширины. Исходя из этого в рамках консервативного подхода можно провести осреднение ширины зоны потенциальной опасности (или принять ее максимальной) из выделенных к рассмотрению значений и Кх, Оу.
При принятых упрощениях осредненная ширина зоны потенциального ущерба может выступать в качестве единой геометрической меры «захвата» облаком различных источников зажигания и одновременно в качестве меры взаимного экранирования источников. Если принять в качестве заведомо верхней оценки, что для всех анализируемых ИЗ Р* = 1, т.е. ИЗ выступают в виде «заградительных систем», то вероятность появления ущерба в пределах любого из секторов будет равна вероятности достижения данного ИЗ облаком (вероятности всех комбинаций ип; Кх; Оу , при которых р > рИЗ/, однако только при условии, что данный ИЗ (сектор) не экранируется (с точки зрения взаимодействия с облаком) расположенными до него ИЗ. Поскольку предполагается, что зажигание происходит «по фронту», для экранирования достаточным условием является уже совмещение граней. Для представленной на рис. 4 комбинации источников независимыми по отношению друг к другу можно считать только крайний левый и крайний правый источники.
Обратим также внимание на следующее обстоятельство. Пусть несколько ИЗ
Рис. 4. К расчету поля рисков при воспламенении паровых облаков
с «априорными» вероятностями Р * < 1 оказались в пределах площади «захвата» зоны на различных расстояниях от источника. Вероятность («истинная») того, что облако будет подожжено, например, от самого дальнего ИЗ (с номером п), будет определяться «априорной» вероятностью срабатывания п-го ИЗ (Рп*) и вероятностью того, что облако не будет подожжено всеми предыдущими ИЗ, Р* ■ ■■Р*п-1, т.е.
Р = Р П (!-р')> (7)
1=1
где , - порядковый номер ИЗ по мере удаления от источника генерации паров (по ходу движения облака). Естественно, при этом предполагается, что задана отличная от нуля вероятность достижения облаком мест расположения всех ИЗ, включая п-й источник.
Пусть все три ИЗ имеют одинаковую «априорную» вероятность зажигания облака Р* = Р2* = Р3* = 0,5. При этом в соответствии с формулой (7) «истинные» вероятности поджигания облака от этих источников будут равны р = 0,5; Р2 = 0,25; р = 0,125.
На основании изложенного можно сделать вывод о том, что однотипные объекты со сжиженными углеводородными газами, на которых в результате аварийных разливов возможно формирование облаков «тяжелого» газа даже с одинаковым исходным аварийным потенциалом (интенсивность и общая масса выброса), при одинаковых метеорологических характеристиках, но отличных друг от друга распределениях ИЗ представляют различную
опасность для имущественного комплекса, персонала и населения.
Как показано ранее, воспламенение облака паров СПГ является сложным событием, зависящим от строго определенного сочетания большого числа факторов. В то же время в нормативных документах МЧС РФ, например в Методике определения расчетных величин пожарного риска (см. ранее), этот вопрос рассматривается в явно упрощенном виде, когда вероятность поджигания облака (газа) зависит только от интенсивности истечения.
Прогнозируемое проявление в некоторой точке территории комплекса СПГ отличной от нуля вероятности ущерба за счет поджигания и быстротечного («взрывного») сгорания облака паров СПГ напрямую не определяет характер и масштаб ущерба. Реципиентами воздействия рассматриваются обычно люди, технологическое оборудование, здания и сооружения.
