CC BY
30Швырков С. А., Горячев С. А., Воробьёв В. В., Петров А. П.
ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ СЦЕНАРИЕВ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ПОЖАРА (АВАРИИ) ПРИ РАЗРУШЕНИИ РЕЗЕРВУАРА
В статье рассматриваются сценарии возникновения и развития пожара (аварии) и значения частот их реализации при разрушении вертикального стального резервуара с нефтью или нефтепродуктами. Разработка сценариев позволяет произвести оценку пожарного риска на объектах топливно-энергетического комплекса.
Ключевые слова: ТЭК, резервуарный парк, разрушение, сценарий, оценка риска.
Shvyrkov S., Goryachev S., Vorobjov V., Petrov A.
THE DESIGN FEATURES OF THE ORIGINS AND DEVELOPMENT OF FIRE SCENARIOS (CRASH) WHEN THE DEMOLITION OF TANKS
In the article the scenarios of origin and development of fire(accidents) and value of frequencies of their realization are examined at destruction of vertical steel reservoir with oil or oil products. Development of scenarios allows to produce the estimation of fire risk on the objects of fuel and energy complex.
Keywords: fuel and energy complex, reservoir park, destruction, scenario, risk estimation.
О
ценка пожарного риска в соответствии с Федеральным законом Российской Федерации от 22 июля 2008 г. № 123-Ф3 [1] включает в себя построение сценариев возникновения и развития пожара (аварии), влекущих за собой гибель людей. Процедура разработки сценариев приведена в «Методике определения расчётных величин пожарного риска на производственных объектах» [2].
Аварии в резервуарном парке склада нефти и нефтепродуктов, связанные с квазимгновенным разрушением вертикальных стальных резервуаров (РВС),
возникают достаточно часто и являются наиболее пожароопасными начальными событиями, приводящими к гибели людей и значительному материальному ущербу. По результатам статистического исследования [3] на основе общей процедуры [2] построено логическое дерево развития пожаров и аварий в резервуар-ном парке при различных режимах эксплуатации РВС и определены частоты реализации его ветвей.
В качестве исходных данных взяты сведения о 122 случаях квазимгновенных разрушений РВС, происшедших в ре-зервуарных парках объектов топливно-энергетического комплекса (ТЭК) страны за период с 1951 по 2010 годы [3] (см. рис. 1).
Рисунок 1. Диаграмма распределения случаев разрушений РВС на объектах ТЭК в зависимости от класса находящихся в них жидкостей:
Д - жидкости с < 28 °С (61 случай);
^ - жидкости с ^сп > 28 °С (44 случая);
ГИ - негорючие жидкости (17 случаев)
Согласно имеющимся описаниям пожаров и аварий, разрушения РВС ведут к характерным последствиям (помимо разрушения защитного ограждения и (или) перехлёстывания через него волны прорыва). Так, после разрушений РВС с нефтью или нефтепродуктами с температурой вспышки, не превышающей 28 °С, в 39 случаях происходило мгновенное воспламенение поступившего в открытое пространство продукта, в 10 случаях - образование и последующее воспламенение паровоздушной смеси, в 12 случаях не происходило ни мгновенного воспламенения продукта, ни последующего воспламенения паровоздушной смеси или пролива, то есть 12 аварий не сопровождались возникновением пожара-вспышки, волны избыточного давления или пожара пролива.
Аварийные разрушения РВС с нефтепродуктами, имеющими температуру вспышки более 28 °С, в 9 случаях вызывали мгновенное воспламенение, в 4 случаях - последующее воспламенение. В 31 случае при поступлении в открытое пространство продукта мгновенное или последующее воспламенение не происходило.
Разрушения РВС с негорючими жидкостями (7 случаев) произошли с образованием волны прорыва, вышедшей за пределы защитного ограждения.
Необходимо отметить, что выход в открытое пространство горящей нефти или нефтепродукта, а также мгновенное воспламенение истекающих жидкостей не зависели от их температуры вспышки и обусловлены, в основном, следующими причинами:
- взрывом паровоздушной смеси в резервуаре (взрыв являлся и причиной разрушения РВС);
- пожаром на РВС с его последующим разрушением;
- воспламенением паров от фрикционных искр, образовавшихся при соударении конструкций аварийного РВС друг с другом или с соседними РВС, трубопроводами, фермами и др.
Последующее воспламенение горючих паровоздушных смесей и проливов жидкостей происходило при их контакте с такими источниками зажигания, как сильно нагретые части технологического оборудования, автотранспортных средств, открытый огонь и пр. Время последующего воспламенения (при отсутствии мгновенного) не превышало времени полного разлива жидкости по территории объекта, что указывает на отсутствие возможности образования значительных размеров зон взрывоопасных концентраций. При разработке сценариев развития пожароопасной ситуации данное обстоятельство позволяет исключить из рассмотрения образование и последующее сгорание газопаровоздушной смеси в открытом пространстве.