На сегодня за рубежом в результате реализации целого ряда экспериментальных программ промышленного масштаба [11] установлены следующие положения:
А. Ввиду значительной турбулентности процесса смешения паров СПГ с воздухом по фронту движения облака и, как следствие, высокой неоднородности концентрации метана (пиковая концентрация может в несколько раз превышать среднюю) поджигание облаков от типовых промышленных высокоэнергетических источников далеко не однозначно и затруднено. Например, в полигонных испытаниях использовался непрерывный электроразряд с частотой 10 Гц, что значительно выше гости-рованного значения минимальной энергии воспламенения для метана 0,29 МДж, при этом наблюдались периодические вспышки и погасания без образования устойчивого фронта горения. Устойчивое горение возникало только при воспламенении от открытого пламени (Р = 1). В свободных и «слабозагромож-денных» пространствах сгорание облака паров СПГ при воспламенении по фронту протекало в направлении источника парообразования со скоростями, примерно в 2-2,5 раза превышающими скорость ветра (обычно в пределах 10-30 м/с) в виде выраженного в вертикальной плоскости языка пламени («стены огня») относительно небольшой ширины и высоты. Тепловыделение в пределах горящего облака достигало (в зависимости от особенностей смешения паров СПГ с воздухом) 250-300 кВт/м2,
измеренное радиометрами время теплового воздействия составляло 2-3 с;
B. В пределах горящего облака с большой вероятностью произойдет зажигание типовых легковоспламеняющихся материалов (древесины, пластика), а оказавшиеся на открытом воздухе (неэвакуированные) люди получат несовместимые с жизнью ожоги. Вне облака ввиду быстротечного прохождения фронта горения радиационное тепловое воздействие носит импульсный характер и серьезной угрозы для людей и оборудования не представляет. Вследствие того, что расширение продуктов сгорания происходит в основном вверх, в горящем по фронту облаке не возникает значительных избыточных давлений (в наиболее представительной серии экспериментов Coyote зафиксировано не более 100 Па), способных привести за счет барических эффектов к заметным повреждениям зданий и оборудования;
C. В сильно «технологически загроможденных» пространствах (трубные эстакады, этажерки с двух-трех-ярусным расположением оборудования и т.п.) горение углеводородных облаков будет протекать с достаточно высокими скоростями (до нескольких сотен метров в секунду) и развитием избыточных давлений до 1,0-1,5 МПа и более. Масштабы ущерба8 при этом будут во многом зависеть от размеров реагирующей массы облака в пределах «загроможденной» зоны и взрывоустойчивости соответствующих типов и видов зданий9 и оборудования;
D. Что касается людских потерь, то при анализе риска необходимо учитывать следующее: на комплексах СПГ в местах потенциального возникновения газовой опасности в обязательном порядке размещаются автоматические продублированные системы непрерывного контроля загазованности, совмещенные с тревожной звуковой и световой (вспышечной) сигнализацией, а также датчики предельных значений концентрации газа, настроенные на уровни 0,25; 0 и 1,0 НКПВ.
8 См. ПБ 09-540-03. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. - М.: НТЦ ПБ, 2013. - 108 с.; ФЗ РФ от 30.12.2009 № 384-ФЗ. Технический регламент о безопасности зданий и сооружений // Российская газета. - 31 декабря 2009. - № 5079.
9 См. оригинальный методический подход
к нормированию вероятности разрушения [12].
Персонал комплекса СПГ должен быть подготовлен к действиям при характерных чрезвычайных ситуациях, в том числе к действиям при возникновении газовой опасности. Переносимое по ветру облако паров СПГ хорошо визуализируется (конденсация паров воды, оптическое преломление света), поэтому есть все основания полагать, что поведение персонала будет адекватным ситуации: люди либо своевременно покинут зону «захвата» облака, либо окажутся в укрытии (техническом помещении с закрывающимися окнами и дверями). Анализ зарубежных экспериментов по затеканию метана в технические помещения через щели окон и дверей при прохождении облака СПГ [11] показал, что для достижения в помещении НКПВ по метану концентрация метана снаружи должна длительное время превышать НКПВ в 10-15 раз, что представляется нереалистичным. Если же помещение категорировано как взрывоопасное и оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией, то необходимо, чтобы воздухозабор располагался заведомо выше возможной толщины облака с учетом завихрений, возникающих при столкновении облака со зданием (согласно зарубежному стандарту Ш №РА 496, раздел 7.2.3 - на 25 футов выше конька крыши).
Как уже отмечалось, при сгорании облака паров СПГ, подожженного по фронту, в не-загроможденном пространстве развиваются незначительные избыточные давления, которые не приведут к прямым повреждениям элементов здания, включая разрушение стекол (2-3 КПа), но могут вызвать воспламенение древесины (оконных переплетов) и пластика.