Другой особенностью развития пожароопасной ситуации, связанной с образованием горящей волны прорыва при разрушении РВС, является воздействие двух опасных факторов: волны прорыва и теплового излучения пожара пролива (48 случаев), что указывает на необходимость учёта таких вариантов развития сценариев при разработке логического дерева событий.
Волна прорыва образуется как при разрушении РВС, заполненного нефтью или нефтепродуктами при регламентном режиме эксплуатации, так и при разрушении РВС, заполненного водой при проведении гидравлического испытания. В обоих случаях волна прорыва может разрушить соседние резервуары с пожароопасными жидкостями. Поэтому фактор режима работы резервуара до момента аварии также необходимо учитывать при разработке логического дерева событий.
По результатам анализа статистических данных и выявленных особенностей начального пожароопасного события -квазимгновенного разрушения РВС -разработаны сценарии развития пожара (см. рис. 2).
Условные статистические вероятности мгновенного О и последующего О
^мгн " ^ ^посл
С?
X О
гидро^гидро
4
Рисунок 2. Логическая схема развития пожара (аварии) при квазимгновенном разрушении РВС:
X = 4,736-10-5 год-1 - частота разрушения РВС при нормальном (регламентном) режиме эксплуатации;
экспл
О = 0,9994521 - условная вероятность нахождения РВС в эксплуатации;
экспл
Хгидро = 9.38901-10-3 год-1 - частота разрушения РВС при гидравлических испытаниях; Огидрп = 5,479-10-4 - условная вероятность проведения гидравлических испытаний; 1-4 - сценарии развития пожара (аварии)
воспламенений паровоздушной смеси и пролива жидкости при разрушении РВС найдены по методу, приведённому в [4]:
изойдёт и что не произойдёт последующее воспламенение (?посл , определены при помощи выражений
О
N л -1 п ~ ^РззР ^мгн •
—• Чип - 1_Ч«-н ®--•
N ' разр
разр г г
N - N -М -М
поел _ л ^ разр 4 поел * мгн
^МТОСЛ ^П<
N -N посл посл N -IV
'разр 'мгн * разр ' умгн
где N - количество мгновенных вос-
" мгн
пламенений; N - количество квазимгновенных разрушений РВС; N -количество последующих воспламенений.
Условные вероятности_ того, что мгновенное воспламенение 0МГН не про-
В таблице приведены найденные условные вероятности мгновенного воспламенения и воспламенения с задержкой по времени в зависимости от температуры вспышки жидкости при квазимгновенном разрушении РВС.
Условная вероятность мгновенного воспламенения и воспламенения с заАержкой
Аварийная Q ^мгн Q ^посл
ситуация t < 28 °С всп — t > 28 °С всп t < 28 °С t > 28 °С всп всп
Разрушение РВС 0,639 0,205 0,455 0,114
Условные вероятности того, что воспламенение не произойдёт, соответственно равны:
- для жидкостей с /"всп < 28 °С
0МГН = 0,361; 0ПОСЛ = 0,545;
- для жидкостей с /"всп > 28 °С 0МГИ = 0,795; 0ПОСЛ = 0,886.
Значения частот реализации сценариев в соответствии с представленной на рисунке 2 логической схемой равны:
- для жидкостей с /"всп < 28 °С:
О1 = X О О = 3,0210-5 год-1;
м экспл ^ экспл ^ мгн ' " '
02 = X О 0 О = 0,7810-5 год-1;
экспл^ экспл ^ мгн ^посл ' " '
03 = X О 0 0 = 0,9310-5 год-1;
3 экспл экспл мгн посл
О4 = X О = 5,1410-6 год-1;
^4 гидро^гидро '
- для жидкостей с /"всп > 28 °С:
О, = X О О = 0,9710-5 год-1;
1 экспл экспл мгн
02 = X О 0 О = 0,4310-5 год-1;
2 экспл экспл мгн посл
03 = X О 0 0 = 3,3310-5 год-1;
3 экспл экспл мгн посл
О4 = X О = 5,1410-6 год-1.
4 гидро гидро
Значения частот реализации сценариев могут быть использованы для оценки пожарного риска в резервуарных парках объектов ТЭК при рассмотрении наиболее опасной аварийной ситуации, связанной с квазимгновенным разрушением РВС, и, следовательно, для обоснования необходимости применения дополнительных мер противопожарной защиты с целью обеспечения требуемого уровня пожарной безопасности объекта защиты.
ЛИТЕРАТУРА
1. Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
2. Методика определения расчётных величин пожарного риска на производственных объектах. Прил. к приказу МЧС России от 10.07.2009 г. № 404. - М., 2010.
3. Швырков С. А, Батманов С. В. Анализ статистических данных квазимгновенных разрушений вертикальных стальных резервуаров // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. - 2008. - № 1(9). - С. 56-67.
4. ГОСТ Р 12.3.047-98. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.