С учетом отмеченных положений и на основании имеющихся в отечественной и зарубежной литературе материалов расследований поведения персонала газохимических и нефтегазовых объектов в чрезвычайных ситуациях предлагается в целях анализа риска принимать вероятность адекватного поведения персонала при разливах СПГ равной 0,9 (тогда вероятность неадекватного поведения, т.е. гибели при сгорании облака, составит 0,1), а вероятность гибели части персонала, оказавшегося в помещениях при прохождения фронта горения облака паров СПГ, не превышающей 0,1. Количественные показатели риска гибели персонала при этом будут определяться:
• распределением (на ситуационном плане, т.е. картографической основе) персонала
по территории с учетом реального времени пребывания в разрезе года на рабочем месте (условно в точке территории М(х, у)) и характера рабочего места (закрытое помещение определенного типа, открытые технологические площадки и т.п.);
• распределением по территории потенциальных источников зажигания облака с априорными вероятностями срабатывания Ррс, у) < 1;
• изолиниями (картами) вероятности (ожидаемой частоты в разрезе года) достижения «активной частью» облака различных точек территории;
• «лучеобразным» полем (верхняя оценка) потенциального поражения за счет «взрывного» сгорания облака, построенным с учетом технологической загроможденности пространства;
• обоснованием вероятности повреждения оборудования с учетом физических особенностей развития аварийного процесса и адекватного поведения персонала.
При обосновании показателей риска для персонала, населения, имущественного комплекса необходимо учитывать, что возможными источниками потенциальной опасности выбросов испаряющихся при атмосферном давлении
жидких углеводородов могут быть не только изотермические хранилища СПГ, но и криогенные трубопроводы, узлы отгрузки СПГ в танкеры или транспортные цистерны, сами танкеры СПГ под загрузкой или при маневровых операциях в порту, а также оборудование и трубопроводы циркуляционных контуров холодильных агентов (как правило, этана, пропана, бутана), включая цилиндрические или сферические хранилища для холодильного агента. Если принять, что аварийные события на этих объектах происходят независимо друг от друга (без каскадного развития), то интегральные показатели риска для вышеуказанных реципиентов должны рассматриваться как сумма индивидуальных показателей с выявлением влияния каждой из составляющих на интегральные показатели и возможностью дифференциации и ранжирования территорий по показателям риска, доминантным факторам негативного воздействия и т.п. (рис. 5, 6). Решения по допустимости или недопустимости показателей риска и мероприятиям, направленным на их снижение, должны приниматься именно на базе анализа интегральных показателей риска по комплексу в целом.
Рис. 5. Поле потенциального риска: римские цифры - номера секторов, или географических румбов; арабские цифры - потенциальная численность реципиентов в точке территории
-2-3-4-
§3
2 -
Неприемлемый
Приемлемый
I II III IV V VI VII VIII 2 3 4 5 6 7
Номер сектора -1ё(^„)
Рис. 6. Территориальное ранжирование показателей риска:
штриховка - зоны неприемлемого риска; Я - комплексный (интегральный) риск; Яи - индивидуальный риск; N - число людей в поле риска
1
Что касается социального аспекта риска, то в качестве критерия здесь обычно рассматривается так называемая Е-^диаграмма, характеризующая тяжесть последствий различных сценариев аварий (рис. 7). По мнению автора, построение таких диаграмм несколько условно, поскольку все необходимые задачи дифференциации и минимизации показателей риска могут быть решены за счет построения полей риска.
Если (не вполне корректно) ставится частная задача независимого обоснования типа и конструктивных особенностей изотермических хранилищ СПГ, то основой для ее решения должен быть изложенный алгоритм анализа риска. В случае получения для каких-либо реципиентов показателей риска, не соответствующих заданным требованиям, и необходимости их уменьшения переходят к анализу технических и организационных возможностей:
• снижения ожидаемой частоты (вероятности реализации) исходного события (в данном случае - нарушения герметичности внутренней емкости) и его масштаба, т.е. размеров трещины (интенсивности утечки СПГ), например, за счет увеличения толщины стенки внутренней емкости, повышения качества неразрушающего контроля и испытаний, организации мониторинга напряженно-деформированного состояния, ограничения частоты и амплитуды циклических нагрузок и др.;
• ограничения прямых последствий аварийного разлива СПГ из внутренней емкости с точки зрения интенсивности парообразования СПГ, например, за счет сооружения дополнительной кольцевой защитной стенки с теплоизоляцией внутренней поверхности;
• ограничения протяженного распространения облака паров СПГ по наиболее значимым (потенциально уязвимым) географическим направлениям (румбам), например, с помощью водяных завес;
• совершенствования системы обнаружения газовой опасности и срабатывания тревожной сигнализации с автоматическим отключением наиболее значимых потенциальных энергетических источников поджигания облака паров СПГ;
• повышения взрывоустойчивости зданий и оборудования, а также адекватности поведения персонала в чрезвычайной ситуации и др.
При этом в каждом конкретном случае необходимо оценивать требуемые дополнительные затраты и получаемый эффект (с точки зрения повышения надежности, снижения рисков и т.п.). Однако в такой постановке задача не имеет оптимального решения.
Для примера представим систему из двух элементов - основной и защитной стенок -в виде параллельного соединения. Тогда вероятность безотказной работы системы: Рсист = 1 - где д1 - вероятность отказа основного элемента (внутреннего резервуара);
q2 - вероятность отказа резервного элемента (защитной стенки) в случае разгерметизации основного элемента. Задача оптимального резервирования в прямой постановке состоит в том, чтобы при заданных ограничениях на параметры системы добиться максимального значения показателя надежности, безопасности. Обозначая соответственно стоимость и (условно) показатели надежности основной и резервной стенок как С1, Шх, и С2, Ш2, сформулируем задачу двухкрите-риальной оптимизации (по Парето):
шах{РсИс1|(С1 + С*2 < Сдоп; (Ж1 + < Гдоп}, (8)
где индекс «доп» характеризует допустимое значение.
Требуемый уровень надежности, т.е. выполнение условия Рсист > Рдоп, может быть достигнут несколькими путями при различных наборах ограничивающих факторов С1 + С2 и W1 + W2. Все эти решения образуют множество Парето, которое характеризуется тем, что для любого уникального набора характеристик элементов {С,; Щ} не существует решения, которое было бы заведомо лучше другого [13]. Поэтому необходимо вводить дополнительные факторы влияния, например: заданные ограни-
чения на капиталовложения или необходимость достижения требуемой надежности («любой ценой»); полное исключение возможности неконтролируемого сброса паров СПГ в атмосферу и т.п. В этой же области следует рассматривать особые ограничения [например, на параметры уязвимости конструкции от внешних экстремальных воздействий, включая террористические атаки, падение на хранилище летательных аппаратов, воздействие воздушных волн сжатия (включая детонационные взрывы газовоздушных смесей и т.п.)], предопределяющие конструкционные решения (вплоть до заглубления хранилища в грунт).
Выбор типа и конструктивных характеристик изотермических хранилищ СПГ всегда будет отчасти компромиссным, однако очевидно, что обоснованность принимаемых решений напрямую зависит от методологической базы проводимого анализа. Как показывает мировая практика, наибольшего эффекта при этом можно достигнуть при использовании методологии анализа и управления показателями рисков. Бесспорно также, что приоритетной целью при этом является не борьба с последствиями аварий, а их предотвращение (не реагировать и выправлять, а предвидеть и предупреждать).
Литература
1. Рахманин А.И. Обеспечение безопасности резервуаров для хранения сжиженного природного газа с учетом негативных эксплуатационных факторов: дис. ... канд. тех. наук / А.И. Рахманин. - М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2015. - 137 с.
2. Котляревский В. А. Безопасность резервуаров и трубопроводов / В.А. Котляревский,
А.А. Шаталов, Х.М. Ханухов. - М.: Экономика и информатика, 2000. - 552 с.
3. Ханухов Х.М. Особенности соблюдения требований промышленной безопасности при проектировании изотермических резервуаров / Х.М. Ханухов, А.В. Алипов, С.В. Зимина и др. // Безопасность труда
в промышленности. - 2011. - № 12. - С. 57-64.
4. Ханухов Х.М. Нормативно-техническое
и организационное обеспечение эксплуатации резервуарных конструкций / Х.М. Ханухов, А.В. Алипов // Предотвращение аварий зданий и сооружений: сб. научных трудов. -М., 2011. - Вып. 10. - С. 384-422.
5. Ханухов Х.М. Конструкционные мероприятия по повышению безопасности и снижению риска эксплуатации изотермических резервуаров для хранения жидкого аммиака / Х. М. Ханухов, А.В. Алипов,
Н.В. Четвертухин и др. // Безопасность труда в промышленности. - 2015. - № 8. - С. 74-80.
6. Васильев Г. Г. Особенности обеспечения безопасной эксплуатации крупногабаритных изотермических резервуаров для хранения сжиженного природного газа / Г.Г. Васильев, С.Г. Иванцова, А.И. Рахманин // Газовая промышленность. - 2013. - № 13. - С. 57-61.
7. Trammel J. Large scale cryogenic liquid storage // Engl. Dig. (Can). - 1983. - № 10.
8. Liquefied energy gases safety. Appendixes: Report to the Congress by the comptroller general of the United States / перевод № СГ-80670. -1984.
9. Сафонов В. С. Теория и практика анализа риска в газовой промышленности /
В.С. Сафонов, Г.Э. Одишария, А.А. Швыряев. -М.: Минприроды РФ, 1996. - 208 с.
10. Сафонов В.С. Разработка научно-методических основ и практический анализ риска эксплуатации объектов газовой промышленности: дис. ... д-ра. тех. наук /
B.С. Сафонов. - М.: Газпром ВНИИГАЗ, 1997. - 590 с.
11. Woodward J.L. LNG risk based safety: modeling and consequence analysis / John L. Woodward, Robin V. Pitblado; AIChE. - New Jersey, Canada: Wiley, 2010. - 374 p.
12. Дегтярев Д.В. Количественный анализ риска при обосновании взрывоустойчивости зданий и сооружений / Д.В. Дегтярев, М.В. Лисанов,
C.И. Сумской и др. // Безопасность труда
в промышленности. - 2013. - № 6. - С. 82-89.
13. Александровская Л.Н. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем / Л. Н. Александровская, А.П. Афанасьев, А.А. Лисов. - М.: Логос, 2003. - 208 с.
On necessity of risk analysis at substantiation of types and design characteristics of isothermal storages for liquefied natural gas complexes of different destinations
V.S. Safonov
Gazprom VNIIGAZ LLC, Bld. 1, Est. 15, Proyektiruemyy proezd # 5537, Razvilka village, Leninskiy district, Moscow Region, 142717, Russian Federation E-mail: V_Safonov@vniigaz.gazprom.ru
Abstract. Some possible scenarios for origination and development of emergencies at isothermal liquefied natural gas (LNG) storages of various design and having one or several LNG-keeping systems (crash barriers) are examined. Absence of reliable statistical data on emergencies at LNG storages is noted. Also the necessity to substantiate risk analysis with "fault trees" and "event trees" of expected frequencies and scales of LNG leakage from the storage reservoirs is stressed.
The main principles of the algorithm for risk analysis of emergent LNG leakages from storages are presented. This algorithm is a decision-making instrument aimed at selecting types of storages and their location within the framework of LNG complexes and toward the external infrastructure.
Keywords: isothermal LNG storages, accidental release, scenario for accident development, simulation of accident after-effects, risk analysis, risk minimization.
References
1. RAKHMANIN, A.I. Safety provision for liquefied natural gas storages on account of negative operational factors [Obespecheniye bezopasnosti reservuarov dlya khraneniya szhizhennogo prirodnogo gaza s uchetom negativnykh ekspluatatsionnykh faktorov]. Cand. Sci. (Eng.) thesis. Moscow: Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University), 2015. (Russ.).
2. KOTLYAREVSKIY, V.A., A.A. SHATALOV, Kh.M. KHANUNOV. Safety of reservoirs and pipelines [Bezopasnost rezervuarov i truboprovodov]. Moscow: Ekonomika i informatika, 2000. (Russ.).
3. KHANUNOV, Kh.M., A.V. ALIPOV, S.V. ZIMINA et al. Peculiarities of industrial safety requirements in respect to designing isothermal reservoirs [Osobennosti soblyudeniya trebovaniy promyshlennoy bezopasnosti pri proyektirovanii izitermicheskikh rezervoirov]. Bezopasnost truda v promyshlennosti. 2011, no. 12, pp. 57-64. ISSN 0409-2961. (Russ.).
4. KHANUNOV, Kh.M. and A.V. ALIPOV. Technical standards and organization of reservoir-type facilities' operation [Normativno-tekhnicheskoye i organizatsionnoye obespecheniye ekspluatatsii rezervuarnykh konstruktsiy]. Predotvrashcheniye avariy zdaniy i sooruzheniy: collected papers. Moscow, 2011, no. 10, pp. 384-422. (Russ.).
5. KHANUNOV, Kh.M., A.V. ALIPOV, N.V. CHETVERTUKHIN et al. Constructional arrangements aimed at improvement of safety and decrease of risk in operating isothermal storages of liquid ammonia [Konstruktsionnyye meropriyatia po povysheniyu bezopasnosti i snizheniyu riska ekspluatatsii izotermicheskikh rezervuarov dlya khraneniya zhidkogo ammiaka]. Bezopasnost truda v promyshlennosti. 2015, no. 8, pp. 74-80. ISSN 0409-2961. (Russ.).
6. VASILYEV, G.G., S.G. IVANTSOVA, A.I. RAKHMANIN. Peculiarities in provision for safe operation of large-scale isothermal reservoirs for liquefied natural gas storage [Osobennosti obespecheniya bezopasnoy ekspluatatsii krupnogabaritnykh izotermicheskikh rezervuarov dlya khraneniya szhizhennogo prirodnogo gaza]. Gazovayapromyshlennost'. 2013, no. 13, pp. 57-61. ISSN 0016-5581. (Russ.).
7. TRAMMEL, J. Large scale cryogenic liquid storage. Engl. Dig. (Can). 1983, no. 10.
8. Liquefied energy gases safety. Appendixes. Report to the Congress by the Comptroller General of the United States. 1984. Russian translation no. SG-80670.
9. SAFONOV, V.S., G.E. ODISHARIYA, A.A. SHVYRYAYEV. Theory and practice of risk analysis in gas industry [Teoriya i praktika analiza riska v gazovoy promyshlennosti]. Moscow: Minprirody of Russia, 1996. (Russ.).
10. SAFONOV, V.S. Elaboration of scientific and methodical grounds and practical analysis of risk in operation of gas industrial facilities [Razrabotka nauchno-metodicheskikh osnov i prakticheskiy analiz risk ekspluatatsii obyektov gazovoy promyshlennosti]. Dr. Sci. (Eng.) thesis. Moscow: Gazprom VNIIGAZ LLC, 1997. (Russ.).
11. WOODWARD, J.L. and R.V. PITBLADO. LNG risk based safety: modeling and consequence analysis. AIChE. New Jersey, Canada: Wiley, 2010. - 374 p.
12. DEGTYAREV, D.V., M.V. LISANOV, S.I. SUMSKOY et. al. Quantitative risk analysis at substantiation of explosion stability for buildings and constructions [Kolichestvennyy analiz riska pri obosnovanii vzryvoustoychivosti zdaniy i sooruzheniy]. Bezopasnost truda v promyshlennosti. 2013, no. 6, pp. 82-89. ISSN 0409-2961. (Russ.).
13. ALEKSANDROVSKAYA, L.N., A.P. AFANASYEV, A.A. LISOV. State-of-art methods providing for no-failure operation of complex technical systems [Sovremennyye metody obespecheniya bezotkaznosti slozhnykh tekhnicheskikh system]. Moscow: Logos, 2003. (Russ.).
